双工器的综合技术报告

1、双工器的介绍

双工器是异频双工电台，中继台的主要配件，其作用是将发射和接收讯号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作。它是由两组不同频率的阻带滤波器组成，避免本机发射信号传输到接收机。一般双工器由六个阻带滤波器（陷波器）组成，各谐振于发射和接收频率。接收端滤波器谐振于发射频率，并防指发射功率串入接收机，发射端滤波器谐振于接收频率。有些双工器不标发射和接收端而只标LOW和HIGH ,如某双工器LOW=450, HIGH=460, 表示LOW端可联接450兆接收机HIGH端联接460兆发射机，也可将LOW端联接450兆发射机,HIGH端联接460兆接收机，收发频率可颠倒使用，但是不能将发射频率460的机器接置双工器450兆一端以免损坏电台和双工器。

2、双工器的选用

应根据电台发射接收频率定制双工器。400兆收发频率差10MHZ双工器的工作带宽在±250kHZ可保证隔离度90db左右，单频点工作隔离度可达120db。当使用频率超过双工器额定带宽时，收发隔离度将急剧下降发射驻波增大，接收电路因受发射部分影响灵敏度下降不能正常工作。业余无线中转台U段一般收发差5MHz 使用的双工器采用窄带设计，可保证隔离度不下降但工作带宽变窄为±100KHZ。实践证明使用双工器比用两颗天线收发效果要好。

3、双工器的结构

双工器的结构双工器，又称天线共用器，是一个比较特殊的双向三端滤波，其等效电路框图如下： 双工器既要将微弱的接受信号藕合进来，又要将较大的发射功率馈送到天线上去，且要求两者各自完成其功能而不相互影响。一般的双工器由螺旋振腔体构成，由于其工作频率高，分布参数影响较大 常做成一个密封套体，各信号馈线均用屏蔽效果较好的同轴电缆 腔体形材也要求一定的光洁度，为利于散热，外观常为黑色，三个信号端一般采用标准高频接插件Q9或L16型高频插座。

4、无线通讯对双工器的要求

双工器用于移动通信和在野外作为无人值守的中转台工作，其本身就决定了它的使用环境和工作条件。首先，我们希望双工器的体积小巧、重量轻。目前由于双工器的体积和其它一些技术问题，用于手持无线电话机的双工器还未见报道。但对于车载无线电话机，汽车等所能提供的空间是有限的，且还有无线电话机的布线和散热问题要考虑，因而在满足其它技术指标的前提下，双工器的小型化非常有必要。其次，双工器必须便于安装，尤其是对某些双工器与无线电话机分别安装时更是如此。且应当结构牢固、紧凑，应能承受一定的冲击和振动，特别是用于一些地理环境比较差的地方的无线电话机。

5、双工器的技术指标

①、 工作频率及带宽

双工器的工作频率范围应当不窄于无线电话机本身的工作频率范围。通常我们所说的带宽，是指无线电话机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，正如大家所知，现今的VHF、UHF无线电话机的本身，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，无线电话机本身的高频输入、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电话机，150MHz的收发频差为5.7MHz、450MHz时为10MHz熞蚨理想的双工器也只能是以上相应频段的无线电话机所规定的收发频差的一半，即150MHz为2．85MHz煟矗担埃停龋时为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，中转台的发射功率都在25W以上，而接收灵敏度都在0.35UV左右。以此作为一个例子，也就是说，在双工器的发射通道和接收通道中，两者的电平相差约145db煻杂诠β蚀笠坏悖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：10LgPiNPo或20LgUiNUo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度－55度的温度范围内具有相当的频率稳定度，不至于影响无线电话机的通讯效果，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＋5ppm的稳定度，才能满足无线电话机的使用要求。

⑤、其它指标

双工器除以上讨论的指标外，还有特性阻抗，最大输入功率，驻波比等。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。无线电话机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。值得指出的是双工器的阻抗也随其分布参数而改变，因此，阻抗匹配是调试的目的之一。阻抗不匹配所造成的不良影响甚至要大于某些其它因素所造成的不良影响。

总之，双工器的指标有多项都值得考虑，但这些指标从双工器本身来讲，并不是[非法字]的，而是相互联系的。选用时应当综合全面考虑。

6、双工器的模式

在双工模式上，HiPER的所有物理端口都支持全双工（Full-Duplex）和半双工（Half -Duplex）两种方式。

①、双工器的模式

串行通信中，数据通常是在两个站（如终端和微机）之间进行传送，按照数据流的方向可分成三种基本的传送方式：全双工、半双工、和单工。但单工目前已很少采用，下面仅介绍前两种方式。

②、全双工模式

接收与发送采用两个相互独立的通道，可同时进行，互不干扰。某端口设置为全双工模式时，该端口在发送数据包的同时也能接收数据包。

③、半双工模式

半双工：接收与发送共用一个通道，同一时刻只能发送或接收，因此，半双工可能会产生冲突。某端口设置为半双工模式时，该端口同一时刻只能发送数据包或接收数据包。

④、全双工模式和半双工模式的区别

当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工制。在全双工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送。全双工方式无需进行方向的切换，因此，没有切换操作所产生的时间延迟，这对那些不能有时间延误的交互式应用（例如远程监测和控制系统）十分有利。这种方式要求通讯双方均有发送器和接收器，同时，需要2根数据线传送数据信号。（可能还需要控制线和状态线，以及地线）。

比如，计算机主机用串行接口连接显示终端，而显示终端带有键盘。这样，一方面键盘上输入的字符送到主机内存；另一方面，主机内存的信息可以送到屏幕显示。通常，往键盘上打入1个字符以后，先不显示，计算机主机收到字符后，立即回送到终端，然后终端再把这个字符显示出来。这样，前一个字符的回送过程和后一个字符的输入过程是同时进行的，即工作于全双工方式。

7、双工器的应用

双工器广泛应用于通信、电子战领域中，它使具有一定间隔的两个频段获得较大的隔离，按用途可大致分为三种：收-发双工器、收-收双工器、发-发双工器。收-发双工器用于防止发射大信号直接进入接收机前端引起接收信道饱和甚至烧毁，同时避免发射机噪声对接收灵敏度的影响；收-收双工器用于两台不同频的接收机共用一付天线，避免直接使用分路器所带来的整机噪声系数增大，同时具有信号预选功能；发-发双工器用于两台不同频的发射机共用一付天线，避免使用合路器所带来功率损失，并防止大功率发射机相互影响，同时还能抑制输出信号谐杂波。