无线网络基站安装与维护过程中的射频测试

2009年07月07日08:21:53 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

作者：安捷伦科技公司 Giovanni Damore

对于当今的无线服务提供商（WSP）来说，部署无线网络绝非易事。网络部署过程涉及网络设计、站点建设、基站配置、设备的安装、优化和故障诊断。在此过程中，每一步都可能发生故障，这些故障将对这些无线服务提供商持续稳定地提供高水平的服务质量（QoS）造成威胁。一旦出现部署故障，之后就要不断地进行网络维护和故障诊断。

现在，日益复杂的无线网络和急剧飙升的工作频率（从不到 1 GHz 升至 5.8 GHz）使这一任务变得更加复杂，为了在同样的时间内覆盖同样的地区，无线服务提供商不得不部署和维护更多的蜂窝基站。人们对无线多媒体服务的需求日益增长，加上由数字无线技术发展所造成的复杂性的日益增加，无线服务提供商的压力越来越大。其中的大部分压力来自越来越高的工作频率，越来越复杂的基站，支持多种技术并将这些新技术融为多路输入多路输出（MIMO）系统。同时，基站也正在向更小、更快、更经济的设计方向发展——所有这些都意味着需要功能更多的测试工具，以确保较佳的网络运营。

50% 至 60% 的蜂窝基站问题是由电缆、连接器和天线故障引起的。干扰是造成基站性能下降的另一主要原因。因此，对基站的电缆、滤波器、天线、放大器进行常规测试，以及对所有内部干扰或外部干扰进行故障诊断都是至关重要的。有效的安装程序是确保快速部署新蜂窝基站的根本；有效的预防维护程序是确保现场基站能够持续提供较佳性能的根本；在发生故障时，有效的补救维护程序是确保基站能够尽快恢复工作的根本，从而将客户的损失及对服务质量的负面影响降至较低。

蜂窝基站测试要求

图 1 显示了典型的蜂窝基站配置。所有传输系统均由发射机、传输电缆、天线，以及用来连接它们的连接器组成。在理想的传输系统中，发射机发射的所有信号功率都可以完全传播到空中。事实上，信号会遇到阻碍而发生反射，信号功率会衰减。在对蜂窝基站进行测试时，有四个方面的射频问题必须加以注意，这些问题与蜂窝基站中潜在的破坏源直接相关。破坏源包括：电缆和天线、干扰（外部或内部）、滤波器和放大器，以及发射机的发射功率。

图1：典型的蜂窝基站配置

首当其冲的是射频问题，这是由于电缆和天线性能下降所造成的。性能下降的馈线会造成较差的覆盖范围、多余的切换、寻呼故障和上行链路的接入故障。故障的另一个常见原因是干扰（例如，相同信道干扰、相邻信道干扰、互调干扰、外部干扰和内部干扰）。下行链路干扰会降低覆盖范围并造成掉线，上行链路干扰则会造成接入故障。干扰直接影响无线通信业务的服务质量。

蜂窝基站的其他常见故障原因来自于滤波器和塔顶放大器（TMA）的损害、无线设置和配置的误差、发射机性能下降和接收机灵敏度降低。当参考时钟不再同步时，也会发生故障，从而导致“孤立小区”效应和切换失败。回程传输是故障原因之一，T1/E1 故障是蜂窝网中较常见的缺陷。

为了得到有效的安装与维护程序，每一种故障都要进行测试。当前的挑战是对这些故障进行高效而可靠的测试。

过去，射频安装与维护工程师携带的测试工具套件包含多种仪器，包括专用电缆测试仪、频谱分析仪、功率计等。这要求工程师携带和学会使用多种仪器，并要确保每种仪器都是较近校准过的。清楚地记录多个仪器的测量结果对工程师来说是一个大挑战，它会严重影响射频现场工程师的测试速度、生产效率和灵活性。

想要解决这些日益增加的潜在性故障，而又没有技术熟练的射频现场工程师和技术人员时，您需要一个综合测试解决方案，能够将现场所需的独立测试仪器数量降至较低并快速、精确、轻松地进行一系列关键测量。

