1-4直放站原理与应用第四部分-广东移动培训教材_秦岩.pdf

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1、 中国移动通信集团广东有限公司 直放站原理与应用技术 直放站原理与应用技术 培训教材 培训教材 第四部分 GSM、TD-SCDMA 直放站、无源器件指标体系及测试技术 编著：秦岩 2008 年 5 月 广东移动培训资料 I 目录 目录 第一章 GSM直放站概述.1 1.1 GSM直放站的结构.1 1.1.1 GSM光纤直放站.2 1.1.2 GSM移频直放站.3 1.1.3 GSM干线放大器.3 1.2 GSM直放站关键技术指标及测试.4 1.2.1 功率、增益和ALC.4 1.2.1.1 功率.5 1.2.1.2 增益.6 1.2.1.3 ALC.6 1.2.1.4 测量方法.7 1.2.2

2、 工作带宽、带内波动和带外增益.8 1.2.2.1 工作带宽.8 1.2.2.2 带内波动.8 1.2.2.3 带外增益.8 1.2.2.4 测试方法.9 1.2.3 噪声系数.9 1.2.4 驻波比.12 1.2.5 传输时延.14 1.2.6 杂散.15 1.2.7 互调.16 1.2.8 频率误差(仅适用于移频传输直放站).18 1.2.9 GMSK调制时调制准确度（仅适用于移频传输直放站）.19 第二章 常用仪表使用要点.19 2.1 信号源的使用要点.19 2.1.1 常用功能键及接口.19 2.1.2 基本操作.20 2.2 频谱仪的使用要点.22 2.2.1 频谱分析.22 2.

3、2.2 频谱仪的基本原理.22 2.3 网络分析仪的使用要点.24 2.3.1 S参数定义.24 广东移动培训资料 II 2.3.2 网络分析仪的组成.25 2.3.3 网络分析仪的测量原理.26 第三章 无源器件.27 3.1 无源器件的关键技术指标.27 3.1.1 插入损耗.27 3.1.2 带内波动.27 3.1.3 驻波比.27 3.1.4 特征阻抗.27 3.1.5 互调.27 3.1.6 隔离度.27 3.2 无源器件的特点及应用.27 3.2.1 功分器.27 3.2.2 腔体功分器.27 3.2.3 微带功分器.28 3.2.4 耦合器.28 3.2.5 电桥.29 3.2.

4、6 合路器.29 3.2.7 衰减器.31 3.2.8 环形器.31 3.2.9 负载.32 3.2.10 天线.32 3.2.10.1 天线类型.32 3.2.10.2 天线的主要指标.32 3.2.10.2.1 增益.33 3.2.10.2.2 半功率波束宽度.33 3.2.10.2.3 前后比.33 第四章 TD-SCDMA直放站.34 4.1 TD-SCDMA直放站与FDD直放站的区别.34 4.1.1 TDD模式的优点.34 4.1.2 TDD模式的缺点.34 4.1.3 TD-SCDMA直放站的结构.35 4.1.4 TD-SCDMA直放站的同步方式.35 4.1.5 GPS同步方

5、式.36 广东移动培训资料 III 4.1.6 检波同步方式.36 4.1.7 终端同步方式.36 4.1.8 电平触发同步方式.36 4.2 TD-SCDMA直放站特有的关键技术指标及实际意义.36 4.2.1 自动时隙电平控制（ASLC）.36 4.2.2 直放站功放同步动态范围及门限调整范围.37 4.2.3 直放站开关时间准确度.38 4.2.4 直放站功率开关抗外界干扰能力.39 4.2.5 直放站时隙调节能力.40 4.2.6 收发隔离度.41 4.2.7 直放站功放开关同步稳定性.41 编著者简介.43 广东移动培训资料 1 第一章 GSM 直放站概述 第一章 GSM 直放站概述

6、 直放站，英文为repeater,即转发器，是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。直放站在下行链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递，如图 1 所示。BTS 中继转发 Repeaterr施主天线重发天线MS图1.直放站应用示例 GSM 直放站是为消除 GSM900MHz/1800MHz 频段移动通信网的小范

7、围信号盲区或弱信号区而设计生产的通信设备。被广泛应用于地下商场、停车场、地铁、隧道、高层建筑的办公室、娱乐场所、电梯或私人住宅等基站信号所无法到达的信号盲区，同时对于消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区或边远郊区个别村镇的弱信号区也具有相当好的覆盖效果。1.1 GSM 直放站的结构 直放站与基站不同，没有基带处理电路，不解调无线信号，没有容量扩展，主要由施主天线、重发天线、馈缆系统、直放主机、电源及保护系统以及防雷、避雷系统等部分组成。通常按以下几种方式分类：按制式分：GSM、DCS、CDMA、3G 等 按频选方式分：宽带直放站、选带直放站、选频直放站 按传输方式分：无线同频直放

