ダイプレクサ、トリプレクサ、デュプレクサは、無線通信システムやレーダーで一般的に使用されるデバイスです。 ただし、これらのデバイスの動作は異なります。 長い間、それらの意味は誤解されてきました。 この記事では、RF ダイプレクサ、トリプレクサ、デュプレクサの違いを区別することを目的としています。
RF ダイプレクサとは何ですか?
これは、信号を結合または分離する 3 ポートの周波数依存デバイスです。 ダイプレクサは、信号の結合器または分離器と見なされます。 これは、共通ポートを持つ 2 つの異なる固定同調バンドパス フィルターで構成されます。 ダイプレクサには 3 つの端子があり、2 つのフィルタ (RX および TX) の出力によって形成されます。
フィルタの通過帯域周波数によって、共通ポートで使用される信号がどのように分離されるかが決まります。 また、一般的でないポートで使用される信号は、一般的ではないポートから分離されます。 これらの信号は共通ポートで結合されます。 ダイプレクサはマルチプレクサの一種です。
一方、デュプレクサを使用すると、異なる周波数で動作する送信機と受信機がアンテナを共有できるようになり、さまざまな RF 信号の相互作用や劣化が少なくなります。 ダイプレクサは、アンテナ ポート、送信ポート、受信ポートで構成されます。 このデバイスは、複数の変調方式と搬送波が同じアンテナで機能するアプリケーションで一般的に使用されます。
通信システムでは、RF ダイプレクサが重要な役割を果たします。 たとえば、セルラー基地局では、より多くのアンテナを収容できるタワーのスペースが限られている場合があります。 したがって、この場合には RF ダイプレクサを使用できます。
アプリケーション用のダイプレクサを選択する場合、考慮する必要があることがいくつかあります。 アプリケーションの仕様によって多くのことが決まります。 分離率、信号の受け入れと拒否の量は、考慮すべき重要な要素です。
RFダイプレクサの特徴は何ですか?
RF ダイプレクサには、通常マルチバンド システムで使用される 3 ポート RF フィルタ コンポーネントが付属しています。 マルチバンド システムには、2 つの周波数帯域の送信を可能にするアンテナがあります。 これらの各帯域は信号を受信および転送できます。 ダイプレクサの主な役割の 1 つは、信号をその固有の周波数に従って共有することです。
ダイプレクサには、信号を受信する受信ポート、信号を転送する送信ポート、およびアンテナ ポートがあります。 また、ダイプレクサには 2 つのフィルタがあります。 送信ポートはフィルタの 1 つを使用し、もう 1 つのフィルタは受信ポートによって使用されます。 アンテナ ポートは、2 つのフィルタとアンテナ間の接続点として機能します。
RF ダイプレクサは周波数を分離し、適切なポートに伝送します。 また、不要な周波数が 2 つのフィルターを通過するのを防ぎます。 これらのフィルターは、信号の周波数をチェックして、信号を拒否または受け入れることができます。 あるいは、アプリケーションが特定の機能を実行できるように、特定の周波数を探すフィルターを利用できる場合もあります。
1 つの特定の機能を実行するようにダイプレクサをカスタマイズすることは非常に可能です。 信号のみを受信するようにダイプレクサをカスタマイズできます。 この場合、より性能の低いダイプレクサが必要になります。 通常、軍事や航空宇宙などの用途には、より高性能のダイプレクサが必要です。 このタイプのダイプレクサは、信号の送信と受信を同時に行う必要があるアプリケーションで使用するのに最適なオプションです。 これを実現するには、2 つのポートが使用可能である必要があります。
RF ダイプレクサの設計要件は何ですか?
