华北电力大学工程硕士专业学位论文3.3.3双定向祸合器的校准测量................................……巧3.4解调对数放大器/控制器AO8318............................……183.4.IAD8318芯片的介绍......................................……183.4.2AD8318芯片的基本连接..................................……193.4.3几种功率检测的方法....................................……203.4.4AD8318芯片的特点.....................................……223.4.5AD8318芯片的相关计算.................................……233.4.7AD8318芯片的温度漂移，.................................……243.4.8AD8318芯片的响应时间..................................……253.4.9小结..................................................……263.5衰减匹配电路...........................................……263.6模拟集中采集扫描模块...................................……263.7TC35i短信模块..........................................……27第四章监测前置机软件设计及算法研究...........................……294.1通道差异补偿...........................................……294.1.IAD8318的校准..........................................……294.1.2衰减匹配电路和AD7924的校准...........................……294.1.3通道差异补偿的计算....................................……294.2实验室测量补偿.........................................……294.3工程经验补偿...........................................……304.4算法描述及软件流程框图.................................……30第五章监测中心软件设计.......................................……315.1.用户管理功能...........................................……315.1.1用户管理范围与用户权限................................……315.1.2用户管理..............................................……315.1.3日志管理功能..........................................……315.2配置管理功能...........................................……325.2.1添加对象..............................................……325.2.2删除对象..............................................……325.2.3中心配置..............................................……335.3告警管理功能...........................................……335.3.1告警显示..............................................……335.3.2告警确认..............................................……345.3.3告警取消..............................................……345.3.4告警历史数据查询......................................……34II 华北电力大学工程硕士专业学位论文5.4性能管理功能...........................................……5.4.1报表管理..............................................……5.4.2基站管理..............................................……5.4.3性能分析..............................................……5.5故障管理功能...........................................……第六章结论.................................................……参考文献.......................……，...............······……致谢........................................……，.......……在学期间发表的学术论文和参加科研情况，...............……，...……353535363637384041 华北电力大学工程硕士专业学位论文铂._音己1.立.二布J‘等二JIF刁课题研究背景和意义移动宏蜂窝基站的天馈线系统是手机用户使用移动网络的无线接入点，而驻波比和功率是基站天馈线系统中最重要的两个指标，也是日常运行维护工作中最经常测量的两项指标。这二项指标不但关系到手机用户的接续质量，而且影响到基站正常安全的运行。近年来，随着移动宏蜂窝基站建设规模的进一步加大，维护人员无法在基站出现故障时对其天馈线系统的情况进行准确的判断，从而导致故障处理时间的增加，导致服务质量(QoS)的下降。为了有效地预防上述情况的发生，根据宏蜂窝基站无人值守、分布范围广和数量众多的特点，实现驻波比和功率的在线监测是保证移动无线网络正常运行的重要手段。目前，中国移动集团某省分公司的宏蜂窝基站由于没有配备内置的天馈线驻波比和功率在线监测模块，为了保证系统的运行，日常维护人员只能使用手持驻波比检测器Sitmaster对驻波比及功率进行测试。为了保障检测器正常工作以及所得结果的精确度，往往需要关闭基站收发信机(BTS)进行离线测试，不仅影响网络的正常运行，同时需要耗费大量的人力物力。此种方法显然不适合移动宏蜂窝基站天馈线驻波比和功率的监测。因此，为降低移动无线网络的运行成本、提供无线网络优化的精确数据参考，开发移动宏蜂窝基站天馈线驻波比和功率在线监测系统有很重要的意义。1.2国内外研究动态长期以来，天馈线的驻波比和功率检测一直是无线维护人员关心的话题，但由于各种条件的限制，驻波比和功率的检测效果仍是不太理想。目前，针对宏蜂窝基站天馈线驻波比和功率的检测[’一’8]主要有以下几种方式:(1)驻波比检测器方式驻波比检测器可进行天馈线系统的驻波比和故障点定位功率测量，并且能将测量结果输出到电脑上进行显示与分析。在实际运行过程中，时常会碰到馈线打火、进水或接触不良等显著或轻微的故障，影响通话质量，这些问题人工排查比较费时费力，而用这种方法可以轻松将故障定位出来，极大地方便维护工作。