直放站培训材料Word文档格式.docx

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A、宽带直放机

宽带直放机的带宽为整个GSM或CDMA系统频段。

特别适用于：

低话务量地区蜂窝系统的盲区填补或扩展蜂窝覆盖。

B、频带选择直放机

可工作于GSM、CDMA系统的不同频段，减少不同系统之间的相互干扰。

较为适合于：

周围有不同系统，话务量适中的地区的盲区填补或蜂窝覆盖区的扩展。

C、信道选择直放机

信道选择直放机完全按GSM、CDMA系统每信道200KHz（GSM）或1.23MHz（CDMA）的标准设定传输带宽，并且同时分别放大一个或多个单信道。

此外系统的信道频率可通过本地或遥控设备设定。

适合于：

不同系统之间干扰要求严格、高话务地区的蜂窝盲区覆盖或覆盖区扩展，它是扩展GSM、CDMA数字蜂窝系统信号覆盖的最佳方式。

D、光纤中继直放机

基站与直放站之间采用光纤中继替代微波中继。

适用于阻挡或干扰等使电波传输不能实现的地区。

E、移频直放机

此类直放机的收发频率不同，并且移频频率不在移动通讯频段内（一般在1.5GHz频段以上，具体移频频率需用户向无线电管理委员会申请认可）。

此类直放机由近端机（位于基站附近）和远端机（位于覆盖区）组成。

空中接力频率为认可的移频频率。

移频直放机适用于：

在覆盖区直放站经常接收到几个基站的信号，而信号强度又大致相等，以致直放站无法开通使用；

直放站施主天线和重发天线要求隔离度很高，直放站站址选择难以实现。

F、带内移频直放机

带内移频直放机（是信道选择直放机的变种）与移频直放机相同，只是移频的范围仍在移动通讯频段内，其优点是不需要申请新频段，但移频频率应与移动局网络管理人员商量认可。

移频的主要目的是提高收发天线隔离度。

收发天线隔离度是直放机增益能开到多大的制约因素。

当收发天线隔离度不够大时，直放机增益开大就可能产生自激；

只有当收发天线的隔离度足够大时，直放机才有可能以其最大增益工作。

适用范围与移频直放站大致相同，但GSM采用跳频方案的地区不能使用。

G、多点传输直放机

多点传输直放机即室内分布用直放机。

它采用线性高功放，无源分路器，以及不同类型的天线构成。

适用于：

多层结构的建筑物内信号分布，如地下停车场，综合大楼等。

H、小型直放机

宽带，低成本，低功耗，小体积，安装灵活是这类直放站的主要特点。

室内家庭使用，增益较低。

2．按收发频率相同与否对直放机的分类

除按功能划分直放机外，也可按收发频率将直放机分为：

移频直放机与非移频直放机，所有移频直放机均由近端机和远端机组成。

光纤直放机

移频直放机移频直放机

带内移频直放机

宽带直放机

频带选择直放机

非移频直放机频道选择直放机

多点传输直放机

小型直放机

上述各类直放机有一共同点，即：

直放机既不能产生有用的信息（话路）也不能增加有用的信息（话路），不能单独使用，只有与基站配套使用才能发挥直放机的作用。

四、宽带和频带选择直放站典型结构、工作原理及优缺点

1．宽带和频带选择直放站典型结构

宽带和频带选择直放机是普通的直放机，有两种构成方式，如图所示。

图中，宽带直放机与频带选择直放机除滤波器带宽外其结构与组成器件完全相同。

所不同的是：

宽带直放机双工滤波器和带通滤波器的带宽为整个GSM或CDMA频段，而频带选择直放机双工和带通滤波器带宽只是GSM或CDMA频段的一部分。

F1

图2宽带和频带选择直放站方框图

如图2所示，宽带和选带直放机有两种方案可以实现：

采用双工器方案和采用环形器的方案。

方案一：

双工器方案。

