一個(gè)完整的蜂窩基站由二大部分系統(tǒng)組成——發(fā)射機(jī)和天饋線系統(tǒng)。從發(fā)射機(jī)到天線之間有很多物理連接點(diǎn)，每個(gè)環(huán)節(jié)之間的良好匹配是保證系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵。從測試角度看，必須從二個(gè)方向來綜合考慮——從發(fā)射機(jī)的射頻輸出端口向發(fā)射機(jī)方向看過去的匹配情況；和從天線輸入端口向天線方向看過去的匹配情況。少了其中一項(xiàng)，如用天饋線分析儀進(jìn)行天饋線系統(tǒng)的匹配測量，只能說完成了整個(gè)系統(tǒng)一半的測試。

在本文中，討論了為什么需要同時(shí)從發(fā)射機(jī)和天饋線系統(tǒng)二個(gè)角度來完成基站的匹配測試，并在討論的基礎(chǔ)上提出了采用通過式功率計(jì)和天饋線分析儀進(jìn)行基站匹配測量的完整解決方法。

2、正確理解蜂窩基站發(fā)射系統(tǒng)的匹配

從射頻角度看，任何一個(gè)無線電發(fā)射系統(tǒng)是由二大部分組成的——發(fā)射機(jī)和天饋線系統(tǒng)（圖1），當(dāng)然蜂窩基站也不例外。

從上圖我們不難發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)發(fā)射系統(tǒng)中需要關(guān)注的測試點(diǎn)有以下這些：

在整個(gè)系統(tǒng)中，有二部分比較容易出現(xiàn)故障——發(fā)射機(jī)的輸出功率放大器和天饋線系統(tǒng)。眾所周知，放大器是有源器件，其輸出S11參數(shù)（駐波比）不如無源器件那樣更容易接近理想值，而且外界條件（如電源）的變化，其自身的穩(wěn)定性和長期工作所造成器件老化，都會(huì)影響其輸出功率尤其是駐波比的穩(wěn)定。另一部分容易出現(xiàn)故障的是從合路器輸出以后的整個(gè)天饋線系統(tǒng)，因?yàn)槠浣^大部分是處于室外的。

3、整個(gè)系統(tǒng)常見的故障

3.1、發(fā)射機(jī)故障

3.2、天線故障

3.3、接頭故障

從上述分析不難發(fā)現(xiàn)，發(fā)射系統(tǒng)和天饋線系統(tǒng)是決定整個(gè)系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵，而且這兩部分有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。這個(gè)關(guān)聯(lián)點(diǎn)就是發(fā)射機(jī)的射頻輸出端，也就是天饋線系統(tǒng)的輸入端。如果發(fā)射系統(tǒng)的輸出駐波比非常理想，而天饋線系統(tǒng)處于失配狀態(tài)，那么系統(tǒng)的功率就不能有效的輻射到空中；相反，如果天饋線系統(tǒng)處于理想的匹配狀態(tài)，而發(fā)射系統(tǒng)的駐波比很差，系統(tǒng)功率同樣無法有效輻射。

因此，進(jìn)行蜂窩系統(tǒng)的匹配測量，首先要對系統(tǒng)匹配有正確理解，這樣才能用對設(shè)備、辦對事情。至此我們可以得出這樣的結(jié)論：在蜂窩基站的匹配測試中，大功率的測量和駐波比測量缺一不可，而且要貫穿測試的始終。

4、常見的測量方法及其不足

在傳統(tǒng)的基站匹配測量中，通常采用網(wǎng)絡(luò)分析儀或者天饋線分析儀進(jìn)行天饋線系統(tǒng)的匹配分析（圖2）。

在圖2的測量方法中，需要將天饋線和發(fā)射機(jī)的射頻接口斷開。這種方法除了測量天線輸入端口的S11參數(shù)（駐波比）以外，還可以利用天線分析儀中的故障定位（DTF）功能非常準(zhǔn)確的測量整個(gè)天饋線系統(tǒng)中任意一個(gè)物理點(diǎn)的駐波比，向基站維護(hù)工程師提供故障點(diǎn)位置的準(zhǔn)確信息（圖3）。

從前面的分析我們已經(jīng)了解到，基站的匹配測量包括發(fā)射機(jī)和天饋線系統(tǒng)二大部分。天饋線分析儀可以準(zhǔn)確測量天饋線系統(tǒng)的匹配情況，但是對發(fā)射機(jī)卻無能為力，也就是說天饋線分析儀僅僅完成了整個(gè)系統(tǒng)一半的測量工作。正確的解決方法是采用通過式功率計(jì)和天饋線分析儀來共同完成基站系統(tǒng)的匹配測量。

5、正確的測試方法

5.1、采用通過式功率計(jì)和天饋線分析儀進(jìn)行基站發(fā)射系統(tǒng)的匹配測量

圖4是基站發(fā)射系統(tǒng)匹配測量的完整解決方案。在這種測量方法中，采用了BIRD公司的5012B型通過式數(shù)字功率計(jì)和SA-6000XT型天饋線分析儀對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行的系統(tǒng)和細(xì)節(jié)的分析，從而為基站發(fā)射系統(tǒng)的正常工作提供了完整的評估依據(jù)。

