浅谈无线信号损耗的计算

浅谈无线信号损耗的计算

标签：信号功率电桥馈线

一引言

整理该文章，是自己本身参与项目中遇到的具体工作情况的点滴总结，希望能和大家做交流，有不合理之处也恳请大家指出。

几个基本的概念：

1. dB

dB是一个表征相对值的值，纯粹的比值，只表示两个量的相对大小关系，没有单位，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面的计算公式：10log（甲功率/乙功率），如果采用两者的电压比计算，要用20log（甲电压/乙电压）。

[例] 甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，甲的功率比乙的功率大3dB。反之，如果甲的功率是乙的功率的一半，则甲的功率比乙的功率小3 dB。

2. dBm

dBm是一个表示功率绝对值的值（也可以认为是以1mW功率为基准的一个比值），计算公式为：10log（功率值/1mw）。

[例] 如果功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。

[例] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：

10log（40W/1mw)=10log（40000）=10log4+10log10000=46dBm。

总之，dB是两个量之间的比值，表示两个量间的相对大小，而dBm则是表示功率绝对大小的值。在dB，dBm计算中，要注意基本概念，用一个dBm减另外一个dBm时，得到的结果是dB，如：30dBm - 0dBm = 30dB。

一般来讲，在工程中，dBm和dBm之间只有加减，没有乘除。而用得最多的是减法：dBm 减dBm 实际上是两个功率相除，信号功率和噪声功率相除就是信噪比（SNR）。dBm 加dBm 实际上是两个功率相乘。

结合中兴产品RRU（无线射频单元）R8860和R8840，其中R8860典型机顶输出功率为60W，约为47.8 dBm ；R8840典型机顶输出功率为40W，为46 dBm

换成dB和dBm后，原来的乘除运算为加减运算，如原来信号减小一半，在dB和dBm

处理中，只需要减3就可以了：

10log（0.5*甲功率/乙功率）=10log（甲功率/乙功率）+10log0.5=10log（甲功率/乙功率）-3 二线路衰减

本文章中提到的信号衰减主要是机柜到天线中间的损耗，不包括在自由空间中的损耗。信号从机柜到天线，中间要经过馈线和其他无源器件，下面分别从两个方面来说明。

目前常用的馈线种类有1/2，7/8，5/4等，馈线的直径由小到大，相应的馈损由大到小，下表为三种馈线的百米馈损。

馈损表standard(dB/100m)-1GHz standard(dB/100m)-2GHz 1/2 jumper 7.2 10.2

7/8 feeder 3.94 6.94

5/4 feeder 3.13 4.83

表一三种馈线的百米馈损

其中900M信号对应表中1GHz信号衰减，1800M和2100M对应2GHz信号衰减。如1/2馈线对900M信号的百米馈线损耗为7.2dB，1800M和2100M信号的百米馈线损耗为10.2 dB。一般应用场景中，1/2做跳线使用，用于连接设备和其他的馈线（7/8，5/4馈线）。

三无源器件衰减

常见的无源器件有电桥、耦合器、合路器等，以下主要介绍这三种无源期间的功能，具体应用场所。

（1）电桥

电桥的主要功能是进行同频合路，如两个900M的信号合成一路，两进两出的内部结构示意图如图一所示。同样，两进一出的电桥相当于把OUT1，OUT2其中一个端口内部接负载。

图一电桥内部结构图

理想的电桥，具体信号的流向，从IN1中输入信号，内部分成两路，从OUT1和OUT2输出，两个输出端口信号的强度分别为IN1输入信号强度的一半（3dB的衰减）。IN1和IN2输入两个同频段（不是同一个频点），信号强度为A和B，用电桥对这两个信号进行合路，输出后，OUT1和OUT2信号的强度为：

C=1/2*（A+B）（1）

D=1/2*（A+B）（2）

这样就完成了两个同频信号的合路，该电桥也叫3dB电桥。实际应用中，存在电桥内部无源器件对信号的衰减，衰减值大于3dB。同时也可以把3dB电桥作为基本器件根据实际场景的需要组合成各种形式的电桥，如两端输入，三端输出，输出端口信号衰减为3dB，6dB，6dB；两端输入，四端输出，输出端口信号衰减为6dB，6dB，6dB，6dB。具体组合如图二和图三所示。

图二两端输入，三端输出电桥

图三两端输入，四端输出

注：信号的流向是双向的，以上图中IN和OUT只做示意，理想状况下，3dB为衰减到原来的一半，6dB为衰减到原来的四分之一。

（2）耦合器

耦合器一般也用于同频合路，与电桥不同的，输入的信号不是平均分配到输出端口，根据衰减的不同，目前有6dB，10dB等耦合器，下图为6dB三端口耦合器的功能结构图。

图四6dB耦合器内部结构图

其中A和B两个为直通端，理想状况（不计内部无源器件对信号的损耗），B口对A口信号衰减1dB，C口为耦合端口，B口对C口信号衰减为6dB。

（3）合路器

合路器主要用于异频合路，主要分为两大类：两频合路器和三频合路器，现有的频段900M （G），1800M（P）和2100M（U），两频合路器可以由以上三种频率任意两种频率组合。

四案例分析

本案例主要引用了OMY站点，该站点为IBC点，通过POI对室内进行覆盖，根据设计指导原则，需要对发射信号进行功率控制，具体的改造过程如下：

图五OMY站点改造前无线设计图纸

图五为OMY站点改造前无线系统图，按照改造的过程，首先对2100M系统进行改造（图中表红色部分）。根据设计文件，为了改造后，无线信号的覆盖范围与改造前相近，总的改造原则是，3G信号输入POI设备的信号强度与原来相近。通过查找相关资料后，该站点改造前，输入3G POI端口的信号强度为40dBm（即为NSN 3G设备的柜顶发射功率：10W）。