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1、室内分布系统无源器件介绍,室内分布系统中常用的器件分为有源器件和无源器件，它们都属于线性互易元件。线性互易元件只对微波信号进行线性变换而不改变频率特性，并满足互易原理。,无源器件指像滤波器、分配器、谐振回路等以实现信号匹配、分配、滤波等；有源器件指像微波晶体管、微波固态谐振器等以实现信号产生、放大、调制、变频等。,室内分布系统中经常用到的无源器件有功分器、耦合器、基站耦合器、合路,器、电桥、干线放大器、负载、射频电缆等。,一、功分器,1.概念,功分器（全称功率分配器）一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时也可称为合路器。一个功分器的输
2、出端口之间应保证一定的隔离度。基本分配路数为 2 路、3 路和4 路，通过它们的级联可以形成多路功率分配。使用功分器时，若某一输出口不接输出信号，必须接匹配负载，不应空载。,2.主要指标功分器的主要技术参数有插入损耗、分配损耗、驻波比，功率分配端口间的隔离度、功率容量和频带宽度等。下表是宽频腔体功分器一些典型指标（参考）：频带宽度：这是各种射频/微波电路的工作前提，功分器的设计结构与工作频率密切相关。必须首先明确功分器的工作频率，才能进行下面的设计功率损耗：分为分配损耗和插入损耗。分配损耗：主路到支路的分配损耗实质上与功分器的功率分配比有关，其计算公式为所有路数的输出功率之和与输入功率的比值，
3、一般理想分配损耗由下式获得：,理想分配损耗（dB)=10log(1/N),N 为功分器路数,插入损耗：输入输出间的插入损耗是由于传输线（如微带线）的介质或导体不理想等因素，考虑输入端的驻波比所带来的损耗。,驻波比：指沿着信号传输方向的电压最大值和相邻电压最小值之间的比率。,每个端口的电压驻波比越小越好。,功率容量：电路元件所能承受的最大功率。,在分布系统中，功分器作为下行信号来说是个功率分配器，对上行信号来讲,又是个(小信号)合路器。功分器上标注的功率是指输入端口的最大输入功率，而作为(小信号)合路器来讲，不能在输出端口按标注的功率输入信号。功分器不宜作大功率合成使用，两个大功率的载波信号合成
4、建议采用 3dB 电桥。,隔离度：本振或信号泄漏到其他端口的功率和原功率之比。如果从每个支路端口输入功率只能从主路端口输出，而不应该从其他支路输出，这就要求支路之,间有足够的隔离度。一般大于 20dB。,二、耦合器,1.概念,耦合器常用于对规定流向微波信号进行取样。在无内负载时，定向耦合器往,往是一四端口网络。,定向耦合器是一种低损耗的器件，它接受一路输入信号而输出两路在在理论,上有下列特性的信号,a)输出的幅度不相等。,主线输出端为较大的信号，基本上可以看作直通，耦合线输出端为较小信号。b)主线上的理论损耗决定与耦合线的信号电平，即决定于耦合度。,c),主线和耦合线高隔离度。,直接点说耦合器
5、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)。2.主要指标主要指标：耦合度、功率损耗、隔离度、方向性、输入输出驻波比、功率容限、频段范围、带内平坦度等。下表是宽频腔体耦合器一些典型指标（参考）：,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、10dB、30dB 等）,耦合度的计算方法：若输入信号 A 为 30dBm 而耦合端输出信号 C 为 24dBm则耦合度C-A30-246dB，所以此耦合器为 6dB 耦合器。实际耦合度可能在5.56.5 之间波动。,功率损耗：分为耦合损耗和插入损耗。,耦合损耗
6、：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,定就要有所减少。,计算方法：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“dBm”28.349,则耦合器的耦合损耗=输入端的功率（dBm）输出端的功率
7、（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,减去耦合损耗所得的数值。,计算方法：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 28.349dBm，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；,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，如 510dB 为 1823dB，15dB 为
8、 2025dB，20dB（含以上）为：2530dB；腔体耦合器的隔离度非常好所以没有此指标要求。,计算方法：当输入端接匹配负载时，将信号由输出端输入，测耦合端减小的,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=3
9、1.5dB。,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。在耦合器上标注的功率同样是指输入端口的最大输入功率，输出口和耦合端口不能用标注的最大功率输入。,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耦合度的最大值和最小值