夕 华北电力大学工程硕士专业学位论文这种方式适用于故障排查以及定期巡检，在被测基站BTS关闭时进行，以保证驻波比检测器的正常工作及所得结果的精确度。(2)定向祸合器方式。在BTS的近输出端安装一个定向祸合器，利用定向祸合器从馈线中祸合出的一小部分功率，利用等效热功耗法进行监测。等效热功耗法成本造价过高，不宜采用。(3)定向祸合器十功率计方式利用定向祸合器祸合出的功率，使用模拟数字功率计进行测量。模拟数字功率计多采用检波二极管检测方式，可在发射机正常工作时进行测量。这种方式实现成本会相对低一些，但是由于定向祸合器和检波二极管的精度问题，测量误差较大。且功能上多用于监测单路或几路广播电视天馈线的驻波比和功率，无法解决实际基站中监测天馈线的数量众多的问题。以上方法是目前天馈线驻波比和功率检测方式的概括，都有各自缺点，未从根本上解决移动宏蜂窝基站天馈线驻波比和功率监测的难题。1.3课题研究内容课题研究内容包括移动宏蜂窝基站天馈线驻波比和功率在线监测的需求分析及总体设计。该系统的前置机系统设计，详细介绍了监测前置机硬件电路设计和软件设计，主要介绍了功率监测采集模块和通信模块的设计以及功率监测算法;该系统的监测中心系统设计，详细介绍了监测中心的软硬件设计，包括对每个基站的监测前置机进行远距离监测、智能分析、趋势标绘、数据存储与管理、告警管理，对存在驻波比过大的基站进行声光告警提示等;该系统的通信网络的选择，介绍了该通信网络的特点。华北电力大学工程硕士专业学位论文第二章需求分析及总体设计2.1需求分析2.1.1移动通信网络现网情况简介众所周知，移动通信网络不同于广播电视等其他无线网络，其天馈线的高频阻抗为50。。目前国内的移动网络主要有GSM、DCS、CDMA以及三种不同制式的3G网络，其使用频段分别为900MHz、1800MHz、800MHz、2000MHz。对于移动公司现网，GSM和DSC基站天线一般为12个，TD基站天线一般为3个。北电的BTS最大基站发射功率43dBm(约20w)，华为的BTS最大发射功率47dBm(约50w)。此外，移动公司目前需监测的GSM宏蜂窝基站总数已超过3000个，预计未来5年内，TD基站的建设规模不少于2000个。2.1.2功能需求该系统的主要任务是对基站天馈线系统的驻波比和发射功率进行在线监测，做到无人值守、远程监测，为网络运行优化提供可靠的数据参考。具体来讲该系统主要包括以下这些功能:(1)采集天馈线前后向功率数据，并进行多路驻波比计算，定时上传、告警上报或告警前传至指定维护人员手机驻波比和前向功率数据;(2)接收来自监测中心、本地或授权维护人员手机的配置命令，完成单路或多路天线的驻波比和前向功率监测;(3)系统设备故障管理上报。2.1.3性能指标及其他要求(1)提供12个用于GSM的SMA射频测量接口(可根据特殊需要提供16个SMA射频测量接口);(2)提供12个用于DCS的SMA射频测量接口(可根据特殊需要提供16个SMA射频测量接口);(3)预留12个用于TD的SMA射频测量接口可根据特殊需要提供16个SMA射频测量接口); 华北电力大学工程硕士专业学位论文(4)天馈线驻波比监测误差簇0.1;(5)天馈线发射功率监测误差蕊0.sdBm;(6)监测设备不能影响天馈线的正常工作，不能改变其原有功能。在监测设备发生故障时不影响天馈线的正常工作和人工操作功能。2.2基本概念简述2.2.1驻波比(VSWR或SWR)在无线通信中，天线与馈线的阻抗不匹配或天线与发信机的阻抗不匹配，高频能量就会产生反射折回，并与前进的部分干扰汇合形成驻波。为了表征和测量天线系统中的驻波特性，也就是天线中发射(前向)波与反射波的情况，人们建立了“驻波比”这一概念[，，]。 驻波比全称为电压驻波比，又名vswR和swR，为英文voltageStandingWaveRat10的简写。两相反方向的行波叠加后形成驻波，电压或电流的最大值与最小值之比即为驻波比。vswR·vmax/vmin·河+沉/河一沉反射(后向)功率。 公式(2一1)其中Vmax是电压最大值，Vmin是电压最小值，Pf是发射(前向)功率，Pr是例如，Pr=0，即后向反射功率为0时，SWR等于1;Pr=20%Pf时，SWR=1.5一般来说，移动通信系统中要求天馈线驻波比值小于1.5，但实际应用中应小于1.2。过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大，影响基站的服务性能。 2.2.2回波损耗(ReturnLoss)回波损耗是表示信号反射性能的参数。回波损耗说明发射功率的一部分被反射回到信号源。 RL=一1019(Pr/Pf)公式(2一2)例如，如果注入lmw(odBm)功率给放大器其中10%被反射回来，回波损耗就是10dB2.2.3发射系数(P)发射系数是反射波电压或电流与发射波电压或电流之比。F·摘可/河公式(2一3)华北电力大学工程硕士专业学位论文由公式1和2可得，RL=一2019(F)=2019[(l+VsWR)/(l一vs似)1 2.2.4dB公式(2一4)dB是一个表征相对值的值，当考虑a的功率相比于b功率大或小多少个dB时，按下面计算公式:P(dB)=1019(Pa/Pb)公式(2一5)例如，a功率比b功率大一倍，那么1019(Pa/Pb)=10192=3dB。即a的功率 比b的功率大3dB。2.2.5dBmdBm是一个表征功率绝对值的值，计算公式为: P(dBm)=1019(P/lmw)。公式(2一6)例如，如果发射功率P为lmw，折算为dBm后为odBm;对于20W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为:1019(20W/lmw)=1019(20000)=10192+101910000二43dBm。 综上，如果a的功率为46dBm，b的功率为4OdBm，则可以说，at匕b大6dB。2.3总体设计2.3.1在线监测系统总体设计建立先进、高效、经济的宏蜂窝基站天馈线驻波比和功率在线监测系统的总体结构是提高移动网业务服务质量和维护管理水平的重要措施，在移动网规模不断扩大的情况下更显必要和迫切，已经越来越受到移动公司的重视。中国移动集团某省公司提出了针对天馈线的驻波比建立监测系统的需求，是适时可行的。宏蜂窝基站天馈线驻波比和功率在线监测系统主要实现宏蜂窝基站的多路天馈线驻波比和功率的监测;采用无线短信模块传送监测信息、接收配置信息等。宏蜂窝基站天馈线驻波比和功率在线监测系统(图2一1所示)主要由以下三部分组成:(1)监测前置机;(2)通信网络:(3)监测中心。华北电力大学工程硕士专业学位论文仗沟通信网络监测前置机监测中心图2一1宏蜂窝基站天馈线驻波比和功率在线监测系统结构2.3.2监测前置机系统设计图2一2在线监测前置机硬件原理框图驻波比和功率在线监测前置机与双定向祸合器配合使用，双定向祸合器安装在天馈线避雷器靠近馈线的一侧(安装简单)。双定向祸合器不属于监测前置机的构成部分。前置机主要由以下几部分组成:CPU(单片机);驻波比和功率采集模块;数据存储模块;2一2中未标出)。(l)CPU(单片机)RS一232通信模块;TC35i短信模块;硬件狗电路模块;其他(图 选择8位微控制器AT89C55WD，其内部具有20K字节的可编程FLASH存储器，适合本系统的应用，外部可以不用扩展程序存储器。(2)驻波比和功率采集模块华北电力大学工程硕士专业学位论文包括衰减匹配模块(衰减电路)、功率监测模块(AD8318)、模拟集中采集扫描模块、模数转换模块(四通道12位芯片AD7924)等。(3)数据存储模块单片机片内只有256字节的内部RAM，而该系统需要大量的RAM空间存放中间变量，故外扩了一片SK字节的SRAM。SRAM的片选线由GAL提供。此外，还需要保存一些参数信息，要求掉电不丢失，故扩展了EEPROM，为了便于与单片机接口，选择IZC接口的EEPROM。(4)串口通信模块采用串口复用方案，利用GAL芯片实现串口切换，将单片机的一路UART扩展成4路，再使用串口电平转换芯片实现RS232或485。