NodeB常见故障处理工程篇10高级.docx

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NodeB常见故障处理工程篇10高级

NodeB常见故障处理工程篇

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目录

第1章简介1

1.1GPS天线原理2

1.2高增益GPS天线2

1.3中继放大器3

第2章GPS工程与安装5

2.1GPS功分器使用5

2.2超远距离GPS系统安装6

2.3馈线长度7

2.4安装8

2.4.1GPS天线的安装8

2.4.2中继放大器的安装8

2.4.3GPS防雷器的安装9

2.4.4馈线制作10

第一章简介

TD是一个时分系统，对时钟的要求很高。

为了保证空口的时钟同步，设计使用GPS时钟作为每个基站的基准时钟。

具体的实现方式是在基站顶部的EMU模块内嵌一块GPS子卡，通过接收GPS天线接收到的信号，来同步GPS卫星时间，同时向基站提供作为基准的1pps信号。

在实际的TD基站GPS的工程应用条件下，为了应对外场不同的安装环境同时保证GPS子卡的正常工作，对线缆的长度，中继放大器的数量，使用的功分器的数量等有一个量化的限制。

该文档就是指导外场GPS系统的安装和使用。

基站顶部GPS子卡接收天线传输的射频信号，然后进行变频解调等信号处理，向基站提供1pps信号，进行同步。

同时基站通过N型同轴向GPS天线和中继放大器进行5V有源馈电，以保证天线内的低噪放和中继放大器的正常工作。

由于GPS天线安装在室外，容易遭受到雷击，所以安装时GPS天线不能和铁塔接地，抱杆和天线外面的金属圆筒和天线LNA的地分开，避免引雷上身，但是考虑到还有一些感应雷，为了保护室内的设备，所以在线缆穿墙之后在室内增加一个避雷器，避雷器安装在中继放大器和天线之前。

如图1-1所示。

GPS子卡就是一个GPS接收机，为了保证卫星同步，进入GPS子卡的接收电平必须满足接收机灵敏度的要求。

厂家提出了用接收机外部增益这个指标来量化链路中的衰减，指导安装，其定义就是从天线到子卡输入端的增益，即天线和低噪放的增益减去链路中的衰减。

目前使用的GPS子卡是Trimble的ResolutionT卡，其外部增益范围是18dB到36dB，和厂家沟通，这个典型值推荐为23dB。

图1-1GPS系统框图

一.1GPS天线原理

GPS天线有两种功能：

接收、放大卫星信号；内嵌的陶瓷介质天线接收空中传播来的卫星信号，这个信号非常微弱；低噪声放大器LNA将之放大到能适应电缆的传输；GPS天线的特殊之处在于输出口N型母座同时也是天线+5V/+3V电源的输入口，故为有源天线，GPS天线原理框图如图1-2所示。

图1-2.GPS天线结构示意图

GPS卫星发送的L1波段信号由低剖面微带插拔天线接收，经过一个窄带滤波器后，由天线模块内的信号前置放大器放大。

经过滤波放大的L1波段信号通过一根同轴电缆被送至射频信号处理电路。

该同轴电缆同时也提供天线模块进行信号前置放大所需的5V电源。

GPS天线采用有源天线的形式，它主要由无源微带天线、滤波器、低噪声放大器等组成。

一.2高增益GPS天线

高增益GPS天线是指其低噪声放大器由二级以上的放大器构成的天线。

公司库中在用的GPS天线，其增益为38dB±2dBi，是摩比公司独家供货的（见图1-3）。

关键指标如下：

频率范围1575±5MHz，增益38±2dBi，噪声系数NoiseFigure2.0dBmax，工作电压4.5－6V，DC工作电流40mAmax。

该天线没有在低噪放前增加前置滤波器，所以担心带外抑制和抗干扰的性能以及抗大信号阻塞的能力会比较差。

现在摩比天线有一款增加了前置滤波器的GPS天线，型号是：

MBGPS-38-001，建议使用，可能价格会略高一些。

公司库中是禁止采购，代码是050531800083。

其关键指标如下，频率:

