(完整word版)移動通信天饋系統(tǒng)

一 引言

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二 基站天饋系統(tǒng)組成及匹配原理

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1 基站天饋系統(tǒng)的組成 ..................................................... 2

2.匹配原理 ......................................................................... 3

三 天饋系統(tǒng)不匹配對移動通信系統(tǒng)的影響

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1.不匹配對發(fā)射功率的影響 ............................................... 4

2.不匹配對通信質(zhì)量的影響 ............................................... 4

3.不匹配對基站設備的影響 ............................................... 4

四 影響天饋線系統(tǒng)匹配的主要因素及解決方法

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1.影響天饋線系統(tǒng)匹配的主要因素 ................................... 4

2.解決天饋系統(tǒng)不匹配的方法 ........................................... 5

3.現(xiàn)場檢測天饋線系統(tǒng)方法 ............................................... 5

4.測試案例 ......................................................................... 6

移動通信天饋系統(tǒng)

天饋系統(tǒng)是移動通信系統(tǒng)的重要組成部分，其性能優(yōu)劣對整體移動通信質(zhì)量

的影響至關重要。根據(jù)移動網(wǎng)運行質(zhì)量統(tǒng)計結果分析,造成移動通信質(zhì)量指標下

降的主要原因來自天饋系統(tǒng)（約占一半以上），而在天饋系統(tǒng)中最為重要的指標

就是匹配。因此，我們在無線網(wǎng)絡建設和日常維護中，必須高度重視對天饋系統(tǒng)

性能的檢查，減小天饋系統(tǒng)器件間不匹配對系統(tǒng)的影響，最大限度發(fā)揮天饋系統(tǒng)

的性能。

一 引言

天饋系統(tǒng)是指天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場和磁場構成。人們

規(guī)定：電場的方向就是天線極化方向。一般使用的天線為單極化的。下圖示出了

兩種基本的單極化的情況：垂直極化和水平極化。 天線對空間不同方向具

有不同的輻射或接收能力，這就是天線的方向性。衡量天線方向性通常使用方向

圖，在水平面上，輻射與接收無最大方向的天線稱為全向天線，有一個或多個最

大方向的天線稱為定向天線。全向天線由于其無方向性，所以多用在點對多點通

信的中心臺。定向天線由于具有最大輻射或接收方向，因此能量集中，增益相對

全向天線要高，適合于遠距離點對點通信，同時由于具有方向性，抗干擾能力比

較強。天饋系統(tǒng)主要包括天線和饋線系統(tǒng)兩大類。

二 基站天饋系統(tǒng)組成及匹配原理

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天饋系統(tǒng)性

能并起著決定性作用；饋線系統(tǒng)在安裝時匹配好壞，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)送無線信號，常見的有單極化天線、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，

長度一般為3m。

(3)主饋線，目前用于移動基站的饋線主要有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）與基站主設備之間的連接，常用的

跳線采用1/2〞超柔饋線，長度一般為2～3m；

(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、

饋線過窗器、防雷保護器（避雷器）、各種尼龍扎帶等。

2.匹配原理

所謂匹配就是饋線終端所接負載阻抗Ｚ等于饋線特性阻抗Ｚ。匹配原理是在

傳輸系統(tǒng)中的阻抗不連續(xù)處引入匹配設備，在原來的不連續(xù)的基礎上而引入另一

種不連續(xù)性，使它產(chǎn)生的反射波，正好與原來的反射波干涉抵消，從而達到阻抗

匹配。當使用的終端負載是天線時，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，這時振子的工作頻率范圍就較寬。反之，則較窄。

