• 雙工器的工作原理

    一、緒論

    雙工器是異頻雙工電臺,中繼臺的主要配件,其作用是將發射和接收訊號相隔離,保證接收和發射都能同時正常工作.它是由兩組不同頻率的阻帶濾波器組成,避免本機發射信號傳輸到接收機。

     

    二、目錄

    1、雙工器主要指標

    2、雙工器的結構

    3、雙工器選用

    4、雙工器的調試

    5、雙工器頻率穩定度

    6、雙工器插入損耗

    7、雙工器隔離度

    8、雙工器其它指標

     

    三、內容

    1、雙工器主要指標

    ①. 頻率范圍:0.3~12GHz

    ②. 相對帶寬:一般1%~10%,特殊要求0.5%~30%

    ③. 插入損耗:隨頻率、帶寬、體積及節數不同而不同,一般小于1.5dB

    ④. 頻道隔離:決定于濾波器節數及頻道間隔,一般大于60dB

    ⑤. 輸入/輸出阻抗:50Ω

    ⑥. 輸入/輸出駐波:VSWR≤1.6:1(特別要求≤1.4:1)

    ⑦. 通過功率:20W(特別要求時可達200W)

    ⑧. 沖擊:10g

    ⑨. 振動:10g

    ⑩.溫度:-55~+85℃

     

    2、雙工器的結構

    雙工器由螺旋振腔體構成,由于其工作頻率高,分布參數影響較大,常做成一個密封套體,各信號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,三個信號端一般采用標準高頻接插件Q9或L16型高頻插座無線通訊對雙工器的要求雙工器用于移動通信和在野外作為無人值守的中轉臺工作,其本身就決定了它的使用環境和工作條件。

    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問題,用于手持無線電話機的雙工器還未見報道。但對于車載無線電話機,汽車等所能提供的空間是有限的,且還有無線電話機的布線和散熱問題要考慮,因而在滿足其它技術指標的前提下,雙工器的小型化非常有必要。

    其次,雙工器必須便于安裝,尤其是對某些雙工器與無線電話機分別安裝時更是如此。且應當結構牢固、可*、緊湊,應能承受一定的沖擊和振動,特別是用于一些地理環境比較差的地方的無線電話機。我們知道,目前的雙工器大多是分布參數決定其工作頻率等指標要求的,如雙工器的結構不可*,則有可能導致無線電話機的整機指標惡化,甚至燒壞接收機,這一點尤為重要。再者,作為中轉臺有時使用環境比較惡劣,這就要求雙工器也能在相應的工作溫度范圍以內能保證通訊質量。一般來講,雙工器應有明確的工作溫度范圍,并有溫度變化的穩定性指標,以滿足整機的使用要求。

     

    3、雙工器選用

    應根據電臺發射接收頻率定制雙工器。400兆收發頻率差10MHZ雙工器的工作帶寬在+-250KHz可保證隔離度90db左右,單頻點工作隔離度可達120db。當使用頻率超過雙工器額定帶寬時,收發隔離度將急劇下降發射駐波增大,接收電路因受發射部分影響靈敏度下降不能正常工作。業余無線中轉臺U段一般收發差5兆HZ 使用的雙工器采用窄帶設計,可保證隔離度不下降但工作帶寬變窄為+-100KHz。 實踐證明使用雙工器比用兩顆天線收發效果要好。

     

    4、雙工器的調試

    雙工器在整機聯調前應確認雙工器的工作頻率與無線電話機的工作頻率是否一致,如相差較大時,應重新調整再聯調,以避免燒壞輸入高放回路。

    雙工器的初調一般在雙工器的生產廠家進行,調整完了后,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際工作頻率進行重調,調試方法連接儀器,并應接上50Ω終端假負載,反復調整并將假負載和頻譜分析儀對換過來,并鎖緊各調整螺釘。

    整機調試階段,收發電路板調整好以后,還要對雙工器進行仔細微調,以使發射功率最大,且發射接收靈敏度劣化最小。聯調時一定要注意少量的、慢慢的調整,以防止燒壞衛星電視。因為雙工器的工作頻率較高,又是一個分布參數決定其特性的組件,調整時非常敏感;并防止調整完后,在鎖緊的過程中,原調整的最佳點跑了。有些雙工器采用自鎖螺釘,不必另外再用螺母鎖緊,使調試大為方便,又節省了工時成本。