1575.42±5MHz;增益:

38±2dBi;输出驻波比：

2.5maximum;右旋圆极化;方向图3db波束宽度:

110+/-10度;轴比:

<5dBmax;前后比:

>10dBmin.LNA输出1dB压缩点:

>0dbm;带外抑制f0=1575.42MHz±30MHz;12dbminf0=1575.42MHz±50MHz35dbmin,f0=1575.42MHz±100MHz70dbmin;大信号阻塞:

在带外100MHz加大信号<0dBm时,GPS天线的LNA增益不压缩2dB~3dB,带内Gain变化小于3dB;.输出阻抗:

50欧;供电电压4~5.5v;供电电流<45ma;噪声系数:

≤2.7dB

图1-3在用的GPS天线

为了应对首都机场和奥运场馆GPS馈线很长，现有的GPS天线满足不了使用的需求，向摩比定制了一款高增益的GPS天线，型号是CSGPS-52BH，外形结构、基本指标和目前在用的天线一致，所不同的是增益提高了14dB，主要技术参数如下：

频率范围1575.42±1.023MHz，增益52±2dB，噪声系数NoiseFigure2.0dBmax（全温度范围），工作电压4－5.5V，DC工作电流45mAmax。

一.3中继放大器

GPS天线有时依然满足不了接过长线缆的需求，那么就需要接一个或者两个中继放大器来进行一个中继放大，以确保接收的GPS信号能够很好的传输给GPS接收机。

由于中继放大器是连接在GPS天线和GPS接收机之间的，那么该放大器必须能够直流馈电。

同时要满足低噪声，还有防止感应雷击的能力。

摩比天线提供了一款GPS中继放大器，型号是MBGPS-22-zh，如图1-4所示。

关键指标如下：

频率范围1575.42±5MHz，增益22±1dB，噪声系数NoiseFigure2.0dBmax（全温度范围），工作电压4－5.5V，DC工作电流15mAmax。

外形尺寸是98mm×58mm×30mm，重量小于260克。

图1-4GPS线路中继放大器

第二章GPS工程与安装

二.1GPS功分器使用

根据实验室测试的结果得到如下结论，对于目前使用的38dB增益的GPS天线和GPS子卡，为了保证系统能够跟踪到卫星，使用不同的功分器，馈线长度要满足如下的要求。

表2-1.功分器使用状况表

外部增益

馈线长度（单位：

米）

二功分器

三功分器

四功分器

备注

23dB

150

0

0

0

0，1表示使用的功分器个数

23dB

115

1

0

0

23dB

100

0

1

0

23dB

85

0

0

1

注：

2功分器：

差损3.5dB（考虑接头损耗）4功分器：

差损6.5dB（考虑接头损耗）

3功分器差损5dB（考虑接头损耗）馈线损耗：

10dB/100米@1.5GHz

注意：

1.厂家是不推荐GPS天线接功分器使用的，这里为了节约成本，简化布线，可以使用功分器。

那么希望每个外场详细规划，根据需要选择功分器，尤其注意的是一个GPS天线最多只可接一个一分四的功分器。

2.由于我们提供一分二，一分三和一分四的功分器，请根据实际需要，选择合适的功分器，尽量不要让功分器有空置端口。

如果出现空置，请加DCblock再接负载或者直接空置，不可直接加负载。

3.现在发到外场的功分器是宽带的无源功分器，优点是直接供电，插损小；缺点是闲置端口必须接DCBlock之后再接负载，避免天线馈电受负载影响。

由于DCBlock非常贵，这里还是强烈建议，空置的功分器端口不接负载，在端口处增加塑料盖，并缠上防水胶布。

4.表2-1和表2-2的结论是考虑线缆差损10dB/100米/1.5GHz情况下得出的，公司库中的“1/250欧泡沫聚乙烯绝缘皱纹铜管外导体射频同轴电缆”满足此要求，代码是：