5012B是一臺(tái)通過式數(shù)字功率計(jì)，其工作頻率范圍為350~4000MHz，測量功率范圍為150mW~150W，可以測量任何調(diào)制方式的基站的平均功率，峰值功率，突發(fā)功率，峰均功率比（高達(dá)12dB）和CCDF。SA-6000XT天饋線分析儀則可以在25~6000MHz范圍內(nèi)測量天饋線系統(tǒng)的駐波比，故障定位和系統(tǒng)損耗。同時(shí)還可以作為5012B的顯示器。

圖5是一個(gè)更加細(xì)化的天饋線系統(tǒng)示意圖，在圖示的系統(tǒng)中，將SA-6000XT接在④端替代發(fā)射機(jī)，可以測量天饋線系統(tǒng)輸入端的S11參數(shù)（駐波比），對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行故障定位（DTF），還可以單端測量天饋線系統(tǒng)的S21參數(shù)（插入損耗）圖6是SA-6000XT天饋線分析儀的測試結(jié)果。

我們發(fā)現(xiàn)，SA-6000XT對整個(gè)天饋線系統(tǒng)進(jìn)行了一次系統(tǒng)的分析，對從發(fā)射機(jī)端口開始一直到天線，沒有任何的遺漏點(diǎn)，而對發(fā)射機(jī)本身卻無能為力。至此，到了5012B通過式功率計(jì)發(fā)揮作用的時(shí)候了。參見圖5，將5012B串在位置④——發(fā)射機(jī)的輸出端，不但可以測量發(fā)射機(jī)的輸出功率是否在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)；更加重要的是，它可以同時(shí)準(zhǔn)確測量基站的正向和反射功率，并且可以直接讀出駐波比，這項(xiàng)測試為基站是否正常工作提供了至關(guān)重要的評判依據(jù)。

圖7是通過式功率計(jì)的工作原理。通過式功率計(jì)的核心技術(shù)實(shí)際上是一個(gè)高方向性的定向耦合器，其自身的插入損耗和插入駐波比很小，所以即使串聯(lián)在發(fā)射系統(tǒng)中，也不會(huì)對系統(tǒng)造成影響。由于通過式功率計(jì)的這種特性，在我們推薦的測試方法中，將發(fā)射機(jī)和天饋線系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來進(jìn)行了測試，這項(xiàng)測試完全體現(xiàn)了系統(tǒng)真實(shí)的工作情況，這是天饋線分析儀所無法實(shí)現(xiàn)的。

作為額外的功能，5012B還能測量各種調(diào)制類型發(fā)射機(jī)的平均功率，峰值功率，突發(fā)功率，峰均功率比和CCDF值，這些功能已經(jīng)有專門的應(yīng)用文章進(jìn)行了討論。在本項(xiàng)測試中，我們繼續(xù)將5012B置于其它位置，看看還能對系統(tǒng)的測量提供哪些幫助。位置③——天線的輸入端，可以確定發(fā)射機(jī)真正輻射到空間的信號(hào)究竟有多大；這是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化工程師所關(guān)心的。位置②——可以檢查發(fā)射系統(tǒng)在某個(gè)位置的匹配情況，這是設(shè)備維護(hù)工程師所關(guān)心的。

5.2、用通過式功率計(jì)還是終端式功率計(jì)？

通過前面的分析，可以發(fā)現(xiàn)與終端式功率計(jì)不同的是，通過式功率計(jì)真實(shí)的反映了一個(gè)發(fā)射系統(tǒng)中各個(gè)截面的正向功率和反射功率。終端式功率計(jì)的輸入阻抗是標(biāo)準(zhǔn)的50Ω。在功率測量中，終端式功率計(jì)替代了發(fā)射機(jī)的負(fù)載，也就是說，終端式功率計(jì)將發(fā)射機(jī)的負(fù)載理想化了（圖8）。所以說，終端式功率計(jì)所測得的結(jié)果是發(fā)射機(jī)在理想負(fù)載時(shí)的輸出功率；如果發(fā)射天饋線系統(tǒng)的匹配情況良好，則這個(gè)結(jié)果可以真實(shí)反映發(fā)射系統(tǒng)的輸出情況；如果發(fā)射天饋線系統(tǒng)的匹配不好（如SWR>1.5），則終端式功率計(jì)不能真實(shí)反映發(fā)射系統(tǒng)的情況。而且終端式功率計(jì)僅能測試毫瓦級的小功率，對于大功率基站的測試無法勝任。

終端式功率計(jì)適合于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。

而通過式功率計(jì)則不同，它實(shí)際上是在傳輸線一側(cè)放置了一個(gè)耦合探頭，與發(fā)射機(jī)的工作波長相比，功率計(jì)傳感器的電長度幾乎可以忽略不計(jì)。所以只要將通過式功率計(jì)置于發(fā)射系統(tǒng)的某個(gè)截面，那么得出的結(jié)果是這個(gè)截面的正向和反射功率（VSWR）。

通過式功率計(jì)適合現(xiàn)場應(yīng)用

這套方案可以定期監(jiān)測從測試節(jié)到天線的整段饋線通路的駐波比情況，發(fā)現(xiàn)天線系統(tǒng)匹配的任意微小變化，防患于未然。

6、結(jié)論

通過上述分析和實(shí)測，可以證明采用通過式功率計(jì)和天線分析儀的組合方案是解決蜂窩基站發(fā)射系統(tǒng)的功率和駐波比測試和長期監(jiān)測的完整解決方案。如需了解更進(jìn)一步的情況，或?qū)Ρ疚挠腥魏谓ㄗh和意見，可以直接和上海創(chuàng)遠(yuǎn)信息技術(shù)股份有限公司聯(lián)系。