室分常见器件介绍-20111008

1、室分常见器件介绍,肖仕平,2011.10,目,录,一、概,述,二、功分器,三、耦合器,四、电,桥,五、衰减器,六、负,载,七、干放,一、概,述,在通信设备和信号覆盖中都会用到一些,无源器件，用于信号的分配、合成以及提取,等。,常见的有功分器、耦合器、电桥、衰减,器、负载、滤波器等。本文主要对这些常见,的无源器件做简单介绍。,二、功分器,（一）、概念,功分器全称功率分配器，是一种将一路输入信号分成两路或多路，输,出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号合成一路输出，此,时可也称为合路器。,功分器的分类,A.,按结构划分,微带功分器,腔体功分器,B.,按分支数,二功分器,三功分器,四功分器,

2、2.,功分器的主要技术指标,A.,分配损耗,B.,插入损耗,C.,驻波比,D.,隔离度,E.,功率容量,F.,频率范围,G.,带内平坦度,H.,阻抗,I.,平衡度,1.,A.,功率分配损耗,功率分配损耗指的是输入信号电平经过功率分配以后支路输出,信号电平较原输入信号电平所减小的值。该损耗值是由于能量,分配产生且为固定值。,功率分配损耗,(dB,)=10log(1/N),式中,N,为功分器路数,举例,:,P,IN,30dBm,1,0,0,0,mW,（,10lg30dBm,1000mW,）,将此信号通过四功分器（不计插入损耗）,分成,4,路则：,N=2,N=3,N=4,3.0dB,4.8dB,6.

3、0dB,P,IN,P,OUT,1000,4,250mW,（,10lg250,24dBm,）,功率分配损耗,P,IN,P,OUT,30,24,6dB,P,OUT_1,P,OUT_2,P,OUT_3,P,OUT_4,B.,插入损耗,该指标也称直通损耗，指的是信号功率通过功分器后输出的功率,和原输入信号相比所减小的量再减去分配损耗的实际值。插入损,耗是由于器件焊接、传输、连接所产生的损耗，由于不同厂商器,件设计及工艺差异造成该值存在一定差距。,矢量网络分析仪,举例：,插损的计算方法：,通过网络分析仪可以测出输入端,A,到输出,A,端,B,的损耗，假设二功分实际损耗是,3.2dB,则：插损实际损耗功率

4、分配损耗,二功分,B,负载,3.2dB-3dB,0.2dB,。,D.,隔离度,该指标指功分器各分配支路之间的传输损耗。隔离度可通过网,络分析仪测得，直接测出各个输出端口之间的损耗，如图淡蓝,色曲线所示，,BC,间、,CD,及,DE,间的损耗。,?,隔离度反映功分器各分支臂互不干扰的程度,?,微带功分器分配臂端口隔离度,20dB,25dB,?,腔体功分器端口无隔离度（损耗约,6dB),由于没有隔离电阻，输出端口隔离度很小，,因此腔体功分器不能作为功率合成器使,用。,A,B,C,D,E,二、耦合器,（一）、概念,定向耦合器是一种具有方向性的功率分配器。它能从主传输系统的正向,波中按一定比例分出部分

5、功率，并基本上不从反向波中分出功率。因此，,利用定向耦合器可以对主传输系统中的入射波和反射波分别进行取样。,1.,耦合器的分类,2.,A.,按结构划分,微带耦合器,腔体耦合器,B.,按耦合度划分,dB,、,10dB,、,15dB,、,20dB,、,25dB,、,30dB,、,40dB,C.,按是否具有方向性,非定向耦合器,定向耦合器,耦合器的主要技术指标说明,A.,耦合度,B.,隔离度,C.,方向性,D.,插入损耗,E.,驻波比,F.,功率容限,G.,频段范围,H.,带内平坦度,I.,阻抗,A.,耦合度,该指标指输入端口至耦合端口的损耗值。（一般都是理论值如：,6dB,、,10dB,、,15d

