天馈线分析仪的原理与测试

1、Slide 1 Anritsu Company 2008Slide 2 Anritsu Company 2008 Slide 3 Anritsu Company 2008 v传输线测量导论传输线测量导论v器件特征和表现器件特征和表现v测试设备和典型应用测试设备和典型应用v测试原理及应用测试原理及应用Slide 4 Anritsu Company 2008传输线测量导论传输线测量导论Site Master 传输线扫描测量传输线扫描测量v什么是传输线扫描测量什么是传输线扫描测量v为什么需要传输线扫描测量为什么需要传输线扫描测量v什么因素影响被测系统的品质什么因素影响被测系统的品质v如何测量我们的传

2、输线和天线系统的品质？如何测量我们的传输线和天线系统的品质？Slide 5 Anritsu Company 2008什么是传输线扫描测量什么是传输线扫描测量传输线扫描测量是一种测量传输线和传输线扫描测量是一种测量传输线和/或天线品质的或天线品质的技术方法技术方法恰当地应用传输线扫描测量，可以准确地测量传输线的损耗恰当地应用传输线扫描测量，可以准确地测量传输线的损耗和确定故障位置。和确定故障位置。为什么需要传输线扫描测量为什么需要传输线扫描测量无线通讯依赖于天线，电缆，直放站和基站的良好无线通讯依赖于天线，电缆，直放站和基站的良好表现表现当传输线出现断点，如，电缆破损，接头锈蚀等信号功率将当传输

3、线出现断点，如，电缆破损，接头锈蚀等信号功率将无法保障，造成无法保障，造成掉话，数据缺失或连接错误掉话，数据缺失或连接错误从运营商的观点来看，结果是收入损失从运营商的观点来看，结果是收入损失传输线扫描测量传输线扫描测量Slide 6 Anritsu Company 2008传输线扫描测量传输线扫描测量什么因素影响被测系统的品质什么因素影响被测系统的品质? ?1.1.电缆的故障电缆的故障电缆断裂电缆断裂渗水渗水2.2.接头的故障接头的故障锈蚀锈蚀中心导体连接不良中心导体连接不良3.3.天线的故障天线的故障偏离设计指标偏离设计指标运输途中或风暴造成的损坏运输途中或风暴造成的损坏Slide 7 An

4、ritsu Company 2008传输线扫描测量传输线扫描测量什么因素影响被测系统的品质什么因素影响被测系统的品质? ?4.4.传输线的因素：传输线的因素：某些传输线的特性可能造成射频或微波信号的幅度损耗或品质变坏某些传输线的特性可能造成射频或微波信号的幅度损耗或品质变坏v 某些信号的损失是不可避免的，但有一些是由于不良的结构或安装造成的。v 虽然传输线都尽量设计成能够良好地传输射频电流，但每根传输线都表现出虽然传输线都尽量设计成能够良好地传输射频电流，但每根传输线都表现出对信号有一定量地损耗，如对信号有一定量地损耗，如v 泄漏泄漏 v 发热发热v 并且部分信号会被反射回它们的发射之地并且部

5、分信号会被反射回它们的发射之地v 反射是由于不完美（或称为失配的现象）造成的Slide 8 Anritsu Company 2008传输线扫描测量传输线扫描测量什么因素影响被测系统的品质什么因素影响被测系统的品质? ?传输线和天线系统的什么特性会影响射频信号的质量传输线和天线系统的什么特性会影响射频信号的质量插入损耗插入损耗阻抗和阻抗匹配阻抗和阻抗匹配 Slide 9 Anritsu Company 2008传输线扫描测量传输线扫描测量那么如何测量我们的传输线和天那么如何测量我们的传输线和天线系统的品质？线系统的品质？v 驻波比驻波比 (VSWR)v 回波损耗回波损耗 （Return Loss

6、）Slide 10 Anritsu Company 2008理想的传输线系统理想的传输线系统 Zs = ZoZoVrefl 反射信号为= 0! (全部入射能量被负载吸收)VincZo = 传输线特征阻抗全部信号能量传至终端负载全部信号能量传至终端负载Z。理想传输线系统的表现就像一根无限远的传输线理想传输线系统的表现就像一根无限远的传输线Slide 11 Anritsu Company 2008传输线传输线 Zs = ZoVreflVinc当连接开路或短路器，所有入射能量均被反射回源处当连接开路或短路器，所有入射能量均被反射回源处In-phase (0o) for open, out-of-ph

