直放站设计要点课件.ppt

1、Comba Telecom Systems1/64Comba Telecom Systems2/64 课程安排一、一、各类直放站的作用、原理及关键技术各类直放站的作用、原理及关键技术二、二、直放站系统设计中的关键技术及分析和应用直放站系统设计中的关键技术及分析和应用三、三、直放站系统设计中常用的计算与分析直放站系统设计中常用的计算与分析Comba Telecom Systems3/64 讲座内容1.从上、下行分离形式分类从上、下行分离形式分类2.从应用形式分类从应用形式分类Comba Telecom Systems4/64 Comba Telecom Systems5/64 无线载波选频直放站

2、无线载波选频直放站 无线频段选频直放站无线频段选频直放站 光纤直放站光纤直放站 移频直放站移频直放站 干线放大器干线放大器 基站放大器基站放大器Comba Telecom Systems6/64 特点：特点：只转发所需频点的只转发所需频点的RF信号信号 收发天线隔离度要求高收发天线隔离度要求高 一般采用独立载频放大技术，交调指标高一般采用独立载频放大技术，交调指标高 结构复杂，成本高结构复杂，成本高RF关键技术：关键技术：载频选频模块设计如：相互串扰的抑制、结构密集设计载频选频模块设计如：相互串扰的抑制、结构密集设计 功放的效率功放的效率Comba Telecom Systems7/64 特点

3、：特点：对所选频带信号转发，有所需信号，也可能有其它无关信号对所选频带信号转发，有所需信号，也可能有其它无关信号 收发天线隔离度要求高收发天线隔离度要求高 结构简单、相对成本低高，但交调指标不如载频选频独立功放结构简单、相对成本低高，但交调指标不如载频选频独立功放 BTS改变工作频率不需要重新设置工作载频改变工作频率不需要重新设置工作载频 RF关键技术：关键技术：大动态选频模块大动态选频模块 功放的线性化设计功放的线性化设计 选频的高矩形系数选频的高矩形系数Comba Telecom Systems8/64 Comba Telecom Systems9/64 特点：特点：利用光纤传输，室内：布

4、线方便，频带宽。利用光纤传输，室内：布线方便，频带宽。室外：远距离传输一般可达室外：远距离传输一般可达20km 收发天线隔离度要求不高收发天线隔离度要求不高 可与可与BTS直接耦合，保证信源纯净直接耦合，保证信源纯净 一般可用于一拖多远端场合一般可用于一拖多远端场合 Comba Telecom Systems10/64 RF关键技术：关键技术：光收发技术光收发技术 中继与远端机之间的监控数据传送中继与远端机之间的监控数据传送实现分集功能实现分集功能 多远端的实现多远端的实现 多远端噪声电平和增益控制及中继端噪声电平控制多远端噪声电平和增益控制及中继端噪声电平控制 光端机高输出宽频噪声电平的控制

5、光端机高输出宽频噪声电平的控制举例：假设光端机噪声系数举例：假设光端机噪声系数NF=40dB，增益，增益=1dB则则100MHz噪声底：噪声底：L=-174+10lg100106+40=-54dBm 很容易阻塞后级放大器。很容易阻塞后级放大器。Comba Telecom Systems11/64 特点：特点：移频转发，收发天线隔离度要求不高，选址容易移频转发，收发天线隔离度要求不高，选址容易 占用频点比同频直放站高一倍占用频点比同频直放站高一倍 技术复杂、难度大技术复杂、难度大RF关键技术：关键技术：移频选频单元设计（低相噪锁相源、组合杂散防止、低频差和相差）移频选频单元设计（低相噪锁相源、组

6、合杂散防止、低频差和相差）恒温晶振恒温晶振Comba Telecom Systems12/64 特点：特点：用于室内分布系统，补偿电缆分支分配损耗用于室内分布系统，补偿电缆分支分配损耗RF关键技术：关键技术：上、下行功放设计上、下行功放设计 上行噪声电平控制上行噪声电平控制 下行低噪声系数的实现下行低噪声系数的实现Comba Telecom Systems13/64 Comba Telecom Systems14/64 特点：特点：三种形式：三种形式：塔顶双向功放、塔顶上行放大、基站功率放大器塔顶双向功放、塔顶上行放大、基站功率放大器 补偿补偿BTS天线电缆损耗，在天线口恢复发射功率及恢复天线