由双工滤波器、低噪声放大器、带通滤波器、线性高功放、有源以及监控设备组成。

优点：

结构简单；

缺点：

输入输出驻波比难达要求。

方案二：

环形器方案。

采用环行器双工方案，每个双工端口由环行器，单向器，两支带通滤波器组成，其余有源与无源器件与第一方案相同。

输入输出驻波比指标很易实现；

结构较为复杂。

●环行器双工方案的优点

（1）环行器一般具有20dB隔离度。

直放机需要二支环行器（如图2所示），可为直放机内部隔离度提供近40dB上下行隔离度，可以增加滤波器提供的上下行隔离度，直放站更稳定不易自激。

（2）采用环行器双工的直放机输入输出驻波比自然良好，所有机内匹配不良引起的反射被单向器负载吸收。

测试直放机驻波比几乎等于测环行器加单向器的驻波比。

F1、F2为上下行入射波

F1´

、F2´

为反射波

全部进入单向器负载，被负载吸收

图3环形器方案的端口分析图

2．宽带、频带选择直放机工作原理

施主天线接收某一基站发射的下行信号，经施主方向的天馈线进入直放机的双工滤波器，经双工滤波器提纯下行信号，削弱上行串入信号以及施主天线接收的带外干扰信号，然后进入低噪声放大器进行放大。

放大后的下行信号进入带通滤波器，进一步提纯下行信号，削弱杂散信号。

信号通过滤波器后进入线性高功放，对下行信号进行功率放大。

放大后的信号进入双工滤波器，滤除功放产生的带外杂散信号，以及串入的上行信号等，再经馈线、覆盖天线辐射进入覆盖区，被区内工作的手机接收，从而完成基站至手机的传输。

上行通道工作原理与下行通道工作原理完全相同，只是将覆盖区内手机发射的上行信号经上行通道施主天线送回基站，完成基站与手机之间的双向通讯。

3．宽带直放机和频带选择直放机的缺点

宽带和频带选择直放机有二个比较严重的缺点：

增益受收发天线隔离度限制，建站选址较困难，易自激；

当直放站远离基站并且基站密集时，可能收到多个基站信号，开通困难。

下面分别讲述这两个问题。

（1）直放机除有上行通道，下行通道外还存有经收发天线耦合形成的反馈通道，收发天线隔离度限制直放机增益，为建站选址造成困难。

这类非移频直放机收发频率相同，在上下行频率内，上下行通道内的滤波器不能提供任何衰耗，直放机的正常工作全靠收发天线隔离来保证。

如果天线隔离度不够，同频反馈信号可能导致直放机将自激，直放机不能放大有用信号而变成一支大功率振荡器。

如果自激发生在上行通道，将对基站造成干扰，有时甚至使基站不能正常工作；

如果自激发生在下行通道，直放机将在覆盖区内产生较强的信号但移动台不能正常上线工作。

直放机正常工作条件是，收发天线隔离度L应比直放机增益G大+15dB，即

L≥G+15dB

假设直放机增益G=100dB，则

L≥115dB

要保证这样高的隔离度，是不太容易的。

由此可见，给这种直放机选址是比较困难的。

收发天线的隔离度与以下因素有关：

①收、发天线方向图边叶电平大小，特别是天线正反向隔离度。

以高隔离度天线（即：

前后比较大的天线）为最佳。

②直放站施主天线与覆盖天线的分布一般采用垂直分布，收发天线垂直方向落差距离应保证在15米至30米范围，当然越大越好。

③收发天线之间有无地形地物的阻挡，阻挡越大，隔离度L也越大。

（2）一般施主天线选择H面较窄的天线，但是当直放站远离基站时，施主天线仍可能接收到好几个基站发射的信号，尤其是基站密集地区。

如果施主天线接收到的几个基站的信号电平大致相等，那么，直放机将无法正常工作，覆盖区内手机经常处于越区切换状态也无法正常工作。

如果施主天线接收到几个基站的信号，但信号电平有10dB以上的差别，直放站能正常工作，覆盖区内手机也能正常工作，但是无用信号与有用信号一起进入直放机功放，将使有用信号输出功率降低。