8、站、光纤直放站、移频直放站等 按应用场合分：室内直放站、室外直放站 GSM 无线同频直放站 GSM 无线同频直放站主要由放大器和滤波器组成，无需传输电路，应用灵活、实施简便。主 广东移动培训资料 2 要特点是将收到的信号放大后重新发送出去，施主天线接收到的信号和重发天线再发射的信号在频率上是一致的，设备结构简单。缺点是容易引起反向干扰、噪声增大。施主天线与重发天线之间需要的较大空间隔离度很难实现，同时，施主天线接收到的信号比较杂。因此大多应用在偏远地区或室内小范围区域的覆盖补充，适用于基站安装受限、缺乏光纤资源，需快速覆盖的区域。如城区的小区覆盖、郊区和山区的信号覆盖和道路的信号覆盖等 其原理

9、图如图 2 所示。图2.GSM 无线同频直放站结构示意图 1.1.1 GSM 光纤直放站 GSM 光纤直放站是将基站的耦合信号通过光纤传送到远端，经光电转换后再放大发射。由于同一光纤中传输的光信号波长相互独立，因而可以利用波分复用器实现上下行信号共同传输，不需要另外敷设光缆。光纤直放站的最大优点是避免了射频直放站可能引起的无线干扰，可以实现全向覆盖，不存在施主天线和重发天线之间的隔离度问题，不用考虑施主天线所取信号的纯净性，缺点是要考虑时延问题，设备价格较高。图3.GSM 光纤直放站结构示意图 GSM 光纤直放站的作用为 1）将基站信号通过光纤“拉远”到没有被信号覆盖的盲区或弱信号区；2）适用

10、于将较闲小区的信号引入话务忙区进行覆盖，实现话务分流；广东移动培训资料 3 3）适用于覆盖区无法接收到基站信号导致无线直放站无法工作的区域；4）适用于站点位置无法满足无线直放站隔离度要求的区域；5）适用于与基站联合组网，实现某一地区的迅速组网。其原理图如图 3 所示。1.1.2 GSM 移频直放站 移频直放站由一个近端机和多个远端机组成，将收到的频率上变频为中继频段，传输后再下变频还原为收到的工作频率，放大后发送出去。可实现一点对多点覆盖，其应用方式适合于某些特殊地区或环境(如市内住宅小区)。由于收发天线之间采用不同的频率，因而对空间隔离度要求不高，同时可以很快解决覆盖问题。图4.GSM 移频

11、直放站结构示意图 1.1.3 GSM 干线放大器 干线放大器是一种简易型的设备，其要求与室外型机是不一样的。下行只有 PA，没有滤波器，上行只有 LNA 和滤波器。其原理如图 5 所示 图5.GSM 干线放大器结构示意图 在应用原则上，我们可以按以下表格中的原则考虑选择直放站的类别：广东移动培训资料 4 表11 直放站系统设备优缺点列表 直放站系统 设备类型 优点 缺点 宽带 安装简单；不受基站参数调整的影响；只要能接收到基站的信号就可以使用；天线隔离度要求高；调试要求精细（天线）；放大所有信号；无线同频直放站 选频 适应复杂环境的信号区域；安装简单；天线的隔离度要求高；受基站的参数的调整影响

12、；光纤直放站 调试简单；覆盖效果好；可以点对多点使用；需要有光纤资源；传输距离受限（传输时延较大）；直接 耦合 信号纯净；不需光纤资源；可以点对多点使用；工程选址容易、安装灵活、总体成本较低 移频直放站 无线耦合 选频 适应复杂环境的信号区域；工程选址容易、安装灵活、总体成本较低近端机和远端机最好保证视距传输；需要频率规划；干线放大器 特定应用场景和应用条件，同基站、直放站配套使用 基站延伸设备 特定应用场景和应用条件，同基站配套使用 1.2 GSM 直放站关键技术指标及测试 直放站主要是由低噪声放大器、功率放大器等有源放大器件组成，必要时还可能采用中频滤波处理方式，使用变频器、中频放大器等部

13、件。这些放大器的线性特性是影响设备性能指标的关键因素。下面将就设备入网需要测试的关键射频指标进行逐一介绍。1.2.1 功率、增益和 ALC 这是一组互相关联的指标，应综合考虑。通常最大输出功率在不超过信息产业部无线电管理局规定的最大限值的情况下，应分成若干等级供用户选用，下行主要考虑覆盖，上行保证基站满意接收。因此，下行一般大于上行，一般用下行功率来表示直放站的输出功率。通常直放站的等级有以下表所示:表12：直放站系统设备功率等级列表 设备类别功率等级 小功率(W)中功率(W)大功率(W)宽带(选带)0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 30无线同频直放站 选频 0.05

