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3 、射频无源器件应用对无线通信的影响

　　射频无源器件质量对网络质量和用户体验产生极大的影响。目前，我国有中国电信、中国移动和中国联通三大运营商，运营的无线通信制式包括 GSM、CDMA、TD-SCDMA、cdma2000、wcdma、LTE 和 PHS,以及无线局域网 WLAN 等，近年来出于节约成本减少重复建设的目的，越来越多的室内分布系统采用多系统合路共用室分系统的模式，多系统、多频段的信号，以公共合路平台共用室内分布系统的方式进行融合，实现多频段、多系统合路单向或者双向传输。这样的好处是减少重复基础设施建设，节约空间，但是多系统共站址共室内分布系统带来的问题越来越突出，多系统共存不可避免地引入系统间干扰，特别是工作频段相近中间隔保护频带较小的情况下，不同制式之间杂散和互调产物的影响。在这种情况下，良好品质的无源器件则会减轻这种干扰带来的影响，不良的器件则会引起或加深这种影响。射频无源器件自身质量欠佳也会导致一些网络指标的下降，而质量优良的器件会对网络质量产生积极的作用，对抑制杂散、干扰和阻塞的发生有积极的作用。复杂环境下多制式共存室分系统对无源器件的技术指标和性能参数的要求提升到了一个新的高度。

　　目前，无线网络中主要干扰类型分为系统内干扰和系统间干扰。具体体现主要是****机杂散、接收机阻塞和互调干扰。

　　系统内的杂散干扰是指****频段的杂散落入接收频段导致的系统自身的干扰。

　　系统间的杂散干扰就是一个系统的****频段外的杂散落入到了另一个系统的接收频段内而造成的干扰，杂散干扰对系统最直接的一个影响就是降低了系统的接收灵敏度。

　　阻塞干扰是各系统信号和其工作频率的组合成分，落在各自系统自身或其它系统中接收机所接收的信道带宽之外，却仍然能进入该****接收机，当此干扰导致接收机饱和时候，就会引起接收机无法正常接收正常工作频带内的信号，使接收机灵敏度性能恶化。

　　由于射频无源器件和功放电路等非线性的元器件的存在，两路或两路以上信号作用于非线性器件上会产生新的频率信号即互调产物，这种信号对正常通信的干扰就是互调干扰。无线通信系统中 有源互调和无源互调两类，有源互调是由****机****两个及以上载波时产生的，无源互调是由于无源器件，射频连接链路中不良的机械结点、射频器件的材料具有磁滞现象、射频通道中的表面或接触面受到污染和不同材料的连接处的具有非线性的特点等导致产生的互调产物，无源互调产物如落入上行接收频段，由于终端****信号强度较小，落入上行的互调产物会对****接收灵敏度产生不利影响。

　　上述这些干扰是我们在工程实践中不愿遇到但是又很难避免的问题，无源器件在室内分布系统中起到连接、多系统合路或分配的作用，在这个过程中选取适当规格与参数的无源器件或减轻、或避免干扰造成的影响，而不当地使用无源器件或器件规格不符或性能不达标则会产生或加剧干扰。我国目前主要移动通信所占用频率划分参见表 1。

　　若****产生两载波信号，频率分别 为 f1 和 f2,则三阶互调产物频率为 F3,五阶互调产物为 F5,即：

　　F3=2f1- f2 和 F3=2f2- f1

　　F5=3f1- 2f2 和 F5=3f1- 2f2

　　将各制式****频段频率最低和最高边缘频率代入上述公式，则可得出各****频段产生互调产物频率。通过计算可知这些互调产物的频率有可能落在系统本身的上行频段造成自身干扰，也有落入其它系统上行频段造成系统间干扰，另外信号的倍频和谐波也有可能造成干扰。系统内和系统之间干扰是普遍存在的，特别是在多制式共用室内分布系统中这种干扰更为普遍，因此在无源器件的选择上特别是起到合路作用的器件应特别注意。

　　射频无源器件性能参数主要包括工作频段、插入损耗、输入输出驻波、端口隔离度、带内波动、带外抑制、互调产物和功率容量等。根据现网情况和测试情况，无源器件是影响现网的关键性因素。

　　关键性因素主要包括：

　　●端口隔离度

　　隔离度不好会造成各制式之间干扰，传导杂散和多载波互调产物对终端上行信号干扰。

　　●输入输出驻波

　　无源器件驻波比较大的情况下，反射信号变大，极端情况****驻波告警，损坏射频元件和功放。

　　●带外抑制

　　带外抑制不好会加大系统间干扰，良好的带外抑制能力和良好的端口隔离度一样有助于减轻系统间串扰。

　　●互调产物

　　较大的互调产物会落入上行频段，会导致接收机性能恶化。

　　●功率容量

　　多载波、大功率输出、大峰均比信号条件下功率容量不足会导致容易出现底噪抬升，出现无法呼通或掉话等网络质量严重下降情况，会引起飞弧和打火情况，极端情况会击穿烧毁导致网络瘫痪造成不可逆的损失。

　　●器件加工工艺与材质

　　材质和加工工艺不过关直接导致器件各项参数性能下降，同时器件耐久性和环境适应性大大降低。

　　一般性因素主要包括：

　　●插入损耗

　　插入损耗过大会使信号在链路上损失较多的能量影响覆盖范围，同时增加直放站又会引入新的干扰，而一味提高********功率又不环保，而且超出功放线最优线性工作区间时****机信号质量会恶化，会影响室内分布设计预期的实现。

