室內分布系統 及無源器件簡介 2010年北分培訓 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統及無源器件簡介 室內分布系統簡介 室內分布系統設計原則 室內分布系統中常用的無源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統簡介 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統簡介 室內覆蓋系統近幾年在全國各地的移動通信運營商中得到了廣泛應用。 什么是室內分布系統 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統簡介 室內盲區 大型建筑、停車場、辦公樓、賓館和公寓等。 話務量高的大型室內場所 車站、機場、商場、體育館、購物中心等，增加微蜂窩建立分層結構。 發生頻繁切換的室內場所 高層建筑的頂部，收到多個基站的功率近似的信號。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統簡介 覆蓋方面 由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了無線電波較大的傳輸衰耗，形成了移動信號的弱場強區甚至盲區 ； 容量方面 建筑物諸如大型購物商場、會議中心，由于移動電話使用密度過大，局部網絡容量不能滿足用戶需求，無線信道發生擁塞現象 ； 質量方面 建筑物高層空間極易存在無線頻率干擾，服務小區信號不穩定，出現乒乓切換效應，話音質量難以保證，并出現掉話現象。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統簡介 網絡組成 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統簡介 信源 信 號 分 布 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統簡介 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統簡介 信源特點 信源：微蜂窩或基站 特點： 可增加容量 可利用信源功率 可獲得純凈的信號，不易干擾 信源：直放站放大宏蜂窩信號 特點： 不占用傳輸路由 對于小型室內覆蓋可快速完成 綜合成本低 可轉移用戶 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統簡介 比較內容 信源選擇 信源投入 使用成本 工程進度 應用范圍 直放站 投入 少 成本低 快 覆蓋區話務量低， 用于盲區覆蓋或改善弱信 號質量如：電梯、地下室 、公路隧道、小型娛樂場所 微蜂窩 投入 大，但擴容工作量大 配套成本高 傳輸不確定因素多 覆蓋區有一定話務 量，用于盲區覆蓋或 優化信號 。如：商場、寫字樓 、高層建筑。 基站 投入 大，擴容相對容易。 配套成本與機房成本 慢 覆蓋區有很大話務 量，用于吸納話務量。如 ：超大型商場、寫字樓、住宅群、展館、地鐵。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統簡介 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統設計原則 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統設計原則 室內分布系統的設計流程通常分以下幾步： 一 收集、整理建筑平面圖。 二 現場勘查，并收集機房位置、豎井位置等信息。 三 確認覆蓋要求。各運營商有不同的設計原則，且不同樓宇有不同的覆蓋要求。 四 確定天線點位置及發射功率。 五 根據確定位置及功率繪制系統圖，出設計草案。 六 根據設計草案對現場情況進行模擬測試。 七 根據模測情況修改設計草案。 八 整理最終方案。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統設計原則 一 收集、整理建筑平面圖。 所需平面圖要包括以下信息： 各建筑單位尺寸、形狀。 各區域的用途，如辦公區、庫房等。 平層內各線槽或可布線路由。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統設計原則 二 現場勘查，并收集機房位置、豎井位置等信息。 所需收集以下信息： 機房位置。 豎井位置及走線位置。 各布線路由是否可行。 天花板材質。 各中墻體材質及結構。 周邊環境 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統設計原則 三 確認覆蓋要求。各運營商有不同的設計原則，且不同樓宇有不同的覆蓋要求。 以移動公司 07年要求為例： 覆蓋達標：大部分區域（ 90）信號強度大于 -85dbm，且地下層和電梯內信號電平大于 -94dbm，所有區域質差比（通話等級 5 7）小于 10。 覆蓋基本達標：大部分區域（ 90）覆蓋達標，但地下層或電梯內信號強度小于 -94dbm或質差比（通話等級 5 7） 10%；局部區域（10 20）信號強度小于 -85dbm；覆蓋強度達標，質差比（通話等級 5 7） 10%20%。 覆蓋不達標：大部分區域（ 20）信號強度小于 -85dbm；覆蓋強度不達標，質差比（通話等級 5 7） 20%。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統設計原則 四 確定天線點位置及發射功率。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統設計原則 四 確定天線點位置及發射功率。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統設計原則 五 根據確定位置及功率繪制系統圖，出設計草案。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統設計原則 六 根據設計草案對現場情況進行模擬測試。 七 根據模測情況修改設計草案。 