例如，某功放放大一个信号，在保证指标情况下，可输出10W，此功放放大两个信号保证指标条件下，输出功率每载波仅2.5W，放大四个载波信号，每载波输出仅10/16=0.625W，载波数每增加一倍，每载波输出按6dB规律下降，而不是按功率叠加关系3dB规律下降。

功率放大器对多载波信号放大时，多载波输出电压同相叠加之和应等于功率放大器对单载波放大的输出电压。

例如：

放大一个载波输出电压为U，P1=U2/R；

放大两个辐度相同的载波，每个载波输出电压为0.5U，P2=U2/（4R）；

放大四个辐度相同的载波，每个载波输出电压为0.25U，P4=U2/（16R）。

功率放大器，对多载波信号放大，每载波的输出功率服从电压叠加关系，每载频数增加一倍，功率下降6dB。

针对宽带和选带直放机的缺点，较后才有了频道选择直放机、移频直放机、光纤中继直放机等其它类型的直放机。

（1）频道选择直放机：

为克服宽带和频带选择直放机对多基站信号的放大而设计（这种不加选择地对有用、无用信号一起放大将影响直放机正常工作）。

这种直放机只对选定基站的下行信号进行功率放大。

因为只放大一个基站的信号，覆盖区内信号较纯，能为手机提供正常工作环境。

（2）移频直放机和光纤中继直放机：

为了克服宽带和频带选择直放机因收发天线耦合而限制直放机增益的缺点，以及建站困难的缺点，人们设计了移频直放机和光纤中继直放机。

移频直放机收发频率不同，收端滤波器与发端滤波器，工作频率也不同，滤波器提供了额外的隔离度，使直放机工作稳定不易自激，选址方便。

五、频道选择直放机：

1．频道选择直放机原理方框图

频道选择直放机方框图如图4示。

从图中可以看出，频道选择直放机只是在宽带或频带选择直放机中增加了若干个并联信道选择器。

信道选择器一般增益为0dB，这样的考虑，是出于标准化和经济的考虑，只要增加选频器可将宽带或频带选择直放机变成信道选择直放机，而不必打乱宽带直放机或频带选择直放机中有源器件的增益分配布局。

f1，f2，f3为同一基站发射的下行信号（3载波）

图4频道选择直放机方框图

图5信道选择器方框图

A——下变频器（混频器），B——中频低通滤波器，C——中频放大器，D——中频表面声波滤波器，E——中频放大器，F——可变衰耗器，G——上变频器，H——fs带通滤波器，I——频率合成器。

信道选择器，实际上是一超外差式收发讯机，将输入信号变成中频，便于中频表面声波滤波器滤出有用载波信号。

对于GSM的信道选择器，表面声波滤波器带宽为200KHz；

对于CDMA系统应用的信道选择器，表面声波滤波器带宽为1.23MHz。

表面声波滤波器，有陡峭的过渡带，矩形系数很好，是最佳的选频滤波器。

选频器中还有频率合成器，与收发混频配合，可将需要的信号选出。

用这样复杂功能器件，其目的是为了得到一支频率可变的窄带微波滤波器。

微波滤波器由于无载Q值限制不能做到这样窄的带宽，只有将信号变成中频后才便于处理。

2．信道选择直放机工作原理

信道选择直放机工作原理与宽带直放机工作原理相似，只是增加了选频器，选出所需要的某一基站发射的载波信号，使后接的功放放大的信号都是有用的信号，这可使功放每载波输出功率较大。

