天饋系統(tǒng)不匹配對(duì)移動(dòng)通信的影響及解決方法

1、天饋系統(tǒng)不匹配對(duì)移動(dòng)通信的影響及解決方法C 2004年10月20日 14:02 通信世界網(wǎng) 中國(guó)聯(lián)通邢臺(tái)分公司趙英立 潘世雪 夏 林     天饋系統(tǒng)是移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要組成部分，其性能優(yōu)劣對(duì)整體移動(dòng)通信質(zhì)量的影響至關(guān)重要。根據(jù)移動(dòng)網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析,造成移動(dòng)通信質(zhì)量指標(biāo)下降的主要原因來(lái)自天饋系統(tǒng)（約占一半以上），而在天饋系統(tǒng)中最為重要的指標(biāo)就是匹配。因此，我們?cè)跓o(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和日常維護(hù)中，必須高度重視對(duì)天饋系統(tǒng)性能的檢查，減小天饋系統(tǒng)器件間不匹配對(duì)系統(tǒng)的影響，最大限度發(fā)揮天饋系統(tǒng)的性能。    一、基站天饋系統(tǒng)組成及匹配

2、原理    基站天饋系統(tǒng)分為天線和饋線系統(tǒng)。天線本身性能直接影響整個(gè)天饋系統(tǒng)性能并起著決定性作用；饋線系統(tǒng)在安裝時(shí)匹配好壞，直接影響天線性能的發(fā)揮。    1.基站天饋系統(tǒng)的組成圖1是基站天饋系統(tǒng)示意圖，其組成主要包括以下幾部分：    (1)天線，用于接收和發(fā)送無(wú)線信號(hào)，常見(jiàn)的有單極化天線、雙極化天線和全向天線；    (2)室外跳線，用于天線與7/8主饋線之間的連接，常用的跳線采用1/2饋線，長(zhǎng)度一般為3m；    (3)主饋線，目前用于移動(dòng)

3、基站的饋線主要有7/8饋線、5/4饋線、15/8饋線；    (4)接頭密封件，用于室外跳線兩端接頭（與天線和主饋線相接）的密封，常用的材料有絕緣防水膠帶（3M2228）和PVC絕緣膠帶（3M33+）；    (5)室內(nèi)超柔跳線，用于主饋線（經(jīng)避雷器）與基站主設(shè)備之間的連接，常用的跳線采用1/2超柔饋線，長(zhǎng)度一般為23m；    (6)其他配件，主要有接地裝置（7/8饋線接地件）、7/8饋線卡子、走線架、饋線過(guò)窗器、防雷保護(hù)器（避雷器）、各種尼龍?jiān)鷰У取?#160;   2.匹配原理&

4、#160;   所謂匹配就是饋線終端所接負(fù)載阻抗等于饋線特性阻抗。匹配原理是在傳輸系統(tǒng)中的阻抗不連續(xù)處引入匹配設(shè)備，在原來(lái)的不連續(xù)的基礎(chǔ)上而引入另一種不連續(xù)性，使它產(chǎn)生的反射波，正好與原來(lái)的反射波干涉抵消，從而達(dá)到阻抗匹配。當(dāng)使用的終端負(fù)載是天線時(shí)，如果天線振子較粗，輸入阻抗隨頻率的變化就較小，容易和饋線保持匹配，這時(shí)振子的工作頻率范圍就較寬。反之，則較窄。    在實(shí)際工作中，天線的輸入阻抗還會(huì)受周?chē)矬w存在和雜散電容的影響。為了使饋線與天線嚴(yán)格匹配，在架設(shè)天線時(shí)還需要通過(guò)測(cè)量，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整天線的結(jié)構(gòu)，或加裝匹配裝置。  &

5、#160; 天饋系統(tǒng)匹配性能好壞一般用反射系數(shù)或駐波比的大小來(lái)衡量，通常采用駐波比。終端負(fù)載阻抗和特性阻抗越接近，反射系數(shù)越小，駐波比越接近于，匹配也就越好。    二、天饋系統(tǒng)不匹配對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的影響    在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，天饋系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的影響最為敏感和直接，而天饋系統(tǒng)匹配好壞對(duì)移動(dòng)通信質(zhì)量的影響尤其顯著，概括起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面。    1.不匹配對(duì)發(fā)射功率的影響    當(dāng)饋線和天線匹配時(shí)，高頻能量全部被負(fù)載吸收，饋線上只有入射波，沒(méi)有反射波。饋線上傳輸?shù)氖切胁?，?/p>

