基站的无源互调问题及其故障定位

为什么无源互调问题越来越受关注？

移动通信高速数据通信的发展增加了蜂窝系统内的网络业务量，也在一定程度上影响了网络性能。随着额外新增的移动通信发射机和调制信号添加到既有的或新的基站，统计到的基站性能可能大幅变化，这可能会导致基站性能变差、扇区性能恶化或者覆盖率降低等等。

无源互调问题近来已经成为网络性能的最前沿问题，基于以下一系列原因或几个原因的组合：

越来越高的射频功率：

相同的天线阵上多个频段的系统：

满负荷的多载波系统；

高负荷的高密度/业务量基站：

宽带接收滤波器：

复用天线阵；

越来越宽的信号带宽5MHz，10MHz，20MHz等：

体系架构老化一主要是腐蚀的或松的连接头；

由周围环境导致的环境二极管效应：

由干湿天气条件造成的间歇、时断时续的环境二极管效应；

邻基站产生无源交通。

一个现场的无源互调测量应当是一个线性度测量和建筑质量测量的综合。这就是为什么必须要在现场测量无源互调的原因。

无源互调现场测试与定位方案

为了测试基站的接收机干扰是否受到两个或者多个发射频率的无源互调干扰，安立公司开发了专用于测量无源互调的无源互调分析仪PIM Master。安立公司针对移动通信CDMA频段、E—GSM频段、PCS和AWS频段推出了第一代高性能无源互调测试系列解决方案PIMMaster，包括MW8208A，MW8209A和MW8219A，分别覆盖中国移动，中国联通和中国电信运营频段的无源互调测试。

安立公司具有40瓦发射功率和已获得专利的无源互调故障点定位（Distance-to-PIM，DTP）技术的PIMMaster是专为现场查找无源互调问题、快速定位无源互调问题的而设计的方案。

安立公司开发并发明的精确定位无源互调故障源的技术，称为无源互调故障点定位（即DTP），为安立无源互调分析仪PIM Master的特色功能。工程维护人员不用再浪费时间敲击铁塔试图定位无源互调故障源，如果无源互调来自于天线系统或者周围环境也不用再犹豫不决，在几秒钟内，无源互调故障点定位技术可以测量天线系统内和天线系统外的所以的静态无源互调故障问题的相对幅度大小和故障。只有无源互调故障点定位技术才能发现的无源互调故障包括：污染了的连接头，腐蚀的连接头，扭矩过大的连接头，存在微观电弧的连接头，天线系统外的无源互调问题。无源互调故障点定位测试相对于传统的无源互调测试来说提供了更多的洞察力，这些获得的定位信息可以加速问题源的修复，控制问题源的修复成本，帮助制定精确的预算计划等等。比较不同时间PIM的测试值变化，可以观察器件是否随着老化而性能恶化，这可以使得PIM源在升级为导致掉话或阻塞的故障之前被修正。

无源互调是对功率敏感的。现今基站发射塔承载的功率越来越大，PIM Master对此专门为测量无源互调量身设计了2x40瓦的射频功率特色功能，能发现更多的传统20瓦无源互调测试仪发现不了的无源互调问题。无源互调问题对功率敏感且可能是间歇时断时续的，无源互调问题刚刚开始出现并表征的时候经常就是这样的情况。这可能是由于轻微的腐蚀，高业务量的负荷，或者天气条件的变化导致了环境半导体等。使用高的功率电平经常可以使时断时续的故障变得可以观察。高的功率电平对发现多载波天线系统中的故障来说是必要的，对于发现连接头中的在显微镜下看到的缝隙形成的微观电弧也是必要的。

安立无源互调测试方案能完成测量功能可列举如下：

（1）无源互调测试：发射信号的3阶，5阶，和7阶互调产物绝对幅度和相对幅度，如图1。

（2）噪底电平：基站的接收噪底电平，如图2。

（3）无源互调故障点定位：系统内和系统外的多个无源互调问题故障源一次性定位（距离和相对幅度），如图3。

（4）配套的安立手持高性能仪表为可完成频谱测量、基站信号质量监测、各种通信制式的信号解调/射频测量/空中接口测量功能、基站系统内部单元故障排查、基站系统外部干扰排查与干扰定位、室内与室外信号覆盖、多信道扫描、基站功率监测等功能。

典型测试案例与结果分析

以下案例均来自于安立无源互调分析仪PIM Master在客户外场测试中的实际现场测试结果。

1.线缆腐蚀受损引起的无源互调问题定位

在某基站外场的实际测试中，检查某根馈线，其PIM值为-62.6dB如图4。采取安立专利特色功能DTP进行无源互调定位，定位在约22米，结果如图5。

此处位于基站塔上，工程维护人员至约22米处寻找故障，发现如图6所示线缆腐蚀破损，此故障系施工质量造成的线缆外皮划痕，由于日晒雨淋腐蚀造成了线缆内部受损，造成的故障。

类似的线缆腐蚀受损问题，由于在基站塔上，如果不采取安立极具特色功能的无源互调故障定位技术手段，采取纯敲击人工手段，几乎不可能定位和排查到。工程维护人员不用再浪费时间敲击铁塔试图定位无源互调故障源，只有无源互调故障点定位技术才能发现的静态无源互调故障包括：污染了的连接头，腐蚀的连接头，扭矩过大的连接头，存在微观电弧的连接头，天线系统外的无源互调问题。无源互调故障点定位测试相对于传统的无源互调测试来说提供了更多的洞察力，这些获得的定位信息可以加速问题源的修复，控制问题源的修复成本，帮助制定精确的预算计划等等。

2.天馈系统中无源器件质量不合格造成的无源互调问题定位

在某基站外场的实际测试中，检查某根馈线，其PIM值为-76.8 dB，如图7。采取安立专利特色功能DTP进行无源互调定位，定位在约7.8米，结果如图8。此处位于馈线和掉线的连接处上，工程维护人员至约7.8米处寻找故障，发现如下避雷器，拆除该避雷器后，发现故障消失，如图9。