通信工程元器件介绍

1、通信工程中器件介绍通信工程中器件介绍本节主要介绍室内覆盖工程主要使用到的器件。包括器件的外观、作用、种类、主要技术指标定义和范围等。2.12.1 功分器功分器1）功分器的作用：是将功率信号平均地分成几份，给不同的覆盖区使用。 腔体二功分器照片 腔体三功分器照片2）种类：功分器一般有二功分、三功分和四功分 3 种。功分器从结构上分一般分为：微带和腔体 2 种。腔体功分器内部是一条直径由粗到细成多个阶梯递减的铜杆构成,从而实现阻抗的变换,二微带的则是几条微带线和几个电阻组成,从而实现阻抗变换。3）主要指标：包括分配损耗、插入损耗、隔离度、输入输出驻波比、功率容限、频率范围和带内平坦度、输入阻抗。以

2、下对各项指标进行说明:分配损耗：指的是信号功率经过理想功率分配以后和原输入信号相比所减小的量。 此值是理论值，比如二功分是 3dB，三功分是 4.8dB,四功分是 6dB。 （注：因功分器输出端阻抗不同，应使用端口阻抗匹配的网络分析仪能够测得与理论值接近的分配损耗）耦合器和三功分器图示 分配损耗的理论计算方法:如上图所示。比如有一个 30dBm 的信号，转换成毫瓦是1000 毫瓦，将此信号通过理想 3 功分器分成 3 份的话，每份功率10003333.33 毫瓦，将 333.33 毫瓦转换成 dBm10lg333.33=25.2dBm, 那么理想分配损耗输入信号输出功率3025.2=4.8dB

3、,同样可以算出 2 功分是3dB，4 功分是 6dB插入损耗：指的是信号功率通过实际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， （也有的地方指的是信号功率通过实际功分器后输出的功率和原输入信号相比所减小的量） 。插入损耗的取值范围一般腔体是：0.1dB 以下；微带的则根据二、三、四功分器不同而不同约为：0.40.2dB、0.50.3dB、0.70.4dB。插损的计算方法：通过网络分析仪可以测出输入端 A 到输出端 B、C、D 的损耗，假设 3 功分是 5.3dB,那么，插损实际损耗理论分配损耗5.3dB-4.8dB=0.5dB.微带功分器的插损略大于腔体功分器,一般为

4、 0.5dB 左右,腔体的一般为 0.1dB 左右。由于插损不能使用网络分析仪直接测出，所以一般都以整个路径上的损耗来表示（即分配损耗插损）：3.5dB/5.5dB/6.5dB 等来表示二/三/四功分器的插损。隔离度：指的是功分器输出各端口之间的隔离，通常也会根据二、三、四功分器不同而不同约为：1822dB、1923dB、2025dB。 隔离度可通过网络分析仪测，直接测出各个输出端口之间的损耗，如上图淡蓝色曲线所示，BC 间，及 CD 间的损耗。输入/输出驻波比：指的是输入/输出端口的匹配情况，由于腔体功分器的输出端口不是 50 欧姆，所以对于腔体功分器没有输出端口的驻波要求，输入端口要求则一

5、般为：1.31.4 甚至有 1.15 的；微带功分器则每个端口都有要求，一般范围为输入：1.21.3 输出：1.31.4。功率容限：指的是可以在此功分器上长期（不损坏的）通过的最大工作功率容限，一般微带功分器为：3070W 平均功率，腔体的则为：100500W 平均功率。频率范围：一般标称都是写 8002200MHz，实际上要求的频段是：824960MHz加上 17102200MHz，中间频段不可用。有些功分器还存在 8002000MHz 和8002500MHz 频段带内平坦度：指的是在整个可用频段内插损含分配损耗的最大值和最小值之间的差值，一般为：0.20.5dB。2.22.2 耦合器耦合器

6、1) 耦合器的作用是将信号不均匀地分成 2 分(称为主干端和耦合端，也有的称为直通端和耦合端)腔体耦合器照片2)种类:耦合器型号较多如 5 dB、10 dB、15 dB、20 dB、25 dB、30 dB 等。从结构上分一般分为：微带和腔体 2 种。腔体耦合器内部是 2 条金属杆,组成的一级耦合.微带耦合器内部是 2 条微带线,组成的一个类似于多级耦合的网络.3）主要指标：耦合度、隔离度、方向性、插入损耗、输入输出驻波比、功率容限、频段范围、带内平坦度、输入阻抗。以下对各项指标进行说明:耦合度：信号功率经过耦合器，从耦合端口输出的功率和输入信号功率直接的差值。 （一般都是理论值如：6dB、10