(5)短信模块采用西门子TC35i模块，负责与监测中心的通信功能。(6)硬件狗电路模块采用MAX1232看门狗芯片防止程序跑飞，提高系统可靠性。(7)其他(电源模块、时钟等)系统电源是基站内高频通信开关电源提供的一48v直流电源。选择一个DC一DC电源模块输出+12V，再利用LM7805芯片将+12V转化得到+SV。2.3.3监测中心系统设计客户端通信机 {实时处理卜数口 库库，rrrr实实时处理理J口口数数据采集模块块专用短信服务器器 }}查询分析卜卜据据查查询分析析数数据处理模块块配置模块块图2一3监测中心系统结构图监测中心主要由用户操作界面、数据库服务器、数据分析模块、数据采集模块和配置模块组成。数据采集模块负责采集专用短信服务器接收到的数据，写入数据库，供数据分析模块分析;数据分析模块根据要求分析接收的数据，解析成可以在数据库总存储的形式，并且根据配置要求，产生相应的告警信息;数据库主要完成数据的存储功能;配置模块接收用户操作界面发送来的配置信息，经数据采集模块华北电力大学工程硕士专业学位论文发送出去，如果配置成功写入数据库，若配置不成功，给用户返回出错信息;维护操作界面分为两部分，一部分显示实时数据，完成实时操作;另一部分数据查询和数据分析功能，这部分还可以增加Web服务器，实现远程访问功能，二者结合起来给用户提供一个友好的、可操作性较强的界面。专用短信服务器通过专用短信监控光纤网络接收各个基站前置机发送的心跳数据和告警数据，同时接收前端维护发送的配置信息;同时专用短信服务器是专用短信监控光纤网与多个通信机连接的通道，是短信光纤网的一个组成部分。它实际上就是生活中我们参与电视节目时所发送短信的目标实体机，例如10658088等。当然，此类服务号码和短信服务器之间可以是一对多，也可以是多对一或多对多。通信机与专用短信服务器以及客户端之间的接口协议为Socket接口协议。数据库保存由数据采集模块采集到的基站数据以及维护操作终端对基站的一些的配置信息。同时，数据库访问统一采用ODBC标准驱动接口，保证系统能够透明的访问不同类型的关系型数据库。本监测中心系统采用基于模块化的设计结构:监测中心主要由客户端、数据库服务器，通信机三项组成，这三项功能可以在一台机器上实现，也可以在不同的机器上实现，不过，在本系统客户端、数据库服务器以及通信机是不同的实体。另外，按照通信系统中主备通信的惯例，本监测中心通信机一共两台，两台互为主备。在主用通信机发生故障退出服务时，无缝切换至备用通信机进行通信。2.3.4通信网络选择2.3.4.1短信通信网络的描述本系统采用的通信网络为专用短信监控光纤网络，该专用短信网与公用的短信网络物理分开，其每秒吞吐量及其它处理能力和公用短信网基本相同，但只专用于基站监控信息的发送、接收、储存等。该短信网络的前端为无线接收部分，类似于一个功能强大的短信群发群收机，而其后端为光纤网络，为移动公司广域网的一个部分，下挂多个短信实体服务器，完成短信的接收、储存、发送等处理功能。短信实体服务器连接至本监测中心的通信机。2.3.4.2短信通信网络的特点(1)该专用短信监控光纤网络相对于GSM的时隙传输来说是一个准实时通信系统，但是由于其强大的处理能力和利用时隙传输监测信息的网络来说是基本一致的(2)由于使用GSM系统中的短信信道，节约了GSM的时隙资源，达到了GSM网络更高的利用率，创造了更高的价值。华北电力大学工程硕士专业学位论文(3)专用的短信信道，与公用短信信道分开，避免了占用社会公共资源。华北电力大学工程硕士专业刽垫逐第三章监测前置机硬件设计3.1硬件框图根据总体方案，选择8位微控制器AT89C55WD作为主控制器，同时考虑系统复位、ROM空间、RAM空间、地址译码、工/O口的扩展、模拟量采集、串口通信(含TC35i通信)等方面的设计，硬件结构框图如下所示。图3一1在线监测前置机硬件结构框图单片机及其其它外围电路在此不再赘述。3.ZCPU及外围电路3.2.1AT89C55WD介绍AT89C55Wo〔，。〕是ATMEL公司51系列中的一款微控制器，与51系列单片机兼容，但是在资源上有所增加。特点:(1)有20K可编程FLASH存储器，可进行1000次擦写(2)工作电压范围4V一5.SV 华北电力大学工程硕士专业学位论文(3)256字节内部RAM (4)32个可编程I/0口(最多，当不使用总线时)(5)3个16位定时/计数器(6)8个中断源(7)硬件Watehdog (8)双数据指针(DataPointer)由于考虑到系统需要实现GSM短消息发送，该部分涉及到短消息格式的编码， 需要占用大量程序空间，AT89C52的SKFLASH存储器已经不能满足要求。而AT89C55WD的20K程序存储器容量足够大，可以不用扩展外部程序存储器。故选择该款CPU。3.2.2时钟电路为单片机提供时钟信号，可以使用无源晶体或者有源晶振。(1)无源晶体(Crystal)是晶体谐振器的简称，是一种压电石英晶体器件，具有一个固有的谐振频率，在恰当的外部激励作用下，以其固有频率振荡。在单片机内部具有振荡电路(OScillator)，是为晶体提供激励和检测的电路。在使用使只需要将晶体和两个振荡电容接到XTALI、XTALZ两个引脚即可。这样做优点是电路简单，价格便宜，占PCB面积小，缺点是驱动能力差，不可提供多个器件使用;频率范围相对于有源晶振而言小:ZOKHz--60MHz;使用时必须注意振荡电容，若电容选的太大或者振荡电容坏了都无法起振。(2)有源晶振不需要单片机振荡电路的配合即可产生时钟信号，功能上相当于无源晶体、振荡电容、振荡电路的结合，故使用起来很方便，只要提供电源即可输出稳定的时钟信号。优点是电路简单、频率范围宽IHz--400MHz、驱动能力强，可提供多个器件使用。缺点是成本较高。本系统只有单片机需要提供时钟电路(实时时钟芯片内部已包括晶振，不需外部配置晶振)，AT89C55wD时钟范围是O一33MHz，故选择无源晶体电路，为了方便串口波特率的计算，选择H.05932MHz的晶体，根据AT89C55WD的芯片资料，配置2个30pf的振荡电容。3.2.3看门狗及复位电路 选择MAxIM公司的MAx1232〔2‘〕芯片，具有以下特点:(1)在微处理器上电、掉电时，产生二个复位输出信号(RST信号高电平有效、/RST信号低电平有效)，复位脉冲宽度最小为25Oms。华北电力大学工程硕士专业学位论文(2)复位门限电平可配置为4.75V或4.SV。(3)具有Watehdog电路，且看门狗定时器可配置成150ms、600ms、1.25。(4)手动复位输入，低电平有效。3.2.3.1复位电路复位包括上电、掉电时自行对系统进行的复位，同时也包括在单片机陷入死循环的情况下，由看门狗电路控制的系统复位。MAX1232的复位引脚在系统上电、掉电时可以自行产生复位输出信号;同时通过设置其看门狗电路，在单片机陷入死循环状态时也可以产生复位输出。系统中一共有2个器件需要复位信号:AT89c55wD和实时时钟芯片DS12c887〔221。前者需要高电平复位信号，后者需要低电平复位信号。故需要可以同时提供高电平和低电平复位信号的芯片。MAX1232可同时提供高电平复位信号RST和低电平复位信号/RST，且复位脉冲宽度最小为250ms，可以满足DS12C887的至少20OmS复位脉冲宽度要求。在使用/RST时需要注意，其输出是开漏输出，而DS12C887一侧的/RST无内部上拉电阻，故需要外部接一个上拉电阻，保证在不复位时为高电平。该芯片可以通过对TOL(Toleranceinput)引脚对复位门限电平进行配置，接GND表示5%的Toleranee，即复位门限电平为4.75V;接VCC表示10%的Toleranee，即复位门限电平为4.5V。若复位门限电平过高，则电源电压的波动可能会造成不必要的复位，故选择将该脚经电阻上拉至vCC，复位门限电平为4.SV。