直放站原理讲解

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直放站原理

带外抑制度：根据GSM /CDMA关于直放站的规范要求，带外增益抑制度的标准为：设f1、f0、f2 分别为滤波器带宽的下限、中心频率和上限，直放站增益为85dB，则
频率 f1-5MHz f1-1MHz f1-600KHz f1-400KHz f1 f0 增益衰减 <-60dB <-50dB <-45dB <-35dB <- 3dB 0dB f2 f2+400KHz f2+600KHz f2+1MHz f2+5MHz <- 3dB <-35dB <-45dB <-50dB <-60dB
二、直放站原理
——直放站主要参数自动功率控制(ALC)：自动功率控制功能就是对直放站输出功率设定一个门限，若输出功率超出此门限，该功能就会启动，利用负反馈电路把输出功率降到门限以下，保证直放站工作在线性工作区内。一旦ALC功能启动，输出信号会出现削波失真，严重畸变，所以一般设置ALC门限值为最大输出功率。例：在工程上出现ALC设置出错时的故障现象，当开通直放站后，用频普仪测试直放站的各项工程指标（下行输入功率，下输出功率，上行增益，下行增益，上行噪声电平）都符合要求，施主信号也很纯净，在覆盖天线底下手机的接收场也很好，但用手机在覆盖天线下面没有一次能够呼叫成功，在离覆盖天线远些的地方就可呼叫成功几次，在走出覆盖范围后吃叫接入正常。后来经查询是因为直放站的上行ALC设置得太低，而引起ALC自控，关闭上行链路，而导致手机无法呼出。ALC设置出错时一般在现场也无法调整。需回厂重新调测。
二、直放站原理
直放站概念直放站作用直放站缺点直放站的分类直放站基本结构直放站主要参数常见直放站的种类及其特点直放站监控原理直放站告警故障现象及处理方法工程上常用的计算公式

直放站原理介绍

四、数字基站拉远直放站工作原理
近端机与远端的连接
星型结构、链型结构、环型结构及混合型结构
①星型结构：即一台近端直接带多个远端（暂定为一拖二）
RRH
OPTIC1 OPTIC1
BTS
LIM
OPTIC2 OPTIC2
RRH
四、数字基站拉远直放站工作原理
②链式结构
此种方式特别适用于铁路、地铁、隧道等的覆盖。
BTS
LIM
OPTIC1
O P T I C 1
RRH O
P T I C 2
O P T I C 1
RRHO
P T I C 2
O P T I C 1
RRH O
P T I C 2
四、数字基站拉远直放站工作原理
③、环型结构：网络具有网络自愈能力，在一段光纤出现故障时可以进行链路倒换。
OPTIC1
O P T I C 1
RRH
O P T I C 2
O P T I C 1
RRH
O P T I C 2
O P T I C 1
RRH
O P T I C 2
BTS
LIM
OPTIC2
四、数字基站拉远直放站工作原理
④、混合结构：星型组网和链型组网方式的组合，适用于大型方案的应用。
O P T I C 1
RRH O
P T I C 2
下行链路
下行下变频合路器入 TX1/ RX1 数字滤波处理光发光收数字滤波处理下行数字处理及数字光传输下行上变频下行功放双工器
TX/RX1
基站端上行上变频 TX2/ RX2
数字滤波处理
光收
光发

直放站技术讲义(原理)

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各类直放站图例
室内直放站(含宽带和载波选频)
BS
室内直放站
平面天线
壁挂天线
二功分器
吸顶天线
二功分器
吸顶天线
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直放站的基本结构
施主天线
双工滤波单元低噪放选频单元
DOWN LINK
双工滤波单元
高功放
P
覆盖天线
MS
BS
高功放
P
UP LINK
低噪放选频单元
监控单元
DC
电源模块 AC220V
应用范围适用于施主小区的载波数较多且施主基站采用了高频跳频技术的边远村镇和公路.
室外型无线宽带直放站
室外型无线选频直放站
适用于施主小区的载波数较少且施主基站没有采用高频跳频技术的边远村镇公路.
室外型光纤直放站
适用于无法安装无限制放站的边远村镇和公路，还可用于将空闲小区的信号引入高话务区，进行话务分流。
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直放站的主要性能指标
杂散辐射
定义在除工作带宽内和由于正常调制和切换瞬态引起的边带以及离散频率上的辐射，一般分为由天线连接处、电源引线引起的传导型杂散辐射和由机箱以及设备的结构引起的辐射型杂散辐射两种。杂散辐射主要是指带外的杂散辐射，带内的杂散很小可忽略不计。标准值根据GSM 11.26标准和国家无委的要求，当增益调到最大时，在900MHz频段，杂散辐射小于负36dBm（带外）。在1800MHz频段，杂散辐射小于负30dBm（带外）。
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直放站的主要性能指标
最大输出功率
定义保证直放站正常工作下所能得到的最大有效输出功率，一般是指直放站1dB压缩点的输出功率。如下图所示：

