基站天線互調(diào)分析的13個(gè)維度*

吳衛(wèi)華 張申科 丁勇 程季 楊能文 黃強(qiáng) 張遠(yuǎn)安

【摘 要】首先介紹了基站天線的結(jié)構(gòu)組成，接著將影響基站天線互調(diào)的因素進(jìn)行了梳理，歸類為13種維度，對其進(jìn)行分析，并舉出實(shí)際案例和解決思路，最后歸納了基站天線互調(diào)測試系統(tǒng)搭建的關(guān)鍵點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】基站天線 互調(diào)分析 傳輸線理論 趨膚 電流密度 互調(diào)產(chǎn)物

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.05.019 中圖分類號(hào)：TN82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-1010（2016）05-0090-07

引用格式：吳衛(wèi)華，張申科，丁勇，等. 基站天線互調(diào)分析的13個(gè)維度[J]. 移動(dòng)通信， 2016，40（5）： 90-96.

1 引言

在無線通信系統(tǒng)中，基站天線是收發(fā)信機(jī)與外界傳播介質(zhì)之間的接口。隨著無線通信的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜多變，對基站天線的互調(diào)要求通常較高?；咎炀€三階互調(diào)控制水平是衡量一個(gè)天線廠家電氣、結(jié)構(gòu)、工藝、來料和制造等綜合實(shí)力的重要指標(biāo)。

文章首先介紹了基站天線的結(jié)構(gòu)組成，基站天線的主體結(jié)構(gòu)由外罩、反射板、饋電網(wǎng)絡(luò)以及振子組成。為提高基站天線三階互調(diào)指標(biāo)及其批量生產(chǎn)一次達(dá)通率，提高基站天線長期使用的穩(wěn)定性和可靠性，需要在電氣、結(jié)構(gòu)、工藝、選材、制造上進(jìn)行系統(tǒng)的定性和定量研究，本文提煉出了基站天線互調(diào)分析的13個(gè)維度：（1）傳輸線理論；（2）趨膚深度；（3）電流密度；（4）輸入功率和互調(diào)產(chǎn)物的關(guān)系；（5）互調(diào)的矢量疊加原理；（6）接觸的非線性；（7）材料的非線性；（8）零件的表面特性；（9）溫度；（10）時(shí)間和頻次；（11）應(yīng)力和變形；（12）外來的PIM干擾；（13）電導(dǎo)通和非電導(dǎo)通。最后歸納總結(jié)了基站天線互調(diào)測試系統(tǒng)搭建的關(guān)鍵點(diǎn)。

2 基站天線的結(jié)構(gòu)組成

基站天線的主體結(jié)構(gòu)由外罩、反射板、饋電網(wǎng)絡(luò)以及振子組成。天線外罩是保護(hù)基站天線系統(tǒng)免受外部環(huán)境影響的結(jié)構(gòu)件，具有良好的電磁輻射透過性能，能夠經(jīng)受外部環(huán)境侵襲，常用的外罩材料主要有玻璃鋼、UPVC和ASA。反射板是基站天線所有部件的安裝主體，在減輕重量、提高機(jī)械強(qiáng)度、改善輻射性能方面起到重要作用，常用的反射板材料有5系鈑金用鋁合金板和6系拉伸鋁合金型材板。饋電網(wǎng)絡(luò)的作用是將射頻電能按照設(shè)計(jì)要求分配到各個(gè)振子，分配的幅度比和相位差決定了垂直方向的輻射方向圖和增益，饋電網(wǎng)絡(luò)有基于同軸電纜和基于微帶線這兩種設(shè)計(jì)方法。振子是基站天線最重要的部件之一，其設(shè)計(jì)方案的好壞決定了天線主要的幾個(gè)輻射指標(biāo)的性能，振子從輻射原理上可分為微帶貼片和對稱振子兩種方案，常用的振子材料有壓鑄鋅合金、壓鑄鋁合金和PCB。