3.2.3.2看门狗电路AT89C55WD自带硬件看门狗，而MAX1232内建看门狗电路，选择使用MAX1232的看门狗电路。单片机程序正常工作时，使用1/0引脚定期(周期<看门狗溢出周期)改变MAX1232/ST输入端的电平。每当MAX1232检测到/ST引脚发生一次高到低的改变，watohdog就复位一次，这样watchdog永远不会发出复位信号。如果当单片机由于受到某种干扰或发生某种故障时，程序跑飞，从而无法定期改变/ST的电平，那么watchdog电路就会在一定时间后产生复位信号，使单片机复位。待250ms复位脉宽后，单片机复位结束，程序重新开始执行，保证了系统的正常运转。MAX1232的看门狗溢出周期也可以通过TD(Timedelayset)引脚进行配置。将TD脚接OV，则周期是150ms;将TD脚浮空，周期600ms;TD脚接VCC，周期1.25。考虑到尽量把程序处于非正常状态的时间缩短，故选择最小的看门狗溢出周期150ms。3.2.3.3手动复位系统需要手动复位的功能，故将/PB脚串一个点触开关后接VCC(低电平有效)。l2 华北电力大学工程硕士专业学位论文3，2.4数据存储模块单片机AT89C55wD只有256字节的内部RAM，而根据系统功能，该系统需要采集多路天馈线前后向功率数据，需要大量RAM空间进行存放。此外，还要和TC35i模块进行通信，实现短消息的收发，在进行短消息PDU编码时需要大量RAM空间存放中间数据，故需要外扩SRAM。此外，还需妥保存一些系统的配置参数信息，要求掉电不丢失，需要扩展EEPROM存储器。 3.2.4.1SRAM存储器电路设计在选择SRAM的时候需要注意:(l)容量是否足够满足需要(需要根据程序需要进行估计，适当取大一些)。(2)总线宽度的选择，与MCU便于接口。(3)芯片电源范围，与MCU接口是否需要进行电平转换。(4)访问速度，与MCU总线速度是否匹配，否则需要在总线上插入等待周期。(5)性价比和供货情况。 经分析，选择了6264SRAM存储器，容量是SK字节，足够满足需要。+5V供电，总线宽度是8位，具有/OE，/WE，CSI，/CSZ信号，便于与单片机进行接口。3.2.4.2〔〔PROM存储器电路设计对EEPROM芯片AT24C02〔，3，的介绍选择ATMEL公司的串行EEPROM芯片AT24C02，容量为256字节，IZC接口，写 数据时间最长为10ms，支持页面写操作(PAGEWRITE)，一次可以同时写入8个字节(容量更大的芯片一次可以写入16个字节)，在需要一次写入多个字节数据的时候比较方便。具有高可靠性，数据在其中可以可靠地存放100年。该芯片适合存放一些系统配置参数，数据量不太大，且该芯片接口方便(工ZC)，DIP一8封装，体积小，成本低。3.3双定向祸合器3.3.1双定向祸合器的使用不同于定向祸合器〔241的三端口网络，双定向祸合器〔25]是一个四端口器件，较传统的驻波比测量手段，一个双定向祸合器相当于两个定向祸合器，且从器件特性差异来说前者优于后者。如图3一2所示。射频信号进入端口1，经过双定向祸合器后，由端口2全部输出，其中有一部分能量由端口3祸合输出，而端口4没有任何能量l3华北电力大学工程硕士专业学位论文输出。双定向祸合器的电气特性参数是工作频率范围、插入损耗、祸合度、方向性、驻波比、通过功率。物理特性参数是接口类型。特别应该指出的是，应该选择方向性较高的祸合器，因为方向性是定向祸合器的一个重要指针之一，它是指藕合输出口对来自非取样方向的信号不敏感的程度。这一指针直接影响SWR的最小可测SWR值。例如具有ZOdB的方向性的定向祸合器就会将1:1的SWR测成1.22:1。 而具有30dB方向性时，则只将1:l的swR看成为1.07:1〔26]。在实际中，当把双定向藕合器如图3一3所示连接时，端口1即双定向祸合器母头，端口2即双定向祸合器公头，存在后向功率的前提下，前向射频功率经过端口l，去除器件额定的插入损耗外，全部由端口2输出，端口3祸合输出至前向功率测量电路，同理，端口4祸合输出至后向功率测量电路。双定向祸合器此种安装方式有如下优点:(1)不同于以往将祸合器安装在发射机的出口的方法，馈线的末端是射频信号进入天线的最末端，去除了馈线长度的差异性，具有良好的参考价值;(2)安装简单，不改变原有的网络结构。 YY图3一2双定向祸合器原理框图 祸祸之‘之‘口口祸合器器双双定向向祸祸2、自自 器器公公头头器母头电电缆缆射频频公公电缆缆头头图3一3双定向祸合器连接示意图华北电力大学工程硕士专业学位论文3.3.2双定向祸合器的技术指标为了达到测量数据的性能指标，特要求双定向祸合器的技术指标如下:(l)双定向祸合器工作频率范围:885一960Mhz，1710~1880MhzZ(2)双定向祸合器的插入损耗:延0.15dB(3)双定向祸合器的藕合度:30士0.sdB(4)双定向祸合器的方向性:)30dB(5)双定向祸合器的驻波比:蕊1.1(6)双定向祸合器的通过功率:)100W(7)双定向祸合器的接口类型主通道:N(Female)一N(Male)/DIN(Female)一DIN(Male);祸合通道:SMA(Female)。3.3.3双定向藕合器的校准测量3.3.3.1插入损耗测量测试连接图如图3一4所示。测试方法: (l)按要求设置频率的起止点(分别为885MHz一960MHz、1710MHz一1880MHz)(2)校准矢量网络分析仪;(3)如图3一4所示将双定向祸合器接入测试系统;(4)读取绝对值最大的数值，即为插入损耗，应符合蕊0.15dB的要求。 矢矢仁三，，要旦要旦网网络络分分析析仪仪端口2 匹配负载载匹配负载载定定向向祸祸ZSSS口口器器双双端口1图3一4插入损耗测量框图3.3.3.2藕合度测量华北电力大学工程硕士专业学位论文测试连接图如图3一5所示。测试方法: (1)按要求设置频率的起止点(分别为885MHz一960MHz、1710MHz一1880MHz);(2)校准矢量网络分析仪;(3)如图3一5所示将双定向祸合器接入测试系统;(4)读取绝对值最大和最小的两个数值，即为端口1的祸合度，应符合30士0.sdB的要求;交换端口1、端口2的连接，同时交换端口3、端口4的连接，测试端口2的祸合度，应符合30士0.sdB的要求。 匹匹 矢矢配配端口2 注刁刁要理要‘‘网网负负载载 络络 分分析析仪仪双祸祸定22、口口向器器图3一5祸合度测量框图3.3.3.3方向性测量测试连接图如图3一6所示。测试方法: (1)按要求设置频率的起止点(分别为885MHz一960MHz、1710(2)校准矢量网络分析仪;MHz一1880MHz)(3)如图3一6所示将双定向祸合器接入测试系统;(4)读取绝对值最小的数值，即为方向性，应符合)30dB的要求。华北电力大学工程硕士专业学位论文 匹匹 矢矢配配端口2 里里...网网络络负负载载 分分析析仪仪配配匹匹负负双.向向曰曰定祸器器碑乙‘‘ 载载端口1图3一6方向性测量框图3.3.3.4驻波比测量测试连接图如图3一7所示。测试方法: (1)按要求设置频率的起止点(分别为ss5MHz一960MHz、1710MHz一1880MHz);(2)校准矢量网络分析仪;(3)如图3一7所示将双定向祸合器接入测试系统;(4)读取绝对值最小的数值，即为方向性，应符合成1.1的要求。 匹匹 矢矢配配端口2 量量网网络络负负载载 分分析析仪仪匹配负载载匹匹配负载载向向祸祸双定口口 器器碑之‘‘端口l图3一7驻波比测量框图华北电力大学工程硕士专业学位论文3.4解调对数放大器/控制器AO83183.4.IAD8318芯片的介绍 AD8318〔27，是基于半导体的单片检测器，优于传统的产品，它比模块解决方案有更高的性价比，比基于分立二极管的检测器有更高的精确度，采用ADI公司的将晶片绝缘硅与超高速互补双极型相结合的高速硅锗制造工艺，能提供较快的速度、精确度和温度稳定性。