在實際工作中，天線的輸入阻抗還會受周圍物體存在和雜散電容的影響。為

了使饋線與天線嚴格匹配，在架設天線時還需要通過測量，適當?shù)卣{(diào)整天線的結

構，或加裝匹配裝置。

天饋系統(tǒng)匹配性能好壞一般用反射系數(shù)或駐波比的大小來衡量，通常采用駐

波比。終端負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１，匹

配也就越好。

三 天饋系統(tǒng)不匹配對移動通信系統(tǒng)的影響

在移動通信系統(tǒng)中，天饋系統(tǒng)對系統(tǒng)的影響最為敏感和直接，而天饋系統(tǒng)匹

配好壞對移動通信質(zhì)量的影響尤其顯著，概括起來主要有以下幾個方面：

1.不匹配對發(fā)射功率的影響

當饋線和天線匹配時，高頻能量全部被負載吸收，饋線上只有入射波，沒有

反射波。饋線上傳輸?shù)氖切胁ǎ?/span>饋線上各處的電壓幅度相等，饋線上任意一點的

阻抗都等于它的特性阻抗。

而當天線和饋線不匹配時，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時，負載就

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

能量反射回來形成反射波。其結果是降低了發(fā)射機的有效功率，縮小了單基站的

有效覆蓋面積。

2.不匹配對通信質(zhì)量的影響

天饋線系統(tǒng)不匹配會對基站覆蓋、手機語音質(zhì)量、無線數(shù)據(jù)速率產(chǎn)生一定影

響，一般手機會出現(xiàn)接收電平低、回聲、上網(wǎng)速度慢等現(xiàn)象。

3.不匹配對基站設備的影響

天饋線系統(tǒng)不匹配對基站功放器件壽命影響比較大，饋線的回波電壓過大加

快基站功放器件老化，天饋線系統(tǒng)嚴重不匹配時會使功放器件燒毀。

四 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)的匹配是由各個部件的矢量疊加和饋線衰減的有機結合，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)實際工作經(jīng)驗，影響

天饋線系統(tǒng)匹配因素主要有以下方面：

(1)天線駐波。天線駐波是出廠必須檢測的一項天線電氣性能指標，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

廠家技術水平不斷提高，加上通信運營商對天線指標要求越來越高，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_20cm；多次彎

曲半徑應_30cm；跳線與饋線的接頭處應固定牢靠，防止晃動；跳線與天線、饋

線的接頭應連接可靠，密封良好；跳線應用扎帶綁扎牢固，松緊適宜，嚴禁打硬

折、死彎，以免損傷跳線。

(4)避雷器駐波。避雷器的VSWR 應小于1.1 的行業(yè)標準。室內(nèi)避雷器安裝時，

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，如果機房

有避雷器安裝架時，必須要把避雷器固定在安裝架上。

(5)7/8〞饋線頭的制作，各部件的連接問題。饋線頭的制作非常關鍵，饋線頭安

裝應嚴格按照規(guī)范來制作，制作饋線接頭時，饋線的內(nèi)芯不得留有任何遺留物。

接頭必須緊固無松動、無劃傷、無露銅、無變型。一般在檢查天饋系統(tǒng)時饋線頭

安裝存在問題最多，嚴重影響天饋系統(tǒng)質(zhì)量。

(6)7/8〞饋線的長度及布放工藝。饋線的允許余量為3％，不宜過長，減小饋線

帶來的功率損耗。饋線的單次彎曲半徑應＞30cm，饋線多次彎曲半徑＞45cm；

饋線在布放、拐彎時，彎曲度應圓滑、無硬彎。并避免接觸到尖銳物體，防止劃

傷進水，造成故障；室外必須用黑扎帶，室內(nèi)必須用白扎帶，綁扎時應整齊美觀、

工藝良好。

(7)測試時所用的儀表精度或測試方法、測試環(huán)境等。在現(xiàn)場測試天饋系統(tǒng)時一

般選用SiteMaster 儀器,測試時必須進行測試前儀表校準，避免產(chǎn)生測試誤差。

為了保證儀表測試準確，應定期將儀表送到國家相關部門檢測。

2.解決天饋系統(tǒng)不匹配的方法

(1)把好天饋系統(tǒng)各器件質(zhì)量關。天線、饋線、各種接頭、避雷器和跳線等部件

質(zhì)量存在問題，比如說避雷器以上部分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，則整個天饋系統(tǒng)的駐波就下降為1.3。

