Потери в кабеле от длины таблица: Потери в кабеле от длины таблица

Общие сведения об анализе кабелей и антенн

1.

Система кабелей и антенн играет решающую роль в общей производительности системы базовой станции. Деградация и сбои в антенной системе могут привести к ухудшению качества передачи голоса или потере вызовов. С точки зрения перевозчика, это может в конечном итоге привести к потере доходов.

В то время как проблемную базовую станцию ​​можно заменить, кабельную и антенную систему заменить не так просто. Роль выездного техника заключается в поиске и устранении неполадок в кабельной и антенной системе, а также в обеспечении общего состояния связи. система работает так, как ожидалось.

Сегодня технические специалисты полагаются на портативные анализаторы кабелей и антенн для анализа, устранения неполадок, определения характеристик и обслуживания системы. Цель этого технического документа состоит в том, чтобы охватить основы ключевых измерений анализа кабелей и антенн; Обратные потери, потери в кабеле и расстояние до неисправности (DTF).

2.0 Рефлектометрия в частотной области

Большинство современных анализаторов, используемых сегодня для определения характеристик антенной системы, используют технологию рефлектометрии в частотной области (FDR). Эта технология использует радиочастоты для анализа данных, обеспечивая возможность обнаружения изменений и ухудшений на рабочей частоте. Анализ данных в частотной области позволяет пользователям находить небольшие ухудшения или изменения в системе и, таким образом, может предотвратить серьезные отказы системы. Еще одним важным преимуществом анализа системы с использованием РЧ-развертки является то, что антенны проверяются на их правильной рабочей частоте, а сигнал проходит через частотно-селективные устройства, такие как фильтры, четвертьволновые грозовые разрядники или дуплексеры, которые являются общими для сотовых антенных систем.

Проверка вносимых потерь в кабеле от уровня земли

3,0 Обратные потери / КСВН

Измерения обратных потерь и КСВН являются ключевыми измерениями для всех, кто проводит измерения кабелей и антенн в полевых условиях. Эти измерения показывают пользователю соответствие системы и ее соответствие инженерным спецификациям системы. Если проблемы обнаружатся во время этого теста, есть очень большая вероятность того, что в системе есть проблемы, которые затронут конечного пользователя. Плохо согласованная антенна будет отражать дорогостоящую радиочастотную энергию, которая не будет доступна для передачи и вместо этого попадет в передатчик. Эта дополнительная энергия, возвращаемая передатчику, не только искажает сигнал, но также влияет на эффективность передаваемой мощности и соответствующую зону покрытия.

Например, измерение обратных потерь системы на уровне 20 дБ считается очень эффективным, поскольку возвращается только 1% мощности и передается 99% мощности. Если обратные потери составляют 10 дБ, возвращается 10% мощности. В то время как разные системы имеют разные допустимые пределы обратных потерь, 15 дБ или выше является общим системным пределом для кабельно-антенной системы.

Несмотря на то, что антенная система может выйти из строя по ряду причин, некачественно установленные разъемы, помятые/поврежденные коаксиальные кабели и неисправные антенны, как правило, преобладают в тенденциях отказов.

Возвратные потери и КСВН отображают соответствие системы, но по-разному. Обратные потери отображают отношение отраженной мощности к эталонной мощности в дБ. Представление обратных потерь обычно предпочтительнее из-за преимуществ логарифмического отображения; одно из них заключается в том, что легче сравнивать маленькое и большое число в логарифмической шкале.

Шкала обратных потерь обычно устанавливается от 0 до 60 дБ, где 0 означает обрыв или короткое замыкание, а 60 дБ были бы близки к идеальному совпадению.

В отличие от обратных потерь, КСВ линейно отображает соответствие системы. КСВ измеряет соотношение пиков и спадов напряжения. Если совпадение не идеальное, пики и впадины возвращенного сигнала не будут полностью совмещены с переданным сигналом, и чем больше это число, тем хуже совпадение. Идеальное или идеальное совпадение с точки зрения КСВ будет 1:1. Более реалистичное совпадение для кабельно-антенной системы составляет порядка 1,43 (15 дБ). Производители антенн обычно указывают соответствие в КСВН. Шкала КСВ обычно устанавливается по умолчанию от 1 до 65.

Для преобразования из КСВ в обратные потери:

Кривая на рисунке 1 показывает измерение обратных потерь сотовой антенны, согласованной в диапазоне 806–869 МГц. Шкала амплитуды возвратных потерь настроена на переход от 0,5 дБ до 28 дБ. Отображение КСВ на правом графике измеряет ту же антенну, а шкала амплитуды настроена так, чтобы соответствовать шкале измерения обратных потерь. Два графика иллюстрируют взаимосвязь между VSWR и обратными потерями.

Изображение 1: Отображение обратных потерь

Рисунок 2: Отображение КСВ

4.0 Потери в кабеле

По мере прохождения сигнала по пути передачи часть энергии рассеивается в кабеле и компонентах. Измерение потерь в кабеле обычно выполняется на этапе установки, чтобы убедиться, что потери в кабеле находятся в пределах спецификации производителя.