7、电缆损耗，在天线口恢复发射功率及恢复接收灵敏度接收灵敏度RF关键技术：关键技术：大功率下行功放大功率下行功放 低噪声上行放大低噪声上行放大 可靠的旁路技术可靠的旁路技术 Comba Telecom Systems15/64 讲座内容1.上、下行隔离度考虑上、下行隔离度考虑2.双工器选择考虑双工器选择考虑3.增益调节（增益调节（ATT）技术）技术4.自动电平控制（自动电平控制（ALC）技术）技术5.中频中频SAW滤波及选频技术滤波及选频技术6.线性化技术及指标线性化技术及指标7.射频分合路技术射频分合路技术8.电源技术电源技术9.EMC设计特别注意设计特别注意Comba Telecom Syst

8、ems16/64 讲座内容10.上、下行隔离度考虑上、下行隔离度考虑11.监控技术监控技术12.系统和系统和RF部件结构设计理念部件结构设计理念13.其它技术其它技术Comba Telecom Systems17/64)2、1、0(n 2n(dB)0)R(RGGR1UR2D21UDComba Telecom Systems18/64 举例：举例：假设直放增益为假设直放增益为97dB，双工器插损，双工器插损2dB，双工，双工 器上行隔离度器上行隔离度90dB则：则：GD=GU=97dBGD+GU-(R1+R2)=(297)-(290)=1400 此状态有可能自激，仅靠此状态有可能自激，仅靠90d

9、B90dB双工器不行，而双工器不行，而90dB90dB双工器双工器已是比较好指标。解决方案是在上下行链路串入滤波器加大隔已是比较好指标。解决方案是在上下行链路串入滤波器加大隔离度。离度。Comba Telecom Systems19/64 高增益直放站仅靠双工器实现上、下行支路隔离不够高增益直放站仅靠双工器实现上、下行支路隔离不够 ，需在上、下行链路串接滤波器。可以用中频，需在上、下行链路串接滤波器。可以用中频SAWSAW或或RFRF滤波滤波器来实现。器来实现。Comba Telecom Systems20/64 对于时分双工直放站，由于收发开关隔离度较低（如对于时分双工直放站，由于收发开关隔

10、离度较低（如30dB30dB），也要靠中间串接开关实现。），也要靠中间串接开关实现。如如:直放站增益直放站增益30dB30dB，而收发开关隔离度只有，而收发开关隔离度只有30dB30dB，则需，则需在链路中加开关，以加大收发隔离。在链路中加开关，以加大收发隔离。Comba Telecom Systems21/64 注意上下行过渡带自激产生，滤波器上下行过渡带外注意上下行过渡带自激产生，滤波器上下行过渡带外抑制要有要求，不仅仅是上、下行隔离度够就抑制要有要求，不仅仅是上、下行隔离度够就OKOK。Comba Telecom Systems22/64 上行信号分离：充分保证上、下行隔离度足够，保证上

11、行信号分离：充分保证上、下行隔离度足够，保证上、下行及过渡带不自激。如果仍不能保证要串接滤波器上、下行及过渡带不自激。如果仍不能保证要串接滤波器 带外不同频点特别抑制：如带外不同频点特别抑制：如CDMA的的885MHz抑制，抑制，远端抑制远端抑制Comba Telecom Systems23/64 防止过大上（下）行功放信号进入上（下）行低噪放防止过大上（下）行功放信号进入上（下）行低噪放引起低噪放饱和。引起低噪放饱和。防止宽带噪声谱落入上（下）行低噪放，使噪声系数防止宽带噪声谱落入上（下）行低噪放，使噪声系数恶化。恶化。后两种情况对于大功率直放站（如塔放）应引起重视。后两种情况对于大功率直放

12、站（如塔放）应引起重视。Comba Telecom Systems24/64 假设计假设计PA的增益的增益G=65dB，PA的噪声系数为的噪声系数为10dB，双，双工器隔离度工器隔离度=70dB，低噪声放大器噪声系数为，低噪声放大器噪声系数为2dB则：则：PA的输出宽带噪声底的输出宽带噪声底(200kHz)：Nout=-121dBm+10+65=-46dBm经过双工器衰减后落入上行噪声信号为经过双工器衰减后落入上行噪声信号为：NPA=-46-70=-116dBm而低噪放的输入噪声底：而低噪放的输入噪声底：NLNA=-121+2=-119dBmNPANLNA，因此这时等效噪声系数会急剧恶化。，因

