器件问题排查指导手册(无源器件篇)V6.0中国移动通信集团广东有限公司2010年09月第一章前言我国无线通信已经相当普及，通信系统庞杂，有TETRA、GSM（联通、移动）、DCS(联通、移动)、3G(TD-SCDMA、cdma2000、WCDMA)、WLAN…，各个系统间的相互干扰不可避免。
在移动基站开通、维护、网络优化工作中，我们需要对各种干扰情况进行测试、分析、解决，基站干扰一般分为：空间干扰（其他信源的干扰、由于天线间隔离度不够产生的干扰等）、基站杂散干扰（基站自身问题）、天馈线无源互调干扰。
无源器件互调指标的恶化对GSM系统上行干扰的影响日益显现，上行干扰的恶化，主要表现在上行质差、上行质差切换、掉话数和外网干扰系数的影响。
本手册以无源器件的互调干扰着手，通过网管指标发现存在的干扰、使用专业测试仪表分析互调电平强度、现场检测定位出故障器件后更换、观察网管指标改善情况。
第二章无源器件对网络性能的影响2.1常用无源器件及重要指标2.2.1主要的无源器件介绍功分器（Power Splitter）：将功率平均分配到各个分路上去的无源器件,具有一个输入和两个或多个输出端口，用于分布系统链路分支时的节点连接。
合路器（Combiner）：把两路或多路功率信号合并到单个通路上去的无源器件,具有两个或多个输入和一个输出端口，在分布系统的收发共用射频链路中可以把合路器看作是功分器的逆运用的节点连接。
耦合器(Coupler)：从射频通路中通过耦合将一部分信号取出的无源器件，是带有不同耦合衰减量值的分路器，用于分布系统延伸链路中接至覆盖天线输出节点的连接器件，该类器件的耦合度量值是由耦合出口接至天线辐射输出的额定覆盖功率电平所决定选择。
衰减器（Attenuator）：具有不同的衰减量值无源器件，用于分布系统延伸链路尾端与天线辐射输出的额定覆盖功率电平的适配。
负载（Load）：用于分布系统延伸链路中的分支节点或检测点口的终接。
滤波器（Filter）：用于多系统共存环境条件下独立系统上行或下行单链路分布的收或发隔离及带外杂散抑制。
多频合路平台（Poi）：用于多系统共享分布链路有源设备与共用分布系统的频段和系统之间的信号隔离，用于解决系统与系统之间的发射路径的干扰和接收路径引入的阻塞。
2.2.1无源器件的重要指标简介驻波比（VSWR）无源器件或有源器件中，除信源的输入端（或输出端）以外的其他端口与标称阻抗负载相连接，信源的输入端（或输出端）电压的波峰和波谷的比值杂散发射（Spurious emissions）除去工作载频以及正常调制相关的边带以外的频率上的辐射。
隔离度（isolation）隔离度指的是从干扰站发单元输出端口到被干扰站收单元输入端口的路径损失。
插入损耗（insertion loss）通过无源或有源器件，在有效工作带宽内引入的传输损耗。
带内波动（ Inband Ripple）输出端口通带范围内最大信号和最小信号的差值。
耦合度（ Coupling ）耦合支路与通路信号强度的差值。
幅度平衡（Amplitude Balance）等分定义端口之间的插入损耗的差值，用dB 表示。
抑制度（Rejection Out Band）滤波器的收发支路之间信号进入的抑制程度。
隔离度（ Isolation）双工器的接收支路相对于发射频段的载波电平的隔离程度或功分器输出端口之间的隔离程度。
工作温度范围（Temperature range）保持无源器件规定电性能要求的环境温度范围。
有效工作带宽（Bandwidth）满足无源器件的抑制度、隔离度、插入损耗、电压驻波比以及收发频率间隔等要求的频率范围。
最大输入功率（ Maximum input power）无源器件正常工作时发射端口所允许的最大输入平均功率。
峰值输入功率（Peak-peak input power）无源器件双工器正常工作时发射端口所允许的最大峰值输入功率。
无源互调（Passive intermodulation）当频率接近的两个大功率信号f1、f2 进入无源器件时，由于射频器件的非线性，从而产生互调产物。
互调信号（2f1-f2、2f2-f1）称为三阶互调，互调信号（3f1-2f2、3f2-2f1）称为五阶互调。
2.2无源器件的重要指标对网络性能的影响2.2.1无源互调在无线通信系统中，日益增加的语音和数据信息必须在一个固定带宽中传输，无源互调失真已经成为限制系统容量的重要因素。
类似于有源器件，当两个频率以上的信号以一个非线性形式混合在一起时，就会产生一些伪信号，这就是无源互调信号。
当这些伪互调信号落在基站的接收（上行）频段内时，接收机就会发生减敏现象。
这种现象可以降低通话质量，或者降低系统的载干比（C/I），从而减少通信系统的容量。
无源互调和有源互调基本相似，只是无源互调是无源器件产生的。
只要在一个射频导体中同时存在两个或两个以上RF信号，就会产生互调（PIM）。
当器件中存在一个以上的频率时，任何无源器件都会产生无源互调产物。
由于不同材料的连接处具有非线性，信号会在结点混合。
典型地，其奇数阶互调产物（如IM3=2*F1-F2）会落在基站的上行或接收频段内，成为干扰接收机工作的信号。
它会造成独立于接收机随机底噪的接收机减敏现象。
2.2.1.1无源互调的定义当两个或多个干扰信号同时加到接收机时，由于非线性的作用，这两个干扰的组合频率有时会恰好等于或接近有用信号频率而顺利通过接收机，其中三阶互调最严重。
