射频经典知识之双工器（Duplexer）

双工器是一使我们能够将 TX路径和 RX路径连接到一个共用天线，而不会相互干扰。当发射机和接收机的频率不同时，可以是两个滤波器组合在一起。一个滤波器用于接收，另一个用于发射，如下图所示。

当发射机和接收机的频率相同时，滤波方法不起作用。在这种情况下，我们使用回环器（circultor），可以通过信号只有一个方向，如下所示。

为什么需要双工器？

这个问题的简单答案可能来自于考虑这样一种情况，你没有双工器，无线接收机和发射机都直接连接到公共(单)天线。我们先想想发射信号会怎么样。根据设计，大部分信号会经过天线，但是一小部分信号会溢出到接收通道。溢出的信号量非常小，但是对接收路径的干扰可能相当严重，因为接收路径的设计是为了响应非常低的信号强度。在大多数无线通信中，到达接收端的信号通常很低（比如手机，是uv级）。所以接收器的路径应该设计成处理这样一个微弱的信号。由于接收路径的这种特性，即使是从发射机溢出的小信号也可能是非常严重的干扰，在最坏的情况下甚至会损坏接收机里的LNA。

然而，双工器的作用如下所示。从发射机溢出的信号不能进入接收机通道，因为它只能通过接收机频率的信号，而发射频率的信号完全阻挡住（通常用于WCDMA和LTE的双工器隔离度超过55dB）。

双工器TX RX隔离度

类似的逻辑也适用于接收信号。如果没有双工器，接收信号的一小部分可能溢出到发射器通路中。由于接收到的信号总量非常微弱，它不会损坏发射器路径上的任何东西，而发射器路径上的任何东西通常是设计来处理非常强的信号的，但它仍然可能是一个严重的干扰。如果溢出的信号被放大器放大，这种干扰会变得更加严重。

如果你有一个双工器在适当的位置，从接收器路径溢出的能量不能进入发射器路径，因为它会被滤波器过滤掉，只通过发射信号的频率。

双工器的类型

就像滤波器一样，你会看到各种各样的双工器。小尺寸的双工器，比如(a) ，(b) ，(c) ，通常是SAW，BAW，FBAR，如果你打开手机，通常处理的功率不是很大。如果你看一个比移动设备大的系统，处理的功率相对较高，你会看到像(d) ，(e) ，(f)这样的双工器，它们是直接基于 pcb 或基于腔滤波器设计的。

双工器实物

理想的双工器VS实际的双工器

就结构而言，双工器只是两个滤波器的复合体。因此，双工器的特性是基于滤波器的特性。在大多数移动通信中，传输频率和接收频率之间的差距并不大。所以双工器的关键要求之一，就是如何将接收器的频率和发射器的频率分开。理想的双工器要求是有非常尖锐的频率特性，没有任何重叠，但在现实中，你不能避免一定程度的重叠。

理想双工器和实际双工器的频率特性对比

审核编辑：汤梓红