雙工器收縮，以滿足復(fù)雜的多頻帶無線需求

作為多頻帶智能手機(jī)，它必須支持不同的頻帶，變得越來越普遍，雙工器是一個日益重要的無源元件。本多頻帶帶通濾波器被放置在天線和無線單元的電子器件之間，允許多個發(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公共天線路徑。

在接收器側(cè)，雙工器需要兩個信號從天線(通常稱為高和低帶信號)，并將其引導(dǎo)到適當(dāng)?shù)慕邮諜C(jī)前端;在發(fā)送側(cè)，它可將來自兩個輸出功率放大器中不同的頻帶的信號，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)過濾器。

基本的雙工器的圖像

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

一些雙工器結(jié)構(gòu)是基于一個低通濾波器和一個高通濾波器來分離感興趣的兩個波段的一個簡單的配對。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)的信號的頻譜之外的信號。而合并的低通加帶通濾波器方法具有多個功能塊比一個帶通僅拓?fù)渲校伺鋵梢跃徑鉂M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)際上可能簡化設(shè)計并提高性能。

雙工器是一個三端口無源器件，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)到合適級間匹配。

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

然而，一些分離器確實(shí)充當(dāng)雙工器，如那些采取單個廣播電視天線信號，并將其分割成VHF和UHF頻帶。補(bǔ)體是真，以及：一個組合器需要兩個信號在相同的頻率，并將其饋送到一個公共的輸出，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)合起來去到一個單根電纜。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好主意。

盡管這兩個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，一個雙工器是不一樣的雙工器。像一個雙工器，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，這占據(jù)相同頻帶，從對方;全雙工甚至半雙工操作過程中需要這種分離。通過控制輸入和輸出能量流，從而在相對高功率輸出未達(dá)到，過載，并且甚至可能會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。

盡管看起來簡單只是到發(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，一個雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射一個相對高功率信號，然后轉(zhuǎn)移到接收器模式捕捉微弱的反射回波;兩個信號都在相同的頻率(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)信號會過載該接收機(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)射信號的功率可能會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，因此可以通過帶通濾波來分離。

雙工器的設(shè)計及參數(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，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，對于1 GHz以上，如Wi-Fi無線，智能手機(jī)和GPS接收器，其中的功率電平在幾瓦，設(shè)計人員使用基于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調(diào)諧器。

由于雙工器是專門形式的過濾器，以往的濾波參數(shù)來表征它們。這些包括公知的過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。

雙工器有一個額外的關(guān)鍵性能參數(shù)：低和高帶之間的所得隔離。這個數(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通帶是彼此的功能。其結(jié)果是，它定義多少在一個頻帶的信號，將相對于其他頻帶衰減。一些廠商明確指定的隔離;對于這些情況下，他們不這樣做，設(shè)計師可以通過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。

另一個有趣的部分是在2450DM40A1575家族約翰森技術(shù)，一個2.5×2.5×1.2毫米高的組成部分。此雙工器被設(shè)計以分離標(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信號中使用藍(lán)牙，802.11(無線網(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無線局域網(wǎng)頻帶。

GPS頻段的圖形需要一個狹窄的通帶急劇的滾降

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

2450DM40A1575E通帶圖的是更廣泛和滾降是漸進(jìn)的

圖9：對光譜的無線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例子，每種量身定做的頻譜和應(yīng)用配對不同的部分。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，太陽誘電，國巨和。

摘要

都需要多頻帶操作的無線設(shè)備，諸如2.4 / 5GHz的智能電話，或無線局域網(wǎng)，包括一個輔助功能，如GPS接收雙工器。通過經(jīng)由帶通濾波器的輸入信號分離成二個(或更多)構(gòu)成帶或多個頻帶合并成一個單一的信號，一個天線可以服務(wù)的多個前端/功率放大器的需要。對于低功耗設(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制造。