14、0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 30宽带(选带)0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 30光纤直放站 选频 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 30选带 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 30直放站 移频直放站 选频 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 30干线放大器 宽带(选带)0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 上行 TMA 宽带 0.05 0.1 0.2 0.5 1-宽带(选带)-20 30下行 BPA 选频-20 30宽带(选带)-20 30基站延伸设备 双向

15、TMB 选频-20 30 广东移动培训资料 5 注：对于大于 30W 功率的直放站 通常是在特殊环境场合使用，必须经国家无线电委员会的特批才可使用。增益是将接收到的信号放大到额定输出功率。考虑到直放站安装地点信号强度的差异，增益应是可调的。最大增益可以考虑将直放站接收到的信号电平（据施工及运营单位报告约-60-80dBm）放大到最大输出功率来计算。为了保证输出功率稳定和避免输出非线性，带有10dB的自动电平控制（ALC）看来是必要的。1.2.1.1 功率 1.2.1.1.1 定义 标称（最大）输出功率是指直放站在线性工作区内所能达到的最大输出功率，此最大输出功率应满足以下条件：(a)输入信号为

16、全时隙最大连续发送调制信号；(b)增益为最大增益；(c)满足本标准中所有指标要求；(d)在网络应用中不应超过此功率。一般用下行功率来表示直放站的输出功率 1.2.1.1.2 指标意义 最大输出功率决定了直放站的覆盖范围，功率增加，则覆盖范围增加。这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法：所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关 Lop(dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)式中 Lop 为传输损耗，d 为传输距离，频率的

17、单位以 MHz 计算。由上式可见，自由空间中电波传播损耗（亦称衰减）只与工作频率 f 和传播距离 d 有关，当f 或 d 增大一倍时，Lop 将分别增加 6dB.以工作频率为 900MHz 为例，发射功率为 30dBm，接收灵敏度为-104dBm 的系统在自由空间的传播距离：当发射功率为 30dBm，接收灵敏度为-102dBm 时 Lop=132dB 由 Lop、f 已知参数可计算得出 d=105 公里 这是理想状况下的传输距离，实际的应用中是会低于该值，这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响，如大气、阻挡物、多径等造成的损耗，将上述损耗的参考值计入上式中，即可计算出近似通信距离。假定大气、

18、遮挡等造成的损耗为 25dB，可以计算得出通信距离为：d=6 公里 1.2.1.1.3 指标要求 标称输出功率由厂家声明，但选频及移频机输出功率30W（45dBm）；宽带机输出功率1W(30dBm)；前向和反向输出可以不同，具体由厂家规定；常温时标称（最大）输出功率容差应 广东移动培训资料 6 在2dB 范围内，极限条件时应在2.5dB 范围内。1.2.1.2 增益 1.2.1.2.1 定义 1)最大增益 是指直放站在线性工作范围内对输入信号的最大放大能力 2)增益调节范围 是指当直放站具有可调增益时其最大增益与最小增益的差值 3)增益调节步长 是指直放站最小的增益调节量。4)增益调节步长误差

19、 是指实际增益调节步长与标称增益调节步长的差值 5)室内分布系统（除主机外）不作要求。1.2.1.2.2 指标意义 增益是将接收到的信号放大到额定输出功率。直放站的增益决定了直放站的放大能力，以及在可调节范围内的线性程度。考虑到直放站安装地点信号强度的差异，增益应是可调的。最大增益可以考虑将直放站接收到的信号电平（据施工及运营单位报告约-60-80dBm）放大到最大输出功率来计算。直放站的增益主要受天线隔离度的限制，一般情况下要求增益要低于施主天线和重发天线之间隔离度 20dB 以上，而在实际布网的过程中，因为条件所限，施主天线和重发天线的距离不可能太远，因此直放站的增益也就不能设置的很大。另

20、外，由于直放站的增益会抬高带内的噪声，在宽带直放站的情况下，可能会抬升基站的底噪，对其他频点的通信造成影响，由于该影响与噪声系数也息息相关，因此会在噪声系数的章节进行详细介绍。1.2.1.2.3 指标要求 1)最大增益113dB，具体增益值由厂家规定；2)最大增益误差不超过3dB。3)增益调节范围30dB(除室内分布系统由厂家规定外)。4)增益调节步长2dB；5)增益调节步长误差不超过1dB/步长，1dB/（1-10dB），1dB/（10-20dB），1.5dB/（20-30dB）。6)室内分布系统（除主机外）设备增益调节范围为连续可调时不作要求。1.2.1.3 ALC 1.2.1.3.1 定

