對基站天饋線系統(tǒng)進(jìn)行測試的方法

無線基站發(fā)射信號和接收由移動臺發(fā)射的信號都是通過天饋線系統(tǒng)來完成的，因此天饋線系統(tǒng)安裝質(zhì)量和運行情況的好壞將直接影響到通話質(zhì)量、無線信號的覆蓋和收發(fā)信機的工作狀態(tài)。當(dāng)發(fā)射天饋線發(fā)生故障時，發(fā)射信號將會產(chǎn)生損耗，從而影響基站的覆蓋范圍，若發(fā)射天饋線出現(xiàn)的故障較為嚴(yán)重時，基站會關(guān)閉與其相連的收發(fā)信機;當(dāng)接收天饋線發(fā)生故障時，則其接收由移動臺發(fā)射來的信號將會減弱，從而產(chǎn)生在移動臺接收信號很強的基站范圍內(nèi)不能占用該基站無線信道的現(xiàn)象，同時也會影響通話質(zhì)量，甚至導(dǎo)致掉話。目前基站只是對發(fā)射天饋線進(jìn)行監(jiān)測，而沒有對接收天饋線進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)接收天饋線發(fā)生故障而影響網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量時，不會產(chǎn)生任何的告警，維護(hù)人員無法及時進(jìn)行準(zhǔn)確的故障定位而浪費人力和時間。當(dāng)天線之間的隔離度達(dá)不到要求時，使一部發(fā)信機發(fā)射的信號侵入另一部發(fā)信機，并在該發(fā)信機的輸出級與輸出信號發(fā)生互調(diào)，產(chǎn)生新的組合頻率信號隨同有用信號一起發(fā)射出去，從而構(gòu)成對接收機的干擾。因此，對天饋線系統(tǒng)特別是對接收天饋線和天線的隔離度進(jìn)行日常的維護(hù)測試，及早發(fā)現(xiàn)問題，防范于未然是十分必要的。

天饋線系統(tǒng)的故障主要發(fā)生在天線、電纜和接頭上。如在安裝時不合規(guī)范造成天線的排水不暢，在下雨天時導(dǎo)致天線內(nèi)的積水;對接頭的處理不好，在潮濕或下雨的天氣下造成接頭的進(jìn)水，若不能及時發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行處理，則會進(jìn)一步損壞饋線。在大城市里受到各種條件的限制，許多地方?jīng)]有足夠的空間適合天線的安裝，在這樣的情況下所安裝的天線不能確定其旁瓣和后瓣的去藕度夠不夠而影響隔離度。

對天饋線進(jìn)行測試主要是通過測量其駐波比( VSWR )或回?fù)p( Return Loss )的值和隔離度( Isolation )來判斷天饋線的安裝質(zhì)量和運行情況的好壞。駐波比的計算公式如下：

前向功率( W )： Pf 或 Pf (dBw)=10log Pf

反向功率( W )： Pr 或 Pr (dBw)=10log Pr

回 損： ar=10log = Pf (dBw)-Pr (dBw)

反射系數(shù)： rho=

駐 波 比： VSWR=

回?fù)p與駐波比之間的轉(zhuǎn)換公式為：

回?fù)p =-20log

基站發(fā)射天饋線的駐波比告警一般設(shè)為 1.5 ，不同類型的基站對天線之間的隔離度要求也不一樣， RBS200 基站發(fā)射天線之間的隔離度要求大于 40 dB ，發(fā)射天線與接收天線之間的隔離度要求大于 20 dB ;而 RBS2000 基站發(fā)射天線及發(fā)射天線與接收天線之間的隔離度都要求大于 30 dB 。

可對天饋線進(jìn)行測試的儀表有：頻譜儀、 TDR 和 Site Master 。用頻譜儀測量天饋線的駐波比時，是先測量前向功率和反向功率，得出回?fù)p值，再通過查回?fù)p值與駐波比的對照表(見表 1 )得出駐波比值;用 TDR 只能大致觀察天饋線的波形，來判斷哪點出了問題;而用 Site Master 測試則可直接測得天饋線駐波比的數(shù)值和天線的隔離度，并可快速地進(jìn)行故障定位。