基于同軸電纜的饋電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步細(xì)分為端口跳線、功分器、接線端子、移相器等部件。移相器是基于同軸電纜的饋電網(wǎng)絡(luò)最為關(guān)鍵的部件，作用是改變流經(jīng)移相器并饋入輻射單元的信號(hào)的相位，進(jìn)而改變天線所形成的垂直波束的下傾角度。根據(jù)移相原理的不同，移相器可以分為兩大類：（1）物理長度可變移相器，即通過改變信號(hào)傳輸途徑的物理長度來改變相位；（2）介質(zhì)滑動(dòng)型移相器，即通過改變傳輸線的等效介電常數(shù)來改變相位。

基于微帶線的饋電網(wǎng)絡(luò)采取了一體化的設(shè)計(jì)方法，將天線內(nèi)部的功分器、移相器、跳線接頭全部做在一塊PCB板或金屬導(dǎo)帶上，最大限度地減少了焊點(diǎn)。

相對于基于微帶線的饋電網(wǎng)絡(luò)，基于同軸電纜的饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)靈活性更優(yōu)，研發(fā)難度和周期較低，生產(chǎn)控制要求更嚴(yán)格，在目前基站天線升級(jí)換代比較頻繁的情況下，基于同軸電纜的饋電網(wǎng)絡(luò)是行業(yè)主流。

3 基站天線互調(diào)分析的13個(gè)維度

在無源互調(diào)的分析研究中，一般基于11項(xiàng)基礎(chǔ)理論來研究。由于基站天線是把射頻電能和電磁波能互相轉(zhuǎn)化的部件，多了一個(gè)場的維度；無源腔體內(nèi)所有的接觸點(diǎn)，電導(dǎo)通的點(diǎn)必須可靠的接觸，基站天線中存在大量既可以電導(dǎo)通，也可以不電導(dǎo)通的點(diǎn)，所以對于天線互調(diào)的分析，可以基于13項(xiàng)基礎(chǔ)理論來研究：（1）傳輸線理論；（2）趨膚深度；（3）電流密度；（4）輸入功率和互調(diào)產(chǎn)物的關(guān)系；（5）互調(diào)的矢量疊加原理；（6）接觸的非線性；（7）材料的非線性；（8）零件的表面特性；（9）溫度；（10）時(shí)間和頻次；（11）應(yīng)力和變形；（12）外來的PIM干擾；（13）電導(dǎo)通和非電導(dǎo)通。

焊接對基站天線的互調(diào)影響巨大，需要較大的研究深度和廣度，故不在本文展開論述。

3.1 傳輸線理論

如圖1所示，基站天線中射頻電能的傳輸一定是在傳輸線中進(jìn)行的，在不同的傳輸線中，電流經(jīng)過的表面不一樣，路徑的截面積不一樣，傳輸線理論是后續(xù)探討趨膚深度、電流密度、輸入功率和互調(diào)產(chǎn)物關(guān)系的基礎(chǔ)，要使互調(diào)設(shè)計(jì)好、材料選對、生產(chǎn)工藝控制點(diǎn)清晰，一定要充分理解傳輸線理論。傳輸線的連續(xù)性是影響互調(diào)的關(guān)鍵點(diǎn)。傳輸線的主要結(jié)構(gòu)形式如圖1所示：

（a）同軸線 （b）帶狀線 （c）微帶線

圖1 傳輸線的主要結(jié)構(gòu)形式

基站天線不同傳輸線之間的連接通常通過焊接完成，焊接端子、焊盤設(shè)計(jì)要符合傳輸線連續(xù)性要求。

3.2 趨膚深度

當(dāng)導(dǎo)體中有交流電或者交變電磁場時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部的電流分布不均勻，電流集中在導(dǎo)體的“皮膚”部分，也就是說電流集中在導(dǎo)體外表的薄層，越靠近導(dǎo)體表面，電流密度越大，導(dǎo)線內(nèi)部實(shí)際上電流較小，這一現(xiàn)象被稱為趨膚效應(yīng)。

高頻通路的互調(diào)，對鍍層的表面質(zhì)量敏感。鍍層的表面質(zhì)量主要由機(jī)加件或壓鑄件的表面粗糙度決定，同時(shí)受到電鍍工藝的影響。