21、义 自动电平控制是指当直放站工作于最大增益且输出为最大功率时，增加输入信号电平时，直放站对输出信号电平控制的能力。1.2.1.3.2 指标意义 广东移动培训资料 7 ALC 是为了防止由于直放站功率过大而导致网络拥塞和瘫痪的情况而设置的。在实际的网络当中，常常会出现突发的带内大信号，如果没有 ALC 的功能，很容易将直放站的功放推到饱和，进入非线性的工作区域，导致带外的杂散增大，影响其他系统的正常工作。同时，由于带内该频点的信号过大，对带内其他频点的底噪也有所抬升，影响其他频点的邻道选择性的指标。1.2.1.3.3 指标要求 当输入信号电平提高小于 10dB(含 10dB)时，输出功率应保持在

22、最大输出功率的2dB 之内；当输入信号电平提高超过 10dB 时，输出功率应保持在最大输出功率的2dB 之内或关闭输出。1.2.1.4 测量方法 1)按图 6 所示连接测试系统；GSM 信号 发生器 被测直放站功率衰减器GSM 分析仪或功率计 10MHz 或 13MHz 参考信号图6.功率、增益和 ALC 测试 2)将 GSM 信号发生器输出通过电缆接至被测设备输入端口，再将功率衰减器及连接电缆总损耗值作为偏置输入 GSM 分析仪或功率计中。3)关闭反向链路（测量前向输出功率）或关闭前向链路（测量反向输出功率）；4)将 GSM 信号发生器设置为该直放站工作频率范围内的中心频率或指配信道的中心频

23、率；将被测直放站增益调到最大；5)调节 GSM 信号发生器的输出电平直至 ALC 启控点，GSM 分析仪或功率计上直接显示的每信道功率应在被测直放站厂商声明的最大输出功率的容差范围内；6)记录被测直放站的输出功率电平 Lout（dBm）及输入电平（GSM 信号发生器输出电平减去连接电缆的损耗值）Lin（dBm）7)被测直放站输入电平提高 10dB，观测 GSM 信号分析仪或功率计上的读数变化（应不超过2dB），继续提高输入电平，被测直放站输出变化仍应不超过2dB 或关闭。8)被测直放站输入电平降低 10dB，以增益调节步长降低被测直放站增益,从 GSM 分析仪或功率计测量出被测直放站实际增益下

24、降每一步长时的功率电平并记录,直至增益为最小 9)实际增益调节步长为每相邻测量功率电平之差 10)步长误差=声明的增益调节步长-实际的增益调节步长 11)计算 0-10dB、10-20dB、20-30dB 内的累积误差 12)最大增益为 Gmax=Lout-Lin（dB）13)增益误差为=Gmax-G 厂声明（dB）14)调被测直放站增益为最小，从 GSM 分析仪或功率计读出被测直放站的输出功率电平 Loutmin。广东移动培训资料 8 15)调被测直放站增益为最大，从 GSM 分析仪或功率计读出被测直放站的输出功率电平 Loutmax。16)增益调节范围为G=Loutmax-Loutmin（

25、dB）17)对于移频直放站应对近端单元和远端单元分别测量。1.2.2 工作带宽、带内波动和带外增益 这是一组互相有关系的指标，尤其是带宽和带内波动。通常，带宽是指-3dB 带宽，而带内波动是指带内的不平坦度。如果要求带内波动比 3dB 小，则-3dB 带宽必然要比分配给它的带宽要宽，这样，势必侵占别的信道。因此，带内波动最大只能是 3dBp-p。带外增益主要是对滤波器形状的要求。为了不对别人形成干扰，希望滤波器形状尽量接近矩形。1.2.2.1 工作带宽 1.2.2.1.1 定义 工作频段是指直放站在线性输出状态下的实际工作频率范围，根据需要设备可使用工作频段的全部和部分。1.2.2.1.2 指

26、标意义 工作频段规定了直放站的适用频段范围，如支持移动频段、联通频段等等。在工作频段范围内，所有的射频指标都必须满足。1.2.2.1.3 指标要求 前向（下行）：930MHz-960MHz/1805MHz-1880MHz 的全部或部分频段。反向（上行）：885MHz-915MHz/1710MHz-1785MHz 的全部或部分频段。1.2.2.2 带内波动 1.2.2.2.1 定义 带内波动是指直放站设定增益时，在标称工作频带内增益的最大值和最小值的差值。1.2.2.2.2 指标意义 该指标规定了标称工作带内的增益稳定度，反映了直放站的幅频特性，影响覆盖区手机信号的稳定性。如果手机信号在接受过程