10、之间的差值。基站耦合器：是耦合器中特殊的一种，主要用在耦合基站信号的时候。它和一般耦合器的区别在性能上它功率大、插损小，而在接头上它的三个口分别为,DIN-J、DIN-K 和 NK，而普通的耦合器三个口均为 NK。基站耦合器必须直接连接在基站 TX/RX 射频口，不能随意在馈线让开口做耦合点。,三、腔体和微带的区别,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。,结构上来说微带型利用 1/4 波长的微带线，腔体型利用谐振腔。相对而言，微带型器件便宜但插入损耗达 0.5dB，而腔体型贵一些但插入损耗只有 0.1dB。,四、电桥,
11、电桥是是定向耦合器的一种，是个四端口网络，它的特性是两口输入两口输,出，两输入口相互隔离，两输出端口各输出输入端口输入功率的 50%。在同频段内不同载波间将两个无线载频合路后馈入天线或分布系统（通常为 Rx 和 Tx）。,当作为单端口输出使用时，另一输出端必须连接匹配功率负载以吸收该端口的输出功率，否则将严重影响到系统传输特性，负载功率根据输入信号的功率来定，,不能小于两个信号功率电平和的 1/2。负载会带来一定的损耗（3dB）。有时两个,输出端口都要用到，这时就不需要负载，也无损耗。,由于电路和加工装配上的离散性，电桥耦合器输入端口的隔离度比较低，不建议应用在不同频段间的合路。异频合路时建议
12、选用双工多工合路器以改善系统的性能指标，增加可靠性。,五、合路器,在介绍合路器前，先介绍下滤波器的概念。滤波器是一种双端口网络，它最基本的应用就是抑制不需要的频率信号，让需要的频率信号通过，起频率选择的作用。在实际应用中，把两个或两个以上的滤波器组合到一起，就成了双工器或合路器。,合路器是多个滤波器组成的单元,是多端口网络，所有端口均为输入/输出双,功能端口。合路器的电性能指标和滤波器指标基本相同。,合路器将来自收发系统的多个信号源如 GSM、CDMA、DCS 等经过合路器合,路输出。合路器至少有两个输入口和一个输出口，输入口分别用于不同频段信号的输入，可将多路输入信号合成后由输出口输出。它还
13、具有相反工作模式。它的特点是合分路损耗小、频段间抑制度高、功率容量大、温度稳定性好等特点。合路器分为同频合路器和异频段合路器两种。下表是一些典型的参数：,在信号的合路上，不难发现功分器、电桥、合路器都有这样的功能，下表是,它们之间的一个比较：,六、衰减器,在相当宽的频段范围内一种相移为零、其衰减和特性阻抗均与频率无关的常数，由电阻元件组成的二端网络。用于直放站输入端，控制直放站输入信号强度在正常范围内，以免输入过大，造成直放站前级拥塞。同时可以让直放站工作在高增益状态下，获得更好的噪声系数表现。还可以用于干线放大器输入前端。衰减器可以分为两种类型：固定的和可变的。通常工程上我们多采用固定衰,减
14、器。目前我们多采用的有 5dB、10dB、15dB、20dB、30dB、40dB 等。衰减器,我们最关注的指标是衰减大小、功率容量大小等。需要注意的是，输入信号功率小于衰减器的功率容量。,负载是一种特殊的衰减器，衰减度为无限大。终端在某一电路或电器输出端,口，接收电功率的元器件、部件或装置统称为负载。,七、干线放大器,干放就是在功率变低而不能满足覆盖要求时加的信号放大设备。就是当信号源设备功率难以达到覆盖要求时发大信号源的功率，以覆盖更多的区域。,下行链路,从主干电缆来的下行链路信号经输入端口（DLin）进入主机，经下行放大器PA 放大后，再由输出端口（DLout）输出，送往主干电缆。下行链路
15、放大器(PA)增益可调范围20dB，配合系统设计，下行增益可微调。下行功放带有自动电平控制电路（ALC），当输入信号电平在-10dBm5dBm 范围内变化时，均能保证,输出端的电平恒定不变。,上行链路,从主干电缆来的上行链路信号，由输出端口（DLout）进入主机，经上行低噪声放大器放大后，再由输入端口（DLin）输出，送往主干线。上行链路放大器(LNA)增益可调范围大于 20dB，配合系统设计，上行增益可在较大范围内变化。,本机上、下行链路两侧的双工器具有插损小、频段隔离度高等特点，能有效地把上下行信号分开，以便在各自的传输链路中设置放大器。,在室内分布系统中，干线放大器属于二级放大器件，在同
16、等输出功率下，多,级放大会抬高基站的低噪。因此，原则上不采用直放站+干放的多级覆盖方式。,八、接头,1.馈线接头,馈线与器件、设备以及不同类型线缆之间一般采用可拆卸的射频连接器进行,连接。连接器俗称接头。,常见的射频连接器有 DIN 型连接器、N 型连接器、BNC/TNC 连接器、SMA,连接器、反型连接器等。连接器都是 J 头。DIN 型连接器一般用于宏基站射频输出口。,N 型连接器是室内分布中应用最为广泛的一种连接器，具备良好的力学性能，可以配合大部分的馈线使用。馈线和器件相连，接头按馈线的线径分为 7/8接头和 1/2 接头（常用），7/8 接头一端比另一端明显大，大的那一端是接 7/8 馈线，而小的一端接各种器件（比如功分器）。1/2 接头两段一样大，那端接 1/2 馈线或各种器件则要看接头内部的形状，如图 12 所示的一端为接 1/2 馈线。,2.转换头,连接器与连接器之间的连接，对连接器起转接作用。常见的有双阳头、双阴,头、直角转接头等。,L 型直角弯头使用是代替不足 1 米长的跳线，以避免馈线弯曲半径不够的问题。N-JJ（双阳）代替不足 0.5 米长的跳线，作为连接器使用。N-KK（双阴）的,使用比较特殊，当工程施工过程中一根长馈线预留长度不够，需要接续时，可以采用双阴头接续两根馈线。,