低頻通路的互調(diào)，對鍍層的厚度敏感。在電鍍中采用輔助陽極，可顯著改善鍍層的厚度公差，可節(jié)約成本，同時(shí)又使最小鍍層厚度達(dá)標(biāo)。

3.3 電流密度

導(dǎo)線中不同點(diǎn)上與電流方向垂直的單位面積上流過的電流不同，為了描述每點(diǎn)的電流情況，有必要引入一個(gè)矢量場——電流密度，電流密度是描述電路中某點(diǎn)電流強(qiáng)弱和流動(dòng)方向的物理量，它是矢量，其大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過某一單位面積的電量，方向向量為單位面積相應(yīng)截面的法向量，指向由正電荷通過此截面的指向確定。在高頻頻域，由于趨膚效應(yīng)，傳導(dǎo)區(qū)域會(huì)更加局限于表面附近，因而促使電流密度增高，電流密度過高會(huì)產(chǎn)生不理想后果。圖2是某高頻振子表面的電流密度：

圖2 高頻振子表面的電流密度

電流密度的高低，對振子的互調(diào)設(shè)計(jì)有指導(dǎo)性作用：振子巴倫底部的對邊間隙要盡量大，模具分型面的選取要有利于后續(xù)毛刺去除，關(guān)鍵棱邊需要導(dǎo)R角，關(guān)鍵表面的質(zhì)量需要嚴(yán)格控制，流道、渣包的設(shè)計(jì)和后續(xù)去除工藝要嚴(yán)格考慮。

3.4 輸入功率和互調(diào)產(chǎn)物的關(guān)系

載波功率每增減1dB，三階互調(diào)產(chǎn)物增減3dB。這樣一個(gè)論斷，是理解基站天線饋電網(wǎng)絡(luò)互調(diào)參數(shù)化分析的基礎(chǔ)：在饋電網(wǎng)絡(luò)，能量從端口輸入，通過多級(jí)功分器將不同功率比的能量傳遞到輻射單元，互調(diào)值的計(jì)算和比較要基于對應(yīng)的載波功率。

使用同樣規(guī)格輻射單元的高增益基站天線，由于比低增益基站天線使用輻射單元的數(shù)量要多，互調(diào)極限值要更優(yōu)。

3.5 互調(diào)的矢量疊加原理

如圖3所示，在互調(diào)測試過程中，測量的互調(diào)信號(hào)包括在不同點(diǎn)上產(chǎn)生的互調(diào)，是所有互調(diào)的矢量疊加，如被測互調(diào)、殘留互調(diào)。同時(shí)由于觀測互調(diào)的點(diǎn)是固定的，而基于被測器件的電長度，所有互調(diào)信號(hào)將根據(jù)電長度引起的相位不一致進(jìn)行矢量疊加。

（a） 互調(diào)疊加原理示意圖（相位差0°）

（b） 互調(diào)疊加原理示意圖（相位差45°）

（c） 互調(diào)疊加原理示意圖（相位差90°）

（d） 互調(diào)疊加原理示意圖（相位差180°）

圖3 互調(diào)疊加原理示意圖

在基站天線互調(diào)測試中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電下傾角為0°時(shí)，一般是互調(diào)最差的點(diǎn)，當(dāng)電下傾角為5°或10°時(shí)，互調(diào)測試值會(huì)變好。這是因?yàn)檩椛鋯卧a(chǎn)生的互調(diào)信號(hào)將根據(jù)電長度引起的相位不一致進(jìn)行疊加，隨著電下傾角度的增加，相位的差異越來越大，矢量疊加值越來越小，實(shí)際互調(diào)值變好。通過互調(diào)測試值隨著電下傾角度增加變化的情況，可進(jìn)行饋電網(wǎng)絡(luò)互調(diào)故障點(diǎn)的初步定位。