6、線上各處的電壓幅度相等，饋線上任意一點(diǎn)的阻抗都等于它的特性阻抗。    而當(dāng)天線和饋線不匹配時(shí)，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時(shí)，負(fù)載就不能全部將饋線上傳輸?shù)母哳l能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回來(lái)形成反射波。其結(jié)果是降低了發(fā)射機(jī)的有效功率，縮小了單基站的有效覆蓋面積。    2.不匹配對(duì)通信質(zhì)量的影響    天饋線系統(tǒng)不匹配會(huì)對(duì)基站覆蓋、手機(jī)語(yǔ)音質(zhì)量、無(wú)線數(shù)據(jù)速率產(chǎn)生一定影響，一般手機(jī)會(huì)出現(xiàn)接收電平低、回聲、上網(wǎng)速度慢等現(xiàn)象。    3.不匹配對(duì)基站設(shè)

7、備的影響    天饋線系統(tǒng)不匹配對(duì)基站功放器件壽命影響比較大，饋線的回波電壓過(guò)大加快基站功放器件老化，天饋線系統(tǒng)嚴(yán)重不匹配時(shí)會(huì)使功放器件燒毀。    三、影響天饋線系統(tǒng)匹配的主要因素及解決方法    1.影響天饋線系統(tǒng)匹配的主要因素    我們知道天饋系統(tǒng)的匹配是由各個(gè)部件的矢量疊加和饋線衰減的有機(jī)結(jié)合，既有天饋器件自身的影響，也有器件安裝組合工藝的影響。根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，影響天饋線系統(tǒng)匹配因素主要有以下方面。     (1)天線駐波。天線駐波是

8、出廠必須檢測(cè)的一項(xiàng)天線電氣性能指標(biāo)，天線駐波高低直接影響天饋系統(tǒng)整體性能，以前天線出廠駐波比要求小于1.5,現(xiàn)在隨著天線廠家技術(shù)水平不斷提高，加上通信運(yùn)營(yíng)商對(duì)天線指標(biāo)要求越來(lái)越高，天線出廠駐波比一般小于1.3。    (2)饋線駐波。饋線質(zhì)量好壞對(duì)駐波影響較大，一般7/8饋線損耗要求小于0.4dB/10m，駐波比小于1.1。    (3)跳線駐波。跳線駐波比小于1.1。1/2跳線的單次彎曲半徑應(yīng)20cm；多次彎曲半徑應(yīng)30cm；跳線與饋線的接頭處應(yīng)固定牢靠，防止晃動(dòng)；跳線與天線、饋線的接頭應(yīng)連接可靠，密封良好；跳線應(yīng)用扎帶綁扎牢固，松

9、緊適宜，嚴(yán)禁打硬折、死彎，以免損傷跳線。    (4)避雷器駐波。避雷器的VSWR應(yīng)小于1.1的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。室內(nèi)避雷器安裝時(shí)，避雷器要與跳線、饋線接口、阻抗匹配。避雷器安裝的方向不能弄反，如果機(jī)房有避雷器安裝架時(shí)，必須要把避雷器固定在安裝架上。    (5)7/8饋線頭的制作，各部件的連接問(wèn)題。饋線頭的制作非常關(guān)鍵，饋線頭安裝應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范來(lái)制作，制作饋線接頭時(shí)，饋線的內(nèi)芯不得留有任何遺留物。接頭必須緊固無(wú)松動(dòng)、無(wú)劃傷、無(wú)露銅、無(wú)變型。一般在檢查天饋系統(tǒng)時(shí)饋線頭安裝存在問(wèn)題最多，嚴(yán)重影響天饋系統(tǒng)質(zhì)量。   

10、 (6)7/8饋線的長(zhǎng)度及布放工藝。饋線的允許余量為3，不宜過(guò)長(zhǎng)，減小饋線帶來(lái)的功率損耗。饋線的單次彎曲半徑應(yīng)30cm，饋線多次彎曲半徑45cm；饋線在布放、拐彎時(shí)，彎曲度應(yīng)圓滑、無(wú)硬彎。并避免接觸到尖銳物體，防止劃傷進(jìn)水，造成故障；室外必須用黑扎帶，室內(nèi)必須用白扎帶，綁扎時(shí)應(yīng)整齊美觀、工藝良好。     (7)測(cè)試時(shí)所用的儀表精度或誤差、測(cè)試方法、測(cè)試環(huán)境等。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試天饋系統(tǒng)時(shí)一般選用SiteMaster儀器,測(cè)試時(shí)必須進(jìn)行測(cè)試前儀表校準(zhǔn)，避免產(chǎn)生測(cè)試誤差。為了保證儀表測(cè)試準(zhǔn)確，應(yīng)定期將儀表送到國(guó)家相關(guān)部門(mén)檢測(cè)。    2.解決天

11、饋系統(tǒng)不匹配的方法    (1)把好天饋系統(tǒng)各器件質(zhì)量關(guān)。天線、饋線、各種接頭、避雷器和跳線等部件質(zhì)量存在問(wèn)題，比如說(shuō)避雷器以上部分VSWR也為1.24，避雷器的VSWR1.1，那么天饋系統(tǒng)的駐波為1.36(不考慮之間的插入損耗)，如果選用的避雷器VSWR為1.05，則整個(gè)天饋系統(tǒng)的駐波就下降為1.3。    (2)嚴(yán)格控制安裝工藝。做好各種接頭；控制好連接接頭的力量；饋線不打死彎、長(zhǎng)度適中等在做饋線接頭時(shí)，控制好連接接頭的扭矩（一般扭矩為2530N.m），最好選用扭矩扳手。如果扭矩過(guò)大，會(huì)造成接頭損傷，致使接頭嚴(yán)重不匹配；如果扭矩過(guò)

