无源器件的功率容量要求分析

05-08

无源器件的功率容量要求分析
无源器件在移动通信应用广泛，主要涉及天线、合路器、功分器、耦合器，接头等；随着移动通信的发展，现行网络中2G、3G、WLAN以及LTE，各发射设备功率越来越高，特别是DPD功放技术的规模应用，信源功率已达80W；在高功率环境下，无源器件面临着功率容量和互调的挑战。
3G部署后，有一个典型问题困扰着运营商，“当3G分布式基站开通后，系统噪声太高，在RRU下行端加衰减器或降低信源功率，干扰消失，现场工程师普遍采取的手段是加衰减器”，这样造成功率资源的浪费，要彻底解决该问题，还需要从本质上找到问题的根本所在，本文从无源器件的功率容量方面做相应分析，当然互调也是引起该问题的主要原因之一，可参考《无源互调分析及建议》。
1、    功率容量的定义
定义：由于射频能量传输的“趋肤效应” 阻抗变化将会引起信号的反射，传输介质的温度变化都会转化为热能，功率容量是指器件由电阻和介质损耗所消耗产生的热能所导致器件的老化、变形以及电压飞狐现象不被出现所允许的最大允许功率负荷，功率容限是指由于最大输入信号所引起的热能不会引起问题的最大承受限度。
2、    功率容量的指标要求
由此可得，无源器件功率容量是指最大输入功率，从而有必要对各系统的峰均比（CCDF）最相应分析，各系统部同配置下峰均比值如下：
发射模式    CCDF 0.01%
GSM    0.16
EDGE    3.34
CDMA2000 1载波    9.7
CDMA2000 6载波    12.66
EVDO 1载波    9.7
CDMA2000 3载波 EVDO 3载波    10.8
WCDMA 1载波    10.1
WCDMA 3载波    11.94
TDSCDMA 下行3时隙    8.7
TDSCDMA 3载波    8.75
LTE(8*8)    9
WLAN    12
结合上表，结合三大运营商组网模式，无源器件功率容量要求如下：
运营商    网络组合    功率容量要求
中国移动    GSM+EDGE    63.8
    GSM+EDGE+DCS    84.5
    GSM+DCS+TD(三载波)    234.1
    GSM+DCS+TD A+B(三载波)    383.7
    GSM+DCS+TD A+B(三载波)+WLAN    391.6
    GSM+DCS+TD A+B(三载波)+WLAN+LTE    550.1
中国联通    GSM+EDGE    63.8
    GSM+EDGE+DCS    84.5
    GSM+EDGE+DCS+WCDMA(单载波)    288.6
    GSM+EDGE+DCS+WCDMA(3载波)    396.3
    GSM+EDGE+DCS+WCDMA(3载波)+WLAN    404.3
    GSM+EDGE+DCS+WCDMA(3载波)+WLAN+LTE    562.8
中国电信    CDMA（3载波）+EV-DO    426.1
    CDMA(6载波)+EV-DO    554.3
    CDMA(3载波)+EV-DO+WLAN    434.0
    CDMA(3载波)+EV-DO+WLAN+LTE
3、功率容量的测试方法
1、
b、按图连接测试系统。根据被测器件功率容量声明值的±10%，选择万用表的量程50W以下设置为Х1A档，50W以上设置为Х5A档；
c、检查调压器刻度盘，确认在0伏位置，接通220V 50Hz    交流电源；
d、缓慢调节变压器的刻度盘，使电压升高，观察万用表电流值，使之达到相应功率的电流值，见表所示，在保持规定的时间内，观察其电流值为稳定状态。
在到达规定的时间时，缓慢逆时针旋转调节变压器的刻度直至0伏；在确认无电流情况下，取下被试器件，待其冷却至室温状态下，器件应按以下关键指标要求进行测试，被测器件应满足以下要求：
1)   不应有损坏或变形；
2)   各端口驻波比变化应小于10%；
3)   不应有介质击穿现象；
表1 功率电流对照表
功率（W）    电流（A）    时间（min）    功率（W）    电流（A）    时间（min）
2    O.20    5    350    2.65    30
5    0.32    5    400    2.83    30
10    0.45    10    500    3.16    30
25    0.71    10    600    3.47    30
30    0.78    15    800    4.00    60
50    1.00    15    1000    4.47    60
80    1.27    15    2000    6.32    60
100    1.42    15    3000    7.75    60
150    1.73    30    4000    8.95    60
200    2.00    30    5000    10    60
250    2.24    30    10000    14.2    60
300    2.45    30
综上所述，无源器件功率容量在2G+3G组网中，需要400W的要求，引入LTE后需要500-600W的级别，现网的器件绝大多数不满足网络要求，当不满足要求时，无源器件带来的网络问题将逐渐增多，主要表现在两个方面：
1、器件局部微放电，造成频谱扩张，产生宽带干扰，影响多个系统。
2、器件击穿而损坏，造成通信中断。

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