【導讀】多路複用器是一組射頻(RF)濾波器，它們組合在一起

，但不會彼此加載
，可以在輸出之間實現高度隔離。多路複用器被用於RF前端中靠近功率放大器(PA)的位置
，對於載波聚合(CA)產生很大影響；天線複用器被用在射頻前端後麵，以簡化與天線之間的路由。

本ben章zhang將jiang更geng深shen入ru地di介jie紹shao多duo路lu複fu用yong器qi濾lv波bo器qi

，以yi及ji它ta們men如ru何he用yong於yu各ge種zhong應ying用yong中zhong。您nin將jiang了le解jie到dao多duo路lu複fu用yong器qi如ru何he幫bang助zhu設she計ji人ren員yuan創chuang造zao出chu更geng複fu雜za的de無wu線xian產chan品pin。

了解多路複用器

多路複用器是一組射頻(RF)濾波器
，它們組合在一起
，但不會彼此加載，可以在輸出之間實現高度隔離。多路複用器被用於RF前端中靠近功率放大器(PA)的位置，對於載波聚合(CA)產生很大影響；天線複用器被用在射頻前端後麵，以簡化與天線之間的路由。多路複用器濾波器可以包含多種濾波器，都集成在一個封裝中。圖1提供了嵌入在複雜的模塊設計中的多種類型的濾波器的示意圖。圖中的這些單獨的雙工器、帶通濾波器和陷波濾波器也可以成為多路複用器群組的一部分

，稱為四工器
、五工器和六工器，如圖2所示。

圖1：功能框圖中的帶通濾波器
、雙工器
、陷波和多路複用器

一個簡單的雙工器可以與其他的雙工器和濾波器組合，創建更複雜的多路複用器設計。就像頻分雙工(FDD)頻段是1和3，時分雙工(TDD)濾波器是頻段41。

rujindewuxianxitongheshebeibixuzhichigengduodegongneng
，suoyitamenxuyaoshiyonggengjiaxiaoqiaodezujian。jiangduogebuzhongdiedelvboqipinduanjichengdaoyigeduolufuyongqizhong，kebangzhujianshaoshepinqianduan(RFFE)的組件數量和尺寸。圖2展示了一些類型的多路複用器設計，它們幫助減少總體的RFFE組件數量，以滿足新設備減小尺寸的要求。多路複用器使係統設計人員能夠優化
、縮小和簡化整體設計
，以滿足係統要求。

多路複用器是一種非常好的解決方案，並且在許多情況下
，對於使用小間隔頻段的載波聚合 (CA) 組合
，多路複用器是唯一切實可行的解決方案。多路複用器將聚合分量載波(CC)所需的所有發射和接收濾波器集成至一個元件中，不僅進行了必要的隔離，而且允許多個 CC同時連接到天線。

圖2：多路複用器濾波器的類型

為了獲得所要求的性能，多路複用器濾波器必須經過精心協同設計和匹配。圖3顯示了每個濾波器的六工器RF插入損耗。正如大家所看到的，這個多路複用器（六工器）中的每個雙工器都是匹配的，以實現最佳插入損耗和通帶。此外，單個濾波器的設計確保它們不會相互加載。

TIPS

憑ping借jie高gao集ji成cheng度du，設she計ji優you良liang的de多duo路lu複fu用yong器qi能neng夠gou為wei移yi動dong設she備bei工gong程cheng師shi帶dai來lai更geng多duo好hao處chu。與yu使shi用yong分fen立li式shi濾lv波bo器qi相xiang比bi，將jiang多duo個ge濾lv波bo器qi整zheng合he至zhi單dan個ge組zu件jian可ke以yi節jie省sheng關guan鍵jian的de印yin刷shua電dian路lu板ban空kong間jian。

guanyuzaizhexiefuzadexitongzhongshiyongketiaolvboqi

，youguoyixietaolun。raner
，shiyongketiaolvboqikenengbuhuitishengxitongdegongnengxing，yinweirujindesuoyouxitongdouxuyaotongshishiyongduogeRFlujing。weileshiyingzhezhongduolujinggongneng
，ketiaolvboqikenengbiandegengjiafuza，suoyizhizaoshangyizhizaituidongjianggenggaojideduolufuyongqishejiyongyugengfuzadesheji