直放站基础知识及原理

一、直放站概述1. 直放站的定义直放站（中继器）属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。

直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。

直放站在下行链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。

在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递。

直放站是一种中继产品，衡量直放站好坏的指标主要有，智能化程度（如远程监控等）、低IP3（无委规定小于-36dBm）、低噪声系数(NF)、整机可靠性、良好的技术服务等。

使用直放站作为实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一，主要是由于使用直放站一是在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖，二是其造价远远低于有同样效果的微蜂窝系统。

直放站是解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案。

它与基站相比有结构简单、投资较少和安装方便等优点，可广泛用于难于覆盖的盲区和弱区，如商场、宾馆、机场、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所，提高通信质量，解决掉话等问题。

2.直放站的种类与类型(1) 移动通信直放站的种类--- 从传输信号分有GSM直放站和CDMA直放站;????--- 从安装场所来分有室外型机和室内型机;????--- 从传输带宽来分有宽带直放站和选频（选信道）直放站; ????? --- 从传输方式来分有直放式直放站、光纤传输直放站和移频传输直放站。

(2) 移动通信直放站的类型GSM移动通信直放站GSM移动通信直放站是解决基站覆盖而存在信号盲区的一种方式。

通过架设直放站不但能改善覆盖效果，同时能大大减少投资基站之成本。

GSM直放站是为消除GSM900MHz/1800MHz频段移动通信网的小范围信号盲区或弱信号区而设计生产的通信设备。

被广泛应用于地下商场、停车场、地铁、隧道、高层建筑的办公室、娱乐场所、电梯或私人住宅等基站信号所无法到达的信号盲区，同时对于消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区或边远郊区个别村镇的弱信号区也具有相当好的覆盖效果。

