雙工器

雙工器，又稱天線共用器，是一個(gè)比較特殊的雙向三端濾波器。雙工器既要將微弱的接受信號(hào)耦合進(jìn)來(lái)，又要將較大的發(fā)射功率饋送到天線上去，且要求兩者各自完成其功能而不相互影響。一般的雙工器由螺旋振腔體構(gòu)成，由于其工作頻率高，分布參數(shù)影響較大?常做成一個(gè)密封套體，各信號(hào)饋線均用屏蔽效果較好的同軸電纜?腔體形材也要求一定的光潔度，為利于散熱，外觀常為黑色，三個(gè)信號(hào)端一般采用標(biāo)準(zhǔn)高頻接插件Q9或L16型高頻插座無(wú)線通訊對(duì)雙工器的要求

雙工器用于移動(dòng)通信和在野外作為無(wú)人值守的中轉(zhuǎn)臺(tái)工作，其本身就決定了它的使用環(huán)境和工作條件。

首先，我們希望雙工器的體積小巧、重量輕。目前由于雙工器的體積和其它一些技術(shù)問(wèn)題，用于手持無(wú)線電話機(jī)的雙工器還未見(jiàn)報(bào)道。但對(duì)于車載無(wú)線電話機(jī)，汽車等所能提供的空間是有限的，且還有無(wú)線電話機(jī)的布線和散熱問(wèn)題要考慮，因而在滿足其它技術(shù)指標(biāo)的前提下，雙工器的小型化非常有必要。

其次，雙工器必須便于安裝，尤其是對(duì)某些雙工器與無(wú)線電話機(jī)分別安裝時(shí)更是如此。且應(yīng)當(dāng)結(jié)構(gòu)牢固、可靠、緊湊，應(yīng)能承受一定的沖擊和振動(dòng)，特別是用于一些地理環(huán)境比較差的地方的無(wú)線電話機(jī)。我們知道，目前的雙工器大多是分布參數(shù)決定其工作頻率等指標(biāo)要求的，如雙工器的結(jié)構(gòu)不可*，則有可能導(dǎo)致無(wú)線電話機(jī)的整機(jī)指標(biāo)惡化，甚至燒壞接收機(jī)，這一點(diǎn)尤為重要。再者，作為中轉(zhuǎn)臺(tái)有時(shí)使用環(huán)境比較惡劣，這就要求雙工器也能在相應(yīng)的工作溫度范圍以內(nèi)能保證通訊質(zhì)量。一般來(lái)講，雙工器應(yīng)有明確的工作溫度范圍，并有溫度變化的穩(wěn)定性指標(biāo)，以滿足整機(jī)的使用要求。

雙工器的工作頻率范圍應(yīng)當(dāng)不窄于無(wú)線電話機(jī)本身的工作頻率范圍。通常我們所說(shuō)的帶寬，是指無(wú)線電話機(jī)配上雙工器后接收機(jī)的輸入帶寬和發(fā)射機(jī)的輸出帶寬。對(duì)于雙工器來(lái)講，即是兩個(gè)等效帶阻濾波器的阻帶帶寬，而不是取決于通帶帶寬。從其頻率響應(yīng)曲線上看，即是兩個(gè)阻帶在一定衰減量時(shí)的頻率范圍，正如大家所知，現(xiàn)今的VHF、UHF無(wú)線電話機(jī)的本身，接收機(jī)的高頻輸入帶寬一般都可在5MHz以上，發(fā)射機(jī)的高頻輸出帶寬在10MHz以上。也就是說(shuō)，無(wú)線電話機(jī)本身的高頻輸入、輸出帶寬都是比較寬的，因此要求雙工器的帶寬也應(yīng)有一定的寬度，以克服用戶在申報(bào)頻率時(shí)因?yàn)閹拞?wèn)題而造成的麻煩。然而，根據(jù)我國(guó)及國(guó)際上各國(guó)無(wú)線電頻率管理部門的規(guī)定，用作雙頻雙工組網(wǎng)的雙工無(wú)線電話機(jī)，150MHz的收發(fā)頻差為5.7MHz、450MHz時(shí)為10MHz?因而理想的雙工器也只能是以上相應(yīng)頻段的無(wú)線電話機(jī)所規(guī)定的收發(fā)頻差的一半，即150MHz為2.85MHz，450MHz時(shí)為5MHz。

