淺析室內分布系統駐波比問題

王強 江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司工程師

魏康 江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司工程師

翟英鴻 江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司工程師

淺析室內分布系統駐波比問題

王強 江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司工程師

魏康 江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司工程師

翟英鴻 江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司工程師

隨著4G網絡的迅猛發展，室內分布系統建設逐年上升，并有趕超宏蜂窩基站的趨勢。在室內分布系統建設中，駐波比的設計非常重要。本文從駐波比原理、駐波比對室內分布系統的影響、影響駐波比的原因、駐波比偏高排查方法等方面進行詳細介紹，以便在工程設計和網絡優化中合理有效地設置駐波比。

駐波比 室分系統 回波損耗

1 引言

隨著4G網絡的迅猛發展，室內分布系統建設逐年上升，并有趕超宏蜂窩基站的趨勢。在室內分布系統建設中，駐波比的設計非常重要。如果系統駐波比不達標，將造成基站或者室內分布系統掉話，嚴重的將造成信源基站斷站，室內分布無信號。本文從駐波比原理、駐波比對室內分布系統的影響、影響駐波比的原因、駐波比偏高排查方法等方面進行詳細介紹，以便在工程設計和網絡優化中合理有效地設置駐波比。

2 駐波比原理

了解駐波比原理，首先要理解兩個概念：駐波比和回波損耗。

駐波比（VSWR）是指在無線電通信中，天線與饋線的阻抗不匹配或天線與發射機的阻抗不匹配，高頻能量就會產生反射折回，并與前進的部分干擾匯合發生駐波。為了表征和測量天線系統中的駐波特性，也就是天線中正向波與反射波的情況，人們建立了“駐波比”這一概念，具體見公式（1）。

回波損耗（Return Loss）是表示信號反射性能的參數，單位是dB，具體見公式（2）。

回波損耗（RL）和駐波比（VSWR）可以換算出：

駐波比（VSWR）的值越大，反射功率越高，回波損耗（RL）越小，而傳輸損失則越大，傳輸效率越低。因此，VSWR對于衡量傳輸路徑的質量和天線的性能是非常重要的，具體見表1。

表1 駐波比、回波損耗和傳輸損耗的關系

3 駐波比對室內分布系統的影響

駐波比是反映系統或單個部件的反射系數，用以考量系統的反射功率情況。過多的反射功率會降低系統效率，增加設備負荷。被反射的能量越多，發射出去的能量就越少，但小量的反射是可以接受的。駐波比與發射功率損失之間的關系如表2所示。

天饋線系統的部件可看成是微波器件,任何微波器件的電性能參數可由4個S參數來決定，即S11、S12、S13、S22。測量到的駐波比就反映了器件的S11參數的幅值，即反射系數的幅值。以最簡單的兩端口網絡與一個負載級聯為例（即電纜與天線級聯），只要知道電纜的S參數和天線的反射系數，就可以準確地求出兩者相連和總的反射系數。公式為：S11 (總)=s11+(s12×s21×s11(天線))/(1-s22×s11(天線))（公式（5）），在小反射情況下（駐波比<1.5），公式可以近似為：S11(總)=s11+s11（天線）（公式（6））。此時測出兩個反射系數的幅度和相位，可求出總反射系數。從上述近似公式出發，可以直接得到，即總駐波系數小于兩個駐波系數相乘，大于兩個駐波系數相除。所以，有時會出現總的VSWR反而比各單獨VSWR小的情況。

圖1描述的是駐波比、反射系數、回波損耗、傳輸損耗之間的關系。

表2 駐波比與發射功率損失間的關系

圖1 各參數之間的相互關系

關于室內分布系統，是由多個天線、器件、線纜組成的，值得關心的是整個分布系統的駐波比?，F分析最簡單的兩個天線的分布系統（見圖2）。

圖2 天線的分布系統

假設：

（1）使用的兩個相同的全向吸頂天線駐波比為2。

（2）主機的輸出功率為20dBm。

（3）二功分器插損為3.5dB。

（4）總傳輸線損耗2dB。

根據圖1所示，駐波比為2時，回波損耗為10dB。從分布系統總端口反射回來的功率為：20-1-3.5-2-10-0.5+3=6dB。即回波損耗為20-6=14dB時，從圖1可對應出分布系統的駐波比為1.5。由此可以看出，室內分布系統的傳輸線損耗以及各無源器件（功分器、耦合器等）所帶來的插損會改善整個分布系統的駐波比。而在大型分布系統中，這種情況會更突出。