12、小，接頭松動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生三階交調(diào)干擾，影響通信質(zhì)量。    (3)檢測(cè)天饋系統(tǒng)各器件組合匹配。一般在選用天饋線系統(tǒng)器件時(shí)，應(yīng)做好安裝前測(cè)試工作，首先進(jìn)行各器件質(zhì)量檢測(cè)看其是否滿足要求，其次進(jìn)行各器件組合測(cè)試，看其匹配情況是否滿足要求。    (4)加強(qiáng)對(duì)天饋系統(tǒng)的維護(hù)。做好基站天饋系統(tǒng)日常維護(hù)工作對(duì)提高系統(tǒng)匹配至關(guān)重要。天饋線系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)受到外力和天氣影響，天饋線某部件質(zhì)量有可能變壞，增大整個(gè)系統(tǒng)不匹配程度。為了提高天饋系統(tǒng)質(zhì)量，我們應(yīng)加強(qiáng)日常維護(hù)工作，尤其加強(qiáng)強(qiáng)風(fēng)雨后的檢測(cè)。    3.現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)天饋線系統(tǒng)方

13、法    通常在進(jìn)行基站天饋線系統(tǒng)安裝和維護(hù)時(shí)，一般都以駐波比檢測(cè)來(lái)衡量天饋線系統(tǒng)匹配的好壞，必要時(shí)也須輔以測(cè)量基站設(shè)備的機(jī)頂功率及天線端口的功率來(lái)判定?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的便捷性，主要應(yīng)采用SiteMasterS311B手持駐波比/回?fù)p故障定位測(cè)試儀，在沒(méi)有該設(shè)備的情況下，才考慮使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。    以SiteMaster為例，這時(shí)主要應(yīng)用它的兩種測(cè)量模式：頻域和距離域測(cè)量。    頻域測(cè)量包括駐波比（VSWR）、回波損耗（RL）和饋線損耗（CL）測(cè)量。駐波比（VSWR）、回波損耗（RL）是對(duì)天饋線好

14、壞的量的描述，而饋線損耗（CL）是表示傳輸線在某頻點(diǎn)的插入損耗。距離域測(cè)量通常稱為（DTF）故障定位。它可以有回波損耗（RL）和駐波比（VSWR）兩種表示形式。兩者都可用來(lái)找出故障點(diǎn)。但饋線損耗（CL）不會(huì)出現(xiàn)在距離域。    通常在基站現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)天饋線系統(tǒng)一般有以下幾種測(cè)試：    (1)對(duì)新架設(shè)的基站，一般情況下，僅對(duì)天線+饋線的綜合駐波比進(jìn)行測(cè)量，這時(shí)無(wú)論是采用SiteMaster或采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀都是比較簡(jiǎn)單的；    (2)已經(jīng)運(yùn)行了一段時(shí)間的基站或開(kāi)通后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)工作異常的基站，需要對(duì)天饋線系統(tǒng)

15、可能存在的故障進(jìn)行診斷，此時(shí)不僅要測(cè)量天線+饋線的綜合駐波比，而且需要對(duì)天饋線系統(tǒng)進(jìn)行可能的故障診斷。這時(shí)就需要啟動(dòng)SiteMaster的距離域或矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的時(shí)域測(cè)量；    必須指出的是，在使用SiteMaster時(shí)，一定要知道，饋線損耗（CL）的測(cè)量不能在距離域進(jìn)行。而必須在頻域測(cè)量模式下進(jìn)行。否則就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。    4.測(cè)試案例    下面以一個(gè)基站天饋系統(tǒng)的檢測(cè)為例。    圖3是天線輸出端口的駐波比。通過(guò)檢測(cè)天線本身駐波比的電氣性能指標(biāo)，看其測(cè)試結(jié)果是否滿足要求。（注意：在SiteMaster校準(zhǔn)時(shí)，將7/8轉(zhuǎn)接頭校準(zhǔn)進(jìn)去）圖3天線輸出端口的駐波比    圖4是饋線輸入端口的駐波比。通過(guò)該項(xiàng)測(cè)試，可以檢測(cè)到天饋線系統(tǒng)駐波比，結(jié)合天線本身駐波比和饋線長(zhǎng)度，看其天饋線系統(tǒng)駐波比測(cè)試值是否符合要求。  圖4饋線輸入端口的駐波比    圖5是在距離域下對(duì)饋線故障的診斷。該項(xiàng)測(cè)試可以診斷出天饋線系統(tǒng)不匹配位置,幫助現(xiàn)場(chǎng)工程師