3.6 接觸的非線性

理想接觸：兩個(gè)接觸面完全光滑，同時(shí)接觸力度適當(dāng)，此時(shí)電流均勻的在接觸面上通過，因此電流密度很小，產(chǎn)生的互調(diào)最小。松動(dòng)接觸：兩個(gè)接觸面不平整，如存在劃痕、毛刺等，當(dāng)接觸力度過小，則使接觸面上存在大量不連續(xù)的區(qū)域，導(dǎo)致接觸區(qū)域產(chǎn)生較大的電流密度，從而引起較強(qiáng)的互調(diào)電平。緊固接觸：條件如松動(dòng)接觸，但接觸力度加大，則接觸不連續(xù)的區(qū)域大量減少，接觸區(qū)域上的電流密度隨之減小，互調(diào)電平有很大改善。較大的接觸壓力有利于“刺穿”可能產(chǎn)生非線性傳導(dǎo)的氧化物，因此無源互調(diào)電平隨有效趨膚深度內(nèi)的接觸面積的增加而減小。

在零軸向壓力下，所有的金屬接觸都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)的交調(diào)產(chǎn)物，要嚴(yán)格控制力矩衰減，力矩衰減過大會(huì)造成軸向壓力下降而惡化互調(diào)，力矩衰減可通過螺紋緊固件的防松來保證，如使用耐落膠螺釘。對金屬接觸來說，接觸面的清潔度甚至比表面粗糙度更加重要。帶有銀或錫鍍層的金屬接觸會(huì)產(chǎn)生較低的互調(diào)產(chǎn)物，帶有氧化層的金屬接觸會(huì)產(chǎn)生高的互調(diào)產(chǎn)物。

為保證導(dǎo)體接觸面在有效趨膚深度內(nèi)，可以保持壓力穩(wěn)定的良好面接觸，并極大減輕振動(dòng)測試后的接觸面“滑移”造成的接觸惡化，常常采用“嵌入式”接觸的方法：（1）“軟”—“硬”接觸，在相對接觸的其中的一個(gè)導(dǎo)體表面電鍍塑性變形能力較強(qiáng)的金屬鍍層，如鍍銀、鍍錫；（2）“硬”—“軟”—“硬”接觸，在相對接觸的兩個(gè)導(dǎo)體之間，加入墊塑性變形能力較強(qiáng)的金屬，如銅箔、銅片。

當(dāng)相對接觸的其中一個(gè)導(dǎo)體的剛度不足時(shí)（材質(zhì)塑性變形能力較強(qiáng)、接觸處的厚度較薄，都可以造成剛度不足），要確保軸向壓力線方向通過有效導(dǎo)體接觸面，盡量保證接觸面在接觸中只受到軸向壓力，沒有其他附加彎矩。只有這樣，才能使擰入力矩在較大的范圍內(nèi)變化時(shí)，接觸面還是真正意義上的“面接觸”。在實(shí)際應(yīng)用中的典型例子：凸包直徑和螺釘盤頭直徑相當(dāng)，DIN型連接器的互調(diào)環(huán)應(yīng)盡量往外側(cè)。

在接觸面設(shè)計(jì)容屑槽減小非線性風(fēng)險(xiǎn)。由于鍍層在零件邊角厚度會(huì)變厚，螺釘旋入時(shí)會(huì)對螺孔有一個(gè)切削過程，會(huì)有金屬屑（有鍍層金屬，也可能有基材金屬）排出，排屑是雙向的，向前的排屑落入外部可通過清潔去除，向后的排屑收納在容屑槽內(nèi)。如果沒有容屑槽，在螺釘旋入的過程中，金屬屑會(huì)排到螺孔的端面，在接觸面之間引入接觸的非線性風(fēng)險(xiǎn)。

基站天線幾乎全部的金屬在與金屬接觸中，其中一個(gè)接觸面都是反射板。反射板沖裁內(nèi)孔的毛刺和毛邊的高度是導(dǎo)致接觸非線性的關(guān)鍵因素：毛邊方向（BURR SIDE）在饋電網(wǎng)絡(luò)安裝面，毛刺極限值為f級(jí)（緊密級(jí)），使電流路徑直接是反射板正面到振子，電流流經(jīng)的表面種類少，互調(diào)容易控制好。