　　●带内波动

　　带内波动较大会导致带内信号平坦度不好，当带内有多载波时候会覆盖影响，会影响室内分布设计预期的实现。

　　●工作频段。

　　(1)合路功能射频无源器件对网络的影响

　　室内分布中主要使用 3dB 电桥和多频合路器进行合路。

　　3dB 电桥在室分系统中一般采用两种方式的连接，即同****双极化两扇区不同载波合路方式或两****同频段多载波的合路连接方式。由于目前 3dB 电桥隔离度指标要求定在 25dB,一般不超过 30dB,致使两个合路端口的载波信号互为干扰。这种连接方式，会使****产生互调，如增大相互之间的隔离度，会使其影响降至最低。

　　由于无源器件非线性会导致互调产物，同时当网络馈送的载波数量增多时，这种干扰会加剧，以致被干扰频段的低噪抬高。在这种情况下，多频合路器要优选于 3dB 电桥，因为 3dB 电桥两端口隔离度一般只有 25~30dB,而现网使用的多频合路器端口之间隔离度至少要达到 80dB,因此在多个制式多载波****合路时候是应该首选多频合路器的，因为较大的端口隔离度会抑制端口之间的互调及杂散串扰。

　　在使用合路功能的无源器件的时候，首先要考虑其端口隔离和带外抑制的问题，在理论上存在合路信源相互间干扰的情况下，应遵循选取的器件确保有效的隔离度和良好的带外抑制能力。同时，合路信号存在较大功率的情况，要保证选取功率容量足够的腔体器件，否则会引起击穿或短路，同时要确保器件的材质制造工艺如焊接、连接、电镀等方面满足要求，避免打火飞弧现象的发生。

　　目前，运营商在大型建筑的室内分布工程较为广泛使用多系统接入平台(POI,Point of InteRFace)，它的主要功能是将各****不同频段的载频信号合成送至共用的天馈分布系统，主要由宽频带的桥路合路器、多频段合路器、负载等无源器件组成。利用 POI 采用前级合路上下行天馈系统分开的模式，这样就可以在一定程度上避免下行对上行的干扰。

　　(2)分配功能射频无源器件对网络质量的影响

　　分配器件主要起到功率分配和频率分配的作用，主要包括功分器、耦合器，电桥和多频合路器也可作为分配器件使用。

　　分配器件一般直接与****连接，直接与****相接的器件应考虑器件的类别和材质工艺的要求，耐功率程度和互调指标和隔离度是关键选择的重要指标。避免使用较小功率的耦合器和功分器。器件功率容量不足回导致打火，会导致击穿或烧毁，驻波较大会增大反射信号，过大的反射信号会对信源的功放造成损害。

　　(3)射频无源器件的设计与制造对应用的影响

　　现网中使用的无源器件按照设计制造原理和生产工艺来区分，可分为腔体和微带两种类型。腔体器件主要包括腔体功分器、腔体耦合器、腔体滤波器、腔体合路器和腔体电桥等;微带器件主要包括微带功分器、微带耦合器和微带电桥等。腔体器件体积普遍大于微带类器件，同时腔体器件的加工工艺和制造难度要大于微带性能要好于微带器件，目前条件下运营商现网大多倾向采用腔体无源器件。

　　无源器件按照接口类型分类主要有 N、BNC、SMA、TNC、DIN7-16 型等，同时绝大多数接口也有极性之分，即分为 Male 阳头和 Female 阴头。由于 N 型和 DIN7-16 型接口，使用螺纹锁紧连接非常坚固可靠，防护等级高、气候耐受性好并且互调性能较好，DIN7-16 型特别适用于大功率和户外应用。这两种系列连接器在无线通信工程建设中使用最为广泛。

　　无线通信中无源器件与有源设备相比种类相对较少，结构简单，无源器件制造技术和工艺门槛较低，但是无源器件质量优劣直接影响网络质量和运营的稳定程度。由于计算机辅助设计软件的兴起，无源器件原理设计和参数定制趋于规范化和程序化，因此在设计方面器件厂商不存在瓶颈，而是由于降低成本或生产能力方面的因素，在选材和加工工艺方面的不当和欠缺是导致无源器件性能指标无法达到设计要求的重要原因。

　　影响无源器件产品质量的主要因素包括设计、选材与加工工艺等方面。设计上要精确，材料选取上要符合工程器件要求，加工工艺上要能够保证实现设计的精度要求并保证产品稳定可靠。

　　加工工艺上首先要保证加工精度。腔体表面洁净对器件整体性能有较大影响，毛刺尖角会导致飞弧噪声和互调较差。器件加工要在放水、防腐、防尘等方面采取积极有效的措施，充分考虑到实际网络的工作环境。如在腔体器件加工是采用数控铣床加工或一次压铸成型，连接紧固螺丝采用防锈金属，器件表面防腐处理同时采用导电密封胶进行密封等。优质大功率一般内导体与内芯一体化完成，采用 DIN 或 N 型接头，采用腔体空气结构，腔体采用铝合金一次压铸成型，先镀铜后镀银处理，密封无缝隙，表面光滑。接头外导体采用黄铜或三元合金并镀镍，内芯采用延展性好的铍青铜镀银处理。

　　4、 结束语

　　无源器件的应用范围应与其类型与规格参数相适应。每种器件有各自的功能和规格参数，在使用中应注重工作频段及室内分布链路设计时对各部分参数的限制。每类器件都有各自的应用场景，同时各类器件功能特性规格参数各不相同，在使用时也是需要充分考虑，尽量避免无源器件对网络产生不利影响。