八 整理最終方案。 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 室內分布系統中常用的無源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 1.功分器 2.耦合器 3.3dB電橋 4.濾波器 5.天線 6.饋線 室內分布系統中常用的無源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 功分器 : 功分器全稱 “功率分配器”，屬于能量分配器件 ,可將能量等分成 2路、 3路或 4路輸出。功分器由微帶線、帶狀線或同軸線制成，利用多段阻抗變換器原理達到足夠的帶寬。 功分器規格是根據輸出端口的數量進行劃分的，室內分布系統中常用到的功分器有一分二、一分三、一分四等幾種規格，它們每一路輸出信號的功率分別等于輸入信號功率的 1/2、 1/3和 1/4。另有不等分功分器，一般使用較少。 室內分布工程采用的功分器必須具有寬帶性能，頻段范圍為 8002500MHz，基本滿足現有無線通信信號的覆蓋要求。隨著數字集群和 WIFI信號的逐漸商用，對公分器的頻段范圍也提出了更寬的要求： 7903500MHz。 室內分布系統中常用的無源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 左圖中藍色部分為經過三級阻抗變換的微帶線；綠色部分為羅杰斯介質板，具有特定的介電常數。 各端口輸出能量是輸入能量的 1/2，即 -3dB。 室內分布系統中常用的無源器件 微帶二功分器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 在不同寬度微帶線的節點處需要焊接隔離電阻，圖中沒有標明 各端口輸出能量是輸入 能量的 1/3，即 -4.8dB。 室內分布系統中常用的無源器件 微帶三功分器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 四功分在實現形式上相當于 3個二功分 各端口輸出能量是輸入能量的 1/4，即 -6dB 。 室內分布系統中常用的無源器件 微帶四功分器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 腔體功分器使用銅制 鍍銀圓柱形同軸傳輸 線，具用承受功率大 的特點，但由于沒有 隔離電阻，其端口隔 離度幾乎為 0dB. 室內分布系統中常用的無源器件 腔體功分器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 左圖中白色部分為三級阻抗變換的同軸傳輸線，黃色部分為接頭的插針。每一節傳輸線長度為波長的 1/4 室內分布系統中常用的無源器件 腔體功分器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 功分器的應用： 功分器屬于能量分配器件，可將饋線中 傳輸的信號進行功率等分，對于基站下行信號，功分器為功率分配器，對于基站上行信號，功分器為功率合成器。 微帶功分器有良好的端口隔離度，但不能承受大功率信號的沖擊，故多在小功率覆蓋工程、隔離度要求較高的條件下使用。 腔體功分器彌補了大功率的需求，而且插入損耗略小于微帶功分器，在隔離度要求不高的信號覆蓋工程得到廣泛應用。 室內分布系統中常用的無源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 參數 指標 備注 類型 二功分器 三功分器 四功分器 插入損耗 0.2dB 0.2dB 0.2dB 不含分配損耗 分配損耗 3 dB 4.80dB 6.0 dB 帶內平坦度 0.3 dB 工作頻段 800MHz 2500MHz 特征阻抗 50 駐波比 1.3 功率容量 200W 接頭形式 N-K（鍍銀） 工作溫度 -30 +65 功分器技術指標： 室內分布系統中常用的無源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 無源器件主要技術指標： 工作頻帶： 滿足指標要求的工作頻率范圍，網絡優化工程的頻帶 800MHz2500MHz。 插入損耗： 系統因加入功分器后的單路損耗，一般地，插損要求不超過0.5dB。 隔離度： 功分器各輸出端口之間信號相互耦合的大小。隔離度越大，相互干擾越小，性能越好，通常要求在 -20dB以下 。 室內分布系統中常用的無源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 無源器件主要技術指標： 輸出波動： 在工作頻帶內各輸出端口信號電平的最大值與最小值之差。差別越小越平坦，一般要求不超過 0.3dB。 功率容量： 器件能承受的最大輸入功率，通常微帶器件為 50W，腔體器件為200W。 三階互調 : 互調干擾指非線性射頻線路中，兩個或多個頻率混合后所產生的噪音。互調干擾集中在各系統的下行輸出，主要表現為三階互調干擾。如果互調產物落在自身或某一其他系統的上行接收頻段內，從而對該系統基站的接收靈敏度造成一定的影響。工程應用時指標范圍是 -120-140dBm(2 20W) 室內分布系統中常用的無源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 電壓駐波比（ VSWR）： 衡量功分器輸入 /輸出端口的反射信號大小，要求小于 1.3（即回波損耗不超過 -18dB）。 駐波比（ voltage standing wave rate）是衡量器件性能的一個關鍵指標，反應器件與系統中其它部件的匹配程度。當系統不匹配時 , 饋線上同時存在入射波 Ei和反射波 Er。在入射波和反射波相位相同的地方，入射波電壓與反射波電壓的幅度相加形成一個最大電壓振幅 Emax，稱為波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方電壓幅度相減形成一個最小電壓振幅Emin，稱為波節。其它各點電壓的幅度值則介于波腹與波節之間，這種合成波稱為駐波。 