6、B,、,20dB,等）,耦合度的计算方法：,比如输入信号,IN,为,30dBm,，而耦合端,输出信号,C,为,24dBm,则：,耦合度,C-IN,24,30,6dB,所以此耦合器为,6dB,耦合器。,实际器件中耦合度存在一定误差，一般有个误差,范围，比如标称为,6dB,的耦合器，实际耦合度可能,为：,5.8dB,6.2dB,之间波动。,C,IN,耦合度,插损,隔离度,OUT,D.,插入损耗,指的是信号功率经过耦合器至输出端出来的信号功率减小的值。,插入损耗功率分配损耗器件传输（连接）损耗,?,器件传输（连接）损耗与耦合度有一定关系，以微带耦合器为例：,10dB,以下的：,0.35,0.5dB,

7、10dB,以上的：,0.2,0.5dB,。,插损计算方法：,?,以,6dB,耦合器为例（假定,6dB,耦合器实际耦合度是,6.5dB,）,?,输入端的功率,30dBm,（,1000mW),?,耦合端的输出,23.5dBm,（,223.87mW),?,输出端功率,1000,223.87,776.13mW,28.9dBm,（忽略其它,损耗）,?,功率耦合损耗输入端的功率,(dBm),输出端的功率,(dBm),30dBm,28.9dBm,1.1dB,四、电桥,（一）、概念,电桥是四端口网络，有两个输入和输出端口，输入端口之间和输出,端口之间均存在相互隔离。,电桥可以将两路信号合成一路信号，也可以将一

8、路信号分成大小相,同的两路信号。因电桥可以合成同频信号，所以也叫同频合路器。电桥,的输入输出是相互对称的。,注：这里的电桥指无源,3dB,电桥。,（二）、主要技术指标,1,、频带宽度,频带宽度指电桥的工作频带宽度。,2,、耦合度和插损,电桥是比较特殊的耦合器，耦合度的计算公式和耦合器一样。特殊的,是它的耦合度和插损一样大，严格的说是沿着一条中间线相互对称。,3,、隔离度,电桥的隔离度和耦合器一样，但是和一般耦合器不同的是除了输出,端口之间需要测试相互隔离度之外，输入端口之间也也需要测试隔离度。,S21,就是电桥的输入端口隔离度。将负载,和电缆线对换，测试出来的,S21,就是输出,端口隔离度。,

9、4,、端口回波损耗,电桥包含输入输出端口回波损耗,。,（三）、应用,?,主要应用于同频段内不同载波间的合路应用。,名称,型号,频率范围,耦合度,频带波动,插损,驻波比,输入隔离度,功率容量,峰值功率,阻抗,接头,体积,重量,环境温度,相对湿度,大功率电桥,RB-NKF0,1710-2200 MHz,3dB,（,nominal,）,0.25dB,0.2dB,1.21,30dB,200W,1.5kW,50,N-K,88,87,20mm,0.2kg,-,55+125,95%,四、衰减器,（一）、概念,?,作用：如果信号太大，需要减少信号，就会引入衰减器，减小信号强度，,跟放大器相反。,?,种类：固定

10、衰减器、可变衰减器（电压可变衰减器、数字衰减器）。,（二）、主要技术指标,1,、工作频带,衰减器的工作频带是指在给定频率范围内使用衰减器，衰减器才能达到,指标值。,2,、衰减量,衰减量描述功率通过衰减器后功率的变小程度。衰减量的大小由构成衰,减器的材料和结构确定。衰减量用分贝作单位，便于整机指标计算。,信号输入端的功率为,P1,，而输出端得功率为,P2,，衰减器的功率衰减量为,A,（,dB,）。,若,P1,、,P2,以分贝毫瓦（,dBm,）表示，则两端功率间的关系为,P2,（,dBm,）,P1,（,dBm,）,A,（,dB,）,3,、功率容量,衰减器是一种能量消耗元件，功率消耗后变成热量。可以

11、想象，材,料结构确定后，衰减器的功率容量就确定了。如果让衰减器承受的功率,超过这个极限值，衰减器就会被烧毁。设计和使用时，必须明确功率容,量。,4,、回波损耗,回波损耗就是衰减器的驻波比，要求衰减器两端的输入输出驻波比,应尽可能小。我们希望的衰减器是一个功率消耗元件，不能对两端电路,有影响，也就是说，与两端电路都是匹配的。设计衰减器时要考虑这一,因素。,六、负载,（一）、概念,负载是微波无源单口器件，它被广泛地应用于微波设备和微波电路,中，负载的主要功能是全部吸收来自传输线的微波能量，改善电路的匹,配性能，负载通常接在电路的终端，故又称作终端负载或匹配负载。,（二）、主要技术指标,1,、频带宽

