通信工程元器件介紹

1、通信工程中器件介紹通信工程中器件介紹本節(jié)主要介紹室內(nèi)覆蓋工程主要使用到的器件。包括器件的外觀、作用、種類、主要技術(shù)指標定義和范圍等。2.12.1 功分器功分器1）功分器的作用：是將功率信號平均地分成幾份，給不同的覆蓋區(qū)使用。 腔體二功分器照片 腔體三功分器照片2）種類：功分器一般有二功分、三功分和四功分 3 種。功分器從結(jié)構(gòu)上分一般分為：微帶和腔體 2 種。腔體功分器內(nèi)部是一條直徑由粗到細成多個階梯遞減的銅桿構(gòu)成,從而實現(xiàn)阻抗的變換,二微帶的則是幾條微帶線和幾個電阻組成,從而實現(xiàn)阻抗變換。3）主要指標：包括分配損耗、插入損耗、隔離度、輸入輸出駐波比、功率容限、頻率范圍和帶內(nèi)平坦度、輸入阻抗。以

2、下對各項指標進行說明:分配損耗：指的是信號功率經(jīng)過理想功率分配以后和原輸入信號相比所減小的量。 此值是理論值，比如二功分是 3dB，三功分是 4.8dB,四功分是 6dB。 （注：因功分器輸出端阻抗不同，應(yīng)使用端口阻抗匹配的網(wǎng)絡(luò)分析儀能夠測得與理論值接近的分配損耗）耦合器和三功分器圖示 分配損耗的理論計算方法:如上圖所示。比如有一個 30dBm 的信號，轉(zhuǎn)換成毫瓦是1000 毫瓦，將此信號通過理想 3 功分器分成 3 份的話，每份功率10003333.33 毫瓦，將 333.33 毫瓦轉(zhuǎn)換成 dBm10lg333.33=25.2dBm, 那么理想分配損耗輸入信號輸出功率3025.2=4.8dB

3、,同樣可以算出 2 功分是3dB，4 功分是 6dB插入損耗：指的是信號功率通過實際功分器后輸出的功率和原輸入信號相比所減小的量再減去分配損耗的實際值， （也有的地方指的是信號功率通過實際功分器后輸出的功率和原輸入信號相比所減小的量） 。插入損耗的取值范圍一般腔體是：0.1dB 以下；微帶的則根據(jù)二、三、四功分器不同而不同約為：0.40.2dB、0.50.3dB、0.70.4dB。插損的計算方法：通過網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測出輸入端 A 到輸出端 B、C、D 的損耗，假設(shè) 3 功分是 5.3dB,那么，插損實際損耗理論分配損耗5.3dB-4.8dB=0.5dB.微帶功分器的插損略大于腔體功分器,一般為

4、 0.5dB 左右,腔體的一般為 0.1dB 左右。由于插損不能使用網(wǎng)絡(luò)分析儀直接測出，所以一般都以整個路徑上的損耗來表示（即分配損耗插損）：3.5dB/5.5dB/6.5dB 等來表示二/三/四功分器的插損。隔離度：指的是功分器輸出各端口之間的隔離，通常也會根據(jù)二、三、四功分器不同而不同約為：1822dB、1923dB、2025dB。 隔離度可通過網(wǎng)絡(luò)分析儀測，直接測出各個輸出端口之間的損耗，如上圖淡藍色曲線所示，BC 間，及 CD 間的損耗。輸入/輸出駐波比：指的是輸入/輸出端口的匹配情況，由于腔體功分器的輸出端口不是 50 歐姆，所以對于腔體功分器沒有輸出端口的駐波要求，輸入端口要求則一

5、般為：1.31.4 甚至有 1.15 的；微帶功分器則每個端口都有要求，一般范圍為輸入：1.21.3 輸出：1.31.4。功率容限：指的是可以在此功分器上長期（不損壞的）通過的最大工作功率容限，一般微帶功分器為：3070W 平均功率，腔體的則為：100500W 平均功率。頻率范圍：一般標稱都是寫 8002200MHz，實際上要求的頻段是：824960MHz加上 17102200MHz，中間頻段不可用。有些功分器還存在 8002000MHz 和8002500MHz 頻段帶內(nèi)平坦度：指的是在整個可用頻段內(nèi)插損含分配損耗的最大值和最小值之間的差值，一般為：0.20.5dB。2.22.2 耦合器耦合器

6、1) 耦合器的作用是將信號不均勻地分成 2 分(稱為主干端和耦合端，也有的稱為直通端和耦合端)腔體耦合器照片2)種類:耦合器型號較多如 5 dB、10 dB、15 dB、20 dB、25 dB、30 dB 等。從結(jié)構(gòu)上分一般分為：微帶和腔體 2 種。腔體耦合器內(nèi)部是 2 條金屬桿,組成的一級耦合.微帶耦合器內(nèi)部是 2 條微帶線,組成的一個類似于多級耦合的網(wǎng)絡(luò).3）主要指標：耦合度、隔離度、方向性、插入損耗、輸入輸出駐波比、功率容限、頻段范圍、帶內(nèi)平坦度、輸入阻抗。以下對各項指標進行說明:耦合度：信號功率經(jīng)過耦合器，從耦合端口輸出的功率和輸入信號功率直接的差值。 （一般都是理論值如：6dB、10