5g直放站原理

5G直放站原理解析1. 5G网络概述5G是第五代移动通信技术的简称，是对目前主流的4G技术的升级和演进。

与4G相比，5G在数据传输速率、网络容量、延迟、连接密度和能效等方面有了显著的提升，可以支持更多的用户和设备，为人们带来更快的网络体验和更广泛的应用场景。

5G网络由多个组成部分构成，其中之一就是直放站（Base Station），也被称为基站或基站设备。

直放站是5G网络的关键组成部分，负责与终端设备进行通信，并将数据传输到核心网中。

直放站的性能和部署方式对5G网络的覆盖范围、容量和速率等方面有重要影响。

2. 直放站的基本原理直放站是5G网络中与终端设备进行无线通信的关键设备，其基本原理涉及到信号的传输和接收、调制解调和多天线技术等方面。

2.1 信号传输和接收直放站通过天线将无线信号传输到终端设备，并接收终端设备发送的信号。

在5G网络中，直放站使用的是毫米波频段的信号，频率范围在30GHz至300GHz之间。

相比于4G网络中使用的低频信号，毫米波信号具有更高的传输速率和更大的带宽，但其传输距离较短，受到障碍物的影响较大。

因此，5G网络需要部署更多的直放站来提供更好的覆盖范围。

2.2 调制解调直放站在传输和接收信号时，需要对信号进行调制和解调。

调制是将数字信号转换为模拟信号，而解调则是将模拟信号转换为数字信号。

在5G网络中，直放站使用的调制技术主要有正交频分复用（OFDM）和正交频分多址（OFDMA）。

OFDM是一种将高速数据流分成多个低速子流进行传输的技术。

在OFDM中，直放站将数据流分成多个子流，并将这些子流分配到不同的频率上进行传输。

这种技术可以提高信号的传输效率和抗干扰能力，同时也可以支持多用户的同时传输。

OFDMA是在OFDM的基础上发展而来的，它将每个子流进一步分成多个子载波进行传输。

这种技术可以更好地适应不同用户的需求，提高频谱的利用率。

2.3 多天线技术直放站在5G网络中使用了多天线技术，主要包括多输入多输出（MIMO）和波束赋形（Beamforming）。

直放站工作原理介绍

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应用
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移频传输直放站
900M→1.5GHz 变频器 BPF 1.5GHz PA
1.5G→900MHz 变频器 BPF BPF 1.5GHz LNA
双工器微波天线
微波近端机
1.5G→900MHz 1.5GHz LNA 变频器 BPF 900MHz PA 重发天线
双工器 1.5GHz PA BPF
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应用
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频段选择直放站
频段选择直放站原理图：频段选择直放站原理图：
LNA 频段选择器 PA
重发天线施主天线 DUPLEXER DUPLEXER
频段选择器 LNA
PA
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工作原理
施主天线将接收到的基站下行信号送到双工器，双工器对信号进行滤波后将上行信号送到低噪声放大器进行第一级放大，放大后的信号含有杂散信号这时必需对信号再次进行滤波，为了不影响后级的工作效率及对其它信号有好的抑制度，必须选择一个有好的波形矩数的滤波器才可以达到要求，在这么高的频率一般普通的滤波器没办法达到要求，我们采用中频频段选择器在中频进行滤波才可以达到要求。通过调整滤波器的中心工作频率可使整个工作频段上移或下移，这样可根据现场的实际情况进行灵活调整。将滤波后的信号送到大功率放大器进行放大，最后信号经双工器再次滤波后从重发天线发射出去对欲覆盖区进行信号覆盖。移动台的上行信号以同样的工作原理反向进行放大工作。
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频率选择直放站
频率选择直放站原理图：
LNA 信道选择器分路器信道选择器合路器 PA
重发天线施主天线 DUPLEXER DUPLEXER
信道选择器合路器 PA 信道选择器分路器
LNA
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直放站

一．直放站工作原理GSM/CDMA直放站监控系统（监控模块）是监控中心与各部件配合工作的核心控制模块，主要实现各监控点（直放站）的数据采集与传送。

直放站工作原理及监控系统原理如图2、图3所示。

图2直放站工作原理图图3直放站监控系统框图二．室内直放站布线1.室内覆盖其原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。

室内覆盖系统的建设，可以较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域；同时，使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量，从整体上提高移动网络的服务水平。

