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双工器详解

浏览次数:2171 | 日期:2014-03-10

双工器详解

双工器无线对讲系统中必不可少的一个设备,那双工器究竟有什么用途呢?今天一起了解一下。

双工器定义:学名天线共用器,实际是一个双向三端的滤波器。双工器主要承担两项任务:一是将天线上微弱的电磁波信号接收藕合进来,二是将较大的发信功率馈送到天线发射出去。

双工器的基本技术要求是:完成两者的各自收发任务而不至于相互影响。

1、双工器工作频率及带宽

双工器的工作频率范围应当不窄于无线中继台本身的工作频率范围。通常我们所说的带宽,是指无线中继台配上双工器后接收机的输入带宽和发射机的输出带宽。对于双工器来讲,即是两个等效带阻滤波器的阻带带宽,而不是取决于通带带宽。从其频率响应曲线上看,即是两个阻带在一定衰减量时的频率范围,VHF、UHF无线对讲的本身,接收机的高频输入带宽一般都可在5MHz以上,发射机的高频输出带宽在10MHz以上。也就是说,无线对讲本身的高频输入、输出带宽都是比较宽的,因此要求双工器的带宽也应有一定的宽度,以克服用户在申报频率时因为带宽问题而造成的麻烦。然而,根据我国及国际上各国无线电频率管理部门的规定,用作双频双工组网的双工无线中继台,150MHz的收发频差为5.7MHz、450MHz时为10MHz,因而理想的双工器也只能是以上相应频段的无线中继台所规定的收发频差的一半,即150MHz为2.85MHz,450MHz时为5MHz。

2、隔离度

双工器的隔离度是指两个等效带阻滤波器的阻带衰减量,除一些特定的场合外,一般双工器的接收通道和发射通道中的阻带的衰减量,也即双工器的接收端和发射端至天线端的隔离度相当的。这一点使得双工器的生产厂家在生产管理上较为方便。因为我们所说的接收端和发射端,无非是工作频率高和低的区别,如双工器的工作频率不合适,甚至是在10MHz的另一端,则只需调整和改接一下即可,而不会影响使用效果。
通常,发射端的衰减量的考虑,是使得在强接收信号的情形下,接收频率信号对发射机不产生互调干扰,一般隔离度在60dB以上时即可满足要求。接收端的衰减度的考虑,是要足以阻止发射机到天线输出的射频功率到接收机的输入端来干扰接收机的正常工作,因而双工器的接收通道是一对应于整机发射频率的带阻滤波器。我们知道,中继台的发射功率都在25W以上,而接收灵敏度都在0.35UV左右。以此为例,在双工器的发射通道和接收通道中,两者的电平相差约145dB对于功率大一点,接收灵敏度较高一点的中转台则相差更大。为了不至于因发射功率而影响接收机的正常工作,要对发射功率在接收机的输入端进行一定量的衰减。一般来讲,除几个特殊的频点外,接收机的寄生抗扰性都在80dB以上,当然,各种型号的中转台可能不一样,因而在考虑选用双工器之前应对无线电话机的寄生抗扰性这一指标,尤其是对于发射频率的频点上的寄生抗扰性进行测试并详细了解,以作为双工器指标确定的依据。从上面的例子则要求双工器的接收通道中对应于发射频率的频点上至少应具有145-80=65dB的衰减量,才能基本满足要求,对于射频功率大,灵敏度高的中转台则要求更大一些,一般要在80dB以上。

3、插入损耗

双工器的插入损耗是指对应于通道中,通带频点对有用信号的损耗。可用公式:10LgPiPO或20lgUiUo来表示。其中Pi、Ui表示进入双工器的信号功率或电平;Po、Uo表示从双工器出来的信号功率或电平。不言而喻,对于双工器来讲,插入损耗越小越好,特别是对发射通道而言,插入损耗小,有利于整机的输出功率的提高,效率提高,减少整机射频功放的发热量。国内双工器指标为1.2dB以下,某些进口的产品中双工器的实际插入损耗在0.5dB左右。如对于一台要求输出射频功率25W的中转台来说,假如所选用的双工器的插入损耗为0.5dB,则要求整机射频功放输出28.1W的功率就可以了;但假如所选用的双工器的插入损耗为2dB,则要求整机射频功放输出39.6W的功率。两者相差十多瓦。因而,插入损耗,特别是输入通道的插入损耗,也是一项非常重要的指标。

4、频率稳定度

双工器的频率稳定度应包括两个含义:一是本身结构的稳定性,使其分布参数具有一定的稳定度;二是其温度稳定性。如前所述,双工器是一个分布参数的腔体滤波器,其频率响应曲线决定于腔体的分布参数。我们要求移动通信中使用的双工器应在-25℃-55℃的温度范围内具有相当的频率稳定度,不至于影响无线中继台的通讯效果,也就是说双工器的频率响应曲线应在相应的温度范围内保持其要求的频谱位置和曲线形状,通常的双工器在工作温度范围内应具有优于+55ppm的稳定度,才能满足无线中继台的使用要求。

5、最大输入功率

最大输入功率是一个双工器所能承受的最大的输入功率,是双工器的一个使用安全性指标。

6、阻抗与驻波

无线中继台的天线输入阻抗和发射机的输出阻抗均为50Ω,因而要求双工器的阻抗也应为50Ω,为保证整机的安全性和通信效果,通常双工器的驻波比在1.4以下。

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