7、ase (180o) for short以开路以开路/短路器进行终结短路器进行终结Slide 12 Anritsu Company 2008实际传输线系统实际传输线系统 Vrefl绝大多数能量被传播出去，而部分能量将被反射回信号源绝大多数能量被传播出去，而部分能量将被反射回信号源Zs = ZoZL = 25 WVinc当以当以25欧姆的电阻终结欧姆的电阻终结Slide 13 Anritsu Company 2008反射测量的各种表示摘要反射测量的各种表示摘要无反射无反射(终端阻抗终端阻抗 = Zo)全反射时全反射时(终端阻抗终端阻抗 = 开路开路, 短路短路) dB0 dBRLVSWRr r1

8、01回波损耗回波损耗 = -20 log(r), =rGEmaxEmin=1 + r1 - r电压驻波比电压驻波比=EmaxEmin反射系数反射系数G=V反射V入射=rF=ZL-ZOZL+OZSlide 14 Anritsu Company 2008网络网络S参数说明参数说明S11 = 前向反射系数 (input match)S22 = 后向反射系数 (output match)S21 = 前向传输系数 (gain or loss)S12 = 后向传输系数 (isolation)是一个复数可以用线性数值表示也可以用dB表示一般一般dB表示。它便于描述大范围的数值。表示。它便于描述大范围的数值。

9、例如: S21是指被测网络的增益或损耗S参数Slide 15 Anritsu Company 2008a1a2b1b2S21第一个数字第一个数字 表征当前信号表征当前信号的去向的去向(to)第二个数字第二个数字 表征当前信表征当前信号从哪里加入号从哪里加入(from)信号流向信号流向信号流向信号流向端口端口1端口端口2S S参数表征参数表征Slide 16 Anritsu Company 2008Port 1Port 2入射入射入射入射传输传输传输传输反射反射反射反射S21S12S22S11S参数参数S11 = 前向反射系数 (输入匹配)S22 = 反向反射系数 (输出匹配)S21 = 前向传

10、输系数 (增益或损耗)S12 = 反向传输系数 (隔离)Slide 17 Anritsu Company 2008频率域的反射测量频率域的反射测量 回波损耗 (dB)电压驻波比VSWR时域（距离域）反射响应DUT入射入射Incident反射反射Reflected透射透射Transmitted反射响应反射响应 = 反射反射 / 入射入射反射响应表示方式（参数）反射响应表示方式（参数）Slide 18 Anritsu Company 2008时间（距离）域测量响应时间（距离）域测量响应 DUT入射入射Incident反射反射Reflected入射入射Incidentt1t2t3R1R2R3time

11、Time反射反射Reflectedt1t2t300R1R2R3距离=时间速度TDR时域反射测量Slide 19 Anritsu Company 2008FDR（频域反射计）频域反射计） -35-30-25-20-15-10-5800810820830840850860870880890900Return Loss800 - 900 MHz (cal on)dBMHzM1M2Del M1-M2: 7.07 dB, 61.63 Feet-45-40-35-30-25-20-15-10-5050100Distance To Fault0 - 150 Feet (cal on)Return Loss

12、(dB)FeetM1: -27.33 dB 46.51 FeetM2: -20.26 dB 108.14 Feet频率扫描测量曲线频率扫描测量曲线频率域测量频率域测量时间域测量时间域测量傅立叶逆变换傅立叶逆变换时间时间/ /距离测量曲线距离测量曲线Slide 20 Anritsu Company 2008v传输线测量导论传输线测量导论v器件特征和表现器件特征和表现v测试设备和典型应用测试设备和典型应用v测试原理及应用测试原理及应用Slide 21 Anritsu Company 2008器件特征和表现器件特征和表现v影响您的系统信号质量的主要因素有那些？ v 射频信号频率射频信号频率v 射频信

13、号功率射频信号功率v 传输线类型传输线类型v 传输线长度传输线长度v 电缆型号电缆型号v 电缆尺寸电缆尺寸v 接头特性接头特性v 天线特性天线特性v 安装质量安装质量 入射反射透射光波光波射频电磁波射频电磁波透射反射入射Slide 22 Anritsu Company 2008器件特征和表现器件特征和表现v信号频率信号频率v信号频率的不同对于整个传输系统的影响则不同，信号频率的不同对于整个传输系统的影响则不同， 具体表现为频率越高具体表现为频率越高, ,高频损耗也越高，相应地对系高频损耗也越高，相应地对系 统的抗干扰能力要求也越高。统的抗干扰能力要求也越高。Slide 23 Anritsu C