Измерение можно выполнить с помощью портативного векторного/скалярного анализатора цепей или силового метр. Потери в кабеле можно измерить с помощью измерения обратных потерь, доступного в анализаторе кабелей и антенн. При коротком замыкании на конце кабеля сигнал отражается обратно, и можно рассчитать потери энергии в кабеле. Производители оборудования предлагают получить средние потери в кабеле сканируемого частотного диапазона, добавив пик трассы к долину трассы и разделив на два в режиме потерь в кабеле или на четыре в режиме обратных потерь (для учета обратного пути сигнала). и далее).

В настоящее время большинство портативных анализаторов кабелей и антенн оснащены режимом определения потерь в кабеле, который отображает средние потери в кабеле в сканируемом частотном диапазоне. Обычно это предпочтительный метод, поскольку он устраняет необходимость в какой-либо математике. График на рисунке 3 ниже показывает измерение потерь в кабеле между 1850 и 1990 МГц. Маркеры на пике и впадине можно использовать для вычисления среднего значения. Этот конкретный портативный прибор вычисляет средние потери в кабеле для пользователя, что можно увидеть в левой части дисплея.

Рисунок 3: Измерение потерь в кабеле

Увеличение ВЧ частоты и длины кабеля увеличивает вносимые потери. Кабели большего диаметра имеют меньшие вносимые потери и лучшую мощность, чем кабели меньшего диаметра.

5.0 Влияние потерь в кабеле на возвратные потери в системе

Вносимые потери в кабеле необходимо учитывать при создании системы. измерения обратных потерь. На рисунке ниже показано, как потери в кабеле изменяют предполагаемая производительность антенны. Сама антенна имеет обратные потери 15 дБ, но 5 дБ вносимые потери улучшают воспринимаемые обратные потери системы на 10 дБ (5 дБ*2). Несмотря на то, что проектировщики систем учитывают это при настройке технических характеристик объекта, важно знать о влиянии вносимых потерь, а также обратных потерь в кабеле на общие обратные потери системы. Очень хорошие обратные потери системы не обязательно могут быть результатом превосходной антенны; это может быть неисправный кабель со слишком большими вносимыми потерями и антенна, не соответствующая спецификации. Это приведет к большему, чем ожидалось, падению сигнала, и как только сигнал достигнет антенны, большая часть сигнала будет отражена, поскольку совпадение хуже, чем ожидалось. Конечным результатом является то, что передаваемый сигнал ниже, чем необходимо, и это влияет на общую зону покрытия. Другими словами, если обратные потери вашей системы слишком велики, это не всегда хорошо.

Рисунок 4: Настройка обратных потерь системы

На рисунке 6 показано измерение потерь в двух кабелях длиной 40 футов, соединенных вместе. Суммарные потери в кабеле составляют в среднем около 4,5 дБ. График на рисунке 5 иллюстрирует разницу между измерением обратных потерь в антенне и измерением обратных потерь всей системы, включая вносимые потери кабеля 4,5 дБ. График потерь в кабеле показывает, как вносимые потери кабеля увеличиваются с частотой. Дельта на рисунке 5 пропорциональна 2*CL, и внимательный наблюдатель также может заметить разницу между двумя кривыми на Рисунок 5 больше на частоте 1100 МГц, чем на частоте 600 МГц. Большая часть этой дельты является результатом увеличения потерь в кабеле по мере увеличения частоты. Если обе обратные потери антенны и известны обратные потери в системе, по этой информации можно оценить потери в кабеле.

Рисунок 5 : Обратные потери антенны

Рисунок 6 : Потери в кабеле

6.0 Расстояние до неисправности (DTF)

Измерение обратных потерь / КСВН характеризует работу системы в целом. Если какой-либо из них неисправен, измерение DTF можно использовать для устранения неполадок в системе и определения точного места неисправности. Важно понимать, что измерение DTF является строго инструментом устранения неполадок и лучше всего используется для сравнения относительных данных и отслеживания изменений с течением времени с основной целью обнаружения неисправностей и измерения длины кабеля. Использование значений абсолютной амплитуды DTF, полученных из данных DTF, в качестве замены обратных потерь или в качестве индикатора «годен/не годен», не рекомендуется, поскольку существует очень много переменных, влияющих на показания DTF, включая изменение скорости распространения, неточности вносимых потерь всей системы. , паразитные сигналы, колебания температуры и математические ограничения; следовательно системным инженерам очень сложно придумать цифры, которые учитывали бы все это. рассмотрение. При правильном использовании измерение DTF на сегодняшний день является лучшим методом поиска и устранения проблем с кабелем и антенной.

Измерение DTF основано на той же информации, что и измерение обратных потерь или потерь в кабеле. Измерение DTF сканирует кабель в частотной области, а затем с помощью обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) данные могут быть преобразованы из частотной области во временную область. Другими словами, если вы забыли сделать DTF измерение, но выполнили измерение обратных потерь и по-прежнему имеете доступ к данным амплитуды и фазы однопортового измерения, вам не о чем беспокоиться, поскольку данные амплитуды и фазы можно использовать для создания графика DTF в программном обеспечении.

