MF000004 射频器件与天馈知识 ISSUE1.4

MF000004 射频器件与天馈知识

ISSUE1.4

华为技术

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目 录

目 录

课程说明 ....................................................................................................................................... 1

课程介绍 .......................................................................................................................................1 课程目标 .......................................................................................................................................1

第1章 合分路单元 ....................................................................................................................... 2

1.1 概述 .......................................................................................................................................3 1.2 CDU .......................................................................................................................................5 1.3 SCU .......................................................................................................................................6 1.4 EDU .......................................................................................................................................7

第2章 室外天馈系统 ................................................................................................................... 9

2.1 概述 .................................................................................................................................... 10 2.2 天线 .................................................................................................................................... 11 2.3 塔放 .................................................................................................................................... 24 2.4 馈线（馈管）...................................................................................................................... 28

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MF000004 射频器件与天馈知识 ISSUE1.4 课程说明

课程介绍

课程目标

课程说明

本教材对应的产品版本为：华为M900/M1800 BTS系统。本课程包括合分路单元、室外天馈系统两章内容。

本课程介绍了CDU、SCU、EDU的原理，天线的基本知识以及它们的具体应用。?

完成本课程学习，学员能够：

? 掌握合分路单元的结构、原理和功能。 ? 掌握天线的主要技术指标。 ?

掌握塔放、馈管的相关知识。

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第1章 合分路单元

第1章 合分路单元

第一章合分路单元?概述CDU SCUEDU??? 2

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第1章 合分路单元

1.1 概述

1.1 概述BTS 收发信前端系统简介?收发信前端系统包括基站合分路单元和室外天馈系统（包括塔顶放大器）两部分。?合分路单元：包括CDU模块、SCU模块、EDU模块。?室外天馈系统：包括跳线、避雷器、馈线、塔放和天线等。 3

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第1章 合分路单元

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第1章 合分路单元

1.2 CDU

1.2 CDU（Combining Distribution Unit）Tx1?Tx/Rx_ANTTx2合路器双工器Tx_CombTx_DupRx1Rx2Rx3 Rx4HL_outRx5Rx6Rx7Rx8HL_inRxD_out功分器放大分路功分器滤波器RxD CDU的功能： 1、合路功能

1) 合路部分将两个载频合在一起输出到天线口；当载频数超过2时，

它可以和SCU联合使用。CDU的合路插损为4.5dB（4.5dB是指中心频带附近的衰减，全频段内总损耗不大于5.5dB）。 2) 由于是混合合路，具有全频段带宽，因此支持射频跳频。 2、分路功能

1) 分路部分由主接收和分集接收两条支路组成。

2) 当载频数大于4时，可将分路器级连变成一分八分路器。 3、检测与告警功能

1) CDU有驻波检测功能以实现对天馈线状态的监视，当检测驻波超

过预定的门限（1.5﹕1 或 2.5﹕1）时，CDU会给出相应报警信号和指示。

2) 当内部放大器和塔放工作异常时，CDU将告警信号上报给OMU。 当CDU与SCU配合使用时，如果小区载频数量不大于8，就可以用2根馈管，1根双极化天线（或2根单极化天线）实现信号的收发。

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第1章 合分路单元

1.3 SCU

1.3 SCU（Simple Combining Unit）TX1TX2TX3TX4合路器合路器合路器TX-Comb SCU是“简单合路单元”的简称，与CDU共同完成4个载频的合路输出功能。 4个载频通过3个3dB电桥合成一路输出，插入损耗为6.8dB。

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第1章 合分路单元

1.4 EDU

1.4 EDU（Enhance Duplexer Unit）Tx1双工器Tx/Rx_ANT1Rx1Rx2功分器放大分路Rx1Rx2功分器放大分路Tx2双工器Tx/Rx_ANT2 EDU适用于广覆盖，通过互为分集，1个EDU可以支持1个或者2个载频的收发。

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第1章 合分路单元

各种合分路单元损耗对比合路方式CDUSCUSCU+CDUEDU双CDU(不经过合路器)双CDU(经过合路器)二合一1级3dB电桥四合一2级3dB电桥四合一2级3dB电桥不合路双双工器方式不合路双CDU方式合路双CDU方式发射合插损典型值(dB)4.56.88114.5价格比较(每载频)中低低中高中 几种典型的合分路单元配置方案