这意味着比宽带直放机有更大的覆盖面积，更佳的覆盖效果，尤其是只将指定基站的信号引入覆盖区时，信号纯度高，手机不易出现频繁切换、不能工作的状态。

这种直放机缺点是：

（1）结构比较复杂，因而造价较高。

（2）表面声波滤波器时延较大，因而使得这类直放机的时延也较大。

对于时分系统，例如：

GSM较大的时延意味着缩短通讯距离。

GSM最大有效覆盖距离为35公里，换算成时延为116.7us，这种直放机时延指标为5us，相当于1.5公里的时延。

也就是说，使用这种直放站后，GSM系统基站的覆盖距离要减小1.5公里。

（3）对于GSM系统采用跳频方案的地区，这种直放机不能使用。

信道选择直放机主要用于不同系统之间干扰要求严格，高话务量地区的蜂窝盲区覆盖或覆盖区的扩展。

可以说它是扩GSM、CDMA数字蜂窝系统信号覆盖的最佳方式。

六、带内移频直放机

1．带内移频直放机工作原理

带内移频直放机实际上是信道选择直放机的变种。

信道选择直放机中选频器的收发混频器本振频率相同，合用一支频率合成器，而带内移频直放机收发频率不相同，因此需要两支频率合成器。

收发本振的频差决定移频的范围，虽然收发频率仍在移动通讯频段内，但移频选频器中的窄带表面声波滤波器能提供足够的衰耗，提高了收发天线的隔离度，为建站选址带来方便。

此外，这种直放机由近端机和远端机组成，近端机位于基站或基站附近，远端机位于覆盖区附近。

fif=fs—fLfs´

=fL2+fif=fL2+（fs—fL）=（fL2—fL）+fs=fs+Δf

Δf=移频频差

图6近端机移频选频器方框图

图7远端机移频选频器方框图

带内移频直放机的工作原理是：

近端机接收基站发射的下行信号并将下行信号移频到带内某一频段放大后，由天线发射出去。

远端机接收移频信号，移频频道选择器将移频信号变回基站发射信号，经放大后，由覆盖天线辐射进入覆盖区。

上行亦然。

F1ˊ

F2ˊ

远端机

近端机

基站覆盖区

直放机覆盖区

高增益抛物面天线

覆盖天线

图8带内移频直放机应用示意图

2．带内移频直放机应用

带内移频直放机主要用于在覆盖区选址时因天线隔离度不够、其他类型直放机无法工作的环境，以及覆盖范围受天线角度限制而覆盖不良的情况，这种直放机的覆盖天线可以选择全向天线。

带内移频直放机缺点是：

（1）GSM系统采用跳频方案的地区不能用；

（2）频率利用率低；

（3）要求直放机既有近端机也要有远端机，电路复杂，体积大；

（4）频率转换带来大的时延；

七、移频直放机

1．移频直放机工作原理

移频直放机方框图如图9和图10所示。

F1ˊ=F1+FL1

F2ˊ=F2+FL2

FL2

移频直放机与带内移频直放机同属移频直放机，但有以下不同之处：

（1）不像带内移频直放机有若干个移频选频器，移频直放机只有一个上变频器将整个滤波器带宽内的信号一起移频到高端微波频率。

（2）带内移频直放机是用中频窄带表面声波滤波器提高收发天线的隔离度，而移频直放机是用微波滤波器提高收发天线隔离度的。

移频直放机收发频率相差甚大，直放机内的微波滤波器提供可观的收发隔离度，天线隔离度不再是限制直放机增益的因素，因此这种直放机每载波输出功率较大，覆盖效果甚佳，覆盖天线可选用全向天线，消除定向天线的角度效应，此外这种直放机GSM系统采用跳频方案的地方也能用。