RF ダイプレクサが送受信する周波数を制限することなく必要な機能を提供するには、ダイプレクサ内に標準技術を配置することが重要です。 これらの技術には、セラミック チップ、波長ダイプレクサ トポロジ、集中素子、および平面ダイプレクサ トポロジが含まれます。 これらのテクノロジーのいくつかを見てみましょう。
平面ダイプレクサ
平面ダイプレクサは非常に小さいです。 これらのテクノロジーは、システム コンポーネントへの優れた統合性を提供します。 ダイプレクサはサイズが小さいため、より軽量なアプリケーションに最適です。 また、平面ダイプレクサを複製するのは非常に簡単で、通常、このデバイスのコストは非常に低くなります。
ただし、プレーナー ダイプレクサ トポロジには独自の問題があります。 これらの問題の 1 つは、導波管ダイプレクサ トポロジと比較して電力処理能力が低いことです。 さらに、平面ダイプレクサの品質係数は低くなります。
導波路ダイプレクサ
導波路ダイプレクサは別の技術です。 2 つの異なるバンドパス フィルターとサーキュレーターを備えています。 これらのダイプレクサの利点の 1 つは、挿入損失が低いことです。 また、調整を必要としない高電力処理能力も備えています。 さらに、それらはより選択的です。
導波管ダイプレクサはサイズが大きいため、再現が非常に複雑になる可能性があります。 これは、レーダーや通信デバイスを設計する際の大きな懸念事項となる可能性があります。 さらに、導波路ダイプレクサはより高価である。 この設計タイプでも、統合性の問題が発生する可能性があります。
トリプレクサも RF マルチプレクサの一種です。 その機能と動作は、ダイプレクサやデュプレクサとは異なります。 1 つの主要入力を異なる周波数の 3 つのさまざまな出力に分割する 4 ポート フィルタリング デバイスがトリプレクサです。 これは、トリプレクサーが 1 つの出力ポートと 3 つの入力ポートを 3 つ備えていることを意味します。
トリプレクサーは逆の方法で使用することもできます。 つまり、3 つの周波数の信号を 1 つのポートにルーティングできるということです。 トリプレクサーを使用すると、同軸ケーブルを 3 つの異なるアンテナの給電に簡単に接続できます。
この 4 ポート フィルタ デバイスは双方向であり、3 つの別々の通過帯域周波数を持つ 3 つのバンドパス フィルタで構成されます。 トリプレクサーは、レーダーなどのワイヤレス送信機および受信機システムにあります。
GPS、WLAN、GSM/CDMA の 3 つのチャネルを備えたマルチバンド ワイヤレス システムでは、トリプレクサを利用できます。 1 つのアンテナで信号を受信し、異なる信号を異なるポートにルーティングできます。 このようにして、広帯域アンテナは 3 つの異なる信号を簡単に受信できます。 3 つのポート間の信号の分離は、トリプレクサーを選択する際に評価する重要な要素です。
トリプレクサーでのパッシブ技術の使用は、コストの節約とサイズの縮小に役立ちます。 トリプレクサは、各パス上の挿入損失を低減します。 また、すべての出力ポートと入力ポートでリターンロスを提供します。 トリプレクサーは、スマートフォン用のトリプルバンド デバイスに使用されます。
RFデュプレクサとは何ですか?
RF デュプレクサは RF デュプレクサとは異なります。 デュプレクサは、通信システムで信号を送受信するためにアンテナを使用します。 これは、低電力アプリケーション用のサーキュレータとして機能する 3 ポートのデバイスです。 また、RF デュプレクサにより、単一パスでの双方向信号の送信が可能になります。
デュプレクサの機能の 1 つは、受信機を送信機から遠ざけながら、レーダー通信が同じアンテナを共有できるようにすることです。 RF デュプレクサは、1 つのチャネル上で双方向通信を提供するために、受信機を送信機から分離します。 受信機と送信機間のパスは直接的なものではありません。 したがって、デュプレクサはサーキュレータとみなされることがよくあります。 これは、ポート 1 からの信号はポート 2 に送信され、ポート 2 からの信号はポート 3 に送信されることを意味します。この場合、ポート 1 とポート 3 は一致しません。
デュプレクサの用途
特に RF 通信システムでは、デュプレクサの使用例が数多くあります。 RF デュプレクサのいくつかのアプリケーションを次に示します。
逆多重化
二重化には、周波数領域で複数の RF 信号を結合することが必要です。 これには、アンテナと Tx/Rx RF チェーンの間に高絶縁フィルタ回路を備えた理想的なデュプレクサを配置することが含まれます。
逆多重化は、結合された信号を複数の RF 信号に分離するときに発生します。
受信機プロテクター
RF 信号が送信されている場合、デュプレクサは受信機と送信機の間を絶縁します。 また、デュプレクサは、反射された信号がトランスミッタに戻るのを防ぎます。 エンジニアは受信機を保護するために、受信機の前に PIN ダイオード リミッターを使用します。
無線通信
デュプレクサは無線通信システムにおいて重要な役割を果たします。 近接した帯域差を持つさまざまな周波数信号を反対方向に送信します。
無線中継器