7、dB、30dB 等） 耦合器和三功分器图示耦合度的计算方法：如上图所示。是 信号功率 C-A 的值 比如输入信号 A为 30dBm 而耦合端输出信号 C 为 24dBm 则耦合度C-A30-246dB，所以此耦输出端直通端（主干端）耦合端合器为 6dB 耦合器。因为耦合度实际上没有这么理想，一般有个波动的范围，比如标称为 6dB 的耦合器，实际耦合度可能为：5.56.5 之间波动。隔离度：指的是输出端口和耦合端口之间的隔离；一般此指标仅用于衡量微带耦合器。并且根据耦合度的不同而不同：如：510dB 为 1823dB，15dB 为2025dB，20dB（含以上）为：2530dB；计算方法：如上图

8、指的是图中的淡蓝色曲线上的损耗，使用网络分析仪将信号由B 输入，测 C 处减小的量即为隔离度。方向性：指的是输出端口和耦合端口之间的隔离度的值再减去耦合度的值所得的值，由于微带的方向性随着耦合度的增加逐渐减小最后 30dB 以上基本没有方向性，所以微带耦合器没有此指标要求，腔体耦合器的方向性一般为：17002200MHz时：1719dB，824960MHz 时：1822dB。计算方法：方向性隔离度耦合度 例如 6dB 的隔离度是 38dB，耦合度实测是 6.5dB，则方向性隔离度耦合度386.5=31.5dB。耦合损耗：理想的耦合器输入信号为 A，耦合一部分到 B，则输出端口 C 必定就要有所

9、减少。耦合器和功分器均为无源器件，在工作中不使用电源（即不消耗能源） ，没有功率补充，因为能量是守恒的，输入信号与多个输出信号之和相等（不计插入损耗） 。计算方法是：首先将所有端口的“dBm”功率转换成“毫瓦”为单位表示，比如 A 输入端的功率原来是 30dBm，转换成“毫瓦”是 1000 毫瓦，而耦合端的输出是 25.5dBm（先假设用的是 6dB 耦合器，并且 6dB 耦合器实际耦合度是6.5dB）,将 25.5dBm 转换成毫瓦是：316.23 毫瓦。再假设此耦合器没有其它损耗，那么剩下的功率应该是 1000316.23=683.77 毫瓦，全部由输出端输出。将 683.77 毫瓦转换成

10、“dBm”28.349, 那么此耦合器的耦合损耗就等于输入端的功率（dBm）输出端的功率（dBm）30dBm28.349dBm1.651dB这个值指的是耦合器没有额外损耗（器件损耗）的情况下的耦合损耗。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再减去分配损耗的值所得的数值。一般插损对于微带耦合器则根据耦合度不同而不同，一般为：10dB 以下的：0.350.5dB,10dB 以上的：0.20.5dB。计算方法：由于实际上耦合器的内导体是有损耗的，如上图所示以 6dB 耦合器为例，在实际测试中假设输入 A 是：30dBm，耦合度实测是：6.5dB，输出端的理想值是 28.34

11、9dBm（根据实测的输入信号，和耦合度可以计算得出） ，再实测输出端的信号，假设是 27.849dBm,那么插损理论输出功率实测输出功率28.349-27.849=0.5dB；输入/输出驻波比：指的是输入/输出端口的匹配情况，各端口要求则一般为：1.21.4； 功率容限：指的是可以在此耦合器上长期（不损坏的）通过的最大工作功率容限，一般微带耦合器为：3070W 平均功率，腔体的则为：100200W 平均功率。频率范围：一般标称都是写 8002200MHz，实际上要求的频段是：824960MHz加上 17102200MHz，中间频段不可用。有些功分器还存在 8002000MHz 和8002500

12、MHz 频段带内平坦度：指的是在整个可用频段耦合度的最大值和最小值之间的差值，微带一般为：0.50.2dB。腔体：由于耦合度是一条曲线，所以没有此要求。1）微带耦合器平坦度: 10dB 以下一般为 0.5dB,1020dB 一般为 1.5dB,2030 一般为 2.0dB2）腔体耦合器的平坦度:由于腔体耦合器的耦合度是一条类似于抛物线的曲线,所以平坦度非常差.实际使用中表示起来比较困难可以参考下表:COUPLINGCOUPLING CHARACTERISTICSCHARACTERISTICSCOUPLINGCOUPLING (REF.(REF. INPUT),INPUT), DB,DB, IN

