矢量网络分析仪在移动通信网络建设和维护中的应用

1、概述

随着移动通信的发展，2G、3G、4G通信网并存，使通信网络的复杂度越来越高，尤其是室内分布系统，往往由成百上千个射频器件组成，射频器件的质量好坏直接关系到通信网的质量，由于射频器件指标的下降，从而，使信号覆盖变差、干扰增加，导致接通率低、掉话高、话音质量差等用户感知度下降的现象越来越多。矢量网络分析仪被称为“射频测量万用表”，移动通信网的基站系统、室内分布系统中绝大部分射频器件的绝大部分指标是通过矢量网络分析仪来测量的。本文介绍了矢量网络分析仪及其在移动通信网建设和维护中的应用，希望对移动通信网络建设和维护领域的工程技术人员有所帮助。

2、认识矢量网络分析仪

矢量网络分析仪是使用自身的信号源、接收机来测量射频微波器件，如：双工器、跳线、连接器、功分器、合路器、电桥、放大器等无源和有源射频器件S参数的仪器。

图1矢量网络分析仪S参数测量示意图

S参数包括反射参数、传输参数。反射参数反映了微波网络的匹配性能，如：驻波比、回波损耗、反射系数等参数。传输参数反映了微波网络的传输特性，如：插损、隔离度、增益等。

图中各S参数的含义，S11、S22是反射参数，S21、S12是传输参数。
• S11：端口2匹配时，端口1的反射特性
• S22：端口1匹配时，端口2的反射特性
• S21：端口2匹配时，端口1到端口2的正向传输特性
• S12：端口1匹配时，端口2到端口1的反向传输特性

3、移动通信网常用射频器件及其指标

3.1基站天馈系统
• 天线：隔离度、驻波比（回波损耗）、、增益、前后比、旁瓣抑制
• 跳线电缆：插损、带内波动、驻波比（回波损耗）
• 连接器：插损、带内波动、驻波比（回波损耗）

3.2室内分布系统
• 功分器：插损、带内波动、驻波比（回波损耗）
• 耦合器：插损、耦合度偏差、隔离度、驻波比（回波损耗）
• 合路器：插损、带内波动、隔离度、驻波比（回波损耗）、带外抑制
• 3dB电桥：插损、带内波动、隔离度、驻波比（回波损耗）
• 衰减器：衰减度误差、带内波动、驻波比（回波损耗）
• 负载：特性阻抗、驻波比
• 放大器：增益、1dB压缩点
• 直放站：增益、增益调节范围、收发隔离、带外抑制

4、射频器件指标对移动网络质量的影响

4.1信号覆盖
射频器件以下指标的下降将导致信号覆盖质量变差。
• 插损：插损变大导致有效发射功率降低。
• 带内波动：带内波动变大导致一些频点上有效发射功率降低。
• 驻波比：驻波比变大导致反射功率增大，有效发射功率降低。
• 耦合度：耦合度降低导致支路信号功率降低。
• 放大器增益：放大器增益降低导致有效发射功率降低。

4.2系统干扰
射频器件以下指标的下降将引起系统的间干扰。
• 隔离度
• 带外抑制

5、矢量网络分析仪在移动通信网络建设维护中应用

5.1网络建设

• 入库检测
• 工程验收

移动通信网基站天馈系统往往建设在在高处，如：高层建筑的楼顶、铁塔等，维护难度较大；室内分布系统建设在高级宾馆、高档写字楼等，这些场所装修档次高，而室内分布系统维护时，通常要或多或少的破坏一部分装修，因此，系统维护时，时常遭到物业业主和物业管理单位的阻挠，维护难度很大。由此可见，在网络建设时，把好器件的的质量关，建设优质网络工程，减少维护工作量，做好射频器件的“入库检测”、“工程验收”工作是保障移动通信正常运营的重要环节。

5.2网络维护

• 故障器件摸排检查
• 更换器件验证检查

再好的移动通信网络也不可能不发生故障，对于网络故障需要具备快速高效的网络维护手段。利用矢量网络分析仪的时域反射分析（TDR）功能快速定位天馈系统和室内分布系统的故障；对于干路、分支点的关键器件进行排查；对于需要更换的器件进行性能指标验证检查，保证器件更换一步到位，避免质量差的器件上网，减少重复更换工作，提高工作效率。

6、上海创远矢量网络分析仪ATE“一键”自动测试解决方案

上海创远仪器技术股份有限公司研制的T5231A/T5281A便携矢网网络分析仪是特别针对移动通信运营商量身定制，频率范围分别覆盖300kHz-3GHz/300kHz-8GHz，达到业界同类“生产级”台式机相媲美的性能指标，可以满足基站天馈系统和室内分布系统射频组件，如：耦合器、功分器、电桥、合路器、衰减器、负载、跳线、放大器等器件的入库检测测试和现场维护测试。内置“一键”自动测试功能，实现快速测试，测试结果自动生成报表保存到硬盘，从而，大大提高测试效率，对测试人员无技术要求，使测试工作既便捷又准确。

• 预设测量参数
预先配置测量指标、测量参数、判定指标合格的阈值、报表模板，仪器自动按照配置文件设置的测量流程或应用软件定制的测量流程分步完成测量。
• 测试过程
测试人员只需要按照应用软件界面的文字提示信息进行被测器件的连接和单击测试按钮即可完成测量，测量完成后自动生成测量报告报表。

ATE“一键”自动测试系统，对测试人员无技术要求，无需详细了解被测器件指标的测量方法，无需详细了解测量仪器复杂的操作使用方法，使测量工作不在局限于专业人事，简单化，自动化，大大减少测试工作量，提高生产效率。

以GSM/WCDMA合路器测试为例介绍一下“一键”自动测试解决方案。

（1）测试脚本

（2）测试项选择

（3）文字提示信息

（4）测试结果实时显示

（5）测试报告报表

7、矢量网络分析仪与工程仪表比较

天馈仪(驻波仪)频谱仪矢量网络分析仪1）用于现场测量天馈系统的驻波比、回波损耗、DTF故障点定位等反射测试。
2）不能测量射频器件的传输性能指标，如：插损、隔离度、带外抑制等用于射频信号的频谱分析– 占用的带宽、信道功率、相邻通道功率比、场强、AM/FM demod、载波干扰比；接收的信号强度(RSSI) - 带内干扰和带外伪信号的定位与识别；调制识别等。1）用于准确测量射频器件，如：电缆、连接器、双工器、耦合器、电桥、功分器、衰减器、天馈系统的驻波、回波、插损、隔离度、带外抑制等指标。
2）用于射频器件生产领域，运营商射频器件的入库检测、现场检测等领域。