應(yīng)根據(jù)電臺(tái)發(fā)射接收頻率定制雙工器。400兆收發(fā)頻率差10MHZ雙工器的工作帶寬在±250kHZ可保證隔離度90db左右，單頻點(diǎn)工作隔離度可達(dá)120db..當(dāng)使用頻率超過(guò)雙工器額定帶寬時(shí)，收發(fā)隔離度將急劇下降發(fā)射駐波增大，接收電路因受發(fā)射部分影響靈敏度下降不能正常工作?！I(yè)余無(wú)線中轉(zhuǎn)臺(tái)U段一般收發(fā)差5兆HZ 使用的雙工器采用窄帶設(shè)計(jì)，可保證隔離度不下降但工作帶寬變窄 為±100KHZ. 實(shí)踐證明使用雙工器比用兩顆天線收發(fā)效果要好。

一般雙工器由六個(gè)帶阻濾波器（陷波器）組成 ，各諧振于發(fā)射和接收頻率。接收端濾波器諧振于發(fā)射頻率，并防止發(fā)射功率串入接收機(jī)，發(fā)射端濾波器諧振于接收頻率。有些雙工器不標(biāo)發(fā)射和接收端而只標(biāo)LOW和HIGH ,如某雙工器LOW=450, HIGH=460, 表示LOW端可連接450兆接收機(jī)HIGH端連接460兆發(fā)射機(jī)，也可將LOW端連接450兆發(fā)射機(jī),HIGH端連接460兆接收機(jī)，收發(fā)頻率可顛倒使用，但是不能將發(fā)射頻率460的機(jī)器接置雙工器450兆一端以免損壞電臺(tái)和雙工器。

雙工器的插入損耗是指對(duì)應(yīng)于通道中，通帶頻點(diǎn)對(duì)有用信號(hào)的損耗?？捎霉剑?0LgPi/PO或20lgUi/Uo來(lái)表示。其中Pi、Ui表示進(jìn)入雙工器的信號(hào)功率或電平；Po、Uo表示從雙工器出來(lái)的信號(hào)功率或電平。不言而喻，對(duì)于雙工器來(lái)講，插入損耗越小越好，特別是對(duì)發(fā)射通道而言，插入損耗小，有利于整機(jī)的輸出功率的提高，效率提高，減少整機(jī)射頻功放的發(fā)熱量。國(guó)內(nèi)雙工器指標(biāo)為1.2db以下，某些進(jìn)口的產(chǎn)品中雙工器的實(shí)際插入損耗在0.5db左右。如對(duì)于一臺(tái)要求輸出射頻功率25W的中轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)說(shuō)，假如所選用的雙工器的插入損耗為0.5db，則要求整機(jī)射頻功放輸出28.1W的功率就可以了；但假如所選用的雙工器的插入損耗為2db，則要求整機(jī)射頻功放輸出39.6W的功率。兩者相差十多瓦。因而，插入損耗，特別是輸入通道的插入損耗，也是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)。

雙工器在整機(jī)聯(lián)調(diào)前應(yīng)確認(rèn)雙工器的工作頻率與無(wú)線電話機(jī)的工作頻率是否一致，如相差較大時(shí)，應(yīng)重新調(diào)整再聯(lián)調(diào)，以避免燒壞輸入高放回路。

雙工器的初調(diào)一般在雙工器的生產(chǎn)廠家進(jìn)行，調(diào)整完了后，注明工作頻率再出廠。但雙工器在使用前，如確有必要可以按實(shí)際工作頻率進(jìn)行重調(diào)，調(diào)試方法連接儀器，并應(yīng)接上50Ω終端假負(fù)載，反復(fù)調(diào)整并將假負(fù)載和頻譜分析儀對(duì)換過(guò)來(lái)，并鎖緊各調(diào)整螺釘。

整機(jī)調(diào)試階段，收發(fā)電路板調(diào)整好以后，還要對(duì)雙工器進(jìn)行仔細(xì)微調(diào)，以使發(fā)射功率最大，且發(fā)射接收靈敏度劣化最小。聯(lián)調(diào)時(shí)一定要注意少量的、慢慢的調(diào)整，以防止燒壞衛(wèi)星電視。因?yàn)殡p工器的工作頻率較高，又是一個(gè)分布參數(shù)決定其特性的組件，調(diào)整時(shí)非常敏感；并防止調(diào)整完后，在鎖緊的過(guò)程中，原調(diào)整的最佳點(diǎn)跑了。有些雙工器采用自鎖螺釘，不必另外再用螺母鎖緊，使調(diào)試大為方便，又節(jié)省了工時(shí)成本。

雙工器的頻率穩(wěn)定度應(yīng)包括兩個(gè)含義：一是本身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使其分布參數(shù)具有一定的穩(wěn)定度；二是其溫度穩(wěn)定性。