避免移動(dòng)型接觸。在傳輸線的路徑上，為保證傳輸線的連續(xù)性，所有連接和接觸都應(yīng)該剛性連接（焊接或有軸向壓力的面接觸）。不能混淆介質(zhì)移相器的介質(zhì)移動(dòng)，移動(dòng)的是介質(zhì)，既不是內(nèi)導(dǎo)體，也不是外導(dǎo)體。移相器的互調(diào)量級(jí)在理論上：金屬移相器最差，PCB移相器相對居中，介質(zhì)移相器互調(diào)最優(yōu)且最穩(wěn)定。

振動(dòng)后產(chǎn)生的接觸非線性。振動(dòng)影響互調(diào)主要在于使各處的接觸面的接觸質(zhì)量重新分布或是破壞傳輸線的連續(xù)性：（1）螺釘震松了，接觸面的軸向壓力減?。唬?）接觸面表面質(zhì)量由于軸向沖擊，側(cè)向微“滑移”，表面質(zhì)量惡化了；（3）不可靠的焊點(diǎn)（虛焊、冷焊）內(nèi)部裂開，產(chǎn)生了“接觸面”；（4）PCB焊盤受力，存在程度不同的銅箔剝離；（5）同軸電纜懸臂過長，振動(dòng)造成了內(nèi)導(dǎo)體或編織層外導(dǎo)體疲勞破壞，造成傳輸線的不連續(xù)。

3.7 材料的非線性

材料的非線性造成的互調(diào)需要結(jié)合載波功率和電流密度來研究和定義。常用的鋁合金、鋅合金、黃銅牌號(hào)，非線性較弱，鍍上5倍趨膚深度的銀、錫鍍層后，可基本屏蔽基材的非線性影響。由于強(qiáng)度、鍍層附著力等原因必須使用鐵磁體材料（不銹鋼、鋼、鎳）時(shí)：在電流密度微弱的地方，經(jīng)過互調(diào)驗(yàn)證，可使用弱磁性或已退磁材料；在電流密度中等大小的地方，可通過合適厚度的鍍層來屏蔽鐵磁體材料或基礎(chǔ)鍍層的非線性；在電流密度大的地方，可通過接觸面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，改變電流流向來避免鐵磁體產(chǎn)生的影響。

3.8 零件的表面特性

材料的表面特性是產(chǎn)生無源互調(diào)的重要因素，表面特性受氧化物組織及清潔度的影響。焊點(diǎn)的焊后表面清潔程度，電鍍保護(hù)劑的厚度，灰塵、汗?jié)n，都會(huì)惡化零件表面質(zhì)量以影響互調(diào)。反射板表面的深劃痕+表面的灰塵累積，有較大的使互調(diào)惡化的風(fēng)險(xiǎn)，可以采取如下兩個(gè)措施來優(yōu)化反射板板表面質(zhì)量：（1）減少反射板上的壓鉚件設(shè)計(jì)，壓鉚工序是形成反射板劃痕的主要渠道；（2）天線的清潔工作很難做，在反射板兩個(gè)表面的靜電覆膜應(yīng)一直到裝配前才撕掉，靜電覆膜可以減緩周轉(zhuǎn)儲(chǔ)存中產(chǎn)生的劃痕，同時(shí)可以避免灰塵的堆積。

3.9 溫度

焊接的溫度是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。金屬和非金屬隨溫度不同，線膨脹系數(shù)不一致，是“三明治”（金屬—非金屬—金屬）連接結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的主要因素之一。橫截面相對長度尺寸較小的金屬和非金屬零件，在長度的兩端固定連接，晝夜溫差會(huì)造成零件產(chǎn)生復(fù)雜的內(nèi)力，內(nèi)力反復(fù)的作用會(huì)惡化接觸面質(zhì)量，減小接觸面壓力，進(jìn)而影響互調(diào)。