，lirubagongqi
，tajuyoubatiaoRF功能路徑。

圖3：B1+B3+B7 六工器濾波器插入損耗測量

了解多路複用器隔離和交叉隔離

前文提到過，隔離程度和交叉隔離都是值得關注的重要參數。隔離程度是濾波器防止信號出現在RF電路或係統的某個節點上的能力。例如，需要在發射或接收路徑提供高水平隔離，以免各個信號相互滲透。

交叉隔離是指跨頻段的隔離
，如圖4所示。雙工器要求在相應的Rx頻率輸出端對Tx信號進行大幅衰減。對於四工器這樣的多路複用器，需要在兩個接收輸出端對Tx信號進行大幅衰減。同樣，現在必須在兩個Rx輸出端隔離Rx頻率下的Tx信號，以控製Rx頻段下的噪聲。當您考慮所有的情況時
，四工器中有八個重要的隔離，而雙工器中隻有兩個。圖4展示了頻段1 Tx和Rx之間的隔離測量（上方的圖）。對於相同的組件，我們展示頻段3 Rx和頻段7 Tx之間的交叉隔離測量（下方的圖）。交叉隔離是對同一個組件中的兩個不同的Tx至Rx頻段之間的測量
，隔離是對同一個頻段的Tx和Rx之間的測量。

圖4：頻段1 Rx隔離，以及頻段1和7 Tx交叉隔離的測量

多路複用器有助於實現聚合RF路徑之間所需的交叉隔離，以實現在所有聚合載波上同步通信，同時衰減每個路徑的帶外(OOB)信號。

了解多路複用器和載波聚合

CA是RFFE的另一個複雜功能。濾波器技術的進步是推動采用基於長期演進(LTE)、4G和 5G的載波聚合(CA)的關鍵。濾波器材料在耦合

、氮化鋁增強和材料摻雜方麵的進步有助於實現高OOB衰減、低回波損耗和啟用多路複用器濾波器CA所需的交叉隔離。

隨著CA CC數量的增加，多路複用器的重要性會不斷增加。例如
，聚合三個或更多的CC會顯著增加使用緊密連接的頻段的可能性。這些機會增加了使用多路複用器的可能性，例如四工器或六工器。

CA使微波設備能夠通過組合兩個或多個載波信號來實現更高的數據速率。隨著越來越多的波段被添加到組合選項中，CA變得更加複雜。5G定義了數百種最多可達16個CC的新組合
，每種組合的連續帶寬可達100MHz
，總聚合帶寬可達1GHz左右。

CA可以分為三類，如圖5所示：
» 帶內連續聚合：當頻譜模塊是同一頻段內相鄰的頻譜時使用。
» 帶內非連續聚合：當頻譜模塊在相同的頻段內彼此獨立時使用。
» 帶內聚合：不同頻段中的頻譜聚合。這些頻段可能遠遠隔開，或連在一起。

圖5：三種類型的CA

具有高OOB抑製的線性多路複用器濾波器支持使用多種CA組合。通過使用最新的濾波器技術

，例如BAW，工程師可以使用最小插入損耗低於或約為1分貝 (dB) 的多路複用器。這種低插入損耗最大程度降低了對功率放大器電流消耗和設備電池使用壽命的負麵影響。像BAW這樣的增強型濾波器技術還提供出色的頻段隔離和交叉隔離，以獲得最佳的係統級性能。

重要的是要注意CA有更大幾率會導致幹擾。多頻段信號可能因濾波器衰減不足而相互幹擾。當Tx和Rx路徑之間的隔離或交叉隔離不足時，也會發生係統減敏，從而造成接收器靈敏度降低的情況。

多路複用器中使用的低溫補償濾波器技術非常適合用於跨頻段優化隔離、衰減和OOB衰減性能，幫助設計人員應對這些挑戰。

此外，在CA應用中
，與濾波器一起使用的RFFEkaiguanxuyaochaogaodexianxingduhedicharusunhao。youyucharusunhaodezengjiakenengdaozhixitongzaoshengzengjia
，suoyishejirenyuanbixucaiyongjieshouqilujing。charusunhaoruguobujia，yehuijiangdizhengtidePA效率
，降低電池使用壽命和設備信號範圍。