AD8318兼备高精度和宽动态范围的独特结合，使其适用于许多种类的无线通信基础设备，包括GSM，CDMA和w一CDMA蜂窝基站以及WLAN802.n应用和点对点固定无线系统中，进行接收信号强度指示和发射功率水平检测。AD8318的基本特性如下:(1)频带范围宽:能够精确测量IMHz~SGHz带宽内RF信号的功率;(2)动态范围大，精确度高:在SGHz时，动态范围超过55dB，精确度优于士ldB;在SGHz时，动态范围超过58dB，精确度优于士3dB;(3)稳定性好:温度漂移能调整到所需的频段，从一40℃到85℃的稳定度优于士0.sdB，能够完全达到规定的技术指标;(4)用电压来表示输入信息的大小;(5)低噪音，输入电源噪音1.15nv召丽; (6)+sv单电压供电，最大电流仅为68mA，最小功耗仅为1.smw;(7)集成了一个片内温度传感器，它能够提供ZmV/℃;输出电压用于额外的温度补偿和系统监控;(8)提供sm最快输出响应，适合用于突发RF脉冲检测; (9)采用小外形的4llnx4Inun，16脚引脚架构芯片级封装。lAD8318芯片封装及引脚如图3一8所示，引脚功能如表3一1所示。凹C翻Ip 13lTE朋p勺41且川柑四CM班P四了AOJ图VpSOC翻Op1.VSET17ADa31a1引INLO甘OtjT16CLPF15到〔”BL.C翻IPC翻护VP写lVpSI闭同曰图3一8AD8318引脚图华北电力大学工程硕士专业学位论文表3一1AD8318引脚功能引引脚符号功能描述lll，2，11，1222CMIPPP接地端333，4，999VPSIVPSOOO+4.SV一+5.SV电压输入端555CLPFFF环路滤波电容接人端666VOUTTT电压输出端端777VSETTT控制模式设置和测试模式反馈输入端端888CMOPPP输出接地端111000TADJJJ温度补偿调节端lll333TEMPPP温度传感器输出端端lll444INHIII射频信号输入端111555INLOOO射频信号输入接地端111666ENBLLL使能端3.4.2AO8318芯片的基本连接AD8318的基本连接图如图3一9所示，此图中，AD8318处于测量模式。}令}回回回囚CC翻护C期.PT八刃比丫p，OOO回回~~匡回回，A琳318vsET匡匡回回~vOUT匡困困~c，F区区CC葱护们姗PV护51丫护翻翻冈冈冈冈图3一9AD8318的基本连接图(测量模式) 华北电力大学工程硕士专业学位论文 (1)AD8318是专为测量高达8GHz的射频功率而设计的，因此保持INHI和INLO引脚之间及各功能单元电路的绝缘性至关重要。AD8318的正电源端vPS工、vPSO必须接相同的电压，由VPSI端为输入电路提供偏置电压，由VPSO端为VOUT端的低噪声输出驱动器提供偏置电压。AD8318内部还有一些独立的公共地。CMOP被用作输出驱动器的公共地。所有公共地应接到低阻抗的印制扳地线区。允许电源电压范围是4.5~5.SV。C3一C6为电源退祸电容，应尽量靠近电源引脚和地。(2)AD8318采用交流祸合、单端输入方式。当输入信号频率为IMHz一SGHz时，信号输入端INHI和输地端工NLO前须加祸合电容对输入信号之进行整形，INHI和INLO前分别接一个0402规格的InF的表面封装式瓷片电容，祸合电容应靠近INHI和INLO引脚。外部分流电阻Rl(52.3Q)与INHI端和工NLO端相配合，可提供一个具有足够带宽的50。匹配阻抗。AD8318的输出电压可直接送给数字电压表(DVM)，亦可送至带A/D转换器的单片机(pC)。在本设计中，输出电压送至AD转换芯片。3.4.3几种功率检测的方法下面介绍几种功率检测的方法。包括二极管检测功率法、等效热功耗检测法、对数放大检测功率法〔28]。3.4.3.1二极管检测功率法用二极管检测输入功率的电路如图3一10所示，图·3一10(a)为简单的半波整流、滤波电路，该电路的总输入电阻为50。。D为整流管，C为滤波电容。射频输入功率PIN经过整流滤波后得到输出电压U0。但是当环境温度升高或降低时U0会显著变化。图3一10(b)为经过改进后的二极管检测输入功率的电路，该电路增加了温度补偿二极管D2，可对二极管D1的整流电压进行温度补偿。二极管具有负的温度系数，当温度升高时D1的压降会减小，但D2的压降也同样地减小，最终使输出电压仍保持稳定。需要指出，二极管检测电路是以平均值为响应的，它并不能直接测量输入功率的有效值，而是根据正弦波有效值与平均值的关系来间接测量有效值功率的。显然，当被测波形不是正弦波时，波峰因数就不等于1.4142，此时会产生较大的测量误差。而且一般的肖特基检波二极管正切灵敏度在一45dBm左右，变频损耗在IOdB左右，经过这种检波放大方式的输出信号信噪比恶化较严重，将直接降低接收机的灵敏度和信号处理的检测概率。另外，二极管检测电路受环境温度的影响较大，如图3一n所示华北电力大学工程硕士专业学位论文(动枪橄电路(黔)带摄度补偿的植戮电路图3一10二极管检测电路抽出电压/抽入功举 一一一一ll曰口曰脚 一一尸尸尸 ll碑沪‘户(( ll产z洲 输压出电v，众犯刀犯卜一卜.~~~训--碑甲‘-------------///件心产 l一l，一一一一一‘一一，刃一~-一.--一~一一~一一一一洲洲，矛夕 0优X0工|////，///卜-卜-----一--------- 卜卜一一ll一一---，声-------尸，钻 产产卜-卜~~~~~~~~~~--~~~尸刃 //卜卜-一-----一一一--一一jII 尸尸n，// /// /// ~25.困一15一10一50510152025幼入功率-dB. —25.C—25.C—+85.C—.刃.C—闷0.C图3一n二极管输入功率/输出电压关系(多温度下) 3.4.3.2等效热功耗检测法等效热功耗检测法的电路如图3一12所示。它是把一个未知的交流信号的等效热量和一个直流参考电压的有效热量进行比较。当信号电阻(Rl)与参考电阻(R2)的温度差为零时，这两个电阻的功耗是相等的，因此未知信号电压的有效值就等于直流参考电压的有效值。R1、R2为匹配电阻，均采用低温度系数的电阻，二者的电压降分别为KVI和KVO。为了测量温差，在Rl、R2附近还分别接着电压输出式温度传感器A、B，亦可选用两支热电偶来测量温差。在R1和R2上还分别串联着过热保护电阻。尽管等效热功耗检测法的原理非常简单，但在实际应用中很难实现，并且这种检测设备的价格非常昂贵。华北电力大学工程硕士专业学位论文级热板图3一12等效热功耗检测电路3.4.3.3对数放大检测功率法对数放大检测器是由多级对数放大器构成的，其电路框图如图3一13所示。图3一13中共有5个对数放大器(A一E)，每个对数放大器的增益为20dB(即电压放大系数为10倍)，最大输出电压被限制在为lV。因此，对数放大器的斜率Slope=Iv/20dB，即50mV/dB。5个对数放大器的输出电压分别经过检波器送至求和器(E)，再经过低通滤波器获得输出电压Vo。对数放大器能对输入交流信号的包络进行对数运算，其输出电压与SloPe、Pin的关系式为vo=Slope(Pin一Intereept)一公式(3一1)式中，Slope(斜率)是输出电压相对于输入功率的变化量(单位为mV/dB)。工ntercePt(截距)是外推的线性传递函数与X轴的交点(单位为dBm或dBV)。图3一13对数放大检测功率法 3.4.4AD8318芯片的特点AD8318是一种解调对数放大检测器，不同的是，它采用的是9级逐次比较放大，能达到60dB的测量范围，每一级包含一个标称电压增益为8.7dB和一3dB带宽为10.SGHz的检测单元。先将这些检测单元的输出一起相加，然后进行低通滤波以产华北电力大学工程硕士专业学位论文生与RF输入电压的对数成比例的输出电压，因此以dB为单位时输出与输入呈线性关系。与ADI公司之前的AD8313、AD8314等不同的是，AD8318的对数斜率的额定值为一25mV/dB，可通过改变Vout、vset引脚之间反馈电压的比例系数来进行凋整。