基站测试套件-保证大功率基站的正常工作

1、内容提要

一个完整的蜂窝基站由二大部分系统组成——发射机和天馈线系统。从发射机到天线之间有很多物理连接点，每个环节之间的良好匹配是保证系统正常工作的关键。从测试角度看，必须从二个方向来综合考虑——从发射机的射频输出端口向发射机方向看过去的匹配情况；和从天线输入端口向天线方向看过去的匹配情况。少了其中一项，如用天馈线分析仪进行天馈线系统的匹配测量，只能说完成了整个系统一半的测试。

在本文中，讨论了为什么需要同时从发射机和天馈线系统二个角度来完成基站的匹配测试，并在讨论的基础上提出了采用通过式功率计和天馈线分析仪进行基站匹配测量的完整解决方法。

2、正确理解蜂窝基站发射系统的匹配

从射频角度看，任何一个无线电发射系统是由二大部分组成的——发射机和天馈线系统（图1），当然蜂窝基站也不例外。

从上图我们不难发现，在整个发射系统中需要关注的测试点有以下这些：

· 发射机的输出端
· 合路器/滤波器的输入端
· 合路器/滤波器的输出端
· 馈线的任意位置
· 天线的输入端

在整个系统中，有二部分比较容易出现故障——发射机的输出功率放大器和天馈线系统。众所周知，放大器是有源器件，其输出S11参数（驻波比）不如无源器件那样更容易接近理想值，而且外界条件（如电源）的变化，其自身的稳定性和长期工作所造成器件老化，都会影响其输出功率尤其是驻波比的稳定。另一部分容易出现故障的是从合路器输出以后的整个天馈线系统，因为其绝大部分是处于室外的。

3、整个系统常见的故障

3.1、发射机故障

· 由于电源的不稳定和环境温度的造成放大器输出功率和输出驻波比的变化
· 由于放大器中大功率管的老化造成输出功率的下降和驻波比的恶化
· 由于天馈线系统驻波比的恶化引起发射系统中保护电路的工作而导致发射功率的下降

3.2、天线故障

· 雷电，水和风所造成的破坏
· 来自紫外线辐射的破坏
· 结冰和长期温度的循环变化所造成的破坏
· 大气和环境污染所造成的腐蚀
· 由于环境条件使天线防护罩的介质特性发生变化，从而导致天线性能的变化
· 电缆故障
· 由于安装引起的故障，如接地夹过紧而导致外导体变形
· 电缆渗水
· 外导体腐蚀

3.3、接头故障

· 防水胶安装不当导致进水
· 与电缆的内导体或外导体连接不良
· 安装过紧，或由于温度的循环变化导致松弛

从上述分析不难发现，发射系统和天馈线系统是决定整个系统正常工作的关键，而且这两部分有很强的关联性。这个关联点就是发射机的射频输出端，也就是天馈线系统的输入端。如果发射系统的输出驻波比非常理想，而天馈线系统处于失配状态，那么系统的功率就不能有效的辐射到空中；相反，如果天馈线系统处于理想的匹配状态，而发射系统的驻波比很差，系统功率同样无法有效辐射。

因此，进行蜂窝系统的匹配测量，首先要对系统匹配有正确理解，这样才能用对设备、办对事情。至此我们可以得出这样的结论：在蜂窝基站的匹配测试中，大功率的测量和驻波比测量缺一不可，而且要贯穿测试的始终。

4、常见的测量方法及其不足

在传统的基站匹配测量中，通常采用网络分析仪或者天馈线分析仪进行天馈线系统的匹配分析（图2）。

在图2的测量方法中，需要将天馈线和发射机的射频接口断开。这种方法除了测量天线输入端口的S11参数（驻波比）以外，还可以利用天线分析仪中的故障定位（DTF）功能非常准确的测量整个天馈线系统中任意一个物理点的驻波比，向基站维护工程师提供故障点位置的准确信息（图3）。

从前面的分析我们已经了解到，基站的匹配测量包括发射机和天馈线系统二大部分。天馈线分析仪可以准确测量天馈线系统的匹配情况，但是对发射机却无能为力，也就是说天馈线分析仪仅仅完成了整个系统一半的测量工作。正确的解决方法是采用通过式功率计和天馈线分析仪来共同完成基站系统的匹配测量。

5、正确的测试方法

5.1、采用通过式功率计和天馈线分析仪进行基站发射系统的匹配测量

图4是基站发射系统匹配测量的完整解决方案。在这种测量方法中，采用了BIRD公司的5012B型通过式数字功率计和SA-6000XT型天馈线分析仪对整个系统进行的系统和细节的分析，从而为基站发射系统的正常工作提供了完整的评估依据。

5012B是一台通过式数字功率计，其工作频率范围为350~4000MHz，测量功率范围为150mW~150W，可以测量任何调制方式的基站的平均功率