RF 通信では、多数の無線中継器が RF 信号とマイクロ波信号の送受信に単一のアンテナとデュプレクサを利用します。
レーダーアンテナ多重化
デュプレクサの機能の 1 つは、アンテナを多くのレーダー システムにリンクして信号の送受信を可能にすることです。 長期的には、これは複数のレーダーに必要なスペースとコストを最小限に抑えるのに役立ちます。
RF デュプレクサのもう 1 つの重要な用途は、受信機を保護することです。 近くにあるワイヤレス送信機からの高出力送信を防ぎます。
ダイプレクサとデュプレクサの違い
ほとんどの場合、人々はこれら 2 つのデバイスの機能を混同します。 RF デュプレクサとダイプレクサは、レーダーや通信システムなどのアプリケーションのトランシーバ回路、受信機、送信機に見られる一般的なコンポーネントです。 また、他のセンシング アプリケーションでも RF ダイプレクサとデュプレクサが使用されます。 ダイプレクサはデュプレクサと似ているため、人々はそれらを交換することがよくあります。
したがって、これら 2 つのコンポーネントの違いと、それらがどのように機能するかを明確にすることをお勧めします。 RF ダイプレクサの機能は、デュプレクサの機能とは異なります。 これらのコンポーネントの動作方法の違いを見てみましょう。
ダイプレクサを使用すると、同じ伝送線上で 2 つの信号パスを使用できます。 この 3 ポート デバイスは、周波数を分割するフィルターを使用することでこれを実現します。フィルターは、バンドパス フィルター、ハイパス フィルター、またはローパス フィルターであってもよいです。 これにより、同じアンテナで 2 つの異なる周波数を送受信することが可能になります。 ダイプレクサがどのように機能するかを決定する要因があります。 たとえば、フィルターの減衰は信号の近さに対して適切に機能する必要があります。
RF デュプレクサも 3 ポート RF デバイスです。 ただし、その主な役割は、1 つのアンテナからの送受信信号を 2 つの信号パスに共有することです。 これは通常、信号の方向に従って行われます。 これらの信号は同じ周波数で動作する可能性があるため、デュプレクサは 1 つのアンテナからの双方向通信を保証します。
デュプレクサの使用例の 1 つはレーダー システムです。 このアプリケーションでは、高出力の送信信号を受信回路から分離する必要があります。 ただし、RF デュプレクサには、受信パスを送信パスから分離する方法に関していくつかの制限があります。
RF ダイプレクサ、トリプレクサ、デュプレクサの違いは何ですか?
RF デュプレクサは信号の方向を考慮して受信パスと送信パスを分離しますが、ダイプレクサはフィルタを使用して周波数を考慮して信号を分離します。 これら 2 つのデバイスの操作には互換性がありません。 したがって、RF ダイプレクサはデュプレクサの代わりにはなりません。 デュプレクサは電気通信システムでより一般的に使用されますが、このアプリケーションでも重要な役割を果たします。
RF トリプレクサは、1 つの出力ポートと 3 つの入力ポートを備えた 4 ポート デバイスです。 このデバイスは無線通信システムに広く適用できます。 ダイプレクサ、トリプレクサ、デュプレクサは RF マルチプレクサの一種です。 ただし、操作とアプリケーションの点ではすべて異なります。 トリプレクサーは、パッシブ技術を利用してサイズを削減します。 また、このデバイスはポート間で使用すると理想的な絶縁を実現します。
RF トリプレクサには 1 つの出力ポートと 3 つの入力ポートがありますが、RF ダイプレクサには 1 つの出力ポートと 2 つの入力ポートがあります。 また、RF トリプレクサはコンビネータおよびセパレータです。 このデバイスは、3 つの周波数帯域の信号を分離および結合します。 レーダー システムでは、デュプレクサは受信機および送信機とアンテナの間の接続ポイントとして機能します。
デュプレクサの主な利点の 1 つは、信号の送受信に 1 つのアンテナを使用できることです。 たとえば、単一チャネル システムに受信機と送信機が 1 つずつある場合、デュプレクサは最適な選択肢です。 トリプレクサは、多くの受信チャネルと送信チャネルを備えたマルチチャネル システムに適したオプションです。
RF ダイプレクサ、トリプレクサ、デュプレクサの類似点は何ですか?
RF トリプレクサとダイプレクサはどちらも、受信信号をさまざまな周波数で 3 つまたは 2 つのチャネルに分割できる RF コンポーネントです。 また、これらのコンポーネントは、同じライン上で約 3 つまたは 2 つの信号を結合するのに理想的です。
トリプレクサとダイプレクサは、さまざまなパスを介して複数の周波数で信号をルーティングする必要があるアプリケーションで一般的に使用されます。 RF ダイプレクサ、トリプレクサ、デュプレクサの主な類似点は、それらがすべて RF コンポーネントであることです。
結論
ダイプレクサ、トリプレクサ、およびデュプレクサはすべて RF コンポーネントです。 これらのコンポーネントは、機能、動作モード、用途が異なります。 ただし、人々はこれらのコンポーネントの意味を交換します。 RF ダイプレクサ、トリプレクサ、デュプレクサを比較すると、これらのデバイスの機能を区別するのは簡単です。
