作者：朱輝

    1、概述

    從射頻角度看，任何一個無線電發射系統都是由發射機系統和天饋線系統兩大部分組成的，蜂窩基站發射系統也不例外。

    從發射機到天線之間有很多物理連接點，如發射機的輸出端、合波器和濾波器的輸入端/輸出端、饋線的任意位置、天線的輸入端等，每個環節之間的良好匹配是保證系統正常工作的要害。

    在整個蜂窩基站發射系統中，發射機的輸出功率放大器和天饋線系統最輕易出現故障。放大器是有源器件，其輸出駐波比不如無源器件那樣更輕易接近理想值，而且外界條件（如電源）的變化、自身的穩定性和長期工作所造成的器件老化都會影響其輸出功率（尤其是駐波比）。而從合路器輸出以后的整個天饋線系統絕大部分處于室外，因此也很輕易出現故障。

    發射系統和天饋線系統是決定整個系統正常工作的要害，這兩部分有很強的關聯性。它們之間的關聯點就是發射機的射頻輸出端，也就是天饋線系統的輸入端。假如發射系統的輸出駐波比非常理想，而天饋線系統處于失配狀態，那么系統的功率就不能有效的輻射到空中；相反，假如天饋線系統處于理想的匹配狀態，而發射系統的駐波比很差，系統功率同樣無法有效輻射。因此，蜂窩基站發射系統的匹配測量必須從兩個方向來綜合考慮，一是從發射機的射頻輸出端口向發射機方向看過去的匹配情況，二是從天線輸入端口向天線方向看過去的匹配情況。少了其中一項，如用天饋線分析儀進行天饋線系統的匹配測量，只能說完成了整個系統一半的測試。也就是說，大功率的測量和駐波比測量缺一不可，并且要貫穿整個測量過程。

    2、傳統的測量方法

    傳統的蜂窩基站發射系統匹配測量通常采用網絡分析儀或者天饋線分析儀進行天饋線系統的匹配分析。這種方法除了可以測量天線輸入端口的駐波比外，還可以利用天線分析儀的故障定位功能準確測量整個天饋線系統中任意一個物理點的駐波比，向基站維護工程師提供準確的故障點位置信息。但是，天饋線分析儀對發射機卻無能為力，也就是說這種方法只能完成整個系統一半的測量工作。

    3、實現全面測量的解決方案

    采用BIRD公司的5012C型通過式數字功率計和SA-6000EX型天饋線分析儀可以對蜂窩基站發射系統進行全面的匹配測量，從而為基站發射系統的正常工作提供完整的評估依據。測試設備的網絡連接如圖1所示。

    圖1  基站發射系統匹配測量設備網絡連接示意

    5012C通過式功率計的系統組成如圖2所示。5012C通過式功率計的核心部件是一個高方向性的定向耦合器，其自身的插入損耗和插入駐波比很小，所以即使串聯在發射系統中也不會對系統造成影響。它的工作頻率范圍為350～4000MHz，測量功率范圍為150mW～150 W，可以測量任何調制方式的基站的平均功率、峰值功率、突發功率、峰均功率比（高達12 dB）和CCDF。

    圖2  5012C通過式功率計的系統組成

    SA-6000EX天饋線分析儀可以在25～6000MHz范圍內測量天饋線系統的駐波比和損耗，實現故障定位，同時還可以作為5012C型通過式數字功率計的顯示器。

    圖3所示是一個更加細化的天饋線系統，將SA-6000EX天饋線分析儀接在位置④替代發射機，可以測量天饋線系統輸入端的駐波比，對整個系統進行故障定位，還可以單端測量天饋線系統的插入損耗。

    圖3  基站發射系統示意

    但是，SA-6000EX天饋線分析儀對發射機無能為力。至此，到了5012C通過式功率計發揮作用的時候了。

    將5012C通過式功率計串聯在圖3中的位置④，即發射機的輸出端，不但可以測量發射機的輸出功率是否在設計的范圍內，而且可以準確測量基站的正向和反射功率（VSWR），并可以直接讀出駐波比。這項測試可以為基站是否正常工作提供至關重要的評判依據。將其串聯在圖3中的位置③，即天線的輸入端，可以確定發射機真正輻射到空間的信號強度。將其串聯在圖3中的位置②，可以檢查發射系統在某個位置的匹配情況。

    4、通過式功率計與終端式功率計的區別

    通過前面的分析可以發現，與終端式功率計不同的是，通過式功率計真實地反映了一個發射系統中各個截面的正向功率和反射功率。

    終端式功率計的輸入阻抗是標準值50Ω。在功率測量中，終端式功率計替代了發射機的負載，也就是說終端式功率計將發射機的負載理想化了。因此，終端式功率計所測得的結果是發射機在理想負載時的輸出功率；假如發射天饋線系統的匹配情況良好，則這個結果可以真實反映發射系統的輸出情況；假如發射天饋線系統的匹配不好（如VSWR＞1.5），則終端式功率計不能真實反映發射系統的情況。而且終端式功率計僅能測試毫瓦級的小功率，無法勝任大功率基站的測量工作。

    終端式功率計適合實驗室使用，而通過式功率計適合現場使用。通過式功率計實際上是在傳輸線一側放置了一個耦合探頭，與發射機的工作波長相比，通過式功率計傳感器的電長度幾乎可以忽略不計。因此，只要將通過式功率計置于發射系統的某個截面，所測得值就是這個截面的正向和反射功率。