1. 基本方案: 采用通常的CDU+SCU 方案（价格优先） 2. 小区一至两载频且要求广覆盖时: EDU 方案 使用EDU存在的限制

1）EDU只适合每扇区不大于2载频的情况，扩容时需要更换； 2）EDU和CDU、SCU混合使用时会带来明显的覆盖不均衡； 使用EDU的建议：

1）仅对于扩容潜力少的地区采用；

2）城区不建议使用。如果城区存在2载频广覆盖的情况，建议使用双CDU方式；

3）对于一般情况下的定向站，各扇区的合路器损耗应该基本一致，不应该出现同站点EDU和CDU甚至SCU混用的情况； 4）仅对于有广覆盖需求的地区采用EDU。 小区三至四载频以上且要求广覆盖时: 双CDU 方案

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第2章 室外天馈系统

第2章 室外天馈系统

第二章室外天馈系统?概述天线塔放馈线（馈管）??? 9

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第2章 室外天馈系统

2.1 概述

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第2章 室外天馈系统

2.2 天线

2.2 天线1、天线常识?天线基本功能?辐射和接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流。?通信天线种类?按工作频段：超长波、长波、中波、短波、超短波、微波天线按方向性：全向、定向天线按结构特性：线天线、面天线?? 11

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第2章 室外天馈系统

2.2 天线2、天线主要技术指标?方向图全向天线波瓣示意图定向天线波瓣示意图 1. 天线的辐射电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形，称为方向图。用

辐射场强表示的称为场强方向图，用功率密度表示的称之功率方向图，用相位表示的称为相位方向图。

2. 在方向图中，包含所需最大辐射方向的辐射波瓣叫天线主波瓣，也称天

线波束。主瓣之外的波瓣叫副瓣或旁瓣或边瓣，与主瓣相反方向上的旁瓣叫后瓣。

通常会用到天线方向图的以下一些参数：

1) 零功率波瓣宽度：主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。 2) 半功率点波瓣宽度：场强最大值下降0.707（3dB)点的夹角。 3) 副瓣电平：副瓣最大值和主瓣最大值之比。 4) 前后比：主瓣最大值与后瓣最大值之比。

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第2章 室外天馈系统

2.2 天线?增益?天线的主要指标之一，它是方向性系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。以dBd、dBi表示。一般在13～18dBi之间。理想孤立波源理论半波阵子定向天线?dBddBidBi=dBd+2.15 增益是天线系统的最重要参数之一，天线增益的定义与全向天线或半波振子天线有关。见上图。

dBi表示天线增益是方向天线相对于全向辐射器的参考值； dBd是相对于半波振子天线参考值； 两者之间的关系：dBi=dBd+2.15。

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第2章 室外天馈系统

2.2 天线?半功率波束宽度－半功率角(HPBW)?相对于最大辐射方向功率下降一半(3dB)的两点间波束宽度。垂直面半功率波束，水平面半功率波束通常我们所说的65度、90度、120度天线，即是指该天线的水平面半功率波束宽度为65度、90度、120度天线的后向180°±30°以内的副瓣电平与最大波束之差，用正值表示。一般天线前后比可以达到18～45dB，对于密集市区要积极采用前后比大的天线，如40dB。???前后比(F/B)?? 14

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第2章 室外天馈系统

2.2 天线?极化?天线辐射的电场矢量在空间的取向。双极化天线通常使用＋45度和－45度正交双线极化，垂直极化天线使用垂直极化方式。以大地为基准面，电场矢量垂直于地面为垂直极化(VP)，平行于地面为水平极化(HP)?一根天线只有一个极化方向，所谓双极化天线其实是2根天线放在一个防护罩里而已。 1. 极化是描述电磁波场强矢量空间指向的一个辐射特性，当没有特别说明