同軸電纜受溫度變化對互調(diào)有影響，彎曲半徑越小，影響越明顯。

3.10 時(shí)間和頻次

時(shí)間越長，互調(diào)越差，需要減小互調(diào)隨著時(shí)間惡化的程度。返修互調(diào)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)的一種現(xiàn)象是越修越差。鍍錫零件隨著存放時(shí)間的延長，產(chǎn)生“錫須”，互調(diào)逐漸惡化。連接器設(shè)計(jì)不合理，隨插拔頻次的增加使互調(diào)風(fēng)險(xiǎn)增加。反復(fù)的脫焊維修，造成鍍層破壞、焊盤破壞，使互調(diào)惡化。同軸電纜反復(fù)彎折破壞，造成互調(diào)惡化。如果造成了難以定位的互調(diào)故障點(diǎn)，則無法繼續(xù)返修，產(chǎn)品報(bào)廢。

3.11 應(yīng)力和變形

反射板的應(yīng)力和變形是目前影響天線互調(diào)失效和不穩(wěn)定的最重要因素之一。基站天線是以反射板為安裝主體的，反射板自身設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠會(huì)造成變形；剛度比反射板高的其他結(jié)構(gòu)件在與反射板連接緊固時(shí)，也會(huì)造成反射板變形；反射板與玻璃鋼天線罩的兩端固定連接，由于晝夜溫差季節(jié)變化的溫度應(yīng)力，會(huì)造成反射板變形。

應(yīng)力和變形會(huì)惡化關(guān)鍵接觸面的接觸質(zhì)量，進(jìn)而影響互調(diào)，典型的例子就是安裝板。安裝板一般安裝在反射板的饋電網(wǎng)絡(luò)面，射頻電流密度很小，按常理應(yīng)該對互調(diào)影響很小，但在實(shí)際使用中，對互調(diào)影響非常大。安裝板對互調(diào)的影響如下：安裝板由于為鋼板，強(qiáng)度非常高，安裝板的折彎精度較差，造成相對面的平行度較大，在采用M6或M8螺釘緊固安裝板和反射板時(shí)，會(huì)使反射板產(chǎn)生復(fù)雜的形變，主要影響機(jī)制有兩個(gè)：（1）形變產(chǎn)生沿反射板平面方向的應(yīng)力，反射板平面方向有位移產(chǎn)生，此位移會(huì)造成已經(jīng)穩(wěn)定接觸的相對表面產(chǎn)生沿反射板平面方向的微量“滑移”，惡化接觸面表面質(zhì)量，互調(diào)惡化；（2）反射板在接觸處變“凸”或變“凹”，接觸面由環(huán)狀面接觸惡化為“點(diǎn)”、“線”接觸，接觸壓力過大或過小且不穩(wěn)定?；フ{(diào)測試中敲打安裝板和反射板互調(diào)跳變是此問題的一個(gè)佐證。擰松再重新緊固這些螺釘，是改善接觸面質(zhì)量、調(diào)整接觸面壓力，返修互調(diào)的臨時(shí)舉措。優(yōu)化安裝板的設(shè)計(jì)，提高鈑金件精度，努力從結(jié)構(gòu)上消除或減弱安裝板導(dǎo)致反射板變形的附加作用才是長久之計(jì)。

3.12 外來的PIM干擾

在互調(diào)微波暗室中的待測天線，距吸波材料要有一定距離，能確保吸波材料感應(yīng)回波不產(chǎn)生互調(diào)?；フ{(diào)測試平臺(tái)要使用非金屬材料避免外來的PIM干擾。天線所有的安裝附件，要使用熱浸鋅或退磁的不銹鋼材料，避免外來的PIM干擾。劣質(zhì)的手糊美化天線玻璃鋼外罩、碳纖維等非線性物質(zhì)的聚集，也會(huì)造成互調(diào)惡化。如果內(nèi)測互調(diào)指標(biāo)合格的天線，在外部測試或工程使用中出現(xiàn)互調(diào)異常，則要關(guān)注外來的PIM干擾。