12、带,即负载工作频带宽度。,2,、驻波比,指负载的匹配性能。,3,、功率容量,指负载的吸收功率的容量，该指标主要通过结构设计实现，很少进行测,试。在测试中一般使用平均功率试验进行验证,。,七、干线放大器,(,一,),产品概述,干线放大器是将引入的弱信号进行同频放大的单元装置。本产品可,以双向放大上、下行链路信号，有效补偿射频主干电缆的信号,损耗，以较低的成本扩大网络覆盖范围。,（二）应用范围,干线放大器普遍用于室内分布系统、小区分布系统中，有效扩展,源基站的网络覆盖，实现深度优化移动通信网络。,(,三,),干放分类,按输出功率划分：,2W,、,5W,、,10W,按网络类型划分：,GSM900,、

13、,DSC1800,(,四,),干放原理,GSM,干线放大器采用同频转发工作方式，将基站下行信号接收放大后通过室内,分布系统覆盖所有盲区，满足移动电话信号良好接收的要求，同时将移动电话,上行信号接收放大后送到基站。主机由上、下行两条链路组成，全双工工作。,(,五）,干放连接方式,多台干放采用并联连接。,切记：不能采用串联连接。,基站,噪声系数,NF3,路损,PL2,干放,2,增益,G2,噪声系数,NF2,路损,PL1,干放,1,增益,G1,噪声系数,NF1,分布系,统,?,为什么干放不能串联，主要原因噪声叠加很厉害，对基站干扰比较明显。,?,分析：,热噪声注入大：,Prep=10log(KTB)

14、+NF1+(G1-PL1)+NF2+(G2-PL2),串联噪声系数大：,F=NF1+(NF2-1)/(G1-PL1)+(NF3-1)/(G1-PL1)*(G2-PL2),由以上公式得知，热噪声注入和干放的增益成正比，与串联噪声系数成反比。,(,六）,干放主要技术指标,(,七,),干放调试,A,点,:40dbm,下行：,基站,干放,分布系,统,B,点,:-5dbm,C,点：,37dbm,上行：,A,点,:-120dbm,B,点,:-75dbm,下行调试：,?,A,点：基站机顶输出端。已知单载波输出功率,40dbm,。,?,B,点：干放下行输入端。用频谱仪测试为,-5dbm.,?,C,点：干放下行

15、输出端。已经,10W,干放，要求输出功率为,37dbm,，通过调整干放,的下行,ATT,衰减达到。,上行调试：,A,点：要求干放输入到基站的噪声小于,-120dbm/200KHZ,B,点：干放上行输出端。通过,A,和,B,点得知基站与干放之间的损耗为,40-,（,-5,）,=45dB,因此,B,点要求噪声为：,=-120+45=-75dbm/200KHZ,通过调整干放的上行,ATT,衰减量,达到。,),干放调试（续）,?,分析干放的上行噪声对施主基站灵敏度的影响,基站,干放,路损,40db,噪声系数,3dB,噪声系数：,上行增益：,1,）干放引入后到达基站的热噪声电平为：,Prep=10log

16、KTB+Frep+Grep-PLnet,=-174+10log200000+3+40-40,=-121-3,=-118dBm/200KHZ,2,）,GSM,基站接收机输入端等效热噪声电平为：,Pbts=10logKTB+Fbts,=-174+10lg200000+3,=-174+53+3,=-118dBm/200kHZ,3,）干放,引入后对施主基站的底噪抬高为,ROT,ROT=10lg(10,Prep/10,+10,Pbts/10,),Pbts,=10lg(10,-118/10,+10,-118/10,)-(-118),=-115+118,=3dB,分布系,统,3db,40db,(,七,(,七,),干放调试（续）,?,分析多载波对干放输出功率的影响,原理说明：比如,10W,干放，按满功率输出为,40dbm,。,当,1,载频时，单载