在从INHI端输入信号时，截距功率电平为25dB。由于AD8318的对数斜率是一个负斜率，所以当输入功率从一65dBm一odBm变化时，输出电压从2V变化至O.SV。 3.4.5AD8318芯片的相关计算图3一14所示为输入信号的频率为900MHz时，输入功率与输出电压的关系图 2jlO6 定尹兰、、{{Ijj囚囚‘__{’ll，，气气、、LLIl}l}万万图口口曰口曰、、‘‘{刀}}//}一万、‘‘户口曰口勺妇妇目囚尽ll一，卜lll一l卜口州州;0山12公400︵节口︶山决g盆 /////////【二二JJ阮阮【口姿’扮’扮陌0dJ比止.04286 }/}//产尸日尸尸日匕[匕[[…洲胶l了l了川rr日一，，、、卜‘‘川川!//--日洲日洲目目汤汤犷犷//45巧5一S一5~25一，5-5515P翻《dBm) 图3一1490oMHz下，输入功率与输出电压关系图注:黑色:+25℃;蓝色:一40℃;红色:+85℃图3一14包含温度在25℃时的误差曲线，对数放大器会在这个温度下进行校准。注意此时误差并不为零。这是因为对数放大器理的输入输出关系特性并不完全遵循理想的输出电压与输入功率公式。甚至在其工作范围内也是如此。然而，在校准点的误差(图中的一12dBm和一55dBm)将依然定义为0。由上图可知，在输入功率为一55dBm至一12dBm之间时，输出电压与输入功率为线性关系，求出该斜线的斜率和截距，在得到输出电压的情况下便可以得出输入功率值。由于不同的AD8318之间斜率和截距是不同的，为了达到高精度，需要对其进行电路板极校准。推荐的校准方法是输入AD8318两个已知功率的信号电平，测量出其对应的电压值来完成的，校准点选择在该AD8318线性工作范围内，如图3一14，斜率和截距的校准可由下面的两个公式完成Slope=(Voutl一VoutZ)八Pinl一PinZ)公式(3一2)Intereept=Pinl一(Voutl/斜率)公式(3一3)华北电力大学工程硕士专业学位论文一旦斜率和截距校准完毕，就可以利用公式3一4，通过AD8318的输出电压值来计算一个未知的输入功率了Pin(未知)=匹u，(测量值)沼才叩el+IntereeptError(dB)=(Vout测量值一Vo理想值)/Slope公式(3一4)公式(3一5)参照输出电压的理想公式(公式3一1)，可求出已测数据的对数一致性误差:3.4.6基于多个AO8318芯片的分析到目前为止，我们一直着眼于单个的器件。这些图说明了器件的典型性能是可以测试出来的。然而，在大规模生产条件下，我们必须考虑到最坏情形下的产品性能。为了作到这一点，查阅器件的传递函数和误差曲线是非常有必要的。图3一15示出gOOMHz时多个AD8318的输出电压曲线和误差，其中黑色曲线集表示多个器件在25℃时的性能(每个器件的斜率和截距已经计算出来)。红色和蓝色误差曲线集表示其它温度时大量器件具有的规律性的工作情况。该图暗示了器件之间的温度漂移大约为1.ZdB。应当注意，最大误差出现在一40℃。如果工作温度限制在一10℃或者一20℃，温度漂移特性会更好。兄.︷翻逆鉴︸省图3一15多个AD8318的误差图3.4.7AD8318芯片的温度漂移AD8318还包括外部调整温度漂移的能力。通过TADJ引脚对地连接一个电阻器，以改变内部电流，该电流用来稳定AD8318随温度变化漂移的截距。这就要求工作在不同频率选择适当的TADJ电阻器阻值。虽然可以为每一个器件选择不同的TADJ电阻器，但要为每个对数放大器测量其温度漂移特性并不现实。实际上，表3一2提供的多个器件的信息可以用来选择全部漂移所需的TADJ电阻值。华北电力大学工程硕士专业学位论文 表3一2Rtadj的几种参考值 频频率99900MHzzz111.gGHzzz222.ZGHzzzRtadj参考值50OQQQ500QQQ500QQQ 333.6GHzzz555.SGHzzzSSSGHzzz5IQQQIkQQQ500QQQ3.4.8AD8318芯片的响应时I’de我们已经注意到，在时分多路应用中，射频检测器必须快速响应输入端大信号的变化。图3一16示出AD8318对短射频脉冲的脉冲响应曲线。由于对数放大器的斜率为负，所以在90%至10%下降时间的脉冲出现之后输出下降时间为n.4ns。这个响应时间足以胜任几乎所有的功率测量应用。极快的响应时间也提供了诸如雷达接收机检测和幅移键控检测等更多应用的可能性。 飞扩…愕愕一一~，“’“’、”’州州;十卜一曰诀~川，~t一同丫乡，，清___ 弃弃碱心心彝。叱七、一10曲.的射频飞每一横格2。洲卜一一一之补之勺，t下f卜弃‘，丢勺若币母功母八一图3一16AD8318对于100MHz，一10dBm的射频脉冲输入的响应应当注意，AD8318输出响应的纹波，其频率是输出频率的两倍，它是对数变换一个副产品。由于对数放大器具有很高的带宽，所以当输入信号频率较低时会便会出现纹波。这些纹波很容易用低通滤波器消除，但这将导致响应时间增大。当输入频率较高时(>100MHz)，对数放大器的内部带宽足够消除全部纹波。华北电力大学工程硕士专业学位论文 3.4.9zJ、结频率高达SGHz的对数放大检测器正在替代很多传统的二极管检测器。温度稳定性远优于士ldB，并且具有很大的动态范围，响应时间足够用于雷达与频移键控(ASK)等检测应用。3.5衰减匹配电路由上可知，50dBm(100W)的基站最大射频信号经过祸合度为3OdB双定向祸合器祸合输出后功率约为ZOdBm，远远大于AD8318的输入范围，AD8318的极限输入功率为12dBm(约16mw)。所以，我们需要在AD8318的前端添加一个衰减匹配电路，根据图3一14可知，前向衰减匹配电路的衰减经验值应为30dB。一般情况下，市区基站的发射功率在30dBm(IW)左右，甚至更低，郊区基站的发射功率在4OdBm(10W)左右，极个别的基站可以达到43dBm(20w)甚至45dBm(30W)。因此，经过30dB的衰减匹配电路后，AD8318的输入端的输入功率范围为一30dBm至一15dBm之间，在AD8318测量的线性范围内;而反向衰减匹配电路的衰减经验值应为15dB。以反向功率最小值为一10dBm(0.lmw)为例，经过15dB的衰减匹配电路后，AD8318的输入端的输入功率值为一55dBm;当反向功率最大值为30dBm(lW)时，输入功率值为一15dbm，仍然在AD8318测量的线性范围内。衰减匹配电路为二型纯阻电路〔29]。故，将公式3一4得到的前向功率值和后向功率值分别代入公式3一6和公式3一7中，得到Pf=Pin+30dB(祸合器的祸合度)+30dB(衰减电路衰减度)公式(3一6)Pr=Pin+30dB(祸合器的祸合度)+15dB(衰减电路衰减度)将Pf值和Pr值代入到公式2一1中，即可以得到驻波比值。公式(3一7)值得指出的是，以上衰减匹配电路前后向的衰减值需根据基站的发射功率的范围进行最后的确认的，越到郊区衰减值越大，越到市区以及话务密集区衰减值越小。3.6模拟集中采集扫描模块为了尽可能地消除在采集天馈线的前后向功率的时间差异，以及满足12路乃至16路天馈线的监测需求，考虑组成模拟集中采集扫描模块，以一路天馈线的集中采集扫描为例，见图3一17。CPu依次向An7924〔，。〕一F、AD7924一B发送查询第一路地址命令，AD7924一F和AD7924一B通过各自的AD8318和衰减匹配电路分别读取第一路天馈线的前向和后向功率值。由于CPU执行命令的时间在毫秒级别，所以可以认定读取的前向和后向功率在同一个时间点上。华北电力大学工程硕士专业学位论文 CCCPUUU AAD79241一FFAD7924LBB AAAD831888AD831888 衰衰减匹配电路路衰减匹配电路路射频信号方向射频信号方向 双双定向祸合器模块块图3一17一路天馈线模拟采集扫描示意图3.7丁C35i短信模块Tc35i〔川新版西门子工业GsM模块是一个支持中文短信息的工业级GsM模块，工作在GSM900和DCS180O双频段，电源范围为直流3.3~4.8V，电流消耗一一休眠状态为3.smA，空闲状态为25mA，发射状态为300mA(平均)，2.SA峰值;可传输语音和数据信号，功耗在EGSM900(4类)和GSM1800(1类)分别为Zw和lw，通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。