时延不大。

2．移频直放机的缺点

（1）要求直放机到既有近端设备又要有远端设备，电路复杂，体积大。

（2）移频频率需要申请。

（3）移频本振频率稳准度要求很高，一般在1×

10-8数量级。

3．移频直放机的应用

（1）覆盖区附近直放机接收到好几个基站的信号，以致于一般直放机无法开通使用。

（2）直放机施主天线与重发天线隔离度要求很高，直放机站址选择难以实现。

八．光纤中继直放机

光纤中继直放机由近端机和远端机组成，近端机一般与基站安装在一起，而远端机位于覆盖区内。

1．光纤中继直放机工作原理

图11光纤直放机电原理框图

光纤中继直放机的电原理框图如图11所示。

由图中可以看到，用装在基站发馈线上的40dB方向耦合器，耦合基站发的下行信号。

下行信号经滤波器，低噪放，衰耗器，进入光端机中电光变换器（光发），将下行信号调制在波长为1.33um的光载波上。

下行光信号经波分复用器进入光纤，经光纤传至远方的远端机。

下行光信号通过远端机的波分复用器进入下行光电变换器（光收）还原成基站射频信号，经滤波器进入下行功放。

放大后的下行信号经收发双工滤波器进入覆盖天线发射至覆盖区，完成基站与手机的通讯。

上行手机至基站的通讯与下行相似，只是上行电至光变换器将手机发的上行信号调制在波长为1.55um的光载波上变成1.55um的光信号。

光纤中继直放机一般采用波分复用器将上下行光信号组合在一根光纤中传输，其目的是节省光纤的租用费。

波分复用器类似于多频段复用滤波器，可以把几个不同波长的光信号组合在一根光纤中传输。

相反的过程也能行，也可将一根光纤中传输的几个波长的信号从相应的端口分出。

以上所述的光中继直放机是最简单的光中继直放机，只有一个远端设备。

实际上，一个近端机可拥有最多三个远端机设备。

每个远端机使用不同的波长的电至光变换器，用光耦合器和波分复用器将这些不同波长的光信号组合在一根光纤中传输。

此时，每个远端机离近端机距离分别可以是5公里（1号远端机）、10公里（2号远端机）、15公里（3号远端机），其中继方式如图12所示。

这种情况下，每个远端机都拥有自己的覆盖区，所以一个基站除了自身的覆盖区外，还可以通过直放站同时覆盖三个不同的区域。

这种直放机特别适合用于覆盖高速公路和地铁等。

2．光纤中继直放机的优缺点

（1）有令人满意的技术指标。

（2）信号取自一个基站，信号纯度高，光纤中继信号不会出现衰落现象，而空中接力方式电波易出现衰落。

（3）不受传输中地域（地形、建筑物及距离等）与气候变化的限制。

（4）传输容量可以扩展。

（5）易于组网，同时覆盖多个地区。

（1）需敷设或租赁光纤线路，因此费用高。

（2）光纤中继方式时延大（电波在空间传播时延每公里是3.3us，在光纤介质中传播时延是每公里5us），如果不适当调整基站的preablesize（预能尺度）与demodulationsize（解调尺度）参数，可能发生非正常切换，覆盖区减少等问题。

（3）结构复杂，价格较高。

以上所介绍的各种类型的移频直放机，不管采用何种接力方式（移频空中接力或光纤中继方式），最后由覆盖天线发射到覆盖区的信号必须是你所选定基站发射的下行信号，这是一条基本规则，必须遵守，哪怕是带内移频直放机也一样。