27、中出现跳跃，很可能是由于带内平坦度不好。1.2.2.2.3 指标要求 带内波动3dB（峰峰值）。1.2.2.3 带外增益 1.2.2.3.1 定义 带外增益是指直放站在工作范围外对输入信号的放大能力。1.2.2.3.2 指标意义 广东移动培训资料 9 若带外增益过大，则会影响带外其他系统的信号，影响网络运行，同时带内增益会相应降低。1.2.2.3.3 指标要求 表13 偏离边缘频率 400kHz 600kHz 1MHz 5MHz 增益 50dB 40dB 35dB 25dB 1.2.2.4 测试方法 1)按图 7 所示连接测试系统；2)扫频信号发生器起始频率为被测直放站工作频带下限减 10MH

28、z，截止频率设置成被测直放站工作频带上限加 10MHz，电平调到比 2.1.4 中的记录的 Lin 低 5dB；3)被测直放站增益调至最大；4)从标网分析仪上读出被测直放站有效工作频带内最大、最小电平之间的差值，即为带内波动。用标记读并记录偏离工作频带边缘 400kHz、600kHz、1MHz、5MHz 及以上时的增益；5)当被测设备为选频或移频直放站时,用标网分析仪分别测出高、中、低信道内输出功率电平，其最大、最小功率电平之间的差值，视为带内波动。扫描 标量网络 分析仪 被测直放站检波器 扫描信号发生器 功率衰减器6)对于无线移频直放站应将近端单元和远端单元通过衰减器连接在一起，采用系统测量

29、。校准路径 图7.带内波动和带外增益测试 1.2.3 噪声系数 1.2.3.1 定义 噪声系数是指被测直放站在工作频带范围内，正常工作时输入信噪比与输出信噪比的比，用dB 表示。1.2.3.2 指标意义 直放站的噪声系数对施主基站的影响，主要表现在直放站的上行噪声引入施主基站，从而降低施主基站接收机的接收灵敏度，减小了施主基站的覆盖范围，甚至引起掉话率和误码率的上升。直放站是有源设备，直放站内部有较多非线性有源器件，性能较好的直放站上下行的噪声系数都应小于 5dB，下面就以以此值作为讨论的条件。首先介绍两个概念：KT(热噪声密度)和 EDoPL(有效路径损耗)。KT(热噪声密度)为设备内部电子

30、热运动引起的噪声，是所有设备都固有的，它只和温度有关。K 为波滋曼常数，T 为绝对温度。如在温度为 17时，KT(热噪声密度)为：-174dBm/Hz。广东移动培训资料 10 EDoPL(有效路径损耗)就是指基站输出口到直放站的输入口的总的路径损耗，无论信号是通过空中传播或通过光纤传输。以基站的下行输出信号 40dBm,直放站的下行输入信号-50dBm 为例：EdoPL=OUT-IN=40-(-50)=90 直放站的噪声经过放大(直放站的上行增益)和有效路径损耗后进入基站，和基站接收机的噪声叠加就会提高接收机噪声电平。设直放站的噪声到达基站接收机输入端的等效热噪声电平为 Nin，则：Nin=K

31、*T*B+NFrep+Grep-EdoPL K*T:热噪声密度 B:系统信道带宽 NFrep:直放站噪声系数 Grep:直放站增益 EDoPL：有效路径损耗 设基站接收机等效热噪声电平为 Nbts,则：Nbts=K*T*B+NFbts K*T:热噪声密度 B:系统信道带宽 NFbts：基站接收机噪声系数 基站接收机等效热噪声电平升高 ROT(RaiseOverThermal)，则 ROT=10Log【(10Nin/10+10Nbts/10)/10Nbts/10】设基站噪声注入裕量 NIM(NoiseInjectionMargin)，则 NIM=10Log(10Nbts/10/10Nin/10)

32、可得：ROT=10Log(1+10-NIM/10)例一：设 EDoPL 为 90dB,直放站增益设为 90dB(设此时直放站下行输出功率和基站一样)，直放站和基站的噪声系数 5dB，为保持上下行链路平衡，上下行增益设置一样。利用前边的公式可以得出:ROT=3dB 结论：直放站的引入使基站噪声电平提高 3dB，接收机灵敏度降低 3dB，施主基站覆盖范围缩小 20-30%，同样直放站的覆盖范围也要相应减小。例二：设 EDoPL 为 90dB,直放站增益设为 85dB(直放站下行输出功率比基站小 5dB)，直放站和基站的噪声系数 5dB,为保持上下行链路平衡，上下行增益设置一样。利用前边的公式可以得