13、此这时等效噪声系数会急剧恶化。Comba Telecom Systems25/64 型号型号FD-U830D875B10SC811D工作频段（工作频段（MHz）825835870880带宽（带宽（MHz）1010插损（插损（dB）1.31.9回波损耗（回波损耗（dB）2020波动（波动（dB）0.60.6带外抑制（带外抑制（dB）870 MHz:90800 MHz:80960 MHz:50835 MHz:90885 MHz:528757.5 MHz:25耦合度（耦合度（dB）30承受功率（承受功率（W）100W（CDMA信号）信号）工作温度（工作温度（）-40+85 室外天线用户端室外天线用户

14、端CDMA双工器主要指标双工器主要指标Comba Telecom Systems26/64 工作频段（工作频段（MHz）890915935960带宽（带宽（MHz）2525插损（插损（dB）0.80.8回波损耗（回波损耗（dB）2020带内波动（带内波动（dB）0.40.4带外抑制（带外抑制（dB）60 DC800MHz60 960MHz3G60 DC800MHz60 1050MHz3G收发隔离（收发隔离（dB）DT端口：端口：70；、；、MT端口：端口：80耦合度（耦合度（dB）755 5特别注意：由于塔顶功放靠近特别注意：由于塔顶功放靠近BTSBTS，耦合比远小于无线直放站。，耦合比远小于

15、无线直放站。塔顶功放双工器主要指标塔顶功放双工器主要指标 Comba Telecom Systems27/64 视不同应用场合调节直放站增益和输出功率。视不同应用场合调节直放站增益和输出功率。调节直放站输出噪声电平，防止对基站干扰及直放调节直放站输出噪声电平，防止对基站干扰及直放站串并联时噪声平衡。站串并联时噪声平衡。防止过大信号进入上、下行链路，引起非线性或饱防止过大信号进入上、下行链路，引起非线性或饱和工作。和工作。A AT TT T作作用用 Comba Telecom Systems28/64 Comba Telecom Systems29/64 Comba Telecom System

16、s30/64 Comba Telecom Systems31/64 Comba Telecom Systems32/64 保证直放站以额定功率输出，不会因当直放站达到额定功率保证直放站以额定功率输出，不会因当直放站达到额定功率时，随输入功率增加而输出功率再增加。时，随输入功率增加而输出功率再增加。保护功放（不超出额定功率）和设备（不至于过热和过载）。保护功放（不超出额定功率）和设备（不至于过热和过载）。作作用用 主要指标主要指标 起控起控10dB后，保证交调、杂散、线性等指标后，保证交调、杂散、线性等指标Comba Telecom Systems33/64 典典型型电电路路 积分常数积分常数R

17、5C3Comba Telecom Systems34/64 特特别别注注意意 采用标准电路，不用移动制式，采用标准电路，不用移动制式，R、C取值不一样，不要取值不一样，不要随便改动随便改动 对脉冲信号起控示意图对脉冲信号起控示意图 系统设计应综合考虑系统设计应综合考虑ALC，及，及ALC的副作用的副作用ALC越靠近上、下行支路末级，对前线动态要求越高，有时越靠近上、下行支路末级，对前线动态要求越高，有时采用二级采用二级ALCComba Telecom Systems35/64 1 1）由于中频）由于中频SAWSAW矩形系数好等特点，可实现近带外高抑制度。矩形系数好等特点，可实现近带外高抑制度。

18、2 2）实现可变工作频带。）实现可变工作频带。3 3）有载频选频、频段选频、带宽可变及移频四种形式。）有载频选频、频段选频、带宽可变及移频四种形式。下面分别介绍实现四种形式的电路。下面分别介绍实现四种形式的电路。Comba Telecom Systems36/64 载波选频：只有合适频率信号才能通过载波选频：只有合适频率信号才能通过 频段选频：一频段信号可通过，其它信号被抑制频段选频：一频段信号可通过，其它信号被抑制 Comba Telecom Systems37/64 频带可变：通过设置不同中心频点和带宽实现频带可变：通过设置不同中心频点和带宽实现 应用灵活，可针对不同应用场合使用应用灵活，