安捷伦科技为了满足这方面的需求，现在开发出了 Agilent FieldFox 手持式射频分析仪（图 2），为无线网络的安装与维护提供了一个综合解决方案。

图 2. Agilent FieldFox手持式射频分析仪为无线服务提供商安装和维护无线网络提供了一个综合解决方案，满足了他们的测试需求。

电缆和天线测试

要想检测入射能量在通过整条电缆时由于反射而产生的缺陷或故障，需要对电缆进行测试。检测还必须包括故障点距离（DTF）测量，以更精确地确定故障位置。电缆故障可以表现为小凹痕，或者是电缆直径的变化。电缆的周期效应通常是在制造过程中形成的，例如轴承的主动轮上有“麻点”。电缆还可能包含一个或多个离散缺陷，例如电缆的弯曲或损坏、不清洁的电介质、粒形不好或坏连接器。

无论是何种故障或失配缺陷，它们都会产生反射。各种缺陷的反射进行相加，测量结果即为“电缆损耗”或“回波损耗”。如果存在周期缺陷，能量反射在损耗测量中表现为与缺陷间隔相对应的频率的反射尖峰。周期缺陷之间的间隔是反射尖峰波长的一半。

电缆测试技术包括损耗测量（回波损耗、插入损耗）和传输测量（例如 VSWR）。回波损耗的测量单位为 dB，开路或短路的回波损耗为0db。负载条件下，回波损耗的典型值通常为 40 dB 至 60 dB。在传输测试中，发射信号和反射信号叠加形成驻波。驻波的峰值电压和谷值电压可使用电压驻波比（VSWR）来测量和表示。如果没有反射，即在一个理想的传输系统中，VSWR 为 1。反射越高，VSWR 越高，直到反射超出可接受的范围。

Agilent FieldFox 射频分析仪具有全面的电缆测试功能。FieldFox 可用于测试天线、电缆、滤波器和放大器以进行回波损耗、VSWR、插入损耗/传输损耗、单端口电缆损耗和 DTF 测量。回波损耗和 DTF 测量可同时进行，这可以帮助校正由电缆和天线系统的特定故障而引起的整个系统性能下降。

FieldFox 的一个主要特性是 QuickCal，它是一款内置校准系统，使您无需将校准套件带到现场就可以校准电缆/天线测试仪。这可以简化电缆和天线测试，确保测量点的精度和可重复性，及提高生产效率。QuickCal 还可以校正在仪器工作期间由于温度变化而引起的漂移。开机后，电缆和天线测试端口的 FieldFox 可立即达到校准就绪状态。

射频测量

为了确定蜂窝基站内潜在的射频问题的根本原因，工程师们需要多种射频测试仪器。Agilent FieldFox 射频分析仪将所有主要射频测试工具的功能集于一身，为射频现场工程师提供了一个综合工具套件。

频谱分析仪

FieldFox 具有一个可选的内置频谱分析仪，可覆盖 100 kHz 至 6 GHz 的频率范围。快速的频谱扫描可以检测干扰和捕获射频猝发，以测量间歇信号。它可以同时显示四条迹线，并支持用户选择不同的检波器模式。

使用 USB 功率传感器的功率计

FieldFox 可与 Agilent U2000 系列 USB 功率传感器连用，进行高达 24 GHz的射频/微波功率测量。它可使用 -60 dBm 至 +20 dBm 的高动态范围进行真实的平均功率测量（取决于传感器）。传感器具有内部调零功能，无需外部校准。

网络分析仪

FieldFox 拥有可选的网络分析仪模式，可提供标准的矢量网络分析仪测量，例如：S11 幅度和相位、S21 幅度、史密斯圆图显示。

FieldFox 的扫描速度提高了 50%，从而可以缩短故障排除的时间。这使射频工程师能够在更短的时间内解决日益复杂的无线网络问题，从根本上提高生产率。凭借FieldFox 的 1001 点分辨率和卓越的动态范围，它还可进一步启用快速故障定位功能。

总结

测试蜂窝基站的天线、电缆、滤波器、放大器和对干扰进行故障诊断对于确保网络良好的服务质量至关重要。尽管传统的手持式 I&M 测试解决方案也可以胜任这项任务，但它们却无法为当今的射频现场工程师和技术人员提供所需的速度、生产效率和灵活性。FieldFox 射频分析仪凭借高度集成、校准就绪（calibration-ready）和超快测试速度等特性，不仅可为当今的无线服务提供商提供所需的测量功能，还能极大地提高生产效率。对无线服务提供商来说，这些特性使他们能够在更短的时间内，更高效地部署和维护当今复杂的无线网络。

如欲了解更多信息，请访问 www.agilent.com/find/fieldfox

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