33、出:ROT=0.8dB 结论：直放站的引入使基站噪声电平提高 0.8dB，接收机灵敏度降低 0.8dB，施主基站覆盖范围缩小较少。广东移动培训资料 11 对于与基站直接耦合的直放站，由于输入的信号纯净，有用信号电平远远高于高斯环境噪声，经过直放站放大后，信号的信噪比仍然较好，基本上不会影响系统，因此对下行的噪声系数不做要求。对于室内直放站，输入信号的纯净度也要强于室外直放站，因此对室内直放站的噪声系数指标也相对放松。1.2.3.3 指标要求 室外机 噪声系数 NF4dB 室内机 噪声系数 NF6dB 对于以耦合工作方式与基站相接的直放站和干线放大器，前向噪声系数不作要求。1.2.3.4 测量方

34、法 1.2.3.4.1 自动法 1)按图 8 虚线所示连接，校准噪声系数测试仪；2)按图 8 实线所示连接测试系统；3)关闭 ALC 并将被测直放站增益调节为最大增益；4)用噪声系数测量仪测试直放站噪声系数；噪声系数测量仪被测直放站 功率衰减器噪声源输入 输出图8.自动法噪声系数测试 1.2.3.4.2 Y 系数法当被测直放站的带宽窄于噪声系数测试仪接收带宽时（如测选频直放站的噪声系数时），建议采用 Y 系数法 噪声源 被测 直放站 功率 衰减器 功率计 图9.Y 系数法噪声系数测试 1)按图 9 连接测试系统；2)关闭 ALC 并将被测直放站增益调节为最大增益；3)噪声源切断，从功率计上读冷

35、功率 PC；4)噪声源接通，从功率计上读热功率 PH；5)Y=PH/PC；6)被测直放站噪声系数为 NF=ENR-10（Y-1）。式中 ENR 为以 dB 表示噪声源的超噪比。广东移动培训资料 12 1.2.4 驻波比 1.2.4.1 定义 输入/输出电压驻波比是指直放站输入端和输出端的输入信号与反射信号的比值。用来衡量直放站对功率的有效传输能力，一般要求此项指标小于 1.5。1.2.4.2 指标意义 驻波比全称为电压驻波比，又名 VSWR 和 SWR，为英文 Voltage Standing Wave Ratio 的简写。在无线电通信中，天线与馈线的阻抗不匹配或天线与发信机的阻抗不匹配，高频

36、能量就会产生反射折回，并与前进的部分干扰汇合发生驻波。为了表征和测量天线系统中的驻波特性，也就是天线中正向波与反射波的情况，人们建立了“驻波比”这一概念，驻波比 VSWR=R/r=(1+K)/(1-K),反射系数 K=(R-r)/(R+r)，(K 为负值时表明相位相反)。回波损耗 RL=20*lg(VSWR)式中 R 和 r 分别是输出阻抗和输入阻抗。当两个阻抗数值一样时，即达到完全匹配，反射系数 K 等于 0，驻波比为 1。这是一种理想的状况，实际上总存在反射，所以驻波比总是大于 1 的。驻波比，反射系数和回波损耗的关系如下图所示：图10.驻波比，反射系数和回波损耗的关系 由上图可以看出，随

37、着驻波比增大，反射功率比也随着增大当驻波比为 1.5 的时候，反射功率比为 4%，也就是功率的利用率为 96%。因此，电压驻波比过大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通信系统正常工作。1.2.4.3 指标要求 广东移动培训资料 13 电压驻波比：1.4(室外覆盖用直放站)，或1.6(室内覆盖用直放站)。1.2.4.4 测量方法 1)按图 11 所示连接测试系统；2)按被测直放站要求调网络分析仪起、止频率，单端口 S11（或 S22）测量，并调表达格式为驻波对频率，电平调到被测直放站允许的最大输入电平；3)在网络分析仪测试端口 1 或 2 进行开路、短路、负

38、荷校准后设置为测量；4)设置直放站的增益为最小增益，将其输入或输出端口接到测试端口，输出或输入端口接负载；从网络分析仪读被测直放站工作频带内最大的电压驻波比；5)测量前向或反向输出驻波比时应保证被测直放站无输出信号。6)输出驻波的测试始终没有解决好，只能在无输出信号或断电状态下测试。输入驻波测试要考虑被测直放站的承受力，如果双工器前有隔离器，则可以均在断电情况下测试。广东移动培训资料 14 网络分析仪 1 2被测直放站 匹配负载 图11.驻波比测试 1.2.5 传输时延 1.2.5.1 定义 传输时延是指被测直放站输出信号对输入信号的时间延迟。1.2.5.2 指标意义 传输时延规定了直放站对信

