錢(qián)思齊

摘 要：隨著當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。在這樣的情況下，移動(dòng)通信基站的運(yùn)行效果也越來(lái)越為當(dāng)今社會(huì)所重視。為實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信基站中駐波系數(shù)的科學(xué)檢測(cè)與優(yōu)化，保障移動(dòng)通信基站的良好運(yùn)行，本文通過(guò)S網(wǎng)絡(luò)對(duì)功放末端以及天線口位置這兩者之間的駐波系數(shù)關(guān)系進(jìn)行分析。希望通過(guò)本次的分析，可以讓駐波檢測(cè)達(dá)到高精度和低成本的功能效果。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信;通信基站;駐波系數(shù);檢測(cè);優(yōu)化

引言：在當(dāng)今，移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展十分迅速，而移動(dòng)通信基站在該技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展中所發(fā)揮的作用也至關(guān)重要。但是在移動(dòng)通信基站的具體應(yīng)用中，安裝不規(guī)范以及天線異常等的情況都會(huì)對(duì)其應(yīng)用效果產(chǎn)生很大程度的不利影響?；诖?，關(guān)于移動(dòng)通信基站的駐波系數(shù)檢測(cè)與優(yōu)化也開(kāi)始備受當(dāng)今社會(huì)所關(guān)注。而通過(guò)以往的駐波系數(shù)檢測(cè)方案來(lái)看，實(shí)施成本高、誤差大等的問(wèn)題都十分常見(jiàn)。針對(duì)這樣的情況，就需要對(duì)以往的檢測(cè)方案進(jìn)行合理優(yōu)化，以此來(lái)節(jié)約檢測(cè)成本，提高檢測(cè)精度，為移動(dòng)通信基站的良好運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 移動(dòng)基站駐波系數(shù)檢測(cè)的重要性分析

在當(dāng)今，移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)成為了全世界發(fā)展最快的一項(xiàng)技術(shù)，而在該技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，具有基礎(chǔ)性作用的移動(dòng)通信基站也成為了一項(xiàng)關(guān)鍵的建設(shè)與發(fā)展目標(biāo)。眾所周知，移動(dòng)通信基站的科學(xué)合理運(yùn)行將會(huì)對(duì)整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量、應(yīng)用效果、安全性能等諸多方面產(chǎn)生直接的影響作用[1]。尤其是在當(dāng)今的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和發(fā)展中，移動(dòng)通信基站所發(fā)揮的作用更是至關(guān)重要。對(duì)于移動(dòng)通信基站的工作運(yùn)行而言，駐波系數(shù)檢測(cè)是一項(xiàng)關(guān)鍵的工作內(nèi)容。良好的駐波系數(shù)檢測(cè)不僅可及時(shí)發(fā)現(xiàn)移動(dòng)通信基站中的相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行問(wèn)題，并使其得到及時(shí)解決，以此來(lái)確?；局懈鱾€(gè)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提升設(shè)備使用壽命;同時(shí)也可以進(jìn)一步確保移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍及其穩(wěn)定性，為當(dāng)今社會(huì)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供有力的技術(shù)支撐[2-5]。

在移動(dòng)通信基站的應(yīng)用中，如果出現(xiàn)安裝不規(guī)范或者是天線異常等的情況，基站中的輸出與負(fù)載便會(huì)出現(xiàn)不匹配現(xiàn)象，進(jìn)而顯著提升回波，降低設(shè)備自身的輸出功率，使其覆蓋范圍明顯縮小，導(dǎo)致覆蓋邊緣位置的物聯(lián)網(wǎng)終端出現(xiàn)接入不穩(wěn)定或者是離線現(xiàn)象。這樣的狀態(tài)如果長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)下去，便會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行造成不利影響，使其穩(wěn)定性和可靠性不斷降低，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)龤гO(shè)備。而良好的駐波系數(shù)檢測(cè)則可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)此類(lèi)異常，并及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警，讓移動(dòng)通信基站應(yīng)用過(guò)程中的異常情況得以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和及時(shí)處理，盡最大限度確?；驹O(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保障移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。由此可見(jiàn)，在移動(dòng)通信基站中，駐波系數(shù)檢測(cè)具有非常重要的運(yùn)行和安全保障作用。

2 移動(dòng)通信基站駐波檢測(cè)優(yōu)化方案概述

2.1方案概述

有學(xué)者對(duì)雙工器輸出端上的B參考點(diǎn)位置加設(shè)耦合器進(jìn)行了描述，并對(duì)耦合雙工器中輸出端口進(jìn)行了前向以及反向功率描述，同時(shí)計(jì)算出了其輸出口位置的駐波[6]。但是因?yàn)檫@種方案是將額外的耦合器加設(shè)到主通路上，會(huì)導(dǎo)致基站靈敏度以及輸出功率的降低，同時(shí)，因?yàn)樵摲桨高M(jìn)行了功率檢測(cè)電路以及耦合器的增加，也將會(huì)顯著提升硬件成本。

為有效解決上述問(wèn)題，又有學(xué)者對(duì)PA模塊以及雙工模塊這兩者之間的耦合器應(yīng)用進(jìn)行描述，并引出耦合器自身的反向功率，借助于切換開(kāi)關(guān)和DPD復(fù)用反饋回路來(lái)檢測(cè)其功率[7]。這種方案并不會(huì)導(dǎo)致成本的顯著增加，但該方案僅僅能夠?qū)﹄p工器下行輸入口位置的A參考點(diǎn)進(jìn)行駐波檢測(cè)，并不能對(duì)B參考點(diǎn)進(jìn)行駐波檢測(cè)。如果雙工器端口位置的駐波不為1，這種方案所檢測(cè)到的駐波就會(huì)與實(shí)際駐波存在很大誤差。下圖是駐波檢測(cè)方案示意圖：

