CN1324911C

CN1324911C - 无线同频直放站天线隔离度测试装置和测试方法

Info

Publication number: CN1324911C
Application number: CNB2004100151794A
Authority: CN
Inventors: 侯建平
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2024-01-14
Also published as: CN1558687A

Abstract

本发明公开了一种无线同频直放站天线隔离度测试装置和利用该装置测试隔离度的方法，装置包括频率源模块(A)、小功率可变增益放大器和检测器1模块(B)、低噪声可变增益放大器和检测器2模块(C)、微处理控制器模块(D)，以及键盘和显示器。利用本发明来测试隔离度时，硬件和软件成本很低。操作简单容易，工程人员可以任意设置，对于不在装置范围内的数据装置将不于采用，并且装置可以自动识别和提示测试结果是否在装置的有效范围内。

Description

无线同频直放站天线隔离度测试装置和测试方法

技术领域

本发明涉及通讯领域的天线隔离度测试技术，具体涉及无线同频直放站天线隔离度的测试。

背景技术

在CDMA和GSM系统中，科学合理地引入直放站可以扩大系统的覆盖范围，节省网络建设的投资，特别是在高层楼宇、地下(如地铁、停车场)、隧道等特殊场合使用直放站，可以起到调配小区业务，平衡各小区的话务量，在“导频污染”地区强化主导频，达到低成本的扩大无线网络覆盖范围、优化网络的目的。但当直放站安装调试不当时，一旦自激，其危害小则可使直放站覆盖区的用户通话质量变差，产生掉话，大则可使施主基站小区瘫痪，严重影响系统的正常运行。

导致直放站自激的根本原因一般有两种：一种是由于安装不合理，当环境改变(气候因素导致的施主和重发天线间电磁波损耗的变化、施主和重发天线受风力而位置发生变化、施主和重发天线间建筑物或其它物质的影响而导致的施主和重发天线间电磁波损耗的变化)时导致系统隔离度下降；另一种是直放站增益的改变(环境温度变化或人为因素)导致直放站增益增加。

在直放站站址的勘察，工程的设计、施工和系统的调测时，隔离度是很重要的一个参数，需要反复测试比较，才能将直放站系统安装合理，设置得当并留有一定的余量，保证直放站系统发挥应有的作用。

传统的直放站安装维护过程中，对施主天线和重发天线之间的隔离度测试一般使用通信专用信号源和频谱议来测试，再经计算得出隔离度指标，图1为采用传统方法来测试无线同频直放站天线间的隔离度的方框图。图1中A为施主天线，作用是接收基站的下行信号给直放站，并将重发天线接收到的经直放站放大的移动台上行信号发送给基站。B为重发天线，作用是接收移动台的上行信号给直放站，并将施主天线接收到的经直放站放大的基站下行信号发送给移动台。C为信号源，D为频谱仪，连接施主天线到信号源的是施主馈线，连接重发天线到频谱仪的是重发馈线。

测试时如果信号源输出的电平为P₀，频谱仪接收到的信号电平为P₁，那么施主天线和重发天线之间(包含馈线)的隔离度为：

ISO(dB)＝P₀-P₁

用信号源和频谱仪进行测试，不仅不方便，而且耗时、耗资、准确性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提一种天线隔离度测试装置，该设备能方便、快速、经济、准确地测试直放站安装维护过程中施主和重发天线间的隔离度；并在此基础上提出一种测试隔离度的方法。

本发明中的测试装置为：

一种无线同频直放站天线隔离度测试装置，包括频率源模块(A)、小功率可变增益放大器和检测器1模块(B)、低噪声可变增益放大器和检测器2模块(C)、微处理控制器模块(D)，以及键盘和显示器；

所述频率源模块(A)由大规模集成数字锁相环电路、VCO(压控振荡器)、环路低通滤波器、放大器、声表面波滤波器组成；该模块产生射频微波信号，为本装置提供工作频率、抑制谐波、输入射频信号；

所述小功率可变增益放大器模块(B)，包括小信号放大器、放大器、数控衰减器、小功率放大器和功率检测器1，其末级放大器采用较大功率的功放模块；该模块对来自频率源模块的射频微波信号进行进一步放大，以及提供输出功率检测口；

所述低噪声可变增益放大器模块(C)，包括低噪声放大器、放大器、声表面波滤波器、放大器、数控衰减器、放大器和功率检测器2，低噪声地将微弱射频微波信号放大到一定电平，送检测器2检测，以及提供放大后的信号输出功率检测口；

