雙工器收縮，以滿足復(fù)雜的多頻帶無(wú)線需求

作為多頻帶智能手機(jī)，它必須支持不同的頻帶，變得越來(lái)越普遍，雙工器是一個(gè)日益重要的無(wú)源元件。本多頻帶帶通濾波器被放置在天線和無(wú)線單元的電子器件之間，允許多個(gè)發(fā)送功率放大器和接收器前端，以支持不同的頻帶但共享一個(gè)公共天線路徑。

在接收器側(cè)，雙工器需要兩個(gè)信號(hào)從天線(通常稱為高和低帶信號(hào))，并將其引導(dǎo)到適當(dāng)?shù)慕邮諜C(jī)前端;在發(fā)送側(cè)，它可將來(lái)自兩個(gè)輸出功率放大器中不同的頻帶的信號(hào)，他們轉(zhuǎn)到天線(圖1)之前。該技術(shù)與現(xiàn)代雙工器相關(guān)的實(shí)施密切相關(guān)的SAW濾波器等單片，固態(tài)過(guò)濾器。

基本的雙工器的圖像

圖1：一個(gè)基本雙工器包括共同封裝的高，低帶通濾波器，分裂/組合兩個(gè)相鄰頻帶，這樣他們可以共享單個(gè)天線。

一些雙工器結(jié)構(gòu)是基于一個(gè)低通濾波器和一個(gè)高通濾波器來(lái)分離感興趣的兩個(gè)波段的一個(gè)簡(jiǎn)單的配對(duì)。這些實(shí)現(xiàn)通常需要額外的帶通濾波，以進(jìn)一步抑制感興趣(圖2)的信號(hào)的頻譜之外的信號(hào)。而合并的低通加帶通濾波器方法具有多個(gè)功能塊比一個(gè)帶通僅拓?fù)渲?，此配?duì)可以緩解滿足的總體要求，因此可以是與提供更好的性能，這取決于成本更低設(shè)計(jì)濾波器的挑戰(zhàn)的情況細(xì)節(jié)。

低和高通濾波器與帶通濾波器一起使用圖像

圖2：一些雙工器使用低和高通濾波器中與帶通濾波器，這增加了復(fù)雜性內(nèi)部結(jié)合，但實(shí)際上可能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并提高性能。

雙工器是一個(gè)三端口無(wú)源器件，以及同一設(shè)備可以插入用于任一接收器或發(fā)射器的路徑。重要的是，該雙工器呈現(xiàn)定義的輸入或輸出阻抗的前端，功率放大器，和天線以達(dá)到合適級(jí)間匹配。

還要注意的是術(shù)語(yǔ)雙工器和分離器有時(shí)可以互換使用在不經(jīng)意的談話，但他們往往不同。一個(gè)真正的分離器采用單個(gè)信號(hào)并將其劃分同樣沿著兩個(gè)路徑(電源到每個(gè)腿一半比較原始信號(hào)強(qiáng)度)，所以源極可以喂多個(gè)接收器;一個(gè)例子是一個(gè)電纜進(jìn)料將兩個(gè)獨(dú)立的電視。

然而，一些分離器確實(shí)充當(dāng)雙工器，如那些采取單個(gè)廣播電視天線信號(hào)，并將其分割成VHF和UHF頻帶。補(bǔ)體是真，以及：一個(gè)組合器需要兩個(gè)信號(hào)在相同的頻率，并將其饋送到一個(gè)公共的輸出，但有些組合實(shí)際上雙工器，例如那些采取輸出從VHF和UHF天線和將它們結(jié)合起來(lái)去到一個(gè)單根電纜。因此，當(dāng)談到雙工器，功分器，和組合，這是明確的條款是一個(gè)好主意。

盡管這兩個(gè)頻帶的雙工器是最常用的合成/分割構(gòu)造，也有三波段三工甚至四波段quadplexers;而這些往往具有降低的性能規(guī)格和成本比雙工器高得多，它們可能是最具有成本效益的，節(jié)省空間的方法。