052523000018TY因此如果线缆有变化，结论要相应的修改，后面2.3节将给出常用馈线的长度。

二.2超远距离GPS系统安装

TD外场提出了在奥运场馆和首都机场等特殊场合，GPS天线需要接400米到700米馈线的需求。

按照目前系统采用的衰减量为10dB/100m的1/2馈线计算，天线接收放大的信号总共要衰减掉40dB到70dB。

而现有的GPS天线增益只有38dB，不能满足该需求，因此考虑提高GPS天线的增益，在GPS链路上增加放大器，或者结合使用来放大接收信号以满足GPS接收机灵敏度的要求。

根据不同长度的馈线需要，实验得出需要接的GPS天线和干放的数目。

详细情况见表2-2。

1.馈线小于150米，只需要一个MBGPS-38-001GPS天线；

2.馈线大于150米小于370米，MBGPS-38-001加一个中继放大器MBGPS-22-zh；

3.馈线大于370米小于510米，使用高增益GPS天线CSGPS-52BH加一个中继放大器；

4.馈线大于510米小于730米，使用高增益GPS天线CSGPS-52BH加两个个中继放大器。

表2-2.GPS天线和干放使用表

馈线长度（单位：

米）

MBGPS-38-001

中继放大器

MBGPS-22-zh

高增益天线

CSGPS-52BH

备注

L<150m

1

0

0

采用衰减为10dB/100m的1/2馈线；

0，1表示使用的个数；

L表示馈线的长度

150m

1

1

0

370m

0

1

1

510m

0

2

1

注意：

1.采用高增益的GPS天线CSGPS-52BH时，考虑到天线增益过大，避免自激，在天线后面200米左右的馈线之后再接中继放大器，以确保天线有可靠的稳定性；

2.同1，采用MBGPS-38-001GPS天线时，在天线后面130米左右的馈线之后再接中继放大器；

3.中继放大器MBGPS-22-zh的增益是22dB，也就是增加一个中继放大器，就可以增加220米左右的1/2馈线；

4.天线后面最多接两个中继放大器，接的太多，会影响到接收机的电流检测，第二个中继放大器安装在距离第一个中继放大器之后200米左右的位置.