时，通常以电场矢量的空间指向作为电磁波的极化方向，而且是指在该天线的最大辐射方向上的电场矢量来说的。

2. 电场矢量在空间的取向在任何时间都保持不变的电磁波叫直线极化波，

有时以地面作参考，将电场矢量方向与地面平行的波叫水平极化波，与地面垂直的波叫垂直极化波。由于水平极化波和入射面垂直，故又称正交极化波；垂直极化波的电场矢量与入射平面平行，称之平行极化波。电场矢量和传播方向构成的平面叫极化平面。

3. 电场矢量在空间的取向有的时候并不固定，电场矢量端点描绘的轨迹是

圆，称圆极化波；若轨迹是椭圆，称之为椭圆极化波。椭圆极化波和圆极化波都有旋相性。

4. 不论圆极化波或椭圆极化波，都可由两个互相垂直线性极化波合成。若

大小相等合成圆极化波，不相等则合成椭圆极化波。天线可能会在非预定的极化上辐射不需要的能量。这种不需要的能量称为交叉极化辐射分量。对线极化天线而言，交叉极化和预定的极化方向垂直。对于圆极化天线，交叉极化与预订极化的旋向相反。所以交叉极化称正交极化。

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第2章 室外天馈系统

2.2 天线端口隔离??多端口天线，如双极化天线、双频段双极化天线，收发共用时端口之间的隔离度应大于30dB 指平均功率容量，天线包括匹配、平衡、移相等其它耦合装置，承受功率有限。如果天线零深比主波束小26dB，则可能需要采用零点填充技术高增益天线尤其需要采取零点填充技术来有效改善近处覆盖?功率容量??零点填充?? 1. 端口隔离度

对于多端口天线，如双极化天线、双频段双极化天线，收发共用时端口之间的隔离度应大于30dB。 2. 功率容量

指平均功率容量，天线包括匹配、平衡、移相等其它耦合装置，其所承受的功率是有限的，考虑到基站天线的实际最大输入功率（单载波功率为20W),若天线的 一个端口最多输入六个载波，则天线的输入功率为120W，因此天线的单端口功率容量应大于200W（环境温度为65℃时）。 3. 零点填充

基站天线垂直面内采用赋形波束设计时，为了使业务区内的辐射电平更均匀，下副瓣第一零点需要填充，不能有明显的零深。通常零深相对于主波 束大于-26dB即表示天线有零点填充，对于大区制基站天线无这一要求。高增益天线尤其需要采取零点填充技术来效改善近处覆盖。

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第2章 室外天馈系统

4. 上副瓣抑制

对于小区制蜂窝系统，为了提高频率复用能力， 减少对邻区的同频干扰，基站天线波束赋形时应尽可能降低那些瞄准干扰区的副瓣，提高 D/U值，上第一副瓣电平应小于-18dB，对于大区制基站天线无这一要求。 5. 天线输入接口

为了改善无源交调及射频连接的可靠性，基站天线的输入接口采用7/16DIN-Female，在天线使用前，端口上应有保护盖，以免生成氧化物或进入杂质。

6. 无源交调（PIM）

无源互调特性是指接头、馈线、天线，滤波器等无源部件工作在多个载频的大功率信号条件下由于部件本身存在非线性而引起的互调效应。特别是落在接收带内的互调产物将对系统的接收性能产生严重影响。 7. 天线尺寸和重量

为了便于天线储存、运输、安装及安全，在满足各项电气指标情况下，天线的外形尺寸应尽可能小，重量尽可能轻。

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第2章 室外天馈系统

8. 风载荷

基站天线通常安装在高楼及铁塔上，尤其在沿海地区，常年风速较大，要求天线在36m/s 时正常工作，在55m/s 时不损坏。 9. 工作温度和湿度

基站天线应在环境温度-40℃～+65℃范围内正常工作。基站天线应在环境相对湿度0～100%范围内正常工作。 10. 雷电防护

基站天线所有射频输入端口均要求直流直接接地。 11. 三防能力

基站天线必须具备三防能力，即：防潮、防盐雾、防霉菌。对于基站全向天线必须允许天线倒置安装，同时满足三防要求。

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第2章 室外天馈系统

随着GSM系统的不断发展，用户对移动通信网络的要求越来越高。为了实现大型建筑物室内、公路/铁路隧道、地铁等特殊地区的良好覆盖，带来了对分布式天线系统的需求。

如上图：来自基站的下行信号通过接口进入分布式天线系统，经过功分器形成多个分路，每个分路又可以通过功分器形成更细的支路，在每个支路的末端，连接着一个小天线，每个小天线覆盖一定的区域，当信号强度不够时，通过双向放大器进行一定增益的放大；反之，来自各个分支区域的上行信号经过小天线、功分器、双向放大器，通过接口到达基站。