SIM电压为3V/1.8V，TC35i的数据接口(CMOS 电平)通过AT命令〔32j可双向传输指令和数据，可选波特率为300b/S一115kb/S，自动波特率为1.Zkb/S一115kb/S。它支持Text和PDU格式的 SMS(ShortMessageServiee，短消息)，可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复，中文资料如下:TC35i由供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成。作为TC35i的核心基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。TC35i硬件设计: TC35i模块有40个引脚，通过一个ZIF(ZeroInsertionForee，零阻力插座)华北电力大学工程硕士专业学位论文连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。TC35i的第1一5引脚是正电源输入脚通常推荐值4.2V，第6一10引脚是电源地。11、12为充电引脚，可以外接铿电池，13为对外输出电压(共外电路使用)，14为ACCU一TEMP接负温度系数的热敏电阻，用于铿电池充电保护控制。巧脚是启动脚IGT，系统加电后为使TC35i进入工作状态，必须给IGT加一个大于100ms的低脉冲，电平下降持续时间不可超过lms。16一23为数据输入/输出，分别为DSRO、RINGO、RxDO、TxDO、CTSO、RTSO、DTRO和DCDO。tc35i模块的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符 合工TU一TRS232接口标准。它有固定的参数:8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300bps一115kbps之IbJ可选，默认9600。硬件握手信号用RTSO/CTSO，软件流量控制用XON/XOFF，CMOS电平，支持标准的AT命令集。其中18脚RXD、19脚TXD为TTL的串口通信脚，需要和单片机或者PC通信。TC35i使用外接式SIM卡，24~29为SIM卡引脚，SIM卡同TC35i是这样连接的:SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通过SIM卡阅读器与TC35i的同名端直接相连，ZIF连接座的CCIN引脚用来检测SIM卡是否插好，如果连接正确，则CCIN引脚输出高电平，否则为低电平。TC35i的第32脚SYNC引脚有两种工作模式，一种是指示发射状态时的功率增长 情况，另一种是指示TC35i的工作状态，可用AT命令AT+SYNC进行切换，本模块使用的是后一种。当LED熄灭时，表明TC35i处于关闭或睡眠状态;当LED为600ms亮/600ms熄时，表明SIM卡没有插入或TC35i正在进行网络登录;当LED为75ms亮/3s熄时，表明TC35i已登录进网络，处于待机状态。 30、31、32脚为控制脚，其中30为RTCbaekup，31为Powerdown，32为SYNC。35~38为语音接口，35、36接扬声器放音。37、38可以直接接驻极体话筒来采集声音(37是话筒正端，39是话筒负端) TC35i模块输入输出的TTL正电平逻辑不是+5V，而是+2.gV，因此必要时加端口保护。华北电力大学工程硕士专业学位论文第四章监测前置机软件设计及算法研究4.1通道差异补偿正如前文提到的，同一路天线需要一个双定向祸合器，两个AD8318芯片、两路衰减匹配电路以及两个AD7924芯片，由于器件的电子特性差异，故双定向祸合器、AD8318以及衰减匹配电路的实际值与理论值存在一定差异，需要进行对它们进行校准测量，双定向祸合器的祸合度测量已在3.2.3.2章节中有所论述。下面介绍AD8318、衰减匹配电路和AD7924的校准。 4.1.1AD8318的校准使用校准后的矢量网路分析仪测试两个AD8318芯片，如3.3.5章节中提到的，确定它们各自的Slope、Intereept和Error，将其结果保存在EEPRom中。 4.1.2衰减匹配电路和AO7924的校准使用校准后的矢量网路分析仪将一个已知的(例如，10dBm)射频信号依次送入监测前置机的射频信号监测端，将监测前置机测得的数据与已知数据进行比对，将其差异值保存在EEPRom中。 4.1.3通道差异补偿的计算每次进行驻波比计算时，读取EEPR0m中保存的数据，代入公式3一8和3一9中进行计算。Pf=Pin+30dB(祸合器的祸合度)+30dB(衰减电路衰减度)+补偿Pr=Pin+30dB(祸合器的祸合度)+15dB(衰减电路衰减度)十补偿公式(3一8)公式(3一9)4.2实验室测量补偿在实验室，比较监测前置机和驻波比检测器Sitlnaster测试得出的前后向功率和驻波比值，将其结果保存在EEPR0m中。华北电力大学工程硕士专业学位论文4.3工程经验补偿选择五个基站，在现场比较监测前置机和驻波比检测器Sitmaster测试得出的前后向功率和驻波比值，将其结果保存在EEPRom中。值得注意的是，该补偿值每半年需要进行校准。4.4算法描述及软件流程框图值得注意的是，监测前置机在计算驻波比时，首先连续提取三组前后向功率值，分别计算得出三组驻波比值，不同于电压的采集算法(如平均值法)，监控前置机只储存和上报其中的最大值。另外，驻波比更多是由于天馈线所处的恶劣的外部环境(安装条件、运行条件等)导致的，尤其在雨雪天气和晴天交替的时候，所测试的驻波比值会非常跳跃。此时维护人员可以根据监测中心提供的趋势图对天馈线进行检修。监测前置机软件流程图如图4一1所示。阶始上渝初始化外围对每一路天作线扫描三组前后向功率值，计算得出三组偏波比，判断是否发送数据至监测甘心判断心跳计时，是否上报图4一1监测前置机软件流程图华北电力大学工程硕士专业学位论文第五章监测中心软件设计监测中心的系统功能主要有:配置基站信息、处理基站的告警(确认、取消)、查询统计基站的各项数据并可输出报表等。它主要通过监测宏蜂窝基站的多路天馈线的前后向功率和驻波比几项参数，能够实时监视宏蜂窝基站天馈线系统的运行状态，监测和处理故障，记录和处理相关数据，实现集中维护，保证移动网安全可靠的运行。可以将系统的功能主要分为用户管理，配置管理、告警管理、故障管理、性能管理几个部分。5.1.用户管理功能 5.1.1用户管理范围与用户权限用户权限是用户在平台中操作权限，分为系统管理员、区管理员、操作员三层。系统管理员为最上层，区管理员手下有若干个操作员。系统管理员拥有全部权限，并可以添加区管理员和操作员，为区管理员和操作员分配权限和管理范围;区管理员只能管理部分区的基站，可以拥有若干个下属(即操作员)，也可以添加本区的操作员，并为这些操作员分配权限和管理范围;操作员是最低层的用户，只能管理自己管理范围内的基站。用户管理范围是指用户所能够管理哪些基站。管理范围外的基站无权管理。系统管理员可管理全部基站，可为所有区管理员分配管理范围;区管理员可管理系统管理员为其分配的范围内的基站，也可为其手下的操作员分配管理范围;操作员只能管理区管理员为其分配的基站，不能自己分配范围。 5.1.2用户管理用户管理窗口，应该在用列表的方法显示了所管下属的所有用户的信息，除了操作员都可以新建用户、修改用户、删除用户，修改管理范围，可以设置所选用户的管理范围，设置完成后，数据被保存到数据库中。 