所述微处理器控制模块(D)，包括单片微处理器，A/D转换器，锁存器等数字电路；该模块控制其他四个模块，根据所述小功率可变增益放大器模块(B)和所述低噪声可变增益放大器模块(C)的功率检测、所述低噪声放大器模块的放，结合校正值计算隔离度；该模块：①根据键盘输入信息给频率源模块的频综送数；②根据键盘输入信息控制小功率可变增益放大器模块和低噪声可变增益放大器模块的放大量；③根据键盘输入信息完成装置自校；④根据小功率可变增益放大器模块、低噪声可变增益放大器模块检测器电压值和校正值完成隔离度的计算并将结果显示在面板显示器上。

所述键盘和显示器(E)，由显示器模块和轻触开关组成，用来输入信息和显示。

本发明中的测试方法包括以下步骤：

步骤一：无线同频直放站天线隔离度测试装置校准；

步骤二：施主和重发天线间的隔离度指标测试。

所述的步骤一包括以下步骤：

(1)打开无线同频直放站天线隔离度测试装置的电源，通过面板键盘设置工作频率，射频输出口电平，低噪声放大器的放大量。

(2)在无线同频直放站天线隔离度测试装置的输入和输出口之间接标准同轴线缆衰减器(80dB的标配附件)。

(3)通过无线同频直放站天线隔离度测试装置面板键盘输入校正指令，内部微处理器完成(在软件支配下)装置自校〔自校的过程实际就是隔离度的测试过程，得到的隔离度值和80dB之间的误差就是ΔF〕，并记录自校后的ΔF〔天线隔离度测试装置的误差。ΔF主要由下列因素决定：频率源输出电平随频率、环境温度等因素而发生变化而引入的误差；放大器的增益随频率、环境温度等因素而发生变化而引入的误差；功率检测器电路自身的误差以及随频率、环境温度等因素而发生变化而引入的误差；A/D转换器的误差；数控衰减器的误差以及随频率、环境温度等因素而发生变化而引入的误差，该值可是正值也可是负值，主要反映当前情况下的误差和实验室精密仪器校准测试时时的偏差〕。

所述的步骤二包括以下步骤：

(1)将要连结到无线同频直放站的施主口和重发口的施主天线和重发天线通过各自的馈线分别连接到无线同频直放站天线隔离度测试装置的输入和输出口上。

(2)通过无线同频直放站天线隔离度测试装置面板键盘输入测试指令，内部微处理器完成(在软件支配下)装置测试，并显示测试后的ISO值。

所述(2)步骤为装置借助微处理器硬件和软件协调完成，具体步骤如下：

1)计算装置的射频输出口输出的电平P₀(也就是所述小功率可变增益放大器模块(B)输出信号电平)，P₀由所述频率源模块(A)产生，由所述小功率可变增益放大器模块(B)进一步放大，所述功率检测器1检测，在由所述A/D转换器转换，和事先存储在程序数据库中的功率电平数据比较得到。

2)计算装置的射频输入口进入的射频信号并经所述低噪声可变增益放大器模块(C)放大G倍的射频信号电平P₁，P₁由所述功率检测器2检测，在由所述A/D转换器转换，和事先存储在程序数据库中的功率电平数据比较得到。

3)确定所述低噪声可变增益放大器模块(C)的增益G，G由所述微处理器根据所述低噪声可变增益放大器模块(C)中所述数控衰减器的设置和事先存储在程序数据库中的增益数据比较得到。

4)确定天线隔离度测试装置的误差ΔF，ΔF由步骤一得到。

5)计算隔离度值，由所述微处理器完成(在软件支配下)装置测试，并显示测试后的ISO值。计算的方法是按照下面的公式：

ISO(dB)＝P₀-(P₁-G)+ΔF

此公式可以以计算机的语言形式包含在软件中。

利用本发明来测试隔离度时，硬件和软件成本很低。操作简单容易，工程人员可以任意设置，对于不在装置范围内的数据装置将不于采用，并且装置可以自动识别和提示测试结果是否在装置的有效范围内。

附图说明

图1是现有技术测试无线同频直放站天线间的隔离度的示意图；

图2是采用本发明测试无线同频直放站天线间隔离度的示意图；

图3是本发明的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的描述。

图3是天线隔离度测试装置的内部原理框图，由五个模块组成，各模块的功能说明如下：

A为频率源模块，作用是产生射频微波信号，由大规模集成数字锁相环电路、VCO(压控振荡器)、环路低通滤波器、放大器、声表面波滤波器等组成。其主要功能有：①提供工作频率。对于CDMA网络，上行提供825MHz～835MHz频率，间隔1MHz，下行提供870MHz～880MHz频率，间隔1MHz；对于GSM(900MHz)网络，上行提供890MHz～925MHz频率，间隔1MHz，下行提供935MHz～970MHz频率，间隔1MHz；②抑制谐波；③高精度高稳定的射频信号输出，最大输出电平-5dBm。

