電橋高溫環(huán)境下性能說明

1、3dB電橋高溫環(huán)境下性能說明及案例分析一、 電橋的作用與工作原理圖1：3dB電橋（圖片實(shí)物生產(chǎn)商：國人通信）上圖為目前在室分系統(tǒng)中廣泛使用的3dB電橋的實(shí)物照片。3dB電橋的主要用途為室分系統(tǒng)中的同頻段合路，以取代早期的體積比較龐大的同頻段合路器件。如圖中所示，上述電橋設(shè)備有四個端口，分別為兩入兩出。每個端口之間的功率關(guān)系如下：OUT1=OUT2=0.5*(IN1+IN2)從上式可知，每個端口的輸出功率皆等于輸入功率之和的一半，即輸入信號衰減3dB以后分別從兩個端口等功率的輸出，就是3dB電橋名稱的由來。3dB電橋在室分系統(tǒng)中的安裝方式如下圖所示：圖2：3dB電橋用于同頻合路如上圖所示，當(dāng)微蜂

2、窩配置較大時，內(nèi)部合路不夠用，載頻分為兩組分別合路，分別經(jīng)由兩個架頂雙工器輸出。對于宏站而言，可以用兩種方法解決主設(shè)備兩路輸出問題。一是采用物理位置鄰近的兩付單極化天線輸出，二是采用一付45度雙極化的天線輸出，前者相當(dāng)于在空間自由合路，后者由不同的極化振子合路，本質(zhì)上也是空間合路。但是在分布系統(tǒng)中，不具備上述條件。分布系統(tǒng)只能有一套天線，一個入口。因此要將完整的一個CI的頻點(diǎn)通過分布系統(tǒng)發(fā)射出去，只能通過電橋?qū)山M載頻事先合路后再接入分布。綜上所述，3dB電橋起的作用為射頻級同頻合路。二、3dB電橋的內(nèi)部構(gòu)造極電氣指標(biāo)目前最常用的為微帶電橋，微帶電橋的內(nèi)部電路可以簡化為下圖的形式：圖3：3dB

3、電橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（簡化圖）如圖：3dB電橋內(nèi)部結(jié)構(gòu)為兩根微帶線極填充的絕緣介質(zhì)組成。經(jīng)過特殊的設(shè)計(jì)，從兩個入口入射的電磁波，經(jīng)過耦合后，從兩個出口輸出，每個出口的功率包含了兩個入口功率之和的一半。和所有無源器件一樣，電橋有相應(yīng)的工作指標(biāo)，下表列出了目前常用電橋的電氣指標(biāo)：參數(shù)名稱電氣指標(biāo)頻率范圍8002500MHz插損<=3.3dB(對單端口而言)駐波系數(shù)<=1.2隔離度>=25dB(同向端口間)帶內(nèi)平坦度<=0.3dB功率容量150W接口類型N型陰頭（阻抗50歐姆）三階互調(diào)抑制<=-140dBc工作溫度-25攝氏度65攝氏度表1：3dB電橋的電氣性能如上表所述，國

4、產(chǎn)3dB電橋的工作標(biāo)稱溫度在25攝氏度65攝氏度之間，據(jù)相關(guān)資料，世界頂尖的電纜與室分器件供應(yīng)商安德魯公司的電橋產(chǎn)品，標(biāo)稱溫度也只能做到85攝氏度左右，可以認(rèn)為是電橋工作的極限溫度。當(dāng)電橋處于高溫環(huán)境下，內(nèi)部絕緣介質(zhì)和微帶的熱膨脹系數(shù)不一致，導(dǎo)致了微帶相對絕緣介質(zhì)發(fā)生位移，因此帶來了阻抗及隔離度一系列電氣性能的變化，對主設(shè)備產(chǎn)生交調(diào)干擾。在實(shí)際使用中，電橋和負(fù)載是直接連接的關(guān)系，負(fù)載為吸收功率器件，射頻信號在其上轉(zhuǎn)化為熱能，因此負(fù)載工作時的溫度時相當(dāng)高的，大約在7080攝氏度之間。負(fù)載的熱量可以直接傳導(dǎo)至電橋設(shè)備，導(dǎo)致電橋工作時的溫度也較高，在散熱不好的房間內(nèi)，電橋很容易接近臨界溫度。影響電橋