雙工器與雙工器

注意，一個(gè)雙工器是不一樣的雙工器。像一個(gè)雙工器，雙工器被放置在系統(tǒng)的天線及其電子設(shè)備(的接收路徑輸入放大器，和所述發(fā)送路徑功率放大器)之間。然而，雙工器的功能是分離發(fā)射和接收信號(hào)，這占據(jù)相同頻帶，從對(duì)方;全雙工甚至半雙工操作過(guò)程中需要這種分離。通過(guò)控制輸入和輸出能量流，從而在相對(duì)高功率輸出未達(dá)到，過(guò)載，并且甚至可能會(huì)損壞靈敏的接收器側(cè)輸入，雙工器耦合在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)與天線而發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間提供隔離。

盡管看起來(lái)簡(jiǎn)單只是到發(fā)射機(jī)和接收機(jī)功能分離成頻譜的獨(dú)立的部分，這通常是不可能的。例如，一個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射一個(gè)相對(duì)高功率信號(hào)，然后轉(zhuǎn)移到接收器模式捕捉微弱的反射回波;兩個(gè)信號(hào)都在相同的頻率(除了多普勒偏移，如果有的話)。如果接收器被留下連接到在發(fā)射階段的天線，發(fā)射機(jī)信號(hào)會(huì)過(guò)載該接收機(jī)前端并把它打入飽和，從而禁用其發(fā)揮作用，直到前端復(fù)蘇的能力。根據(jù)不同的功率電平，發(fā)射信號(hào)的功率可能會(huì)永久損壞接收器的敏感前端。與此相反的雙工器，雙工器是一個(gè)多頻帶單元，旨在用于其中發(fā)送和接收功能占據(jù)光譜的不同部分，因此可以通過(guò)帶通濾波來(lái)分離。

雙工器的設(shè)計(jì)及參數(shù)

用于在較低的頻率，根據(jù)大約500兆赫的低功率雙工器，使用在PC板離散組件(圖3)構(gòu)建。雙工器用于更高的頻率和更高的功率電平，為1 GHz / 10瓦以上的量級(jí)，通常構(gòu)建為使用性能更高的RF組件模塊或混合設(shè)備。然而，對(duì)于1 GHz以上，如Wi-Fi無(wú)線，智能手機(jī)和GPS接收器，其中的功率電平在幾瓦，設(shè)計(jì)人員使用基于SAW(聲表面波)和FBAR整體雙工器的低功耗便攜式設(shè)備的應(yīng)用程序(電影體聲波諧振器)的技術(shù)。

一個(gè)低成本的圖像，標(biāo)準(zhǔn)雙工器

圖3：低成本，用于UHF和VHF廣播電視信號(hào)結(jié)合到單一的電纜標(biāo)準(zhǔn)的雙工器;相同的單元用于在電纜的另一端在電視機(jī)輸入到它們拆分單個(gè)調(diào)諧器。

由于雙工器是專門(mén)形式的過(guò)濾器，以往的濾波參數(shù)來(lái)表征它們。這些包括公知的過(guò)濾器因素如中心頻率，帶寬，插入損耗，衰減，功率處理，和溫度穩(wěn)定性。

雙工器有一個(gè)額外的關(guān)鍵性能參數(shù)：低和高帶之間的所得隔離。這個(gè)數(shù)目超越了通帶外側(cè)的濾波器滾降特性;相反，它是滾降那些低和高通帶和多么接近兩個(gè)通帶是彼此的功能。其結(jié)果是，它定義多少在一個(gè)頻帶的信號(hào)，將相對(duì)于其他頻帶衰減。一些廠商明確指定的隔離;對(duì)于這些情況下，他們不這樣做，設(shè)計(jì)師可以通過(guò)重疊的帶寬和插入損耗曲線的高頻段和低頻段確定它。