2.2理論推導(dǎo)

在對(duì)二端口網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行描述的過(guò)程中，可通過(guò)S矩陣的形式來(lái)進(jìn)行描述，下圖為其S矩陣示意圖：

在以上的S矩陣中，其S參數(shù)的矩陣方程可以按照以下方式來(lái)進(jìn)行定義：

在以上方程中，端口k位置的入射波用ak表示;端口k位置的反射波用bk表示，k的取值是1，2.各個(gè)端口位置的電壓列向量用V表示;各個(gè)端口位置的電流列向量用I表示;各個(gè)端口位置的特性阻抗用Z0表示。

通過(guò)以上的S矩陣方程分析可知，如果將匹配負(fù)載接入到二端口位置，此時(shí)的負(fù)載便會(huì)完全被吸收，也就是轉(zhuǎn)為零，具體情況如下：

在以上的方程中，S11所代表的是在物理意義上，將匹配負(fù)載連接到二端口位置時(shí)，一端口位置的電壓所具有的反射常數(shù);S21所代表的是在物理意義上，將匹配負(fù)載連接到二端口位置時(shí)，一端口位置到二端口位置的傳輸系數(shù)[8]。

如果將相應(yīng)的匹配負(fù)載連接到一端口位置，則b1也會(huì)完全被吸收，此時(shí)的a1就位零，具體情況如下：

同樣的道理，在以上方程中，S22所代表的是在物理意義上，將匹配負(fù)載連接到一端口位置時(shí)，二端口位置的電壓所具有的反射常數(shù);S12所代表的是在物理意義上，將匹配負(fù)載連接到一端口位置時(shí)，二端口位置到一端口位置的傳輸系數(shù)。

而對(duì)于一端口和二端口，其駐波系數(shù)ρ可以按照以下方程來(lái)進(jìn)行計(jì)算：

3 移動(dòng)通信基站駐波檢測(cè)優(yōu)化方案的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)圖1可看出，如果上行低噪放輸入端口位置具有良好的匹配效果，雙工器便可以等效成二端口網(wǎng)絡(luò)。其中的參考面A屬于一端口，參考面B屬于二端口。在對(duì)這一情況下的二端口網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行描述性計(jì)算的過(guò)程中，可以按照以下的方程來(lái)進(jìn)行描述：

b1=S11a1+S12a2

b2=S21a1+A22a2

在對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中，可以按照以下的方式來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)：分別將駐波是2（也就是反射系數(shù)是1/3）形式的失配負(fù)載、全反射形式的負(fù)載以及匹配負(fù)載接入到二端口位置。將相同入射波輸入到一端口位置，對(duì)一端口位置的反射波進(jìn)行測(cè)試，然后將其分別按照a1、b1、b1和b1進(jìn)行記錄[9]。具體優(yōu)化過(guò)程中，考慮到這一雙工器網(wǎng)絡(luò)屬于互易形式，便得出了以下的一個(gè)方程組：

在以上的這個(gè)方程組中，未知數(shù)的個(gè)數(shù)共有8個(gè)，分別是S11、S21、S12、S22、a2、b2、a2以及b2。通過(guò)對(duì)這個(gè)八元一次方程組的求解可以得出S11、S21、S12以及S22的具體結(jié)果，這樣也就可以計(jì)算出這個(gè)雙工器二端口位置的S矩陣網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。

將任意負(fù)載接入到參考面B中，在A端口位置都可以有入射波輸入，具體優(yōu)化過(guò)程中，需要對(duì)該位置的入射波以及反射波進(jìn)行功率測(cè)試，這樣便可對(duì)B端口位置的入射波a2以及該位置的反射波b2進(jìn)行計(jì)算。在參考面B向天線一端看去，其入射波是b2，反射波是a2，而通過(guò)計(jì)算b2和a2，便可對(duì)天線口位置的駐波系數(shù)進(jìn)行計(jì)算[10]。以下是具體的計(jì)算情況：

通過(guò)這樣的方式，便可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信基站中駐波系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化，以此來(lái)提升駐波系數(shù)測(cè)量精度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)移動(dòng)通信基站的運(yùn)行問(wèn)題，盡最大限度避免由于移動(dòng)通信基站設(shè)備運(yùn)行故障對(duì)設(shè)備本身的不利影響，確保移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，以此來(lái)有效滿(mǎn)足當(dāng)今社會(huì)對(duì)于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用需求。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，伴隨著當(dāng)今移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，關(guān)于移動(dòng)通信基站中的駐波檢測(cè)效果也開(kāi)始越來(lái)越為人們所關(guān)注。近年來(lái)，一些專(zhuān)家學(xué)者對(duì)其駐波檢測(cè)方案進(jìn)行了研究，并針對(duì)具體的檢測(cè)進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是通過(guò)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，以往的很多方案在經(jīng)濟(jì)性和精準(zhǔn)性方面都有待進(jìn)一步優(yōu)化。具體優(yōu)化中，可以通過(guò)功放以及雙工器這兩者之間的DPD功率檢測(cè)對(duì)功放末端位置進(jìn)行VSWR檢測(cè)，在校準(zhǔn)三次之后再對(duì)雙工器中的二端口S矩陣網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。這樣就可以計(jì)算出雙工器前端應(yīng)用過(guò)程中的入射功率以及反射功率計(jì)算，以此來(lái)精準(zhǔn)計(jì)算出天線端口位置的駐波系數(shù)。這種駐波系數(shù)檢測(cè)和計(jì)算方式不僅可全面提升其檢測(cè)精度，同時(shí)也可以在實(shí)施成本上實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的節(jié)約。

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