39、号的延迟程度，若过大则影响基站的覆盖范围 1.2.5.3 指标要求 宽带直放站1.5s；(应用声表面滤波器的宽带直放站5s)；移频、选频直放站10.0s；（移频直放站：为可选项）光纤传输宽带直放站5.0s；光纤传输选频直放站10.0s；室内分布系统：单机1.5s，系统10.0s；(若加声表滤波应按5s)1.2.5.4 测量方法 1)按图 12 所示连接测试系统；Test RFoutputUT矢量网络分析仪1 2 被测直放站 功率衰减器 图12.传输时延测试 2)按被测直放站工作频率范围设置矢量网络分析仪的起、止频率，并将矢量网络分析仪设置在 S21 或 S12 传输测量方法上，按虚线连接进行直

40、通校准；广东移动培训资料 15 3)将被测直放站增益调到最大；按图 7 实线所示进行连接 4)选择矢量网络分析仪时延测试项，直接读出被测直放站的传输时延。1.2.6 杂散 1.2.6.1 定义 杂散发射是在必要带宽外某个或某些频率上的发射，其发射电平可降低但不影响相应信息传递。包括：谐波发射、寄生发射、互调产物、以及变频产物，但带外发射除外。1.2.6.2 指标意义 由于直放站本身是有源设备，它自身的噪声系数和产生的杂散、互调信号如果控制不好会对网络产生干扰，降低网络的质量，严重时会造成系统瘫痪。该指标与功率、增益、噪声系数和功放的线性度都有密切关系。1.2.6.3 指标要求 杂散发射的指标见

41、表 4：表14：杂散发射指标要求 测试项目 指标要求 f0100kHz0.5dBc/30kHz f0200kHz-30dBc/30kHz(-36dBm/3kHz)f0400kHz-60dBc/30kHz(-36dBm/3kHz)每 载 频 带外 f0600kHz-36dBm/30kHz(FL-2.5)f0-6.0MHz-36dBm/100kHz f0-6.0f0-1.8MHz/MHz-36dBm/30kHz f0+1.8f0+6.0MHz/MHz-36dBm/30kHz 工 作 频 带内 f0+6.0(FH+2.5)MHz-36dBm/100kHz 9kHz-1GHz 带内-36dBm 杂散

42、发射 工 作 频 带外(偏离工作频带边缘 2.5MHz之外)1GHz-12.75GHz 带内-30dBm 注：FL：工作频段低端边缘频率；FH：工作频段高端边缘频率；f0：工作频率 1.2.6.4 测量方法 GSM 信号发 生器被测直放站功率衰减器频谱 分析仪 图13.杂散发射测量 1)测量系统如图 13；2)GSM 信号发生器频率调到被测直放站中心频率，电平调到 6.1.3 的 6 中记录的 Lin 输出GSM 信号；3)被测直放站增益调到最大；4)功率衰减器及连接电缆总损耗值作为偏置输入频谱分析仪；5)按表 5 调频谱分析仪测量带宽及检波方式 广东移动培训资料 16 6)在不同的偏移频率上

43、，读杂散发射的功率电平 表15：带外杂散发射测量带宽 频带 频率偏移（偏离边缘）测量带宽 视频带宽 检波方式 10kHz50MHz/10kHz 30kHz 50MHz500MHz/100kHz 100kHz 峰值保持 0MHz 10kHz 30kHz 2MHz 30kHz 100kHz 5MHz 100kHz 300kHz 10MHz 300kHz 1MHz 20MHz 1MHz 3MHz 500MHz 以上 BTS 发射带及 MS 发射带外 30MHz 3MHz 3MHz 峰值保持 1.2.7 互调 1.2.7.1 定义 当工作频带内有两个及以上信号输入被测设备后，由于被测设备的非线性而在其

44、输出端口产生的与两个或多个输入信号有特定关系的产物为互调产物。互调衰减是指对这些互调产物的抑制能力。1.2.7.2 指标意义 互调衰减主要是指三阶和五阶互调产物，是对放大器的线性要求。若存在两个正弦信号1和2 由于非线性作用将产生许多互调分量，其中的 21-2 和 22-1 两个频率分量称为三阶交调分量，31-22 和 32-21 两个频率分量称为五阶交调分量。因其频率接近或等于主导信号频率，对通信的影响最大；五阶以上互调失真幅度较小，均可不考虑。由于杂散和互调干扰对系统的影响类似，因此可以放在一起讨论。(1)对其它运营商的影响：当一个运营商(移动或联通)开通了一台杂散和互调较高的直放站时，互