2.实现室内覆盖的技术方案可分为三种：微蜂窝有线接入方式是以室内微蜂窝系统作为室内覆盖系统的信号源，即有线接入方式。

适用于覆盖范围较大且话务量相对较高的建筑物内，在市区中心使用较多，解决覆盖和容量问题。

宏蜂窝无线接入方式是以室外宏蜂窝作为室内覆盖系统的信号源，即无线接入方式。

适用于低话务量和较小面积的室内覆盖盲区，在市郊等偏远地区使用较多。

直放站（Repeater）在室外站存在富余容量的情况下，通过直放站（Repeater）将室外信号引入室内的覆盖盲区。

微蜂窝有线接入方式改善高话务量地区的室内信号覆盖，微蜂窝是最佳解决方案。

与宏蜂窝方式相比，微蜂窝方式是更好的室内系统解决方案。

微蜂窝方式的通话质量比宏蜂窝方式要高出许多，对宏蜂窝无线指标的影响甚小，并且具有增加网络容量的效果。

但微蜂窝在室内使用时，受建筑物结构的影响，使其覆盖受到很大限制。

对于大型写字楼等，如何将信号最大限度、最均匀地分布到室内每一个地方，是网络优化所要考虑的关键。

且微蜂窝方式的弱点在于成本较为昂贵，需要进行频率规划，需要增建传输系统，网络优化工作量大。

因此，对宏蜂窝方式亦或微蜂窝方式的选取，需要综合权衡移动网络和运营商的多方面因素才能定夺。

宏蜂窝无线接入方式宏蜂窝方式的主要优势在于成本低、工程施工方便，并且占地面积小;其弱点在于对宏蜂窝无线指标尤其是掉话率的影响比较明显。

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增益：
较大的增益有利于减少后级电路噪声的影响，但是，会引起线性度的恶化，即带来非线性失真，较小的增益又会导致系统无法达到指定的噪声系数。目前，我们的低噪声放大器增益指标定在45 dB左右。
输入输出端口驻波：
这一指标决定直放站的频率响应特性，现有的指标要求是小于等于1.4。
直放站低噪声放大器原理框图
ANT
直放站上行发射功率经过放大和传输路径损耗后，到达基站接收机输入端的热噪声电平为： Prep＝KTB＋Nr＋G K——玻耳兹曼常数，1.38E-23J/K; T ——环境温度，取290K（零上17摄氏度）； B ——带宽，取200KHz； Nr ——直放站上行噪声系数；而此时基站接受机输入端等效热噪声电平为： Pbts=KTB +Nbts Nbts ——基站噪声系数这样基站噪声电平抬高为： ROT=10lg【10prep/10+10pbts/10】－Pbts=10lg【10prep/10+10pbts/10】－10lg【10pbts/10】 =10lg【(10prep/10+10pbts/10)/10pbts/10】=10lg【1＋10（prep－pbts）/10】＝10lg【1＋10－NIM/10】
四、并联及串连直放站噪声计算方法
直放站的噪声经过放大（直放站的上行放大器的增益）和有效路径损耗后进入基站，和
基站接收机的噪声叠加就会提高接收机噪声电平，从而降低施主基站接收机的接收灵敏度，减小了施主基站的覆盖范围。工程应用中，我们一般通过并联及串联方式将多台直放站安装到通信系统中。因此我们分别分析两种级联方式下的噪声叠加情况。直放站引入的噪声计算的方法和过程如下：系统增益的概念如下图，引入直放站后直放站系统增益是指基站BTS到直放站的输出端，包含基站到直放站间的等效路径损耗，直放站及天线的增益，基站天线，馈缆等在内的损耗和增益。系统增益G=PR （直放站功率）- PBTS （基站功率）
2、串联当直放站串联使用的时候，我们需考虑的是级联系统的增益和近端直放站底噪对基站的影响，但此时出现的问题是级联后的系统噪声系数并不是近端直放站的噪声系数值，根据噪声计算公式我们来推导级联直放站的噪声系数计算级联系统如图：
串联系统噪声系数: NF=NF1+(NF2-1)/(G1-PL1)+(NF3-1)/(G1-PL1)(G2-PL2) 串联系统的基站输入热噪声电平： Prep=KTB+NF+(G1-PL1)+(G2-PL2) 将 NF代入上式就有： Prep=KTB+NF1 +(NF2-1)/(G1-PL1)+(NF3-1)/(G1-PL1)(G2-PL2) +(G1-PL1)+(G2-PL2) 基站热噪声电平的抬高根据公式ROT=10lg【10prep/10+10pbts/10】－Pbts可以求出。直放站的串联在工程应用中不多，因为第二级的距离设计的不合理很容易造成系统的不稳定，并对基站造成干扰。
原理框图
71M（窄带200K或宽带6M/19M/24M/） 900M 射频输入
放大
中频声表滤波器
放大
31dB衰减
低通滤波
71M
低通滤波 71M
放大放大
带通滤波 900M
混频功分器
971M或829M
混频
带通滤波 900M
放大
带通滤波射频输出
971M或829M
本振
放大
放大
环频率合成器
直放站有源模块原理讲解
深圳国人通信有限公司
目的
通过对直放站部分功能模块的原理讲解，使从事直放站工程设计及维护人员加深对直放站系统原理的理解，以便能更快、更准确的分析和解决工程上遇到的疑难问题，同时提高工程设计水平。
一、低噪声放大器