     

    5、雙工器頻率穩定度

    雙工器的頻率穩定度應包括兩個含義:一是本身結構的穩定性,使其分布參數具有一定的穩定度;二是其溫度穩定性。

    如前所述,雙工器是一個分布參數的腔體濾波器,其頻率響應曲線決定于腔體的分布參數。我們要求移動通信中使用的雙工器應在-25℃-55℃的溫度范圍內具有相當的頻率穩定度,不至于影響無線電話機的通訊效果,也就是說雙工器的頻率響應曲線應在相應的溫度范圍內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應具有優于+55ppm的穩定度,才能滿足無線電話機的使用要求。

     

    6、雙工器插入損耗

    雙工器的插入損耗是指對應于通道中,通帶頻點對有用信號的損耗??捎霉剑?0LgPiPO或20lgUiUo來表示。其中Pi、Ui表示進入雙工器的信號功率或電平;Po、Uo表示從雙工器出來的信號功率或電平。不言而喻,對于雙工器來講,插入損耗越小越好,特別是對發射通道而言,插入損耗小,有利于整機的輸出功率的提高,效率提高,減少整機射頻功放的發熱量。國內雙工器指標為1.2db以下,某些進口的產品中雙工器的實際插入損耗在0.5db左右。如對于一臺要求輸出射頻功率25W的中轉臺來說,假如所選用的雙工器的插入損耗為0.5db,則要求整機射頻功放輸出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,也是一項非常重要的指標。

     

    7、雙工器隔離度

    雙工器的隔離度是指兩個等效帶阻濾波器的阻帶衰減量,除一些特定的場合外,一般雙工器的接收通道和發射通道中的阻帶的衰減量,也即雙工器的接收端和發射端至天線端的隔離度相當的。這一點使得雙工器的生產廠家在生產管理上較為方便。因為我們所說的接收端和發射端,無非是工作頻率高和低的區別,如雙工器的工作頻率不合適,甚至是在10MHz的另一端,則只需調整和改接一下即可,而不會影響使用效果。

    通常,發射端的衰減量的考慮,是使得在強接收信號的情形下,接收頻率信號對發射機不產生互調干擾,一般隔離度在60db以上時即可滿足要求。接收端的衰減度的考慮,是要足以阻止發射機到天線輸出的射頻功率到接收機的輸入端來干擾接收機的正常工作,因而雙工器的接收通道是一對應于整機發射頻率的帶阻濾波器。我們知道,中轉臺的發射功率都在25W以上,而接收靈敏度都在0.35UV左右。以此作為一個例子,也就是說,在雙工器的發射通道和接收通道中,兩者的電平相差約145db對于功率大一點,接收靈敏度較高一點的中轉臺則相差更大。為了不至于因發射功率而影響接收機的正常工作,要對發射功率在接收機的輸入端進行一定量的衰減。一般來講,除幾個特殊的頻點外,接收機的寄生抗擾性都在80db以上,當然,各種型號的中轉臺可能不一樣,因而在考慮選用雙工器之前應對無線電話機的寄生抗擾性這一指標,尤其是對于發射頻率的頻點上的寄生抗擾性進行測試并詳細了解,以作為雙工器指標確定的依據。從上面的例子則要求雙工器的接收通道中對應于發射頻率的頻點上至少應具有145-80=65db的衰減量,才能基本滿足要求,對于射頻功率大,靈敏度高的中轉臺則要求更大一些,一般要在80db以上。

     

    8、雙工器其它指標

    雙工器除以上討論的指標外,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雙工器所能承受的最大的輸入功率,是雙工器的一個使用安全性指標。無線電話機的天線輸入阻抗和發射機的輸出阻抗均為50Ω,因而要求雙工器的阻抗也應為50Ω,為保證整機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而改變,因此,阻抗匹配是調試的目的之一。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,雙工器的指標有多項都值得考慮,但這些指標從雙工器本身來講,并不是[非法字]的,而是相互聯系的。選用時應當綜合全面考慮。

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