3.13 電導(dǎo)通和非電導(dǎo)通

不在傳輸線上，最好避免直接電導(dǎo)通，如果受限于安裝條件，不可避免地出現(xiàn)電導(dǎo)通，則一定要參照傳輸線上接觸的非線性來分析。由于防雷接地的需要，天線在靠近端口的地方要有可靠的低電阻接地，有3種接地形式：（1）連接器法蘭接地；（2）同軸電纜外導(dǎo)體接地；（3）第一級(jí)的功分器圍框接地。當(dāng)饋線上有感應(yīng)雷時(shí)，通過3種接地形式→反射板→安裝板→下角臂→抱桿→鋼結(jié)構(gòu)通信塔塔身→鋼結(jié)構(gòu)通信塔塔身和基礎(chǔ)的金屬搭接→基礎(chǔ)鋼筋籠→接大地，來泄掉感應(yīng)雷擊。

高頻輻射單元和反射板是否直接電導(dǎo)通，行業(yè)中有兩種趨勢，各有優(yōu)劣，分析如下：（1）高頻輻射單元和反射板直接電導(dǎo)通，天線理論極限互調(diào)水平要比非直接電導(dǎo)通好約5dBm，天線抗感應(yīng)雷擊效果好，但這需要嚴(yán)格質(zhì)量管控的物料和制程較多，目前為行業(yè)主流趨勢；（2）高頻輻射單元利用塑料卡扣安裝，不直接和反射板電導(dǎo)通，天線理論極限互調(diào)水平要比直接電導(dǎo)通差約5dBm，但是可以規(guī)避反射板應(yīng)變、接觸面惡化、力矩衰減等互調(diào)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，有利于提高互調(diào)的穩(wěn)定性，國外廠家應(yīng)用較多；（3）高頻輻射單元和反射板是否直接電導(dǎo)通，還會(huì)對較多的電氣指標(biāo)產(chǎn)生正面或負(fù)面影響，需要綜合考慮，多頻多端口天線中已有廠家通過調(diào)整高頻輻射單元與反射板電導(dǎo)通或非電導(dǎo)通來優(yōu)化電氣指標(biāo)。

其他饋電網(wǎng)絡(luò)部件固定在反射板上的方式是使用塑料卡扣連接替代螺釘連接，可極大減小互調(diào)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

4 基站天線互調(diào)測試系統(tǒng)的搭建

基站天線互調(diào)測試系統(tǒng)的搭建包括以下要點(diǎn)：

（1）互調(diào)儀的輸出功率要有較高的精度，互調(diào)測試同軸電纜的長度不宜過長，避免實(shí)際到達(dá)天線端口的功率偏低，互調(diào)測試值偏高。

（2）要求互調(diào)測試系統(tǒng)（互調(diào)儀、跳線、低互調(diào)負(fù)載）的殘余互調(diào)余量要大于10dBm，當(dāng)被測部件的實(shí)際互調(diào)電平接近測試系統(tǒng)的殘余互調(diào)電平時(shí)，由于兩者的矢量合成，互調(diào)電平的測量不確定度就會(huì)變大。

（3）反復(fù)拆卸的端口在使用一段時(shí)間后，需要進(jìn)行例行的端口清潔，射頻端口的緊固應(yīng)使用按推薦值校準(zhǔn)的力矩扳手緊固。

（4）互調(diào)測試系統(tǒng)的跳線在測試過程中需保持合理的彎曲半徑。

（5）互調(diào)測試系統(tǒng)的跳線不得對兩端連接器產(chǎn)生過大的剪力，過大的剪力會(huì)造成內(nèi)導(dǎo)體的偏心受力，引起插孔內(nèi)導(dǎo)體的偏心接觸，互調(diào)測試值不穩(wěn)定。

（6）要接低互調(diào)負(fù)載測試連接器、跳線和PCB組件（如功分器、移相器）的互調(diào)?？蛰d測試互調(diào)，由于被測部件的失配，能量大部分被反射回互調(diào)儀，通過功放輸出端口串接的環(huán)形器后的負(fù)載吸收會(huì)造成功放壽命降低。若測試的是PCB部件，由于過載造成溫升，則引起銅皮附著力惡化或局部PCB的碳化，形成互調(diào)隱患。

（7）對于關(guān)鍵部件，如端口跳線、移相器組件，要制定合理的部件級(jí)互調(diào)測試策略。避免將有重大互調(diào)質(zhì)量隱患的部件裝配到天線上，造成整機(jī)互調(diào)返修困難。如可進(jìn)行跳線的互調(diào)預(yù)測試、移相器組件的互調(diào)預(yù)測試。