7、dB、30dB 等） 耦合器和三功分器圖示耦合度的計算方法：如上圖所示。是 信號功率 C-A 的值 比如輸入信號 A為 30dBm 而耦合端輸出信號 C 為 24dBm 則耦合度C-A30-246dB，所以此耦輸出端直通端（主干端）耦合端合器為 6dB 耦合器。因為耦合度實際上沒有這么理想，一般有個波動的范圍，比如標稱為 6dB 的耦合器，實際耦合度可能為：5.56.5 之間波動。隔離度：指的是輸出端口和耦合端口之間的隔離；一般此指標僅用于衡量微帶耦合器。并且根據(jù)耦合度的不同而不同：如：510dB 為 1823dB，15dB 為2025dB，20dB（含以上）為：2530dB；計算方法：如上圖

8、指的是圖中的淡藍色曲線上的損耗，使用網(wǎng)絡(luò)分析儀將信號由B 輸入，測 C 處減小的量即為隔離度。方向性：指的是輸出端口和耦合端口之間的隔離度的值再減去耦合度的值所得的值，由于微帶的方向性隨著耦合度的增加逐漸減小最后 30dB 以上基本沒有方向性，所以微帶耦合器沒有此指標要求，腔體耦合器的方向性一般為：17002200MHz時：1719dB，824960MHz 時：1822dB。計算方法：方向性隔離度耦合度 例如 6dB 的隔離度是 38dB，耦合度實測是 6.5dB，則方向性隔離度耦合度386.5=31.5dB。耦合損耗：理想的耦合器輸入信號為 A，耦合一部分到 B，則輸出端口 C 必定就要有所

9、減少。耦合器和功分器均為無源器件，在工作中不使用電源（即不消耗能源） ，沒有功率補充，因為能量是守恒的，輸入信號與多個輸出信號之和相等（不計插入損耗） 。計算方法是：首先將所有端口的“dBm”功率轉(zhuǎn)換成“毫瓦”為單位表示，比如 A 輸入端的功率原來是 30dBm，轉(zhuǎn)換成“毫瓦”是 1000 毫瓦，而耦合端的輸出是 25.5dBm（先假設(shè)用的是 6dB 耦合器，并且 6dB 耦合器實際耦合度是6.5dB）,將 25.5dBm 轉(zhuǎn)換成毫瓦是：316.23 毫瓦。再假設(shè)此耦合器沒有其它損耗，那么剩下的功率應(yīng)該是 1000316.23=683.77 毫瓦，全部由輸出端輸出。將 683.77 毫瓦轉(zhuǎn)換成

10、“dBm”28.349, 那么此耦合器的耦合損耗就等于輸入端的功率（dBm）輸出端的功率（dBm）30dBm28.349dBm1.651dB這個值指的是耦合器沒有額外損耗（器件損耗）的情況下的耦合損耗。插入損耗：指的是信號功率經(jīng)過耦合器至輸出端出來的信號功率減小的值再減去分配損耗的值所得的數(shù)值。一般插損對于微帶耦合器則根據(jù)耦合度不同而不同，一般為：10dB 以下的：0.350.5dB,10dB 以上的：0.20.5dB。計算方法：由于實際上耦合器的內(nèi)導(dǎo)體是有損耗的，如上圖所示以 6dB 耦合器為例，在實際測試中假設(shè)輸入 A 是：30dBm，耦合度實測是：6.5dB，輸出端的理想值是 28.34

11、9dBm（根據(jù)實測的輸入信號，和耦合度可以計算得出） ，再實測輸出端的信號，假設(shè)是 27.849dBm,那么插損理論輸出功率實測輸出功率28.349-27.849=0.5dB；輸入/輸出駐波比：指的是輸入/輸出端口的匹配情況，各端口要求則一般為：1.21.4； 功率容限：指的是可以在此耦合器上長期（不損壞的）通過的最大工作功率容限，一般微帶耦合器為：3070W 平均功率，腔體的則為：100200W 平均功率。頻率范圍：一般標稱都是寫 8002200MHz，實際上要求的頻段是：824960MHz加上 17102200MHz，中間頻段不可用。有些功分器還存在 8002000MHz 和8002500

12、MHz 頻段帶內(nèi)平坦度：指的是在整個可用頻段耦合度的最大值和最小值之間的差值，微帶一般為：0.50.2dB。腔體：由于耦合度是一條曲線，所以沒有此要求。1）微帶耦合器平坦度: 10dB 以下一般為 0.5dB,1020dB 一般為 1.5dB,2030 一般為 2.0dB2）腔體耦合器的平坦度:由于腔體耦合器的耦合度是一條類似于拋物線的曲線,所以平坦度非常差.實際使用中表示起來比較困難可以參考下表: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 干線放大器干線放大器1）作用：干線放大器簡稱干放。作用是在室內(nèi)覆蓋信號源功率不夠的主干末端對信號功率進行放大,以滿足覆蓋的要求.2）種類：根據(jù)運用在不同的網(wǎng)絡(luò)分為 GSM、CDMA 和 DCS 干線