在以上系统中，信号的传输电路和分配，可以是同轴电缆和射频功分器，也可以光链路。还可以是同轴电缆、功分器和辐射天线的混合体：泄露电缆。 分布式天线系统有以下形式：同轴馈电式分布天线、光纤馈电式分布天线、泄漏电缆等；

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第2章 室外天馈系统

2.2 天线333双向放大器Tx/Rx31.3633双向放大器0.51033双向放大器3等功率分配30.5310Tx/Rx3不等功率分配图3.1：同轴式分布式天线系统 为了降低损耗，在干线，尽量使用损耗较小的7/8??馈线；为了便于工程安装，在支路上，采用1/2”超柔电缆。常用电缆指标如下：

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第2章 室外天馈系统

2.2 天线?应用于一些覆盖范围较大，传输距离较远的情况光覆盖端机功分器光TRx端主机光覆盖端机光覆盖端机功分器功分器图3.3：光纤式分布天线系统 21

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第2章 室外天馈系统

2.2 天线?用于狭长地带(如隧道，地铁)的无线覆盖，但设备成本和安装费用较高Tx/Rx功分器双向放大器双向放大器负载负载图3.2：泄露电缆 22

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第2章 室外天馈系统

2.2 天线三种分布式天线系统各有利弊类型设计灵活性成本安装复杂度馈电损耗电源与监测可靠性适用范围泄露电缆好高高高不需要高地铁，隧道同轴馈电好低低高不需要高大楼、商业区光纤馈电不好高低低需要低远距离覆盖?? 23

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第2章 室外天馈系统

2.3 塔放

1. 塔放主要用于提高基站接收系统灵敏度，以提高上行覆盖距离。根据天

馈系统的需要，可以选择单工、双工、三工塔放。

2. 在华为天馈系统中，塔放为可选件。为了今后维护、扩容的方便，以后

新增、扩容基站均采用三工塔放。

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第2章 室外天馈系统

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第2章 室外天馈系统

2.3 塔放?KMW CDU后面板开关设置注意事项TTAMOFFTTAM123TTADOFFTTADTTAMTTADOFFOFFTTAMTTAD123TTAM 表示\主收塔放开关\TTAD 表示\分集接收塔放开关\上面两开关: 塔放电源开关,对应\两个状态下面两开关: 塔放电流选择开关,对应\三个状态 26

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第2章 室外天馈系统

2.3 塔放?COM DEV CDU后面板开关设置注意事项12033210注：MAIN：主接收塔放选择开关DIVERSE：分集接收塔放选择开关选择开关：旋钮小槽短边对准的数值表示开关选择的状态0312321012033210DIVERSEMAIN 27

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第2章 室外天馈系统

2.4 馈线（馈管）

2.4 馈线（馈管）?馈线选取?常用馈线类型：1/2”、7/8”、5/4”?900MHz，馈线长度大于80米采用5/4”馈线，小于80米采用7/8”馈线?1800MHz，馈线长度大于50米采用5/4”馈线，小于50米采用7/8”馈线?馈线弯曲曲率不宜过大，外导体要求接地良好dB/100m(MHz)VSWR衰减，频率8901,0001,7002,000LDF5-50A(7/8)4.034.35.876.461.15LDF6-50(5/4)2.983.174.314.771.15M1474A(7/8)4.36.61.15SYFY-50-22(7/8)4.035.876.461.15HFC22D-A(7/8)4.476.71.15型号弯曲半径(m)0.250.380.220.30.25生产厂家ANDREWANDREWACOME609厂LG 28

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bnf5.html