由此形成的干扰，称为互调干扰。
无源互调通常表示绝对功率（单位为dBm），或者是仅对一个测试信号的相对功率（单位为dBc）。
例如，由2个+43dBm信号产生的1个-110dBm的互调信号，也可以表示为-150dBc@2*43dBm。
在两个载波信号不相等的情况下，有一个惯例，即单位dBc是相对于最大的载波信号而言的。
注意在给定无源互调性能值时，通常要说明载波功率，这是非常重要的。
这同样可以应用在以dBm和dBc为单位表示无源互调情况。
2.2.1.2无源互调的成因只要两个频率以上的信号遇到一个非线性的电学结或类似物质，就会产生互调。
其结果是产生了我们不想要的信号，这个信号的频率可以由最初的原始频率经过计算得到，它可以导致系统容量的减少，和（或）通话质量的降低。
就互调而言，良好的设计是必要条件，但不是成功的充分条件。
同时，许多工程师认为互调可以简单得通过一些设计规则来控制：●避免使用含铁材料●使连接结点的数量最少化●所有的连接结点在足够的压力下还能维持很好的连接●焊接或冷焊所有的结点●避免不同材料间的直接接触●电镀所有的表面，防止氧化●确保电镀的均匀以及足够的厚度一旦你已经拥有了设计完美和制造良好的零部件后，接下来的挑战就是组装和系统的安装了。
所有的结点都是互调的潜在产生者，因此，每个连接点都是问题的潜在源头。
当存在机械压力（电缆的弯曲度、接头截面的扭力负荷，超过/低于扭矩的接头）的情况下，在良好的外界环境中对结点的测试，仍然是不可靠的。
总之，所有连接起来的部件达到互调指标并不能保证其子系统也可以达到互调的指标。
如基站天线长期暴露在户外，风力造成的摆动、温度变化、各种不同形式的潮湿、阳光造成的热量负荷、空气中的尘埃。
以上的每一种情况都会毁掉器件在网络中的质量，并且最终导致信道的崩溃。
接缝的衰减、结点的分离、湿气的入侵、材料的氧化，以及尘埃的污染都将增加互调，降低接收机灵敏度。
2.2.1.3无源互调测试原理针对不同类别的传导性器件和不同的测量要求有2种测量方法，即正向（传输）测量法和反向（反射）测量法。
选择传输互调及反射互调测量是由具有最大功率的载波信号在无源器件中的传播方向决定，如图1和图2所示。
图1：正向互调测量示意图图 1 表示一个两端口或多端口器件在两个大功率信号的同时作用下所产生的传输互调产物。
绝大部分的无源器件，如双工器、滤波器、定向耦合器、连接器、衰减器等都可以采用这种方法测量。
图2：反射互调测量示意图1图2 表示一个单端口器件在两个大功率信号的同时作用下所产生的反射互调产物。
如天线和负载可以采用这种方法测量。
不同因素产生的互调都为矢量信号，它们相对的相位关系将决定被测件在特定状态下的互调的总幅度。
在传输测量中，不同的互调产物在到达端口二时均同相，而在反射测量中，到达端口一的互调为端口一的总响应和端口二上互调源的相移响应。
因此，反射互调为频率和被测件电长度的函数。
图3：反射互调测量示意图22.2.1.4互调指标对中国移动通信系统的影响分析由于互调干扰严重影响了通信网络的运行，因此互调指标在无线通信领域越来越受关注。
蜂窝小区中容量的减少和通话质量的降低将导致无线通信服务提供商收入的减少。
现网实际使用频率估算互调干扰带对于GSM系统来说，又下行信号产生的互调分量中三阶分量并没有落到上行的频段内，但是5阶分量却大量落到上行频段内，至于7阶和9阶分量由于其强度已衰减过大，在考虑对上行信号的干扰时可以忽略不计算，因此对于GSM900系统来说，无源器件的互调分量干扰主要来自于5阶互调干扰，5阶互调干扰也是造成GSM系统上行干扰的一个重要原因。
对于DCS1800系统来说，3阶和5阶分量都不会落到上行频段，7阶、9阶分量会落到上行频段，但由于其强度衰减过大，故DCS1800系统无需考虑无源器件互调干扰的影响。
小区频点配置模拟互调分量以上模拟了已配置频点中所有可能组合的5阶互调产物，并去掉重复项仅考虑落入GSM上行带内的干扰信号，如下图所示：广场5阶互调分量仿真由上表可以看出，上表中两个示例小区载频产生的5阶互调分量大量分布在上行频段的高端频点部分。
2.2.1.5互调指标整改提升后对网络质量的改善通过对几个试点小区的测试和整治，提高了这几个小区的互调指标，从FAS 上行干扰统计、上行质差掉话数、ICMBAND、上行质差切换数等指标明显提升，具体指标如下：互调指标降低后STS中上行相关指标改善切换类指标中上行质差“HO.HOUPLQA”降低互调改善后“上行内切”功能开启的小区“CELEVENTI.HOINUQA”指标降低第三章互调干扰小区定位方法3.1初选疑似小区互调干扰是由于基站发射系统发射下行信号，因天馈系统中的无源器件非线性引起了上行干扰，现网中基站小区配置了若干载频，并设置了跳频模式来降低干扰，基站小区工作时产生的话务量指标与互调干扰关系密切，也可以认为话务量较高的小区对互调干扰电平更敏感，现参考以下2方面初步删选小区：●STS中话务量大于20erl的小区●STS中干扰系数大于3的小区3.2互调干扰小区定位3.2.1小区闲、忙时FAS数据干扰分析FAS（Frequency Allocation Support）是爱立信提供的一种用于频率优化的辅助优化工具，通过测量工作频段内的各个频点的上行干扰并统计均值，从而为频率优化人员提供干净频点以供选择。