代表雙工器是TDK DPX165950DT-8126A1，多層芯片單元，2.4 GHz和5.0 GHz無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)頻段。低頻帶和高頻帶之間的隔離是更好大于30 dB(圖4)。低頻段插入損耗(二四零零年至2496年兆赫)為0.6分貝(最大)，以及相應(yīng)的高頻段的插入損耗(4900至5950兆赫)為1.4分貝(最大);典型值是大約一半的數(shù)字。既低和高波段端口濾波器具有急劇滾降，如圖5和圖6中。該設(shè)備是微小的，尺寸僅為1.6×0.8×0.6毫米高。

TDK公司DPX165950DT-8126A1雙工器圖

圖4：TDK DPX165950DT-8126A1雙工器為2.4 / 5.0 GHz頻段提供至少為30 dB低頻帶和高頻帶之間的隔離。

通帶TDK成分低頻段插損形象

圖5：對(duì)于TDK成分，在通帶低頻帶插入損耗約1dB，而高帶內(nèi)插入損耗是1dB以上(典型值)一點(diǎn)點(diǎn)。

衰減的通帶外部的圖像

圖6：在通帶的每個(gè)帶通濾波器外的衰減至少為10至15分貝的TDK的雙工器。

另一個(gè)有趣的部分是在2450DM40A1575家族約翰森技術(shù)，一個(gè)2.5×2.5×1.2毫米高的組成部分。此雙工器被設(shè)計(jì)以分離標(biāo)稱2.4GHz的ISM(工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)療)頻帶從標(biāo)稱1.5千兆赫的GPS信號(hào)中使用藍(lán)牙，802.11(無(wú)線網(wǎng)絡(luò))，紫蜂，或?qū)Ｓ械腤LAN在該頻段，因?yàn)閷⑿枰诮M合的基于LAN的產(chǎn)品，其也必須大地定位采用獨(dú)立GPS功能。

為了提高性能，該裝置包括除前期雙工器塊表面波和LC帶通濾波器(圖7)。 GPS的部分具有大約100MHz的帶寬窄，以超過(guò)40 dB的插入損耗的通帶外(圖8)。與此相反，在WLAN部分具有幾百M(fèi)Hz的帶寬更寬，以更加逐漸插入損耗的滾降(圖9)和大約40 dB的最大介入損耗。

圖2450DM40A1575E從約翰森技術(shù)

圖7：約翰森技術(shù)的2450DM40A1575E分離GPS載波頻率2.4 GHz無(wú)線局域網(wǎng)頻帶。

GPS頻段的圖形需要一個(gè)狹窄的通帶急劇的滾降

圖8：GPS頻段需要一個(gè)狹窄的通帶急劇的滾降，選擇的GPS信號(hào)，而衰減附近的潛在干擾信號(hào)。

2450DM40A1575E通帶圖的是更廣泛和滾降是漸進(jìn)的

圖9：對(duì)光譜的無(wú)線LAN部，所述2450DM40A1575E通帶更寬，滾降是更漸進(jìn)的。

這是許多單位之間只是兩個(gè)例子，每種量身定做的頻譜和應(yīng)用配對(duì)不同的部分。在其他供應(yīng)商提供雙工器，可以在向Digi-Key的網(wǎng)站上找到是Avago Technologies，AVX，M / A COM中，太陽(yáng)誘電，國(guó)巨和。

摘要

都需要多頻帶操作的無(wú)線設(shè)備，諸如2.4 / 5GHz的智能電話，或無(wú)線局域網(wǎng)，包括一個(gè)輔助功能，如GPS接收雙工器。通過(guò)經(jīng)由帶通濾波器的輸入信號(hào)分離成二個(gè)(或更多)構(gòu)成帶或多個(gè)頻帶合并成一個(gè)單一的信號(hào)，一個(gè)天線可以服務(wù)的多個(gè)前端/功率放大器的需要。對(duì)于低功耗設(shè)備，雙工器可以采用單片SAW或FBAR技術(shù)，它提供了在微小的，低成本的封裝非常好的性能來(lái)制造。