B为小功率可变增益放大器模块，作用是进一步放大来自频率源模块的射频微波信号，由三级放大器、数控衰减器和功率检测器1电路组成，其末级放大器采用较大功率的功放模块，以保证30dBm的信号输出。该模块的主要功能有：①增益可控放大10dB～40dB；②输出功率电平范围0dBm～30dBm；③提供输出功率检测口。

C为低噪声可变增益放大器模块，作用是低噪声地将微弱射频微波信号放大到一定电平，送检测器2检测。放大器增益的改变是为了使射频信号的电平控制在检测器的线性范围内，它由四级放大器、声表面波滤波器、数控衰减器和功率检测电路组成。该模块的主要功能有：①增益可控放大20dB～50dB；②允许输入信号电平-110dBm～-50dBm；③噪声系数小于2；④提供放大后的信号输出功率检测口。

D为微处理器控制模块，作用是控制A、B、C、E四个模块，根据B模块和C模块的功率检测，低噪声放大器的放大量，结合校正值(校正时在天线隔离度测试装置的输出口和输入口接一个80dB的标准同轴线缆衰减器)计算隔离度，由单片微处理器，A/D转换器，锁存器等数字电路组成。该模块主要功能有：①根据键盘输入信息给频率源模块的频综送数；②根据键盘输入信息控制小功率可变增益放大器模块和低噪声可变增益放大器模块的放大量；③根据键盘输入信息完成装置自校；④根据小功率可变增益放大器模块、低噪声可变增益放大器模块检测器电压值和校正值完成隔离度的计算并将结果显示在面板显示器上。

E为键盘和显示模块，由显示器模块和轻触开关组成，功能为信息的输入和显示。

图2是采用图3所示的装置来测试无线同频直放站天线间隔离度的方框图。图2中A为施主天线，B为重发天线，C为隔离度测试装置，连接施主天线和重发天线到隔离度测试装置的线缆分别是施主馈线和重发馈线。

一定频率、一定电平的微波射频信号从隔离度测试装置的输出口输出，通过馈线进入施主(或重发)天线后向空间辐射，必有一部分能量进入重发(或施主)天线，在通过馈线进入隔离度测试装置的输入口。而此能量就反映两个天线间的隔离度，能量越小，说明隔离度越大，能量越大，隔离度越小；能量的大小和两个天线的增益、前后比、水平瓣宽、垂直瓣宽等天线指标，两个天线的架设方向、仰角、水平距离、垂直距离以及两个天线间有无障碍物隔挡等因素有关。我们的目的就是要通过隔离度测试装置来完成如下的过程：通过天线隔离度测试装置的输出口向一个天线发出可知强度的微波射频信号，在经过空间的传输和损耗后，另一个天线接收后送给隔离度测试装置的输入口，在通过装置内部可控增益放大、检测出放大后的信号电平(也就对应输入口的信号电平，对应关系是输入口电平等于放大后电平减放大器的增益)，微处理器根据输出口的电平值(检测器1检测得到)、输入口放大器的增益、放大后信号电平(检测器2检测得到)以及校正量来计算两个天线间的隔离度指标，为无线同频直放站的安装的维护提供快速和准确的测试方法。

参见图3天线隔离度测试装置内部原理框图，假定模块B的输出信号功率是P₀，模块C经放大器放大后的输出信号功率是P₁，放大器的增益是G，天线隔离度测试装置的误差为ΔF，隔离度用ISO(dB)表示，那么：

ISO(dB)＝P₀-(P₁-G)+ΔF

P₀和P₁通过信号耦合、检测器检测、A/D转换和处理器查表而得到；G根据数控衰减器的设置处理器查表得到；ΔF根据装置自校得到。装置在进行自校时，其输出口和输入口接一个80dB的标准同轴线缆衰减器。

隔离度测试装置在校正时，在装置的输出口和输入口连接一个带80dB衰减器的同轴线缆(标准配件)，隔离度测试装置根据输出口的电平(检测器1检测得到)、输入口的放大器增益、放大后信号电平(检测器2检测得到)，微处理器计算得到这时的隔离度，此值和标准值80dB的误差就是校正量，用ΔF表示。

ΔF主要由下列因素决定：频率源输出电平随频率、环境温度等因素而发生变化；放大器的增益随频率、环境温度等因素而发生变化；功率检测器电路自身的误差以及随频率、环境温度等因素而发生变化的误差；A/D转换器的误差；数控衰减器的误差以及随频率、环境温度等因素而发生变化的误差，该值可是正值也可是负值，主要反映当前情况的误差和实验室测试值的偏差。