19、可针对不同应用场合使用。Comba Telecom Systems38/64 移频方式：将工作载频搬移到其它频点，减少收、发移频方式：将工作载频搬移到其它频点，减少收、发天线隔离度天线隔离度 Comba Telecom Systems39/64 SpecificationMinimumTypicalMaximum*Center Frequency(MHz)79.8758080.125Insertion Loss(dB)28.2-2dB带宽带宽(MHz)2525.08-20dB带宽带宽(MHz)25.7825.8-30dB带宽带宽(MHz)25.9426.2-40dB带宽带宽(MHz)26.05

20、26.6Ultimate Rejection4550*Passband Variation1.52.0*Absolut delay(s)4.8*Ripple*Temperature coefficient of frequency-0.045ppm/k2*Operating Temperature-25+85*特别注意指标及影响，特别注意指标及影响，f(Hz)=Tcf(ppm/k2)(T)2 f0(MHz)Comba Telecom Systems40/64 本振本振/射频（工作频段）射频（工作频段）/中频（工作频段）中频（工作频段）混频损耗混频损耗 本振与射频、本振与中频隔离度本振与射频、本

21、振与中频隔离度 本振功率本振功率 输入输入IPIP3 3 注注1：当本振功率没有达到额定功率时，混频插入损耗影响较大。：当本振功率没有达到额定功率时，混频插入损耗影响较大。注注2：当本振功率达到额定功率时，混频损耗相对稳定：当本振功率达到额定功率时，混频损耗相对稳定 主主要要指指标标 Comba Telecom Systems41/64 特特性性 Comba Telecom Systems42/64 F F1 1、F F2 2的作用：抑制本振，防止带外组合杂散泄漏的作用：抑制本振，防止带外组合杂散泄漏A A3 3、A A4 4的主要作用：防止输入、输出及中频信号通过本振源串扰。的主要作用：防止

22、输入、输出及中频信号通过本振源串扰。注意：要保证频带范围及全工作范围，混器频足够的本振功率，否则造成高注意：要保证频带范围及全工作范围，混器频足够的本振功率，否则造成高低温情况，增益及波动变差。低温情况，增益及波动变差。Comba Telecom Systems43/64 1 1）直放站要不失真转发信号，因而直放站上、下行）直放站要不失真转发信号，因而直放站上、下行RFRF支路任一电路支路任一电路都要工作于线性状态，都要工作于线性状态，2 2）低噪放、混频器和中小信号放大器线性保证）低噪放、混频器和中小信号放大器线性保证主要是通过功率回退主要是通过功率回退实现的，而功放为保证效率和成本，不能仅

23、通过功率回退实现。实现的，而功放为保证效率和成本，不能仅通过功率回退实现。如如 单载波单载波GSMGSM信号要求没有信号要求没有CDMACDMA信号严格信号严格 功放线性化技术有功放线性化技术有3 3）RFRF线性主要指标：线性主要指标：三阶交调三阶交调IMIM3 3、三阶截获点功率、三阶截获点功率IPIP3 3、1dB1dB压缩点功率压缩点功率P P-1-1及邻道抑制及邻道抑制A ALPRLPR。Comba Telecom Systems44/64 Comba Telecom Systems45/64 Comba Telecom Systems46/64 特别注意：已定型监控接口电平和电路不

24、要随意改变，以保证新老设备兼容。特别注意：已定型监控接口电平和电路不要随意改变，以保证新老设备兼容。Comba Telecom Systems47/64 参数指标参数指标输入电压范围155285VAC短路保护（指标略）各组分别短路输入频率5010%监控告警信号输入供电在线600负载测试，高ALM：3.153.5V 低OK：1直流输出+26V/8A2626.5V，纹波50mV直流输出在线+9V/6A9.159.3V，纹波30mV+26V开关机+5V、CMOS、高OFF+5V/1.5A4.955.15V，纹波30mVModem开关机Modem/1.5A2427.5V，纹波60mV锂电池保护功率因数