Site Master 是日本安立( ANRITSU )公司生產(chǎn)的一種手持式電纜和天線分析儀，具有體積小、操作簡單等特點，便于技術(shù)人員在現(xiàn)場對天饋線進(jìn)行測試。 Site Master 采用頻域反射計技術(shù)，可測量天饋線的駐波比、饋線的回?fù)p、纜線的插入損耗及進(jìn)行故障定位( Distance To Fault )，并可與計算機相連，通過在 Windows 環(huán)境下運行的軟件可對其數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析，加上可選的功率計配件后還可以測量基站的發(fā)射功率。 Site Master 分單端口和雙端口兩種，其基本功能相同，而雙端口的 Site Master 可測量天線的隔離度。 Site Master 主要有以下幾種型號： S331A 、 S120A 、 S235A 和 S251A ，其中 S331A 是單端口的，其余 3 種都是雙端口的，它們的工作頻段是 S331A ： 25--3300Mhz ， S120A ： 600--1200 Mhz ， S235A ： 1250--2350 Mhz ， S251A ： 625--2500 Mhz ，在測試時根據(jù)基站工作頻段的不同來選擇不同型號的 Site Master 。 Site Master 測試儀的主要配件有 22N50 N ( m )型精密開路 / 短路校準(zhǔn)件、 SM/PL N ( m )型精密 42dB 負(fù)載校準(zhǔn)件、 15NNF50-3.0A 3 米測試端口擴展纜線、 510--90 N ( m ) --7/16 ( f )轉(zhuǎn)接頭、 510--92N ( m ) --7/16 ( m )轉(zhuǎn)接頭、 Option 5 功率顯示模塊、 5400—71N50 功率檢測器、 42N50—30 50 瓦衰減器。其中 22N50 N ( m )和 SM/PL 校準(zhǔn)件是用來在測量前對測試端口進(jìn)行校準(zhǔn)的， 15NNF50-3.0A 3 米測試端口擴展纜線是方便測試儀端口與室內(nèi)跳線相連的， 510--90 N ( m ) --7/16 ( f )和 510--92N ( m ) --7/16 ( m )轉(zhuǎn)接頭是測試儀的測試端口或 3 米測試端口擴展纜線與 7/16 ( f )或 7/16 ( m )型接頭相連用的轉(zhuǎn)接頭(如 RBS200 基站的發(fā)射跳線的接頭， RBS2000 基站的室內(nèi)跳線的接頭)， Option 5 功率顯示模塊、 5400—71N50 功率檢測器、 42N50—30 50 瓦衰減器是用于檢測基站發(fā)射功率的。

下面介紹用 Site Master 對天饋線進(jìn)行測試和維護(hù)的方法。

1、 測量天饋線的駐波比和回?fù)p及進(jìn)行故障定位。

Site Master 可在頻域范圍內(nèi)測量天饋線的駐波比和回?fù)p，如

圖 1 和 2 所示

也可在距離域測量天饋線的駐波比和回?fù)p，如圖 3 和 4 所示。

在第一次用 Site Master 進(jìn)行測試之前，或當(dāng)測量頻率范圍改變時及當(dāng)溫度和環(huán)境與上次 測試時有較大改變時，都需要用校準(zhǔn)件對測試端口進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證測試值的準(zhǔn)確性。測試時要注意測試端口或 3 米擴展纜 線與基站室內(nèi)跳線接頭之間的連接。我省目前在用的主要有 3 種基站：模擬基站 RBS883 、數(shù)字基站 RBS200 和 RBS2000 ，模擬基站 RBS883 和數(shù)字基站RBS200 的室內(nèi)接收跳線都可直接與 Site Master 測試端口或 3米擴展纜線相連;對模擬基站的發(fā)射天饋線測試時，先關(guān)閉與發(fā)射天饋線相連的收發(fā)信機，再擰出與方向耦合器相連的發(fā)射跳線，而發(fā)射跳線需要加上一個轉(zhuǎn)接頭才能與 Site Master 測試端口或 3 米擴展纜線相連，這種轉(zhuǎn)接頭可在 TDR 或 HP 頻譜儀所配的轉(zhuǎn)接頭中找到;數(shù)字基站 RBS200 的室內(nèi)發(fā)射跳線和RBS2000 的室內(nèi)接收和發(fā)射跳線都要通過 510--90 N ( m ) --7/16( f )轉(zhuǎn)接頭與 Site Master 測試端口或 3 米擴展纜線相連;在測試 RBS2000 的天饋線時，也可從與 CDU 的射頻輸出端口相連的纜線處開始測試，這樣就可以測得機架內(nèi)部纜線的質(zhì)量，在日常測試中也曾發(fā)現(xiàn)因機架內(nèi)部的纜線質(zhì)量不好而影響到信號的收發(fā)的情況。測試發(fā)射天饋線時要暫時關(guān)閉與發(fā)射天饋線相連的收發(fā)信機，以免射頻信號的泄露。在測試時可先測試天饋線在頻域范圍內(nèi)的駐波比或回?fù)p，觀察天饋線在其所工作的頻段內(nèi)是否正常，若發(fā)現(xiàn)有異常，則可進(jìn)入距離域區(qū)進(jìn)行故障定位。如圖 5 所示，在 38 米處天饋線的駐波比接近 1.6 ，表明該處有問題。