室內分布系統中常用的無源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 電壓駐波比則是波腹電壓與波節電壓的比值，即 VSWR Emax/Emin 電壓駐波比是衡量信號輸入到天線端口時被反射回能量大小的指標。該指標另一個含義相同的名稱是回波損耗，單位為分貝（ dB），二者可如下換算： 回波損耗 = 20log VSWR 1 VSWR + 1 室內分布系統中常用的無源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 與 VSWR相關的基本概念 1）反射系數： 反射波電壓和入射波電壓幅度之比叫作反射系數，通常記為 R，計算式如下 其中， ZL為傳輸線終端負載阻抗， Z0為傳輸線特性阻抗。 2) VSWR與 R間的關系： 終端負載阻抗 L和特性阻抗 0越接近，反射系數 R 越小，駐波比 VSWR 越接近于 1，匹配也就越好。 室內分布系統中常用的無源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 耦合器的兩個輸出端分別稱為主線端口（也稱直通端口）和耦合端口；通常情況下，大部分能量都由主線端口輸出，耦合端輸出較少。與功分器類似，該配件在工程上亦用于對網絡優化系統進行能量分配的場合。 室內分布系統中常用的無源器件 耦合器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 定向耦合器3421 如圖示，耦合器是一個四端口器件。 1-4和 2-3為兩根傳輸線， 線間有一定的耦合機構。當電磁波從端口 1輸入時，除了有一部分 能量直接從端口 4輸出外，同時還有一部分能量到 2-3通道中，從端 口 3或 2輸出。從端口 3輸出而端口 2無輸出時，成為“同向定向 耦合器”（指 1-4和 2-3通道的傳輸方向相同）；從端口 2輸出而端 口 3無輸出，成為“反向定向耦合器”。 室內分布系統中常用的無源器件 耦合器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 輸入信號 耦合信號 直通信號 輸入端口 主線 /直通端口 耦合端口 50 副線 主線 主通道 室內分布系統中常用的無源器件 耦合器 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 定向耦合器是典型的 4端口器件 耦合度主要是靠控制 主線和副 線之間的距離 實現的，間距越 小、耦合度越大。 端口作用 直通： 1 2 耦合： 1 4 隔離： 2 4 負載： 3端口 5dB 10dB 20dB 30dB 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 室內分布系統中常用的無源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 定向耦合器可將能量按任意比例分配，其規格根據耦合端輸出信號電平的大小劃分。網絡優化工程常用耦合器的規格及其基本性能如下： 定向耦合器 耦合比例 耦合度 直通損耗 5dB耦合器 1/3 -5dB -1.65dB 6dB耦合器 1/4 -6dB -1.25dB 7dB耦合器 1/5 -7dB -0.97dB 10dB耦合器 1/10 -10dB -0.46dB 15dB耦合器 1/32 -15dB -0.14dB 20dB耦合器 1/100 -20dB -0.044dB 30dB耦合器 1/1000 -30dB -0.0043dB 室內分布系統中常用的無源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 耦合度 C: 主通道的輸入功率 P入與耦合通道的輸出功率 P耦之比的分貝 數為耦合度或稱多度衰減 C= 10lg(P入 / P耦 ) 方向性 D: 輔線中耦通道和隔離通道輸出功率之比的分貝數 D= 10lg(P耦 / P隔 ) 隔離度 I: 主通道功率 P入與隔離通道輸出功率 P隔之比的分貝數 I= 10lg(P入 / P耦 ) 各指標之間的關系： D與 I 都是描述定向耦合器定向性能的量，但實際上多用 D 少用 I. I=D+C D=I-C 室內分布系統中常用的無源器件 主要技術指標 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 功能 ：耦合器類似于功分器，都屬于能量分配器件，不同之處為： 1.功分器只能將能量等分成兩路、三路或四路輸出 2.耦合器可將能量按任意比例分配輸出 用途 ：在室內分布系統中，需將施主天線接收到的基站信源通過同 頻或移頻放大后再合理傳送至室內各個房間 /盲區，該過程要 對輸入信號進行多次 /多通道的能量分配，功分器 /耦合器即 用于具體分配場合。 室內分布系統中常用的無源器件 功能與用途 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 3dB電橋實際上是一種功率平分的定向耦合器。其原理為四端口網絡器件，以微帶形式實現。按照結構分類，可分為環形電橋、分支線電橋和耦合線電橋 電橋外觀圖 室內分布系統中常用的無源器件 3dB電橋 : Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 結構原理 4 3 2 1 1 2 3 4 3 4 1 2 環形電橋 分支線電橋 耦合線電橋 室內分布系統中常用的無源器件 Copyright Shenzhen Grentech Co., Ltd. 相位特性 圖中 1、 2、 3、 4標號為端口，即信號從 3、 4端口輸入時，功率都平分到 1、2端口，并且 1、 2端口之間相互隔離 。 環形電橋的特性為 3端口進入的信號至 1、 2端口時彼此相位相同， 4端口進入信號則彼此相位相反。 分支線與耦合線電橋的相位關系與環形電橋不同，當信號從 3端口進入分至1、 2端口，則 2端口的相位比 1端口領先 90 ，便形成了端口 1和 2直接的隔離作用 ；而當 4端口 輸入時，則 1端口 的相位要領先 90 。 分支線和耦合線具有兩個對稱面，即其結構的上下、左右都對稱，因此 1、2端口和 3、 4端口是互易的，其特性完全相同。 室內分布系統中常用的無源器