25、220V/200W0.97绝缘电压输入地输出地输入输出1.5kVAC/5m/1min无击穿和飞弧最小负载+26/0.3A过流限制+26V1314A输入220V各组分别限流测试+9V89A+5V22.5A高低温-40+85外壳温度80%负载正常工作Modem23AComba Telecom Systems48/64 Comba Telecom Systems49/64 Comba Telecom Systems50/64 Comba Telecom Systems51/64 Comba Telecom Systems52/64 Comba Telecom Systems53/64 直放站是一种直

26、放站是一种RF功率放大器，首先进行充分热设计。功率放大器，首先进行充分热设计。设设计计理理念念 直放站是一种含低、中、高频及数字信号的系统，直放站是一种含低、中、高频及数字信号的系统，RF系统系统及结构设计时应注意及结构设计时应注意EMC设计。设计。“五化五化”模块通用化、成本最小化、连接无线化、结模块通用化、成本最小化、连接无线化、结构密集化、外形易变化。构密集化、外形易变化。Comba Telecom Systems54/64 话务量统计技术话务量统计技术其它技术其它技术 自激告警及自动消除技术自激告警及自动消除技术 RF故障检测技术故障检测技术Comba Telecom Systems5

27、5/64 讲座内容1.增益电平分配图增益电平分配图2.IP3的计算的计算3.级联噪声系数级联噪声系数4.混频器杂散分析与计算混频器杂散分析与计算5.MTBF计算计算6.降额设计降额设计Comba Telecom Systems56/64 Comba Telecom Systems57/64 各级的最大输出功率是起控各级的最大输出功率是起控10dB后的输出功率（有后的输出功率（有10dB起控起控要求）。要求）。输出输出IP3是是ALC起控起控10dB后计算结果，后计算结果，要注意到起控级增益要要注意到起控级增益要减去减去10dB计算计算IP3（有（有10dB起控要求）起控要求）。整机的输入噪声系

28、数是最小增益的噪声系数（有最小增益的整机的输入噪声系数是最小增益的噪声系数（有最小增益的噪声系数要求）噪声系数要求）。Comba Telecom Systems58/64 举例：举例：末级未起控：末级未起控：IP3=37dBm40dBm，因输入各级，因输入各级IP3的裕量的裕量末级起控末级起控10dB：IP3=29.59dBm40dBm)(2133IMPPIPdBm，P是输入（出）功率。是输入（出）功率。Comba Telecom Systems59/64 实际计算可参考实际计算可参考APPCAD，如上例，如上例NF=5.5dB3214213121111GGGFGGFGFFNF（线性值）（线性

29、值）噪声系数也可通过直放站输出噪声底估算输入端噪声系数噪声系数也可通过直放站输出噪声底估算输入端噪声系数噪声底：噪声底：L=-174dBm+NF+GREP （1Hz带宽）带宽）GSM：L=-121dBm+NF+GREP （200kHz带宽）带宽）Comba Telecom Systems60/64 混频器的组合分量：混频器的组合分量：fIF=mfRFnfL0 (m,n=0,1N)分析工具：分析工具：APPCAD或或EXCELComba Telecom Systems61/64 fIF/fL0=0.125 左右比较合适左右比较合适 举例：假设举例：假设fRF=935960MHz 中频选择中频选择

30、fIF=246MHz，则本振频率，则本振频率fL0=689714MHz如：如：3fL0-2fRF=3714-2948=246MHz即频率即频率948MHz信号同信号同714MHz（960对应本振）的对应本振）的5阶组合杂散阶组合杂散就会落入工作频带，无法滤除。就会落入工作频带，无法滤除。频率合成法分析表明：为防止组合杂散落入带内，又便于对本频率合成法分析表明：为防止组合杂散落入带内，又便于对本振的抑制，原则上：振的抑制，原则上：Comba Telecom Systems62/64 在先选定中频滤波器前提下，灵活选用高、低本振在先选定中频滤波器前提下，灵活选用高、低本振如上例当如上例当fIF=246MHz时，如果选择高本振，则时，如果选择高本振，则5阶组合杂阶组合杂散就不会落入工作频带内。散就不会落入工作频带内。Comba Telecom Systems63/64 通过通过RF滤波器、电桥、腔体及控制电路阻止本振串扰滤波器、电桥、腔体及控制电路阻止本振串扰 Comba Telecom Systems64/64 如串联模型、计数法如串联模型、计数法 MTBFMTBF计算计算