移動設備采用高速上行/下(xia)行(xing)鏈(lian)路(lu)來(lai)傳(chuan)輸(shu)視(shi)頻(pin)和(he)數(shu)據(ju)。接(jie)收(shou)器(qi)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)會(hui)受(shou)到(dao)噪(zao)聲(sheng)的(de)影(ying)響(xiang)
，進(jin)而(er)影(ying)響(xiang)信(xin)號(hao)的(de)接(jie)收(shou)。該(gai)噪(zao)聲(sheng)會(hui)導(dao)致(zhi)係(xi)統(tong)減(jian)敏(min)。減(jian)敏(min)是(shi)由(you)於(yu)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)導(dao)致(zhi)的(de)接(jie)收(shou)器(qi)靈(ling)敏(min)度(du)下(xia)降(jiang)，這(zhe)些(xie)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)通(tong)常(chang)是(shi)由(you)相(xiang)同(tong)的(de)設(she)備(bei)無(wu)線(xian)電(dian)產(chan)生(sheng)的(de)。

EN-DC多路複用器和載波聚合

4G LTE-Advanced Pro支持多達5個CC。5G新無線電 (NR) CA支持多達16個連續和非連續的CC，可以聚合頻譜高達約1GHz的新5G頻段
，如圖6所示。雙連接允許用戶設備同時發送和接收數據。再加上CA
，可以增加網絡的數據容量。

圖6：LTE和5G NR CA

雙連接也廣泛用於新的5G設備中。雙連接使用戶設備能夠同時在兩個單元小組（主進化節點B [eNB] 和次節點eNB）的多個CC上發送和接收數據。使用演進的通用陸地無線接入 (E-UTRA)（這是3GPP的無線接口）和5G NR雙連接或E-UTRA NR雙連接 (EN-DC) 時，網絡可以利用4G和5G頻譜來增加用戶吞吐量，提供移動信號可靠性
，並支持eNB的負載均衡。

非獨立和EN-DC

5G無線電訪問網絡(RAN) 專用於和現有的4G LTE網絡配合使用。3GPP版本15標準允許采用多種NR部署選項，例如非獨立 (NSA) 和獨立 (SA)。NSA使用的方案與CA非常相似。它組合采用LTE錨頻段進行控製，采用5G NR頻段提供更快的數據速率
，如圖7所示。NSA是一種部署模型，在沒有端到端5G網絡的情況下提供5G服務。其中用到了EUTRA和NR雙連接。在EN-DC中
，LT和5G NR載波同時使用。使用EN-DC時
，一個設備傳輸兩個高功率RF信號。

這(zhe)種(zhong)配(pei)置(zhi)需(xu)要(yao)在(zai)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)狹(xia)小(xiao)的(de)設(she)備(bei)區(qu)域(yu)中(zhong)集(ji)成(cheng)兩(liang)條(tiao)完(wan)整(zheng)的(de)上(shang)行(xing)鏈(lian)路(lu)信(xin)號(hao)路(lu)徑(jing)。這(zhe)帶(dai)來(lai)了(le)很(hen)大(da)的(de)挑(tiao)戰(zhan)
，即(ji)需(xu)要(yao)避(bi)免(mian)兩(liang)個(ge)強(qiang)信(xin)號(hao)彼(bi)此(ci)幹(gan)擾(rao)。在(zai)這(zhe)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)，必(bi)須(xu)實(shi)現(xian)高(gao)隔(ge)離(li)濾(lv)波(bo)。

圖7：LTE和5G NR CA

這兩條信號路徑之間的高度隔離對於限製互調產物和滿足OOB發fa射she規gui範fan來lai說shuo至zhi關guan重zhong要yao。此ci外wai

，在zai信xin號hao路lu徑jing之zhi間jian使shi用yong高gao度du隔ge離li的de多duo路lu複fu用yong器qi，可ke在zai兩liang個ge上shang行xing鏈lian路lu信xin號hao之zhi間jian實shi現xian共gong存cun，進jin而er提ti高gao效xiao率lv，使shi智zhi能neng手shou機ji和he移yi動dong網wang絡luo運yun營ying商shang可ke以yi節jie省sheng電dian池chi用yong電dian和he能neng源yuan。

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