14、放大器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同于直放站。根據(jù)不同的功率主要分為 2W 和 5W 直放站。3）技術(shù)指標:類似寬帶直放站，可參照國家有關(guān)部門頒發(fā)室內(nèi)寬帶直放站的技術(shù)指標要求。由于是在主干上使用的所以輸入電平比較高一般在-15+15dBm 左右,增益根據(jù)輸出功率的不同有所不同,例如 2W 干放一般增益為 3040dB。2.42.4 G/CG/C 直放站直放站直放站按照信號傳輸?shù)姆绞椒钟猩漕l/光纖/移頻 3 種類型, 按照頻帶寬帶不同分有:選頻/寬帶/選帶 3 種類型。這里不作介紹，參考直放站的有關(guān)書籍。2.52.5 饋線饋線室內(nèi)覆蓋用的饋線基本上只有 3 種 7/8（普通）,1/2 英寸（普通）和 1/2(

15、超柔)，它們都是同軸電纜，由于微波信號只在同軸電纜的外導(dǎo)體的內(nèi)表面與內(nèi)導(dǎo)體的外表面上傳導(dǎo)，所以 7/8 英寸的電纜由于內(nèi)導(dǎo)體較粗，而且都是空心的，而 1/2 的內(nèi)導(dǎo)體由于較細所以就是鋁的，并在內(nèi)導(dǎo)體上鍍一層銅，有利于信號傳遞。根據(jù)表皮的不同材料有區(qū)分有阻燃和普通 2 種。 1/21/2 饋線圖例饋線圖例 7/87/8 饋線圖例饋線圖例饋線的主要指標是插損,插損根據(jù)頻率和長度等不同而不同,一般可以參照:1/4”饋線1/2”超柔饋線1/2”饋線7/8”饋線型號M2930M2932（阻燃）M2839M2830（阻燃）M1473M2831（阻燃）M1474M2832（阻燃）內(nèi)導(dǎo)體外徑2.5mm3.6m

16、m4.8mm9mm外導(dǎo)體外徑7.6mm12.1mm13.7mm24.7mm尺寸(mm)絕緣套外徑9.5mm13.4mm16mm27.75mm特性阻抗（歐姆）501501.5501501頻率上限（GHz）151085一次最小彎曲半徑40mm32mm70mm120mm900MHz13.510.56.883.87百米損耗(dB)1800MHz20.015.2510.125.8阻燃性消煙無鹵素阻燃外鞘工作溫度-40 到 852.62.6 天線天線天線的主要指標：包括增益、波束帶寬、頻段范圍、前后比、極化方式和駐波比等增益：特定天線和理想點源天線在覆蓋區(qū)內(nèi)電場強度的差值（dBi） ；一般全向天線為 2d

17、Bi 左右，板狀定向則有：418dBi 等不等。增益一般以 dBi 和 dBD 為單位表波束寬度：是指定向天線在輻射的方向上左右各比典型值下降 3dB（一般為3dB）的這個范圍和天線之間形成的夾角，也稱為半功率角。比如有 65 度、45 度、120 度、360 度等。前后比：指的是定向天線輻射方向前瓣最大值和輻射的反方向30內(nèi)后瓣最大值（背面）電場強度的比值。極化方向：一般陸地移動通信只有垂直和水平和45雙極化 3 種， （另外還有圓極化等）駐波比：指的是天線輸入口的匹配能力，是衡量天線工藝和質(zhì)量水平的重要標致。一般 1.21.5 不等。以下介紹幾種室內(nèi)覆蓋工程常用天線:1）八木天線:特點：方

18、向性較強、安裝方便。主要用于室外藕合和電梯覆蓋。 （照片如右圖）電氣指標電氣指標一般值一般值頻率范圍800-960MHz或1710-1880MHz（不能同時兼容兩個頻段）極化方式垂直線極化增益10dBi左右VSWR15dB2）室內(nèi)全向全頻天線（照片如右圖） 此類天線為室內(nèi)分布系統(tǒng)內(nèi)主要使用的天線。電氣指標電氣指標一般值一般值頻率范圍824-960MHz 和 1710-2200MHz極化方式垂直線極化增益2.1dBi 左右VSWR1.5:1最大輸入功率100W100W阻抗50水平 3dB 帶寬360垂直 3dB 帶寬903）室內(nèi)全頻定向天線 （照片如右圖）電氣指標電氣指標一般值一般值頻率范圍824-960MHz 和 1710-2200MHz。極化方式垂直線極化增益7dBiVSWR16dB2.72.7 合合路器和電橋路器和電橋1） 作用：合路器的主要作用是將幾路信號合成起來.雙頻合路器照片 電橋照片2）種類：合路器分為雙頻合路器和電橋合路器 2 種。雙頻合路