45、调和杂散信号落在本运营商的频带外，会对附近另一个运营商的下行信号造成同频干扰。如：运营商 A 欲在一四层楼上安装一台直放站，杂散和互调为-36dBm(满足无委指标)，杂散和互调信号和有用信号一起通过 18dBi 的业务天线发射，那么杂散和互调信号在天线正面的输出强度为-18dBm，根据自由空间无线信号传播公式可知，相距 10 米衰减大约 50dB，相距 100 米衰减大约 70dB，相距 1 公里大约衰减 90dB；可以算出对其它运营商的下行信号带来的同频干扰。在无阻挡环境下天线正前方 100 米以内同频干扰大于-88dBm，这时如果另一运营商的信号强度低于-79dBm，使得载波干扰比低于 9

46、，就会造成无法接通的情况发生。因此，在做室内或室外直放站工程时，控制各运营商的设备及天线的距离，对避免干扰非常重要。(2)对相邻基站小区的影响：在使用大功率宽带直放站时，互调指标比较高，由于带宽选择直放站所有的信道都共用一个功放模块，而后级的滤波器是一个宽带滤波器，对通带内的互调信号没有抑制作用。如果恰好能接收到附近本运营商基站的同频信号，输出时后级宽带滤波器对它们不产生任何抑制，那么会产生严重的同频干扰。假设直放站输出功率 10W，一般三阶互调 40dBc，三阶互调实际输出电平(0dBm)，如施主基站使用 80、84 两个载波，三阶互调信号就会落在 76 和 89 两个载波上，通过 18dB

47、i 的天线向外发射，广东移动培训资料 17 那么在业务天线前方使用 76 和 89 载波的基站就会受到不同程度的同频干扰，造成掉话率升高，切换失败率提高等问题。(3)对自身上行信号的影响:直放站下行功放产生的杂散和互调信号通过直放站内部的双工器进入上行信道，如果此信号过高就会严重干扰上行信号，造成直放站的覆盖范围降低。如：直放站的杂散和互调为-36dBm(满足无委指标)，双工器的隔离度为 70dB，下行功放产生的杂散和互调对上行信道的干扰为-106dBm，再加上直放站的噪声系数 5dB，噪声电平达到-101dBm，为保证 GSM 要求的最小载干比 9dB，所需最小上行信号电平应大于-92dBm

48、。假如直放站输出功率每载波 5W(37dBm)，手机最大输出功率 2W(33dBm)，那么直放站实际覆盖距离是下行信号电平为-87dBm，低于此电平值，手机用户将会因为上行链路信噪比不够而无法通话。通过上述分析可知，影响上行输出的互调因素有两个：设备本身的线性度和 ALC 控制电平。为避免产生三阶互调，可采用下面的办法：(1)选择适当的频点组合。拉开频距选用无三阶互调频道点组工作，使三阶互调不会落在所使用的频点内；(2)采用自动功率控制(ALC)技术，实时减小发射功率以减低互调电平，使其不至于落入有源器件的非线性区。(3)提高收信机前端的选择性，抑制干扰信号；改善收信机输入级的线性度，提高互调

49、抑制比；提高功放的选择性。在 GSM 网络中，引入直放站设备控制小区无线覆盖范围，协调好全网的频道干扰，在工程的设计和建设当中，应根据工程的具体情况选择适当的抗干扰方法(如设备的选型、网络结构的优化调整)。直放站覆盖好坏主要体现在使用效果、设备性能指标、稳定性、不影响网络参数上，不能单纯追求下行的大功率，应尽量设在相对隔离区域，选择合适的基站作为信号源，以免产生无线干扰。1.2.7.3 指标要求 工作频带内互调:选频直放站应-36dBm 或-66dBc/3kHz，宽带直放站应-36dBm 或-60dBc/3kHz 工作频带外互调：9kHz-1GHz 带内-36dBm/100kHz 1GHz-1

50、2.75GHz 带内-30dBm/1MHz 1.2.7.4 测量方法 CW 信号发生器 1 合路器 频谱分析仪 CW 信号发生器 2 被测 直放站 功率衰减器 功率计 可变 衰减器图14.互调产物测量 广东移动培训资料 18 7)测量系统如图 14 所示 8)被测直放站增益调到最大；9)对宽带直放站，设置两信号发生器的频率在被测直放站工作频带内相隔 600kHz；对选频直放站，一个信号发生器频率调到信道中心频率，另一个信号发生器频率调在高于或低于第一个信号频率 400kHz 上；10)切断信号发生器 2，调信号发生器 1 的电平到被测直放站输出达到厂家声明的最大功率,调信号发生器 2 的电平和