Диэлектрический материал в кабеле влияет на скорость распространения, которая влияет на скорость сигнала, проходящего по кабелю. Точность значения скорости распространения (vp) будет определять точность определения местоположения разрыва. Ошибка ±5 % в значении vp соответственно повлияет на точность расстояния, и конец кабеля длиной 80 футов может оказаться где-то между 76 и 84 футами. Даже если значение vp скопировано из спецификации производителя, все равно могут быть некоторые расхождения между интерпретируемым и фактическим значением. разрывы расстояния. Это результат добавления всех компонентов в систему. Обычные системы базовых станций могут включать основную линию передачи, перемычку линии передачи, адаптеры, верхние перемычки, и хотя основная линия передачи вносит наибольший вклад, скорость сигнала через другие части системы может быть другой.

Точность значений амплитуды обычно менее важна, т.к. использоваться для устранения неполадок в системе и поиска проблем, поэтому независимо от того, находится ли разъем на уровне 30 дБ или 35 дБ могут быть не такими интересными, как если бы разъем был на 35 дБ год назад, а сейчас при 30 дБ. В то время как значение скорости распространения остается практически постоянным во всем диапазоне частот, вносимые потери кабеля не изменяются, что также влияет на точность амплитуды.

Большинство портативных приборов, доступных сегодня, имеют встроенные таблицы, которые включают значения скорости и значения вносимых потерь в кабеле для различных частот наиболее часто используемых кабелей. Это упрощает задачу выездному специалисту, поскольку он может найти кабель. введите и получите правильные значения vp и потерь в кабеле.

В таблице ниже показаны различные уровни потерь в двух широко используемых кабелях.

7.

Термин «разрешение» может сбивать с толку, и его определения могут различаться. Для DTF важно понимать разницу между разрешением ошибки и разрешением дисплея, потому что значения различны.

Разрешение неисправности — это способность системы разделять два близко расположенных сигнала. Две несплошности, расположенные на расстоянии 0,5 фута друг от друга, не будут идентифицированы в DTF. измерения, если разрешение неисправности составляет 2 фута. Поскольку DTF сканируется в частотной области, частотный диапазон влияет на разрешение неисправности. Более широкий диапазон частот означает лучшее разрешение ошибок и более короткое максимальное расстояние. Точно так же более узкий диапазон частот приводит к более широкому разрешению неисправностей и большему максимальному горизонтальному расстоянию. Единственный способ улучшить разрешение неисправности — увеличить диапазон частот.

Моделирование в MATLAB, приведенное ниже, основанное на алгоритме DTF, показывает, как две смоделированные неисправности -20 дБм, возникающие на расстоянии 2 футов друг от друга на расстоянии 9 футов и 11 футов, проявляются только тогда, когда частотный диапазон был расширен с 1850–1990 МГц до 1500–11 футов. 1990 МГц. Развертка 1850–1990 МГц дает разрешение разломов 3,16 фута (vp = 0,91), а развертка 1500–1990 МГц дает разрешение разломов 0,9 фута. Больше точек данных в примере на рисунке 7 дало бы нам более точное разрешение дисплея, но это было бы только более красивым отображением того же графика. Это не было бы Независимо от того, если бы у нас было 20000 точек данных, две ошибки все равно не проявились бы, если бы не частотный диапазон расширен.

Любознательный наблюдатель также заметит, что амплитуда двух разрывов на Рисунке 8 составляет -20 дБмВт. В первом примере две амплитуды складываются, чтобы создать один сбой с большей амплитудой, чем два отдельных сбоя.

Изображение 7 : DTF Sweep 1850-1990 МГц

изображение 8 : DTF Sweep 1500-1990 МГц

8.0 DTF Пример:

РАЗРЕШЕНИЕ НАПОЛОЖЕНИЯ (M) = 150*VP / ΔF (MHZ)
9. Разрешение (футы) = 15000*vp/(ΔF*30,48)

Используя пример на рисунке 9,
Разрешение ошибки (футы) = 15000*0,88 / ((1100-600)*30,48) = 0,866 футов

Dmax — максимальное горизонтальное расстояние, которое может измерить прибор. Это зависит от количества точек данных и разрешения неисправности.

Dmax = (точки данных-1)*Разрешение ошибки

На примере рисунка 9
(фут) = (551-1)*0,866 фута = 476,3 фута

Рисунок 9: Измерение DTF

9.0 Измерения DTF

В идеальном мире измерение DTF должно выполняться без частотно-селективных компонентов на пути, а только с концевой заделкой на конце кабеля. В большинстве случаев это не так, и технический специалист должен понимать, как проводить измерения с различными компонентами на пути и на конце кабеля.

На рисунках 10 и 11 ниже показаны графики измерений DTF для одной и той же установки прибора. Два 40-футовых кабеля LDF4-50A соединены вместе с разрывом на конце кабеля на рисунке 10 и антенной PCS, подключенной к концу кабеля на рисунке 11. Единственная разница между двумя графиками заключается в уровне амплитуды пик, показывающий конец кабеля. 9Рисунок 10 : DTF открыт системы. График на Рисунке 13 показывает измерение передачи 2-портового двухдуплексного МШУ.