5、自身溫度的主要因素為機(jī)房溫度和負(fù)載溫度，話務(wù)量的變化對電橋溫度影響微乎其微（因?yàn)樾盘栔苯油ㄟ^電橋，不會在電橋中損失）。但是，我們觀察到的話務(wù)量卻是隨干擾變化的，這是因?yàn)榻徽{(diào)產(chǎn)物和輸入信號源的功率呈一定的比例關(guān)系，工程上采用dBc來度量。當(dāng)高話務(wù)時，同時工作的載頻多，上下行功率皆高，因此導(dǎo)致的雜散和互調(diào)產(chǎn)物功率也高，直接導(dǎo)致干擾上升。需要強(qiáng)調(diào)的是，電橋作為無源器件，本身并不會產(chǎn)生任何信號（包括干擾信號）。但是其電氣性能的下降會導(dǎo)致通過信號的雜散和交調(diào)的增加，因此給主設(shè)備的上行帶來干擾及相應(yīng)的誤碼性能下降。這種干擾的特征是：干擾的大小隨話務(wù)量變化，話務(wù)量高時，干擾高，話務(wù)量低時，干擾低，甚至于完全

6、沒有。配置越大的站，越容易出此問題，配置越小的站，出現(xiàn)該問題的可能性越小。三、 高溫導(dǎo)致電橋干擾的案例：本節(jié)介紹了三個案例，這三個案例的共同特點(diǎn)是機(jī)房狹小，空調(diào)不制冷（或無空調(diào)），機(jī)房內(nèi)環(huán)境溫度高。從后臺統(tǒng)計(jì)指標(biāo)看，上行干擾跟隨話務(wù)量走，話務(wù)量高時，干擾高（通常在10以上），話務(wù)量低時干擾低，甚至沒有。本三個案例分別采取了物理降溫、器件替代和器件更換三個方法解決的電橋高溫所帶來的上行干擾。案例1：鼎好大廈（敷冰降溫）鼎好大廈搬遷機(jī)房后，空間狹小，機(jī)柜密集導(dǎo)致溫度較高，實(shí)測機(jī)房空氣溫度在55攝氏度左右，器件溫度更高。從后臺統(tǒng)計(jì)上看，干擾在話務(wù)高時能達(dá)到30左右，但在晚間無話務(wù)時，干擾在5以下。上

7、站排查，將將頻譜儀接入到分布系統(tǒng)中，可以觀察到以下頻譜：圖4：分布系統(tǒng)中的實(shí)時頻譜從上述頻譜可以看出，在高溫，高話務(wù)情況下，3dB電橋已經(jīng)失去了線性度，產(chǎn)生了大量的寄生頻率，從下行頻段一直拖尾至上行頻段，進(jìn)而對上行頻段產(chǎn)生干擾波形。為了驗(yàn)證3dB電橋工作性能和溫度的關(guān)系，現(xiàn)場做了如下實(shí)驗(yàn)：斷開所有有源器件，排除有源干擾，僅在干線上保留部分無源天線點(diǎn)。取300g左右的冰塊，妥善包裹后捆綁在3dB電橋上，10分鐘后，干擾降至5dBm，約15分鐘后干擾降至01 dBm；取下冰塊，約15分鐘后，干擾恢復(fù)至原來水平。至此判斷該器件性能和溫度關(guān)系較大。目前該機(jī)房已增加一臺空調(diào)，溫度問題得到解決。鼎好大廈案

8、例為西北區(qū)域第一次發(fā)現(xiàn)電橋的性能和溫度有關(guān)聯(lián)。圖5：冰塊實(shí)驗(yàn)案例2：動物園公交樞紐M2（采用二功分器反向使用替代電橋）動物園公交樞紐M2站點(diǎn)所在機(jī)房無安裝空調(diào)條件（地下室無法走水），且機(jī)柜較密集，溫度在40攝氏度左右（2010年4月實(shí)地測量值）。自4月18日起，該站上行產(chǎn)生15dBm左右的干擾，且干擾功率和話務(wù)量正相關(guān)。前期廠家排查所有分布連接未發(fā)現(xiàn)問題。西北區(qū)域上站排查認(rèn)為電橋問題，現(xiàn)場無可供更換的電橋（廠家未準(zhǔn)備）。臨時使用二功分器反接替代電橋使用，干擾立即消失。二功分器件如下圖所示，為一進(jìn)兩出器件，信號從入口進(jìn)入，平均分配為兩路后輸出。圖6：二功分器件如上圖所示，正常使用時，下行信號應(yīng)當(dāng)從IN口輸入，從兩OUT口輸出。本案例中，臨時將下行信號從兩OUT口輸入，從IN口輸出，這樣使用，能使二功分器件起到合路的作用。但是，二功分器件（腔體）各輸出口間無隔離度，反向使用會造成駐波過大，產(chǎn)生78#告警，因此，除非是臨時應(yīng)急，不建議采用反接二功分替代電橋使用。案例3：樂府江南M1高干擾（替換新器件）樂府江南站點(diǎn)位于地下室弱電井中，暫時無法解決空調(diào)問題，機(jī)房溫度一直較高。本次收到重要用戶投訴后，發(fā)現(xiàn)存在干擾隨話務(wù)量變