(2)嚴格控制安裝工藝。做好各種接頭；控制好連接接頭的力量；饋線不打死彎、

長度適中等在做饋線接頭時，控制好連接接頭的扭矩（一般扭矩為25～30N.m），

最好選用扭矩扳手。如果扭矩過大，會造成接頭損傷，致使接頭嚴重不匹配；如

果扭矩過小，接頭松動，會產(chǎn)生三階交調(diào)干擾，影響通信質(zhì)量。

(3)檢測天饋系統(tǒng)各器件組合匹配。一般在選用天饋線系統(tǒng)器件時，應做好安裝

前測試工作，首先進行各器件質(zhì)量檢測看其是否滿足要求，其次進行各器件組合

測試，看其匹配情況是否滿足要求。

(4)加強對天饋系統(tǒng)的維護。做好基站天饋系統(tǒng)日常維護工作對提高系統(tǒng)匹配至

關重要。天饋線系統(tǒng)在運行時受到外力和天氣影響，天饋線某部件質(zhì)量有可能變

壞，增大整個系統(tǒng)不匹配程度。為了提高天饋系統(tǒng)質(zhì)量，我們應加強日常維護工

作，尤其加強強風雨后的檢測。

3.現(xiàn)場檢測天饋線系統(tǒng)方法

通常在進行基站天饋線系統(tǒng)安裝和維護時，一般都以駐波比檢測來衡量天饋線系

統(tǒng)匹配的好壞，必要時也須輔以測量基站設備的機頂功率及天線端口的功率來判

定。考慮到現(xiàn)場檢測的便捷性，主要應采用SiteMasterS311B 手持駐波比/回損故

障定位測試儀，在沒有該設備的情況下，才考慮使用矢量網(wǎng)絡分析儀。

以SiteMaster 為例，這時主要應用它的兩種測量模式：頻域和距離域測量。

頻域測量包括駐波比（VSWR）、回波損耗（RL）和饋線損耗（CL）測量。駐

波比（VSWR）、回波損耗（RL）是對天饋線好壞的量的描述，而饋線損耗（CL）

是表示傳輸線在某頻點的插入損耗。距離域測量通常稱為（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。兩者都可用來找出

故障點。但饋線損耗（CL）不會出現(xiàn)在距離域。

通常在基站現(xiàn)場，對天饋線系統(tǒng)一般有以下幾種測試：

(1)對新架設的基站，一般情況下，僅對天線+饋線的綜合駐波比進行測量，這時

無論是采用SiteMaster 或采用矢量網(wǎng)絡分析儀都是比較簡單的；

(2)已經(jīng)運行了一段時間的基站或開通后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)工作異常的基站，需要對天饋

線系統(tǒng)可能存在的故障進行診斷，此時不僅要測量天線+饋線的綜合駐波比，而

且需要對天饋線系統(tǒng)進行可能的故障診斷。這時就需要啟動SiteMaster 的距離域

或矢量網(wǎng)絡分析儀的時域測量；必須指出的是，在使用SiteMaster 時，一定要知

道，饋線損耗（CL）的測量不能在距離域進行。而必須在頻域測量模式下進行。

否則就會產(chǎn)生錯誤。

4.測試案例

下面以一個基站天饋系統(tǒng)的檢測為例。

圖3 是天線輸出端口的駐波比。通過檢測天線本身駐波比的電氣性能指標，

看其測試結

果是否滿足要求。（注意：在SiteMaster 校準時，將7/8〞轉(zhuǎn)接頭校準進去）

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。通過該項測試，可以檢測到天饋線系統(tǒng)

駐波比，結合天線本身駐波比和饋線長度，看其天饋線系統(tǒng)駐波比測試值是

否符合要求。

圖-4