低噪声放大器的作用就是在不增加噪声的情况下，最大限度的放大有用信号。输入信号非常小时，能够保持很高的信噪比；当输入信号很大时，输出信号的失真又最小。低噪声放大器的性能直接影响直放站的接收灵敏度和接收动态范围，是直放站系统中重要的一环。
三、功率放大器
功率放大器主要功能和指标要求：作为移动通信系统的功率放大器，除了要求输出指定功率之外，线性指标的要求也非常严格，由于交调失真影响产生的频谱再生效应，影响邻信道的工作。因此设计之初就必须考虑如何尽可能抑制互调产物。另外，功率放大器是高功耗的部件，长期的高温、大负荷工作环境使功放成为最易损坏的部件。因此功率放大器对可靠性的要求也显得非常突出。功率放大器线性化的主要手段：线性化技术有多种，包括功率回退、负反馈、前馈和预失真技术等，这里我们只简单讲述常用的功率回退技术。功率回退是最简单易行的线性化手段，应用也非常普遍。其原理很简单，即选用大功率器件降额使用，使功率管工作在线性度最好的状态。这时候的输出功率都会远低于功放管的 1dB压缩点，功放的效率很低。
设计思路分析
由于45 dB的增益指标要求，使得低噪声放大器必定是一种多级放大器，在实际设计中我们选用了三级放大方案。作为一种多级放大的低噪声放大器，其噪声系数可用以下公式估算。 NFs=NF1+(NF2-1)/G1+(NF3-1)/(G1G2)+……(NFn-1)/(G1G2…Gn-1) NFn为第n级器件的噪声系数 Gn-1为第n-1级器件的增益由此公式可知，放大器的噪声系数主要取决于第一级和第二级放大器的性能，前两级噪声系数越低，增益越高，则整机（低噪放模块）的噪声系数越低。所以前两级设计中（特别是第一级）必须选择低噪声高增益的场效应管。第三级放大管的噪声系数对整机指标影响较小，由于前两级增益较高，输入第三级的信号较强，因此必须考虑线性度问题，选用线性较好，OIP3指标较高的放大管作为第三级。(OIP3:OIP3是输出3阶截获点，是衡量功放的线性度的指标，两个参数之间的差就是功放的增益，参数数值越高，线性度越好。）
二、选频模块
1、选频模块功能简介选频模块是选频直放站里的关键部件，其作用在于从工作频段内众多的信号中选出所需的工作带宽或者所需的一到两个载频，提供给后级的功率放大器。 2、选频模块关键指标频率选择性是选频模块最重要的指标，它体现了对有用信号的选择能力和对无用信号的抑制能力，它的优劣主要取决于内部所使用的中频声表面滤波器。噪声和线性也是必须要考虑的。由于选频内部使用了混频电路，那么如何抑制本振泄漏以及混频时的交调产物也很重要。另外，带内波动也影响着整机性能，它体现在整机增益在运营商频段内不同频点的差异性。同时对选频移频模块来说，锁相环器件的稳定性直接影响到通话误码率进而影响通话质量。
功率放大器的原理框图
RFin
微带线或模拟衰减
隔离器 RFout
数控衰减
驱动放大功率正交平衡放大
功率检测及驻波检测
ALC控制
ALC控制（自动电平控制）：要做到在输出信号到达设定值时，增加输入信号电平，而输出信号电平基本保持不变，也就是使放大电路的增益自动地随信号强度而调整,使系统的输出电平保持在一定范围内,因此称为自动电平控制。
低噪声放大器主要指标要求
1. 噪声系数：噪声系数概念：一个二端口网络的噪声系数定义为输入信噪比与输出信噪比之比。 F=（Si/Ni）/（So/No）噪声系数大小反映系统信噪比恶化程度，噪声系数越大表明我们的直放站这个有噪系统对网络性能的恶化越大，造成系统的灵敏度大大降低。目前我们公司研制的直放站，要求低噪声放大器的噪声系数小于等于1 dB。
NIM为噪声注入裕量：NIM＝Pbts－Prep 所以基站热噪声电平的抬高即为ROT。这是单台直放站的情况，若是考虑多台设备，我们分并联和串联两种情况计算。 1、并联首先考虑直放站增益与链损相等，直放站上行噪声系数和基站噪声系数相等，则系统增益G＝0，且Pbts=Prep; 则 NIM=0,ROT=10lg【1＋10－NIM/10】＝3db，一台 ROT＝ 10lg【1＋2×10－NIM/10】＝4.7db 两台 ROT＝ 10lg【1＋3×10－NIM/10】＝6db 三台 ROT＝ 10lg【1＋4×10－NIM/10】＝7db 四台 ROT＝ 10lg【1＋5×10－NIM/10】＝7.8db 五台 ROT＝ 10lg【1＋6×10－NIM/10】＝8.5db 六台（NIM=0）若系统增益不为0，直放站噪声系数与基站噪声系数不相等，则根据公式计算。 ROT= 10lg【10p1rep/10+10p2rep/10+10p3rep/10+……+10pbts/10】－Pbts
谢谢大家！谢谢大家！
Thank you！ you！
LO
÷R
晶振
÷N
鉴相器
LPF
VCO
图中晶振作为参考振荡器提供给锁相环精确的参考信号，N,R为分频器，它们的作用是通过分频得到一组参考输出和一组VCO分频输出分别进入鉴相器进行相位和频率的比较，得到的相位偏差值转换为直流稳态电压， LPF为低通滤波器，它的响应时间决定了PLL的锁定速度和稳定性。 VCO为压控振荡器，作用是通过鉴相器提供的电压谐振出一定的频率即为我们所需的本振信号频率。

直放站原理讲解