探讨基站的无源互调问题及其故障定位
无源互调是对功率敏感的。现今基站发射塔承载的功率越来越大,PIM Master对此专门为测量无源互调量身设计了2 x 40 瓦的射频功率特色功能, 能发现更多的传统20瓦无源互调测试仪发现不了的无源互调问题。无源互调问题对功率敏感且可能是间歇时断时续的,无源互调问题刚刚开始出现并表征的时候经常就是这样的情况。这可能是由于轻微的腐蚀,高业务量的负荷,或者天气条件的变化导致了环境半导体等。使用高的功率电平经常可以使时断时续的故障变得可以观察。高的功率电平对发现多载波天线系统中的故障来说是必要的,对于发现连接头中的在显微镜下看到的缝隙形成的微观电弧也是必要的。
安立无源互调测试方案能完成测量功能可列举如下:
(1)无源互调测试:发射信号的3阶, 5阶, 和7阶互调产物绝对幅度和相对幅度
(2)噪底电平:基站的接收噪底电平
(3)无源互调故障点定位:系统内和系统外的多个无源互调问题故障源一次性定位(距离和相对幅度)
(4)配套的安立手持高性能仪表为可完成频谱测量、基站信号质量监测、各种通信制式的信号解调/射频测量/空中接口测量功能、基站系统内部单元故障排查、基站系统外部干扰排查与干扰定位、室内与室外信号覆盖、多信道扫描、基站功率监测等功能。
四、典型测试案例与结果分析:
以下案例均来自于安立无源互调分析仪PIM Master在客户外场测试中的实际现场测试结果。
1.线缆腐蚀受损引起的无源互调问题定位
在某基站外场的实际测试中,检查某根馈线,其PIM值为-62.6dB如下:
采取安立专利特色功能DTP进行无源互调定位,定位在约22米,结果如下:
此处位于基站塔上,工程维护人员至约22米处寻找故障,发现如下线缆腐蚀破损,此故障系施工质量造成的线缆外皮划痕,由于日晒雨淋腐蚀造成了线缆内部受损,造成的故障。
类似的线缆腐蚀受损问题,由于在基站塔上,如果不采取安立极具特色功能的无源互调故障定位技术手段,采取纯敲击人工手段,几乎不可能定位和排查到。工程维护人员不用再浪费时间敲击铁塔试图定位无源互调故障源,只有无源互调故障点定位(Distance-to-PIMTM)技术才能发现的静态无源互调故障包括: 污染了的连接头,腐蚀的连接头,扭矩过大的连接头,存在微观电弧的连接头,天线系统外的无源互调问题。无源互调故障点定位测试相对于传统的无源互调测试来说提供了更多的洞察力,这些获得的定位信息可以加速问题源的修复,控制问题源的修复成本,帮助制定精确的预算计划等等。
2. 天馈系统中无源器件质量不合格造成的无源互调问题定位
在某基站外场的实际测试中,检查某根馈线,其PIM值为-76.8dB如下:
采取安立专利特色功能DTP进行无源互调定位,定位在约7.8米,结果如下:
此处位于馈线和掉线的连接处上,工程维护人员至约7.8米处寻找故障,发现如下避雷器,拆除该避雷器后,发现故障消失,如下。
类似的无源器件质量问题导致的无源互调故障还很多,在我们的实际现场测试中,存在有无源互调故障的器件有功分器、避雷器、3dB电桥、双工器等等。这些器件的老化或者质量问题是实际基站无源互调故障的潜在来源,比较不同时间PIM的测试值变化,可以观察器件是否随着老化而性能恶化,这可以使得PIM源在升级为导致掉话或阻塞的故障之前被修正。
3. 天馈系统中各种连接接头造成的无源互调问题定位及测量功率的大小
在某基站外场的实际测试中,检查扇区1的某根馈线,若用20W功率测试其PIM值得到-85.8dBm,如下
但用40W功率进行测试,PIM值为-69.1dBm, 如下
采用DTP定位,结果又发现约2.84米处有故障,如下,遂到约2.84米处(连接馈线的接头处)检查故障,发现该接头存在锈蚀现象,如下:
更换接头后,再次测试,故障消失。
在本案例中还需特别注意,由于一开始是采用20W功率测试,检测出来PIM值为-85.8dBm,看似正常;但其实由于未能采用基站真实的40W发射功率测量,因此测试出来的结果不真实。那么测量无源互调到底要采用多大的输入功率呢?或者说多大的输入功率能满足对 基站测试的要求呢?从应用的角度,测试仪表的输入功率应与被测实际应用的环境(即基站发射功率)相一致,即取实际应用中基站可能通过的最大功率,才可能测量得实际应用中真实的无源互调值。
类似的连接器接头问题导致的无源互调故障在实际现场测试环境中存在很多,有的是连接头扭矩不对,有的是连接头质量问题,有的是连接头松动,还有的是连接头存在打滑等,无源互调故障点定位(Distance-to-PIMTM)技术能准确定位发现连接头不好的情况造成的无源互调故障,便于调整连接头的连接状况或者更换连接头。这些连接头的老化或者质量问题是实际基站无源互调故障的潜在来源,很多连接头的故障来源于不好的施工质量或者天长日久的松动及老化,比较不同时间PIM的测试值变化,可以观察连接头是否随着老化而性能恶化或者是否随着时间而松动。这可以使得PIM源在升级为导致掉话或阻塞的故障之前被修正。