在日常測試中發(fā)現(xiàn)天饋線系統(tǒng)常見的問題是因安裝不合規(guī)范造成天線進(jìn)水、接頭的松動或進(jìn)水和跳線的損壞等。

2、饋線長度的測量

目前我省基站所用的饋線和跳線大部分是 RFS 公司的產(chǎn)品，其中饋線的類型是 LDF5—50A ，其相對傳播速率( RelativePropagation Velocity ) Vf 為 0.89, 纜線損耗( Cable Loss )為0.043 dB/ m ;跳線的類型是 LDF4—50A ，其相對傳播速率 Vf為 0.88 ，纜線損耗為 0.077dB/ m 。當(dāng)要較為準(zhǔn)確地測量饋線的長度時，必須在 Site Master 有關(guān)電纜參數(shù)的設(shè)置中正確輸入纜線損耗 Loss 和相對傳播速率 PROP VEL 的值。測量時先初步估算饋線的長度，在距離域區(qū)輸入起始位置 D1 和終止位置 D2 ，然后進(jìn)行測量，由于饋線與跳線接頭處的駐波比一般都要比饋線的要高，所以可大致獲得饋線的長度，然后在根據(jù)實際情況把 D2 調(diào)到適當(dāng) 處，即可較為準(zhǔn)確地得出饋線的長度。

目前基站所用的室外跳線大都是 3 米，在其與饋線和天線的接點處的駐波比都會比其他地方高，如圖 6 所示， A 點和 B點的距離約為 3 米，所以 d 即為饋線的長度。由于這時用的是饋線的電纜參數(shù)，所以跳線的長度會有一定的誤差。對于不同類型的饋線，在測量之前必須要正確輸入其相應(yīng)的電纜參數(shù)。

3、 天線隔離度的測試

只有雙端口的 Site Master 才可以進(jìn)行天線隔離度的測試。測試時，進(jìn)入‘ MODE '菜單，選擇‘ GAIN/INSERTION LOSS '，然后根據(jù)屏幕上的提示對 REFL PORT 和 TRANS PORT 進(jìn)行校準(zhǔn)，之后再把 REFL PORT 和 TRANS PORT 端口分別連接到發(fā)射天饋線和接收天饋線即可測得天線的隔離度。圖 7 為一隔離度的測試圖，從圖中可看到從 935-960MHz 范圍內(nèi)隔離度都大于 60dB ，符合隔離度的要求。

4、 軟件的應(yīng)用

Site Master 通過 RS232 口與計算機相連，利用在 Windows環(huán)境下運行的軟件可對其數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析。通過把存在主機里的天饋線的測試數(shù)據(jù)傳送到計算機里，可建立基站天饋線運行情況的數(shù)據(jù)庫，通過快速的“ Drag & Drop” 對新舊測試數(shù)據(jù)的進(jìn)行比較，可觀察天饋線運行情況有無下降的趨勢，從而及早發(fā)現(xiàn)問題，消除隱患。利用該軟件還可以把在頻域上測量的圖形轉(zhuǎn)換成 Smith 圖形，軟件里還提供了測量計算器，利用該測量計算器可以很方便地進(jìn)行駐波比、回?fù)p和反射系數(shù)之間的換算。具體的用法是進(jìn)入“ Tools” 選項，選擇“ Measurment Calculator”, 輸入駐波比、回?fù)p和反射系數(shù)之中任意一項的值，便可得到其余兩項和發(fā)射功率百分比的值。

5、 在使用 Site Master 測試時應(yīng)注意的問題

(1)在測試天饋線駐波比和回?fù)p及饋線長度時，都要正確輸入饋線的電纜參數(shù)，否則測得的值會有誤差。對于不同類型的饋線，要根據(jù)廠家所提供的參數(shù)正確輸入才能保證測試值的準(zhǔn)確性。就算同一類型的饋線，其技術(shù)指標(biāo)也會不斷地提高，所以在用了新的饋線后，要根據(jù)其最新的電纜參數(shù)來輸入。

(2) 當(dāng)用到 3 米測試端口擴展線時，若用校準(zhǔn)件在其末端進(jìn)行校準(zhǔn)后，則 Site Master 所確認(rèn)的起始位置 D1 在 3 米測試端口擴展線的末端，否則起始位置 D1 在 Site Master 的測試端口上。

(3) 校準(zhǔn)測試端口所用的校準(zhǔn)件較為精確，不能承受較大的功率，否則將會損壞校準(zhǔn)件，影響測試精度。

(4) Site Master 最大的測量距離是由頻段、數(shù)據(jù)點和相對傳播速率決定的，其公式如下：

F1 ：起始頻率 F2 ：終止頻率 Vf ：相對傳播速率在測試時要根據(jù)實際情況選擇適當(dāng)?shù)念l率范圍。

(5)當(dāng)開機發(fā)現(xiàn)屏幕是全黑時，可能是屏幕的對比度不適當(dāng)，這時可利用按鍵盤右邊的 ∧鍵或∨鍵調(diào)節(jié)出適當(dāng)?shù)膶Ρ榷取?/p>

(6) 當(dāng)汽車的輸出電流不穩(wěn)定時，應(yīng)盡量避免用汽車充電器對Site Master 進(jìn)行充電，以免燒壞主機。

(7) 在使用過程中應(yīng)盡量小心，以免損壞測試儀。