天馈系统的测试原理及应用.docVIP

------------------------------------------------------------------------------------------------ —————————————————————————————————————— 天馈系统的测试原理及应用 摘 要：本文从天馈系统的正常运行，以及对射频信号覆盖质量的影响出发，阐述了保持射频基站天馈线系统正常运行的重要性，并详细介绍了利用BIRD网络分析仪对基站天馈系统进行测试和故障诊断的方法。 关键词：驻波比 匹配 频率特性 DTF 一、背景概述 射频网络发射和接收信号都是通过天馈系统来完成的。天馈线系统的安装质量和运行情况的好坏将直接影响到射频信号的质量、覆盖范围和发射机的工作状态。当天馈系统出现故障时，射频信号将会产生损耗，从而影响覆盖范围，若天馈线系统出现的故障较为严重时，极有可能对前级设备造成损坏。 天线、射频电缆和接头是天馈线系统最容易产生故障的三个地方。如在安装时不合安装规范会造成天线的排水不畅，下雨天时易导致天线内积水；对接头的处理不好，在潮湿或下雨的天气易造成接头的进水，若不能及时发现并进行处理，则会进一步损坏馈线。在城市里受到各种条件的限制，许多地方没有足够的空间适合天线的安装，在这样的情况下所安装的天线不能确定其旁瓣和后瓣的去藕度，从而影响隔离度。因此，对天馈线系统进行日常的维护测试，是十分必要的。 二、天馈系统测试理论基础 1.频域特性的测量原理： 测量设备按照操作者输入的频率范围，从低向高发送射频信号，之后计算每个频点的回波，后将总回波与发射信号比较来计算SWR值。频域测量包括驻波比（VSWR）、回波损耗（RL）和馈线损耗（CL）测量。驻波比（VSWR）、回波损耗（RL）是对天馈线好坏的量的描述，而馈线损耗（CL）是表示传输线在某频点的插入损耗。 2.故障距离定位DTF的测量原理： 仪表发送某一频率信号，当遇到故障点时，产生发射信号到达仪表接口时，仪表依据回程时间乘以传输速率来计算故障点，并同时计算VSWR，所以DTF的测试与PROP V-传输速率和LOS-电缆损耗有关。它可以有回波损耗（RL）和驻波比（VSWR）两种表示形式。两者都可用来找出故障点，但馈线损耗（CL）不会出现在距离域。 必需知道的基本概念 1.匹配 在低频段，电路上传输的电压值的损耗几乎是可以忽略不计的。绝大多数的电路都是高阻入低阻出。但是在射频电路应用当中，特别是在传输线长为四分之一波长的时候，信号是以波的方式传送。在任何情况下所有的波都不全是传送到了负载上面，总有一部分被反射了回去。从理论上说射频电路设计的目的就是将所有的功率都传送到负载上而没有一点得损耗。任何的反射功率的产生都意味着不是所有的功率都加载到了负载上。所以失谐是一个关键的参量。射频电路中因 为有大量不同属性的阻抗和传输线导致了反射功率和损耗的产生。 为了减少反射的损耗，我们引入了匹配的概念。匹配就是馈线终端所接负载阻抗ＺL 等于馈线特性阻抗Ｚ0 的时候。匹配时，馈线上只存在传向终端负载的入射波，而没有由终端负载产生的反射波。因此，当天线作为终端负载时，匹配能保证天线取得全部信号功率。如果天线振子直径较粗，天线输入阻抗随频率的变化较小，容易和馈线保持匹配，这时天线的工作频率范围就较宽。反之，则较窄。在实际工作中，天线的输入阻抗还会受到周围物体的影响。为了使馈线与天线良好匹配，在架设天线时还需要通过测量，适当地调整天线的局部结构，或加装匹配装置。 2.特性阻抗 在射频电路中，同轴电缆用于电路外部的连接，而内部则基本上使用微带的方式连接。这些元件都有着不同的特性阻抗。至于传输线表现出何种的属性的阻抗则取决于连接导体的几何形状，导体的性质，和绝缘层的支撑等等。 在实际的射频应用当中，传输线的特性阻抗和元器件的输入输出阻抗都是设计为50或75欧姆。50欧姆的阻抗优先的使用在功率传输的系统中，而75欧姆的系统则是为了最小衰减而设计的，诸如电缆系统。大多数的射频无线传输系统都是倾向于50欧姆特性阻抗的系统。当天线阻抗为50欧时，与50欧的电缆是匹配的，而当天线阻抗为80欧时，与50欧的电缆是不匹配的。 为将反射功率降到最小，射频电缆和元器件在用于无线测试测量时都设计成50欧姆。另一方面，当阻抗匹配的时候将能获得最佳的功率传输效果。 3.驻波比和回损 当一个波通过一个特性阻抗后传向不同属性的阻抗时将会发生反射和透射。如果他们的特性相同的话是不会发生反射的。假使一个反射波导致了阻抗的不连续，那将会波及到传输线不同的两个方向上去。如