二.3馈线长度

在大部分的场合中，馈线不需要走那么长，考虑到成本的因素，可以使用3/8的馈线或者更细一些的线缆，下面给出了采用不同馈线的长度，做个参考。

下面是几种常用规格馈线的损耗，其中采用英制的为国外通用，国内采用的公制，均表示的是馈线外屏蔽层的内直径尺寸。

差异比较大的原因在于国内的屏蔽层用的普通的单层或双层编织屏蔽，而国外的馈线一般用的纹波状或螺旋式铜管，所以使用时请特别注意馈线的损耗指标。

Andrew公司泡沫介质线缆：

Ø1/4”馈线：

1500MHz17.2dB/100米

Ø3/8”馈线：

1500MHz14.6dB/100米

Ø1/2”馈线：

1500MHz9.61dB/100米

Ø5/8”馈线：

1500MHz6.83dB/100米

Ø7/8”馈线：

1500MHz5.21dB/100米

表2-3各种泡沫介质馈线长度确定

外部增益

7/8”—5.5

5/8”--7

1/2”--10

3/8”--15

1/4”--18

MBGPS-38

23

272米

214米

150米

100米

83米

CSGPS-52BH

23

527米

414米

290米

193米

161米

另外再补充一下超柔型线缆，插损会大一些。

Andrew公司超柔型线缆

Ø1/2”馈线：

1500MHz15dB/100米

Ø3/8”馈线：

1500MHz16.8dB/100米

Ø1/4”馈线：

1500MHz24.5dB/100米

表2-4各种超柔型馈线长度确定

外部增益

1/2”--15

3/8”—16.8

1/4”—24.5

MBGPS-38

23

100米

89米

61米

CSGPS-52BH

23

193米

172米

118米

由于相同尺寸不同材料的馈线插损一般不同，采用何种线缆时，一定查一下线缆在该频段的插损。

根据外场的实际情况选择何种馈线。

二.4安装

二.4.1GPS天线的安装

天线应该安装在高处没有遮挡的地方，比如房顶上，上方要开阔，想要达到比较好的效果，最好保持仰角10度以上没有遮挡。

天线安装在室内是没用的，GPS卫星信号很微弱，在室内接收不到。

天线上方有树木遮挡或塑料防雨棚一般来说影响不大，但是其它遮挡对信号有很大的影响，实际上在天线上放一本书就可以完全阻挡掉卫星信号。

为了要防止电磁干扰GPS天线安装位置的周围不能存在同频段的大功率的微波发射台，并且应该尽量避免其它频段的大功率电磁辐射直接照射GPS天线。

GPS天线的频段是1575.42±5MHz。

二.4.2中继放大器的安装

1.在GPS天线电缆端，不要将中继放大器直接安装在GPS天线端口处，中继放大器安装在室内，根据使用的天线不同，放大器和天线断口之间要有一定的衰减。

具体衰减值参考2.2中注意1和2。

（如图2-1所示）。

2.将中继放大器“RFin”端与GPS天线端的电缆相连接；“RFout”端与基站端电缆相连接。

3.中继放大器安装在室内，避雷器安装在电缆从室外进墙的位置，这将提高系统的可靠性。

4.中继放大器与电缆（或避雷器）连接完毕后，在接头部位缠绕防水胶带2～3层，以防进水。

5.将电缆用扎带固定。

6.安装注意事项：

注意安全作业，不要在潮湿、下雨、起风的天气里安装放大器。

不要在高压电线附近安装放大器。

所有紧固件必须拧紧。

图2-1安装示意图

二.4.3GPS防雷器的安装

为了避免直接被雷击，天线安装的时候应该低于避雷针或者其它可以吸引雷击的建筑，并且安装位置距离他们10－15米。

GPS天线本身很少被雷电击中，往往是由于周围建筑（避雷针、塔楼等）被击中，导致很强的感应电场而损坏的。

另外，可以在电缆上安装避雷器。

避雷器应该安装在电缆进墙的位置，这样比较容易良好的接地。

1.安装在铁塔上的GPS天线不能和铁塔接地，现在厂家已经做了处理，抱杆和天线外面的金属圆筒已经和天线LNA的地分开了，避免了引雷上身。

在铁塔下面真正的地增加接地点降压效果显著，比在机房避雷器单端接地效果更好。

2.安装使用的GPS电缆越短越好，故工程安装最好安在机房附近。

3.在GPS天线口增加避雷器有降压效果，但并不显著，故在现有带防雷的GPS天线的条件下，暂时不用在天线口加避雷器。

4.GPS避雷器安装在走线架上，不必与走线架绝缘。

5.GPS避雷器已经通过机顶跳线的屏蔽层经设备外壳接地，同时经室外GPS馈线接地卡接地。

无需将GPS避雷器另外接地。

详细的防雷器的安装和使用，还是请参考TD-SCDMABBU+RRU基站防雷与接地工程指导手册。

二.4.4馈线制作

工程馈缆采用的是1/2的同轴线缆，线缆的衰减在10dB/100m左右。

馈线制作时要注意

1.芯线的焊接是否光滑，有效减少损耗；

2.接地是否可靠，特别是国产的编织屏蔽的电缆；

3.N型头内外连接是否紧密，不容易松拖。

馈线架设的注意事项为：

1.弯度不要过大，造成馈线内导体折断；每种馈缆都有最小弯曲半径可供参考。

2.在馈线进入室内时应该弯成U型，防止水的流入。