这条规则便于理解为何移频直放机必须成对出现（由近端机和远端机组成），不成对行吗？

不遵守这条规则，手机与基站就不能通讯。

图12多个终端机共一个始端机的示意图

九．各类直放机比较

前面我们介绍了各类直放机，现要我们要问：

哪类直放机是较理想的直放机？

要回答这个问题首先得知道理想直放机应具备什么条件。

理想直放机到少应具备下列三个条件：

（1）只将选定的那个基站的信号引入覆盖区（如果是分区基站，只将分区基站一个区的信号引入覆盖区）。

（2）易于选址建站，无收发天线隔离度限制直放机增益之苦。

（3）结构简单，价格低廉。

第一个条件，是为覆盖区手机创造良好的工作环境，以使覆盖区内的手机不易出现不能通话或频繁切换的情况。

满足这个条件，首选的直放机类型应该是光纤中继直放机。

因为这种直放机的信号是从基站馈线直接取出，信号当然纯度高。

第二选择应当是信道选择直放机，第三选择是带内移频直放机。

第四选择是移频直放机，最差的是宽带和频带选择直放机。

要满足第二个条件，首选应当是光纤中继直放机。

因为在覆盖区的远端机只有一个覆盖天线，谈不上收发天线隔离度的问题，因此直放机增益可以开得很大，即每载波的输出功率很大，当然覆盖效果甚佳。

其次是移频直放机，第三是带内移频直放机，第四是频道选择直放机，最差的是宽带和选带直放机。

以价格而论，当然是宽带和选带直放机最低廉，其次是信道选择直放机，第三是移频直放机，第四是带内移频选频直放机，第五是光纤中继直放机。

如果光纤中继直放机在有现成的光纤线路地区组网，同时覆盖2~3个地区，算起来成本也不贵。

十、建站

1、选址的重要性

选址，对直放站工作至关重要。

可以说，选址好坏对直放机实际工作效果起着关键的作用。

一个良好的站址，即使采用小功率直放机，其覆盖效果比不良站址、大功率直放机覆盖效果还好。

选址的重要性在于它能起到事半功倍的效果，是建站的头等大事，务必多加注意！

2、选址标准

选址的必要条件是选择制高点。

如果覆盖天线选用定向天线，则应覆盖区边缘找制高点；

如果覆盖天线采用全向天线，则应在覆盖区内找制高点。

至于最后确定选用哪个制高点，还需具备以下条件：

（1）所选的直放站站址，能看见基站天线，保证基站天线与施主天线之间保持视距衰耗。

（2）在所选站址，用相关仪表或手机确定载干比和接收电平，电平指示越大越好。

同时，用手机通话时，话音清晰、杂音小；

长时间观察手机接收状态，无基站切换显示。

（3）以选址位置为中心，半径为1公里范围内无巨大建筑物或地物阻挡。

（4）如果覆盖天线选用定向天线，站址应在基站与覆盖区连线之间，并靠近覆盖区边缘。

（5）有市电。

图13所示站址为较佳站址。

图13站址选择图示

站址选择的5个条件，每一个选择的条件都是有一定道理的。

第一个条件要求空间传播衰耗小，接收场强强，不易出现深衰落，场强稳定。

第二个条件要求所选基站来的信号电平高，其它基站来的电平低，直放站能正常工作，覆盖区内手机不会出现频繁切换所谓乒乓效应。

第三个条件要求覆盖区内阻挡小，直放机覆盖效果好，覆盖面积大。

第四个条件要求收发天线夹角接近180°

，收发天线隔离度高，直放机增益可以开得大。

第五个条件则是要求不拉市电电缆，建站费用低。

选址是难度很大的工作，除特殊情况外很难找到符合上述五点要求的站址。

上述五点要求中，对非移频型直放机而言，以第一、第二个条件为最重要；

对于移频直放机，站址要求可以降低，以第三个条件要求最为重要。

3、天线选择

天线选择主要由直放机的类型、覆盖区形状等确定。

对于移频直放机和光纤直放机，一般以覆盖天线的选择为最需要考虑的；

对于非移频直放机，施主天线一般选择窄波束的定向天线，如：

抛物面天线、角形天线、八木天线、微带天线等。

而重发天线则需根据覆盖面的形状、高度、重发天线所在的位置等选择使用全向天线或定向天线。

不管选用哪种天线，施主天线应选择有良好隔离度的天线。

4、施主天线和覆盖天线分布方式

施主天线与覆盖天线的分布有二种方式：

一种为垂直分布方式，一种为水平分布方式。

所谓垂直分布方式，是指施主天线与重发天线所处的高度不同，存在明显高度差而水平间隔不大的情