從公式計算及實測情況來看主電纜越長，系統VSWR的結果越好。但整個天線的輻射功率大大降低，因為由VSWR產生的回波損耗與電纜、無源器件的損耗相比是很小的，因此一般來講，正常的室內分布系統的總體駐波要比分支駐波要小。室內分布系統的線纜多、器件多，損耗也多，即使分支線纜或天線有駐波，產生的回波也會被上行的線纜或器件損耗消耗掉，較難反饋到測試設備端。如要進行準確排查，必須逐段對分布系統連接正常的負載或天線進行排查。

另外，主設備廠家網管統計駐波比的難點是：GSM系統的正向功率一般達到20～40W，前向功率較高，反向功率異常時反向功率也較高，相對比較容易檢測。而TD-SCDMA系統中單通道最大發射功率一般為5～20W，相比之下反向功率不易檢測。所以，相同的檢測機制和器件標準下，TD-SCDMA系統相對于GSM而言對駐波比精確檢測要求更嚴格。

因此，可總結為：正常的室內分布系統駐波比不會因為線纜、器件、天線數量大而導致總體駐波比偏高，系統的整體駐波保證低于1.5是正確和正常的。室內分布系統駐波比偏高，肯定是自身內部各環節存在問題，應該從駐波比檢測設備、室分使用元器件材料質量及頻段參數、工程施工工藝、現場環境等多方面排查考慮。

4 影響駐波比的原因

綜上可歸納出影響駐波比的原因：

（1）RRU的駐波比測試功能數據是否標準，即信源設備的駐波比檢測準確性（一般使用Site Master設備進行駐波比測試都要定期進行校準才能保證測試數據的準確性）。

（2）目前移動集采使用的饋線接頭明顯比2008年之前的偏短（接頭集采價格低，廠家節省成本），導致施工中饋線接頭制作難度大，并容易松動斷開。

（3）分布系統是否年代較久，如依然使用的是微帶型無源器件（微帶器件在開路或短路時容易燒毀內部電阻；微帶型器件相比腔體器件，駐波比偏高）。

（4）無源器件的支持頻段范圍，原有的器件（800～2300MHz）、天線是否完全更換，否則TD-LTE網絡信號將受到影響。如辦公樓、酒店的電梯覆蓋分布系統或住宅小區電梯覆蓋分布系統，均是采用對數周期天線（原先供貨產品僅支持800～2300MHz），否則TD-LTE網絡信號將受到影響。

（5）天線自身質量問題（如集采型天線振子用料不佳）。

（6）天線布放位置有大量金屬阻擋物。

（7）饋線接頭制作工藝不良（如未采用標準接頭制作工具，饋線中間的線芯長度由人為判斷，造成制作長短不一，從而引發駐波偏高問題）。

（8）分布系統饋線施工問題，饋線的彎曲半徑是否在規定值之內。

（9）分布系統轉彎處大量使用“直角彎頭”。

（10）分布系統覆蓋場景環境是否惡劣或潮濕，時間長容易導致器件接頭處腐蝕氧化，帶來接觸不良的問題。

（11）改造站點的合路器頻段是否支持新的合路系統，是否已將頻段不符的合路器替換掉。

5 室內分布系統駐波比偏高的排查方法

判斷RRU是否正常。如果測試天饋駐波正常，可以使用負載或吸頂天線直接與RRU連接，如果駐波狀態正常，那可以確保RRU沒有問題。對于駐波告警，要不就是RRU有問題，要不就是室分系統有問題。

檢查饋線接頭。大部分RRU駐波告警都是由于饋線接頭未擰緊，或者是饋線頭沒有做好導致的。此時，只需要將饋線接頭擰緊，或是重新制作接頭，就可以處理好。

使用SITE MASTER測試。一般在檢查完饋線頭之后還無法判斷問題的，最好是使用SITE MASTER測一下駐波，這樣可以準確顯示出駐波出在分布系統的哪個位置，就更能高效地處理問題。

6 結束語

合理設計室內分布系統的駐波比，建設過程中認真測試、排查駐波比是否達標，有利于提高設備功率效率、降低掉話率、優化網絡指標、減少后期網絡維護工作量。

1 (美)菲特等著.李根強,匡泓,文志成譯.射頻和無線技術.電子工業出版社.2009,11

2 蘇華鴻,孫儒石,薛鋒章,楊孜勤,王秉鈞等.蜂窩移動通信射頻工程(第二版).人民郵電出版社.2007,10

3 劉湘榮.改善無線基站用射頻同軸電纜電壓駐波比的方法.中國通信學會2002年光纜電纜學術年會論文集.2002

2014-12-08）