如前所述，雙工器是一個(gè)分布參數(shù)的腔體濾波器，其頻率響應(yīng)曲線決定于腔體的分布參數(shù)。我們要求移動(dòng)通信中使用的雙工器應(yīng)在-25℃－55℃的溫度范圍內(nèi)具有相當(dāng)?shù)念l率穩(wěn)定度，不至于影響無(wú)線電話機(jī)的通訊效果，也就是說(shuō)雙工器的頻率響應(yīng)曲線應(yīng)在相應(yīng)的溫度范圍內(nèi)保持其要求的頻譜位置和曲線形狀，通常的雙工器在工作溫度范圍內(nèi)應(yīng)具有優(yōu)于+55ppm的穩(wěn)定度，才能滿足無(wú)線電話機(jī)的使用要求。

雙工器的隔離度是指兩個(gè)等效帶阻濾波器的阻帶衰減量，除一些特定的場(chǎng)合外，一般雙工器的接收通道和發(fā)射通道中的阻帶的衰減量，也即雙工器的接收端和發(fā)射端至天線端的隔離度相當(dāng)?shù)摹＿@一點(diǎn)使得雙工器的生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)管理上較為方便。因?yàn)槲覀兯f(shuō)的接收端和發(fā)射端，無(wú)非是工作頻率高和低的區(qū)別，如雙工器的工作頻率不合適，甚至是在10MHz的另一端，則只需調(diào)整和改接一下即可，而不會(huì)影響使用效果。

通常，發(fā)射端的衰減量的考慮，是使得在強(qiáng)接收信號(hào)的情形下，接收頻率信號(hào)對(duì)發(fā)射機(jī)不產(chǎn)生互調(diào)干擾，一般隔離度在60db以上時(shí)即可滿足要求。接收端的衰減度的考慮，是要足以阻止發(fā)射機(jī)到天線輸出的射頻功率到接收機(jī)的輸入端來(lái)干擾接收機(jī)的正常工作，因而雙工器的接收通道是一對(duì)應(yīng)于整機(jī)發(fā)射頻率的帶阻濾波器。我們知道，中轉(zhuǎn)臺(tái)的發(fā)射功率都在25W以上，而接收靈敏度都在0.35UV左右。以此作為一個(gè)例子，也就是說(shuō)，在雙工器的發(fā)射通道和接收通道中，兩者的電平相差約145db對(duì)于功率大一點(diǎn)，接收靈敏度較高一點(diǎn)的中轉(zhuǎn)臺(tái)則相差更大。為了不至于因發(fā)射功率而影響接收機(jī)的正常工作，要對(duì)發(fā)射功率在接收機(jī)的輸入端進(jìn)行一定量的衰減。一般來(lái)講，除幾個(gè)特殊的頻點(diǎn)外，接收機(jī)的寄生抗擾性都在80db以上，當(dāng)然，各種型號(hào)的中轉(zhuǎn)臺(tái)可能不一樣，因而在考慮選用雙工器之前應(yīng)對(duì)無(wú)線電話機(jī)的寄生抗擾性這一指標(biāo)，尤其是對(duì)于發(fā)射頻率的頻點(diǎn)上的寄生抗擾性進(jìn)行測(cè)試并詳細(xì)了解，以作為雙工器指標(biāo)確定的依據(jù)。從上面的例子則要求雙工器的接收通道中對(duì)應(yīng)于發(fā)射頻率的頻點(diǎn)上至少應(yīng)具有145-80=65db的衰減量，才能基本滿足要求，對(duì)于射頻功率大，靈敏度高的中轉(zhuǎn)臺(tái)則要求更大一些，一般要在80db以上。

雙工器除以上討論的指標(biāo)外，還有特性阻抗，最大輸入功率，駐波比等。最大輸入功率是一個(gè)雙工器所能承受的最大的輸入功率，是雙工器的一個(gè)使用安全性指標(biāo)。無(wú)線電話機(jī)的天線輸入阻抗和發(fā)射機(jī)的輸出阻抗均為50Ω，因而要求雙工器的阻抗也應(yīng)為50Ω，為保證整機(jī)的安全性和通信效果，通常雙工器的駐波比在1.4以下。

值得指出的是雙工器的阻抗也隨其分布參數(shù)而改變，因此，阻抗匹配是調(diào)試的目的之一。阻抗不匹配所造成的不良影響甚至要大于某些其它因素所造成的不良影響。

總之，雙工器的指標(biāo)有多項(xiàng)都值得考慮，但這些指標(biāo)從雙工器本身來(lái)講，并不是[非法字]的，而是相互聯(lián)系的。選用時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合全面考慮。