5 結(jié)束語

文章首先介紹了基站天線的結(jié)構(gòu)組成，在此基礎(chǔ)上提出并逐項(xiàng)剖析了基站天線互調(diào)分析的13個(gè)維度，并強(qiáng)調(diào)基站天線的互調(diào)需要定性和定量來分析?；咎炀€三階互調(diào)控制水平是衡量一個(gè)天線廠家電氣、結(jié)構(gòu)、工藝、來料和制造水平等綜合實(shí)力的重要指標(biāo)，本文的分析研究對基站天線互調(diào)研究的進(jìn)一步發(fā)展有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張世全，葛德彪. 通信系統(tǒng)無源非線性引起的互調(diào)干擾[J]. 陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)： 自然科學(xué)版， 2004（1）： 58-62.

[2] 李明德. 無源交調(diào)干擾（PIMI）的產(chǎn)生與預(yù)防——射頻連接器低PIM設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)電元件， 2005（2）： 3-18.

[3] 丁亞玲，徐云東，張玉山. 衛(wèi)星無源互調(diào)抑制及測量方法研究[J]. 上海航天， 2015（2）： 54-58.

[4] 范頌東. 基站天線無源互調(diào)干擾的分析與預(yù)防[J]. 機(jī)電信息， 2014（9）： 146-148.

[5] 葉強(qiáng)，周浩淼，鄒新民，等. 基于計(jì)算機(jī)一體化無源互調(diào)測試系統(tǒng)的研究[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào)， 2009（7）： 1540-1545.

[6] 唐志輝，李洪超，王蘇明. 非線性媒質(zhì)無源交調(diào)電平預(yù)測[J]. 中國空間科學(xué)技術(shù)， 2010（3）： 43-50.

[7] 杜援，邱陽，戚文敏，等. 淺談移動(dòng)通信系統(tǒng)中互調(diào)干擾的產(chǎn)生和排查[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用， 2014（3）： 40.

[8] 張世全，葛德彪，魏兵. 微波頻段金屬接觸非線性引起的無源互調(diào)功率電平的分析和預(yù)測[J]. 微波學(xué)報(bào)， 2002（4）： 26-30.

[9] 趙建勛，陸曼如，鄧軍. 射頻電路基礎(chǔ)[M]. 西安： 西安電子科技大學(xué)出版社， 2010.

[10] 朱輝. 實(shí)用射頻測試和測量[M]. 2版. 北京： 電子工業(yè)出版社， 2012.

[11] 雷振亞. 射頻/微波電路導(dǎo)論[M]. 西安： 西安電子科技大學(xué)出版社， 2005.

[12] 中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司. 中國聯(lián)通室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)規(guī)范[Z]. 2014. ★

作者簡介

吳衛(wèi)華：工程師，學(xué)士畢業(yè)于武漢大學(xué)，現(xiàn)任職于武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司天饋事業(yè)部，主要從事基站天線、多系統(tǒng)接入平臺(tái)和無源器件的結(jié)構(gòu)工藝等研究工作。

張申科：高級(jí)工程師，學(xué)士畢業(yè)于西安電子科技大學(xué)，擔(dān)任天線系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事會(huì)副理事長、中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)TC5-WG11組副組長，現(xiàn)任武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司天饋事業(yè)部副總經(jīng)理，全面負(fù)責(zé)天線新產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用工作，擁有30多年天線技術(shù)研究開發(fā)工作經(jīng)驗(yàn)，是無線通信天線技術(shù)領(lǐng)域的專家。

丁勇：高級(jí)工程師，博士畢業(yè)于香港城市大學(xué)毫米波國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，現(xiàn)任職于武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司天饋事業(yè)部，主要從事基站天線前沿技術(shù)研究工作，完成及在研國家科技重大專項(xiàng)4項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明專利9項(xiàng)，在全球頂尖天線學(xué)術(shù)雜志發(fā)表論文4篇，獲省級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng)。