デュプレクサ、トリプレクサ、クワッドプレクサの動作原理とアプリケーションの詳細な分析

現代の無線通信システムにおいて、デュプレクサ、トリプレクサ、クワッドプレクサは、マルチバンド信号伝送を実現するための重要な受動部品です。これらの部品は複数の周波数帯域からの信号を合成または分離することで、デバイスがアンテナを共有しながら複数の周波数帯域を同時に送受信することを可能にします。名称や構造は異なりますが、基本原理は似ており、主な違いは処理する周波数帯域の数と複雑さにあります。

デュプレクサ

デュプレクサは、共通ポート（通常はアンテナ）を共有する2つのフィルタで構成され、送信（Tx）と受信（Rx）の機能を同一デバイスで実現するために使用されます。主に周波数分割デュプレックス（FDD）システムにおいて、送信信号と受信信号を分離することで相互干渉を防止するために使用されます。デュプレクサは、送信信号が受信機の感度に影響を与えないように、通常55dBを超える高いレベルのアイソレーションを必要とします。

トリプレクサー

トリプレクサは、共通ポートを共有する3つのフィルタで構成されています。これにより、デバイスは3つの異なる周波数帯域からの信号を同時に処理することができ、複数の周波数帯域を同時にサポートする必要がある通信システムでよく使用されます。トリプレクサの設計では、各フィルタの通過帯域が他のフィルタに負荷をかけないようにし、周波数帯域間の相互干渉を防ぐために十分なアイソレーションを確保する必要があります。

クアッドプレクサー

クワッドプレクサは、共通ポートを共有する4つのフィルタで構成されています。これにより、デバイスは4つの異なる周波数帯域からの信号を同時に処理することができ、キャリアアグリゲーション技術など、高いスペクトル効率が求められる複雑な通信システムに適しています。クワッドプレクサの設計は比較的複雑であり、周波数帯域間の信号が互いに干渉しないように、厳格な相互絶縁要件を満たす必要があります。

主な違い

周波数帯域の数: デュプレクサは 2 つの周波数帯域を処理し、トリプレクサは 3 つの周波数帯域を処理し、クアッドプレクサは 4 つの周波数帯域を処理します。

設計の複雑さ: 周波数帯域の数が増えると、設計の複雑さと分離要件もそれに応じて増加します。

アプリケーション シナリオ: デュプレクサは基本的な FDD システムでよく使用されますが、トリプレクサとクワッドプレクサは複数の周波数帯域を同時にサポートする必要がある高度な通信システムで使用されます。

デュプレクサ、トリプレクサ、クワッドプレクサの動作モードとその違いを理解することは、無線通信システムの設計と最適化に不可欠です。適切なマルチプレクサの種類を選択することで、システムのスペクトル利用率と通信品質を効果的に向上させることができます。