14、ompany 2008器件特征和表现器件特征和表现v传输线传输线 (同轴电缆同轴电缆)v 传输线是连接发射极和天线的中间媒介传输线是连接发射极和天线的中间媒介v 信号的特征决定传输线类型的选择信号的特征决定传输线类型的选择v例如微波系统，蜂窝移动系统，广播电视系统等。例如微波系统，蜂窝移动系统，广播电视系统等。v两种典型的传输线类型两种典型的传输线类型v同轴电缆用于同轴电缆用于3000 MHz (3.0 GHz)以下的系统以下的系统v波导用于波导用于3000 MHz (3.0 GHz)以上的系统以上的系统Slide 24 Anritsu Company 2008器件特征和表现器件特征和表现v电

15、缆类型电缆类型v两种不同类型的同轴电缆两种不同类型的同轴电缆v泡沫介质填充泡沫介质填充v气体填充气体填充v填充介质特性影响电缆的损耗填充介质特性影响电缆的损耗v气体的气体的“损耗损耗”最小最小v但气体填充需要保持气压，防止潮气侵入但气体填充需要保持气压，防止潮气侵入Slide 25 Anritsu Company 2008器件特征和表现器件特征和表现v电缆口径电缆口径v传输射频信号的电缆的口径应如何确定：传输射频信号的电缆的口径应如何确定：v信号总功率信号总功率v传输的距离传输的距离v信号的频率信号的频率v功率越大，电缆口径需要越大功率越大，电缆口径需要越大v距离越远，电缆口径需要越大距离越远

16、，电缆口径需要越大v频率越高，电缆口径需要越大频率越高，电缆口径需要越大Slide 26 Anritsu Company 2008器件特征和表现器件特征和表现v接头接头v正确地安装和连接接头是严峻的问题正确地安装和连接接头是严峻的问题 v接头本身是影响系统接头本身是影响系统“损耗损耗”重要因素重要因素v同时，漏水，锈蚀或其他因素都有可能造成射频信号质同时，漏水，锈蚀或其他因素都有可能造成射频信号质量下降量下降v接头匹配程度也会造成损耗接头匹配程度也会造成损耗Slide 27 Anritsu Company 2008器件特征和表现器件特征和表现v天线系统天线系统v 天线的选择确定：天线的选择确定

17、：v工作频带宽度工作频带宽度v功率容限功率容限v阻抗阻抗v增益增益v天线方向性天线方向性v极化极化v天线驻波比天线驻波比Slide 28 Anritsu Company 2008 v传输线测量导论传输线测量导论v器件特征和表现器件特征和表现v测试设备和典型应用测试设备和典型应用v测试原理及应用测试原理及应用Slide 29 Anritsu Company 2008测试应用举例测试应用举例测试设备和典型应用测试设备和典型应用1、移动基站天馈线系统安装测试、移动基站天馈线系统安装测试2、PHS基站天馈线系统安装测试基站天馈线系统安装测试3、4GHz以下的的发射接受机馈线系统测试以下的的发射接受机馈

18、线系统测试4、天线或设备（无源模块）接口驻波、回损、端口匹配测试、天线或设备（无源模块）接口驻波、回损、端口匹配测试5、天馈线系统故障定位、天馈线系统故障定位6、无线室内分布系统安装测试、无线室内分布系统安装测试7、无线室内分布系统故障定位、无线室内分布系统故障定位8、。、。Slide 30 Anritsu Company 2008 v传输线测量导论传输线测量导论v器件特征和表现器件特征和表现v测试设备和典型应用测试设备和典型应用v测试原理及应用测试原理及应用Slide 31 Anritsu Company 2008基本测试原理及应用基本测试原理及应用矢量网络分析仪矢量网络分析仪校准校准: 开路开路,短路短路,负载负载,对接对接测量前测量前必须必须进行操作进行操作校准校准仪表端口仪表端口被测件端口被测件端口ABSlide 32 Anritsu Company 2008基本测试原理及应用基本测试原理及应用v 反射测量反射测量- 反射系数反射系数 r r = Vr / Vi- SWR 驻波比驻波比 SWR = (1+ r r ) / (1- r r)- RL(Return Loss) 回波损耗回波损耗 RL=-20lg r r - Cable Loss 电缆损耗