13、IN RANGERANGE806 960 1710 - 1990 1990 22005.80.86.8 0.87.80.810.2 0.84.40.65.4 0.66.40.69.4 0.75.40.86.4 0.87.40.810.4 0.815.5 0.920.8 0.930.8 1.014.0 0.819.4 0.829.4 1.015.1 1.020.4 1.030.4 1.32.32.3 干线放大器干线放大器1）作用：干线放大器简称干放。作用是在室内覆盖信号源功率不够的主干末端对信号功率进行放大,以满足覆盖的要求.2）种类：根据运用在不同的网络分为 GSM、CDMA 和 DCS 干线

14、放大器，其内部结构相同于直放站。根据不同的功率主要分为 2W 和 5W 直放站。3）技术指标:类似宽带直放站，可参照国家有关部门颁发室内宽带直放站的技术指标要求。由于是在主干上使用的所以输入电平比较高一般在-15+15dBm 左右,增益根据输出功率的不同有所不同,例如 2W 干放一般增益为 3040dB。2.42.4 G/CG/C 直放站直放站直放站按照信号传输的方式分有射频/光纤/移频 3 种类型, 按照频带宽带不同分有:选频/宽带/选带 3 种类型。这里不作介绍，参考直放站的有关书籍。2.52.5 馈线馈线室内覆盖用的馈线基本上只有 3 种 7/8（普通）,1/2 英寸（普通）和 1/2(

15、超柔)，它们都是同轴电缆，由于微波信号只在同轴电缆的外导体的内表面与内导体的外表面上传导，所以 7/8 英寸的电缆由于内导体较粗，而且都是空心的，而 1/2 的内导体由于较细所以就是铝的，并在内导体上镀一层铜，有利于信号传递。根据表皮的不同材料有区分有阻燃和普通 2 种。 1/21/2 馈线图例馈线图例 7/87/8 馈线图例馈线图例馈线的主要指标是插损,插损根据频率和长度等不同而不同,一般可以参照:1/4”馈线1/2”超柔馈线1/2”馈线7/8”馈线型号M2930M2932（阻燃）M2839M2830（阻燃）M1473M2831（阻燃）M1474M2832（阻燃）内导体外径2.5mm3.6m

16、m4.8mm9mm外导体外径7.6mm12.1mm13.7mm24.7mm尺寸(mm)绝缘套外径9.5mm13.4mm16mm27.75mm特性阻抗（欧姆）501501.5501501频率上限（GHz）151085一次最小弯曲半径40mm32mm70mm120mm900MHz13.510.56.883.87百米损耗(dB)1800MHz20.015.2510.125.8阻燃性消烟无卤素阻燃外鞘工作温度-40 到 852.62.6 天线天线天线的主要指标：包括增益、波束带宽、频段范围、前后比、极化方式和驻波比等增益：特定天线和理想点源天线在覆盖区内电场强度的差值（dBi） ；一般全向天线为 2d

17、Bi 左右，板状定向则有：418dBi 等不等。增益一般以 dBi 和 dBD 为单位表波束宽度：是指定向天线在辐射的方向上左右各比典型值下降 3dB（一般为3dB）的这个范围和天线之间形成的夹角，也称为半功率角。比如有 65 度、45 度、120 度、360 度等。前后比：指的是定向天线辐射方向前瓣最大值和辐射的反方向30内后瓣最大值（背面）电场强度的比值。极化方向：一般陆地移动通信只有垂直和水平和45双极化 3 种， （另外还有圆极化等）驻波比：指的是天线输入口的匹配能力，是衡量天线工艺和质量水平的重要标致。一般 1.21.5 不等。以下介绍几种室内覆盖工程常用天线:1）八木天线:特点：方

18、向性较强、安装方便。主要用于室外藕合和电梯覆盖。 （照片如右图）电气指标电气指标一般值一般值频率范围800-960MHz或1710-1880MHz（不能同时兼容两个频段）极化方式垂直线极化增益10dBi左右VSWR15dB2）室内全向全频天线（照片如右图） 此类天线为室内分布系统内主要使用的天线。电气指标电气指标一般值一般值频率范围824-960MHz 和 1710-2200MHz极化方式垂直线极化增益2.1dBi 左右VSWR1.5:1最大输入功率100W100W阻抗50水平 3dB 带宽360垂直 3dB 带宽903）室内全频定向天线 （照片如右图）电气指标电气指标一般值一般值频率范围824-960MHz 和 1710-2200MHz。极化方式垂直线极化增益7dBiVSWR16dB2.72.7 合合路器和电桥路器和电桥1） 作用：合路器的主要作用是将几路信号合成起来.双频合路器照片 电桥照片2）种类：合路器分为双频合路器和电桥合路器 2 种。双频合路