Дуплексеры — это ключевые компоненты радиотехники, которые позволяют приемнику и передатчику работать одновременно через одну антенну, надежно разделяя принимаемый и передаваемый сигналы. Например, в сотовых сетях часто в одном диапазоне разделяют два канала: один на передачу от устройства к базовой станции, а другой наоборот: прием от базовой станции к устройству. Такие каналы называют Uplink/Downlink или TX/RX. Так как эти каналы обычно расположены достаточно близко в частотной области, то появляется возможность использовать одну антенну как на прием, так и на передачу. Чтобы разделить эти сигналы используют дуплексеры (см. рис. 1). ООО «НПП «Технопарк» предлагает три вида дуплексеров: на ПАВ, керамические и на объемных металлических резонаторах.
1. Дуплексеры на поверхностных акустических волнах (ПАВ)
В дуплексерах на ПАВ электрический сигнал преобразуется в акустические волны, которые проходят на поверхности пьезоэлектрического материала, а затем обратно преобразуются в электрический сигнал. Это позволяет создавать устройства с сверхмалыми габаритами, например, FPD-847/806B30/30 имеет корпус 1,8x1,4 мм.
Особенности
- компактность: идеальны для портативной электроники;
- диапазон частот: примерно от 300 до 3000 МГц;
- высокая повторяемость: два дуплексера одного номинала будут практически неотличимы друг от друга;
- сравнительно низкая цена: на порядок ниже, чем у керамических и металлических.
Область применения
Мобильные телефоны, планшеты, навигационные системы (GPS/GLONASS), сотовая связь.
Эти дуплексеры хорошо подходят массового производства маломощных компактных устройств.
2. Керамические дуплексеры
Керамические дуплексеры используют резонаторы из специальной керамики с высокой диэлектрической проницаемостью. Это компромиссное решение, которое сочетает в себе компактность и высокие эксплуатационные характеристики.
Особенности:
- миниатюрность и легкость: значительно меньше и легче дуплексеров на объемных металлических резонаторах;
- повышенная мощность: единицы и иногда десятки ватт;
- широкий диапазон частот: от 400 до 6000 МГц;
- не требуют ручной настройки: это позволяет массово производить дуплексеры;
- средняя цена: обычно дороже ПАВ, но дешевле объемных металлических резонаторов.
Область применения
Wi-Fi/Bluetooth/GPS модули, устройства Интернета вещей (IoT). Также применяются в маломощных базовых станциях и радиолокации.
Когда стоит задача разработать РЭА, работающую с большей мощностью и/или на большей частоте чем могут позволить дуплексеры на ПАВ, но при этом остается необходимость минимизировать габариты устройства, рекомендуется использовать керамические дуплексеры.
3. Дуплексеры на объемных металлических резонаторах
Работают на принципе создания электромагнитных полей в металлических полостях (резонаторах) определенной формы. Это классическое, высоконадежное решение для самых требовательных задач.
Особенности:
- большие габариты и вес: значительно больше и тяжелее ПАВ и керамических;
- высокая входная мощность: десятки, а иногда и сотни ватт;
- работа на высоких частотах: до 13 ГГц;
- ручная настройка: резонаторы в составе дуплексера имеют подстроечные винты, которыми на производстве вручную настраивают каждый дуплексер;
- высокая цена: значительно дороже керамических и ПАВ;
- минимальные вносимые потери: обычно около 1 дБ.
Область применения
Базовые станции сотовой связи (4G/5G), радиолокационные станции, системы спутниковой и военной связи.
В тех случаев, когда другие технологии, такие как ПАВ и керамика, не могут работать на высоких частотах, выдержать сигнал или обеспечить минимальные вносимые потери применяются дуплексеры на объемных металлических резонаторах.