功率的检测是按照检测器检测到的信号功率对应的电压值，经过处理器处理并和事先存储在只读存储器中的功率对应数据进行比较而得到的。放大器的增益是根据数控衰减器的设置并和事先存储在只读存储器中的增益数据进行比较而得到的。软件中对应模块B和模块C的输出功率、模块C的放大器增益有三个不同的表格数据，该数据是将实验室实际测试所得数据进行优化，并在设计软件时进行适当线性扩充，以求达到提高精度的目的。

天线隔离度测试装置的测试范围为50dB～140dB，测试精度为±1dB，输入输出口的电压驻波比小于1.4，采用内部电池供电，装置的内部设计有充电电路，后面板留有220V交流插座，机箱结构采用防水设计。

利用本发明的装置对无线同频直放站天线隔离度进行测试，可以按下述步骤操作：首先对装置进行校准，然后对施主和重发天线间的隔离度指标测试。

所述的对装置进行校准，包括：

(2)在无线同频直放站天线隔离度测试装置的输入和输出口之间接一个80dB的标准同轴线缆衰减器(为装置标配附件)。

(3)通过无线同频直放站天线隔离度测试装置面板键盘输入校正指令，内部微处理器完成(在软件支配下)装置自校〔自校的过程实际就是隔离度的测试过程，在下面的说明。得到的隔离度值和80dB之间的误差就是ΔF〕，并记录自校后的ΔF〔天线隔离度测试装置的误差。ΔF主要由下列因素决定：频率源输出电平随频率、环境温度等因素而发生变化而引入的误差；放大器的增益随频率、环境温度等因素而发生变化而引入的误差；功率检测器电路自身的误差以及随频率、环境温度等因素而发生变化而引入的误差；A/D转换器的误差；数控衰减器的误差以及随频率、环境温度等因素而发生变化而引入的误差，该值可是正值也可是负值，主要反映当前情况下的误差和实验室精密仪器校准测试时时的偏差〕。

对施主和重发天线间的隔离度指标测试，包括以下步骤：

2)计算装置的射频输入口进入的射频信号并经所述低噪声可变增益放大器模块(C)放大，所述功率检测器2检测，在由所述A/D转换器转换，和事先存储在程序数据库中的功率电平数据比较得到。

3)确定所述低噪声可变增益放大器模块(C)的增益G，G有所述微处理器根据所述低噪声可变增益放大器模块(C)中所述数控衰减器的设置和事先存储在程序数据库中的增益数据比较得到。

4)确定天线隔离度测试装置的误差ΔF，ΔF由前面的步骤得到。

IS0(dB)＝P₀-(P₁-G)+ΔF

可以将上述公司设置在测试装置中，计算可以在测试装置中自动完成。

Claims

1、一种无线同频直放站天线隔离度测试装置，包括频率源模块(A)、小功率可变增益放大器和检测器1模块(B)、低噪声可变增益放大器和检测器2模块(C)、微处理控制器模块(D)，以及键盘和显示器；所述频率源模块(A)产生射频微波信号，为本装置提供所需工作频率、抑制谐波、输出射频信号；所述小功率可变增益放大器和检测器1模块(B)对来自频率源模块的射频微波信号进行放大，以及提供输出功率检测口；所述低噪声可变增益放大器和检测器2模块(C)将微弱射频微波信号放大到一定电平，送检测器2检测，以及提供放大后的信号输出功率检测口；所述微处理控制器模块(D)根据所述小功率可变增益放大器和检测器1模块(B)输出功率检测值和所述低噪声可变增益放大器和检测器2模块(C)的功率检测值、所述低噪声可变增益放大器和检测器2模块的放大量，结合校正值计算隔离度；

所述微处理控制器模块(D)，包括单片微处理器，A/D转换器，锁存器数字电路；该模块控制其他三个模块及键盘和显示器，根据键盘输入信息给频率源模块的频综送数；根据键盘输入信息控制小功率可变增益放大器和检测器1模块(B)和低噪声可变增益放大器和检测器2模块(C)的放大量；根据键盘输入信息完成装置自校；根据小功率可变增益放大器和检测器1模块(B)输出功率检测器的电压值、低噪声可变增益放大器和检测器2模块(C)的放大量和输出功率检测器的电压值以及装置的校正值完成隔离度的计算。

2、权利要求1所述的无线同频直放站天线隔离度测试装置，其特征在于，所述频率源模块(A)由大规模集成数字锁相环电路、压控振荡器、环路低通滤波器、放大器、声表面波滤波器组成。

3、权利要求1所述的无线同频直放站天线隔离度测试装置，其特征在于，所述小功率可变增益放大器和检测器1模块(B)，包括小信号放大器、放大器、数控衰减器、小功率放大器和功率检测器1，其中，小功率放大器采用较大功率的功放模块。