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二功分器的作用 ,室内覆盖分布系统常用器件

293次浏览     发布时间:2024-02-24 13:50:24    

室内覆盖分布系统中常用的功分器为腔体功分器,全称功率分配器。功分器是一种将一路输入信号能量等分成两路或多路输出信号的器件,也可反过来将多路信号能量合成一路输出,此时也称为合路器。根据分布系统的节点支路的要求,又分为二功分器、三功分器和四功分器等。使用功分器时,若某一输出端口不接输出信号,需接匹配负载,不能空载。

二功分器工作原理见下图:



1.1 功分器端口功率的计算

输出端口功率=输入端口功率(dBm)— 插入损耗(dB)— 分配损耗(dB)

分配损耗:指的是信号功率经过理想功率分配以后和原输入信号相比所减小的量分配损耗的理论计算方法=10*lg (N ),N: 是分配的份数。

插入损耗: 指的是信号功率通过实际功分器后输出的功率和原输入信号相比所减小的量再减去分配损耗的实际值即器件的工艺损耗,各个厂家会有不同通常在0.5dB左右。

例如: 二功分后能量损失10log2=3dB,再加上无源器件本身的介质损耗0.5dB,二功分的插入损耗一般为3.5dB;同理,三功分的插入损耗一般为5.3dB,四功分的插入损耗一般为6.5dB。

1.2 电压驻波比

我们最常见的是哪里产生的驻波? 最常见的情况是行波撞击另一种介质的边界。在这种情况下,波的一些部分将转移到另一种介质中,但是波的某些部分将被反射回来,如下图所示。

天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时,产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波。其相邻电压最大值和最小值就是电压驻波比。电压驻波比理论计算公式为:

在移动通信中,驻波比表示馈线与天线的阻抗匹配情况。在不匹配时,发射机发射的电波将有一部分反射回来,在馈线中产生反射波,反射波到达发射机最终变为热量消耗掉,接收时也会因为不匹配造成接收信号不好。驻波比太高时,除了将部分功率损耗为热能,减少效率,减少基站的覆盖范围,严重时还会对站发射机及接收机造成严重影。

天馈线驻波比的测试应按照要求使用驻波比测试仪,要求驻波比小于等于1.5。

1.3 带内波动(纹波)

无源器件输入至输出端口在通带范围内信号的波峰与波谷的差值。见下图

1.4 功分器常用接口类型

N型系列同轴连接器是一种具有螺纹连接器结构的中大功率连接器,具有抗震性强、可靠性高、机械和电气性能优良等特点,广泛用于震动和环境恶劣条件下的无线电设备和仪器中连接射频同轴电缆用。详见下图:

DIN型(也叫7/16或L29)系列同轴连接器是一种较大型螺纹连接的连接器,具有坚固稳定、低损耗、工作电压高等特点,且大部分具有防水结构,可用于户外作为中、高能量传输的连接器,广泛用于微波传输和移动通信系统中。常用于基站天馈线接头,天线接头等。

1.5 三阶互调

三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中,由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍(混频)后所产生的寄生信号。谐波频率是基波频率的整倍数。比如F1的二次谐波是2F1,它与F2产生了寄生信号2F1-F2。由于一个信号是二次谐波(二阶信号),另一个信号是基波信号(一阶信号),他们俩合成为三阶信号,其中2F1-F2被称为三阶互调信号,它是在调制过程中产生的。又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号,所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。产生这个信号的过程称为三阶互调失真。由于这个新增的信号,有可能刚好落在基站的上行或接收波段内,就会对接收机形成干扰,严重时可能使接收机无法正常工作,这就是三阶互调干扰。既然会出现三阶,当然也有更高阶的互调。如下表:

三阶互调的单位为dBc,计算方式跟dB一样,常用来度量干扰信号功率与载波信号功率的相对值。

1.6 阻抗

阻抗是表示元件性能或一段电路电性能的物理量。交流电路中一段无源电路两端电压峰值(或有效值)Um与通过该电路电流峰值(或有效值)Im之比称为阻抗,用z表示,单位为欧姆(Ω)。在U一定的情况下,z越大则I越小,阻抗对电流有限制的作用。

负载是电阻、电感的感抗、电容的容抗三种类型的复物,复合后统称“阻抗”,写成数学公式即是:

其中为电阻,为感抗,为容抗,j为虚数单位。

1.7 功率容量

由于射频能量传输的“趋肤效应”阻抗变化将会引起信号的反射,传输介质的温度变化都会转化为热能,功率容量是指器件由电阻和介质损耗所消耗产生的热能所导致器件的老化、变形以及电压飞弧现象不被出现所允许的最大允许功率负荷,功率容限是指由于最大输入信号所引起的热能不会引起问题的最大承受限度。

在分布系统中,功分器对于下行信号来说是一个功率分配器,对于上行信号来说是一个(小信号)合路器。功分器上标注的功率是指输入端口的最大输入功率,而其作为(小信号)合路器时,不能在输出端口按标注的功率输入信号。功分器不宜用于大功率合成,两个大功率的载波信号合成建议采用 3dB 电桥。

1.8 多系统用功分器性能指标参考


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