5.1.3日志管理功能 5.1.3.1查看登录日志华北电力大学工程硕士专业学位论文对于用户登录情况保存在系统登录日志中，可供查询。也可以查询某一用户某一时间段的登录记录。 5.1.3.2查看操作日志对于用户操作情况保存在系统操作日志中，可供查询。也可以查询某一权限的某一用户某一时间段的操作记录。 5.1.3.3删除登录日志可以删除登录日志中的记录，可以根据用户或时间段删除，删除前显示要删除的全部记录，要求用户进行删除确认。 5.1.3.4删除操作日志可以删除操作日志中的记录，可以根据权限、用户或时间段删除，删除前显示要删除的全部记录，要求用户进行删除确认。5.2配置管理功能系统初始化时，根据用户的要求，完成各项参数配置，如果配置成功，保存到数据库，可供用户随时查询，如果配置不成功，显示相应的不成功信息。在使用过程中，可以随时修改、查询配置。5.2.1添加对象这里对象指的是被测对象，本系统只要指基站和天馈线参数。初始建立系统时，以及随着系统容量的增加，被管对象数量的增大，用户需要不断的增加监测对象，系统必须提供方便的手段对上述各层对象的增加操作。增加的对象为基站、天馈线数量、驻波比和前后向功率等。界面提供相应的工具，使操作人员通过简单的操作就能增加对象，提供了默认配置自动增加各种对象。当操作人员操作时，数据库中保存该对象的数据，并将操作内容保存到操作日志数据库中。5.2.2删除对象用户需要将某层某个被管对象从系统中删除。当用户将对象删除后，系统将该对象视为非法对象，数据库中再不存储该对象的数据，但该对象以前的数据不清除。同时将操作人员的操作内容保存到操作日志数据库中。华北电力大学工程硕士专业学位论文5.2.3中心配置操作人员可以远程控制前置机重新启动，可以修改前置机的通信方式即可以控制前置机将数据发送到不同的短信平台，系统也可以配置系统的告警门限数据。可以配置告警前传。所谓告警前传指的是，配置维护人员指定维护或关注的基站某一路或几路天馈线，使其在发生告警时发送告警短信给对应的维护人员。5.3告警管理功能告警的管理主要分为告警数据分析、告警显示、告警确认、告警取消和告警历史数据查询。其中告警的数据分析功能是指，输入的数据，与事先定义好的门限值相比较，可以计算出该数据是否为告警数据，以及告警的级别，与告警信息相关的数据有:告警产生的基站、告警产生的设备、告警产生的参数、告警产生的日期和时间、告警值、告警的级别(一般告警、非紧急告警、紧急告警)。告警数据均要存入告警历史数据库中。。.。二哎勺嗯.到匕苟文皿曰二二口层盯之U匕.J、无论监测系统控制台处于任何界面，均应及时自动提示告警，显示和打印告警信息，并以文本的方式显示告警点的告警值。不同级别的告警，系统会采用不同的显示颜色和告警声响，当告警级别变化时或者告警取消时，立即在界面上显示，包含文字、颜色和声音都会作相应的改变。根据接入网网管的相关规范，告警一般划分以下几种级别:(1)严重告警(critical):指通信阻断的告警(2)重大告警(major):指影响业务的严重故障的告警(3)次要告警(minor):指不影响现有业务的故障的告警(4)警告告警(warning):向维护人员反映可能会引起故障的告警预兆(5)不确定(indeterminate)(6)已清除(eleared)对于本系统而言，告警的类型是天馈线驻波比告警。具体的告警门限可以由用户设定，默认驻波比告警门限如表5一1所示。华北电力大学工程硕士专业学位论文表5一1默认驻波比告警门限驻驻波比告警门限111、1.222正常111.2、1.5551级告警111.5、2222级黄色告警其其它值3级红色紧急告警5.3.2告警确认发生告警时，维护人员应该可通过简便的操作方式对告警进行确认，系统以不同的显示方式区分确认和未经确认的告警。告警经确认后，告警的提示声停止，系统应记录告警确认的人员和确认的时间。在规定的时间内告警未被确认，可通过设定条件用短信等方式通知维护人员。当告警被确认后，界面上的告警图标会停止闪烁。告警状态主要与相应的告警处理相关。依据相应的规范，一般告警状态分为:(1)新产生(newcoming):未消除、未确认的告警;(2)已确认(aeknowledged):未消除，但已确认的告警(3)被锁定(10cked):确认前已消除的告警;(4)已清除(cleared):已确认并消除的告警;(5)通信失效(outofeomm):管理中心与FSU的通信失效。5.3.3告警取消告警的取消有自动取消和人工取消两种。自动取消是告警基站天馈线驻波比的实际运行参数值时发生了变化，变化到了告警门限值以外。维护人员对该告警不关心或者由于实际设备等其他原因不需要了解该告警时，维护人员人可取消该告警。系统将记录告警取消的人员和取消的日期时间，同时以不同的显示方式区分取消和未经取消的告警。当告警被取消后，界面上的告警图标将恢复正常显示。5.3.4告警历史数据查询各种告警信息不能在任何地方进行修改，经人工确认的告警成为告警历史。可根据产生时间、取消时间、确认时间、监控基站、告警级别、设备、参数数据点查询告警。查询结果可打印和保存。查询结果信息包括:告警产生的基站、告警产生 华北电力大学工程硕士专业学位论文的设备、告警产生的时间、告警取消的时间、告警取消的方式、告警确认人、告警确认时间、告警人工取消的取消人、告警的级别、告警的信息等。界面上历史数据的查询可按时间查询、按基站号查询、按数据点称查询，也可以组合条件综合查询，并可对告警数据进行各种排序。5.4性能管理功能性能管理主要包括报表管理，基站管理与性能分析。5.4.1报表管理 5.4.1.1查询数据在数据查询窗口中可对数据进行各项数据的排序，还可以按基站、数据点或时间来过滤数据，进行实时数据，历史数据，告警实时数据，告警的历史数据等数据的查询。在打印功能方面，可自定义输出的内容，具有打印预览功能，经用户确认无误后，打印出来。 5.4.1.2输出样本通过操作界面上的打印按钮可以对看到的数据报表进行打印操作。同时系统可以根据用户需求自动生成用户所需要的报表，报表中的数据项还可以进行排序输出，以使用户可以根据上级的要求去完成统计和分析报表。最大限度的满足用户的需求。5.4.2基站管理在基站管理窗口中显示基站下所对应的设备，目前本系统需要监测的基站设备主要有:天馈线设备和前置机设备。选择对应的设备可查看该设备的信息。信息分三部分:属性、实时数据、告警查看。基站的属性主要包括基站名、基站号、所属的BS号、SIM卡号、基站的位置和启用时间等。天馈线的属性主要包括天馈线号、前向功率、后向功率、驻波比。如果某一项有告警，对应的图标将闪烁。华北电力大学工程硕士专业学位论文5.4.3性能分析性能分析主要某一段时期，可以是一天，一个月，一年，即可以进行性能日报分析，以天为单位统计分析各个性能测试值域的情况，性能时报分析。基于基站进行数据分析，从而可以估测相应的基站的长期的工作状况，其中表现形式可以采用饼状图，曲线图等等。5.5故障管理功能当系统出现故障时，系统都有相应的处理手段以确保系统的正常运行。在此不再赘述。华北电力大学工程硕士专业学位论文第六章结论本移动宏蜂窝基站天馈线驻波比和功率在线监测系统于2007年9月样机开发成功，随后10、n月份安装试验站五个，并进行了现场调试，已满足用户需求。在之后的运行过程中，系统功能可正常工作，各项性能指标如响应时间、测量精度、可靠性等均满足设计要求。一、主要完成工作本文作者完成的主要工作如下:(1)完成系统整体设计(2)完成监测前置机硬件设计，完成基于AD8318的系统原理图和PCB设计;(3)完成监测前置机硬件调试工作;(4)完成监测前置机底层软件设计工作，实现设计中要求的各项功能，与监测中心软件实现联调;(5)完成现场调试工作;(6)完成各种技术文档的归档。二、对以后工作的展望在今后的工作中，可以从以下方面对系统进行完善:(1)进一步完善监测前置机的硬件电路，并着手研究TD网天馈线的驻波比和功率监测;(2)进一步完善监测前置机的算法。