ประเด็นสำคัญ

• อุปกรณ์ RF แบบสามพอร์ตที่ใช้เส้นทางสัญญาณสองเส้นทางบนสายส่งหรือเสาอากาศ เรียกว่า Diplexer‍
• อุปกรณ์แบบสามพอร์ตที่แยกสัญญาณส่งและสัญญาณรับจากเสาอากาศออกเป็นเส้นทางหรือช่องสัญญาณที่แตกต่างกัน เรียกว่า Duplexer‍
• หน้าที่ของ Diplexer และ Duplexer ไม่สามารถใช้แทนกันได้ โดย Diplexer แยกสัญญาณตามความถี่ ขณะที่ Duplexer แยกเส้นทางของสัญญาณส่งและรับตามทิศทางการเดินทางของสัญญาณ

วิศวกรใช้อุปกรณ์ RF เช่น Diplexer และ Duplexer ในเครื่องส่ง เครื่องรับ เครื่องรับส่งสัญญาณ (Transceiver) ระบบเรดาร์ และระบบตรวจวัดต่าง ๆ อุปกรณ์ทั้งสองชนิดนี้อาจดูคล้ายกันเมื่อพิจารณาจากแผนผังวงจร แต่ทำหน้าที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

Diplexer และ Duplexer สามารถถูกใช้งานร่วมกันในวงจร RF ได้ แต่มีหน้าที่แตกต่างกัน โดย Diplexer แยกสัญญาณตามความถี่ ขณะที่ Duplexer แยกเส้นทางของสัญญาณส่งและรับตามทิศทางของสัญญาณ Duplexer ใช้สำหรับแยกสัญญาณส่งและรับที่มีความถี่เดียวกัน

Diplexer และ Duplexer: แตกต่างกันอย่างไร?

Diplexer

หน้าที่

Diplexer เป็นอุปกรณ์ RF แบบสามพอร์ตที่ช่วยให้สามารถใช้เส้นทางสัญญาณสองเส้นทางร่วมกันบนสายส่งหรือเสาอากาศ เส้นทางสัญญาณเหล่านี้บางครั้งเรียกว่า ช่องสัญญาณ (Channel) โดยช่วยให้สามารถส่งหรือรับสัญญาณที่แตกต่างกันสองสัญญาณผ่านเสาอากาศเดียวกัน

Diplexer ใช้การแบ่งสัญญาณตามความถี่ด้วยตัวกรอง (Filter) เพื่อแยกเส้นทางสัญญาณที่แตกต่างกัน ตัวกรองที่ใช้สามารถเป็น High-Pass Filter, Low-Pass Filter หรือ Band-Pass Filter สำหรับประสิทธิภาพที่ดีที่สุด ค่าการลดทอน (Attenuation) และคุณภาพของตัวกรองควรพิจารณาจากระยะห่างระหว่างความถี่ของสัญญาณ ระดับกำลังของสัญญาณ และความไม่เป็นเชิงเส้น (Nonlinearity)

ดังที่แสดงในแผนผังวงจรด้านบน Diplexer ช่วยให้อุปกรณ์หรือวงจรที่แตกต่างกันสามารถใช้ช่องทางการสื่อสารร่วมกันได้ ตัวกรองสองตัวภายในทำหน้าที่จัดการกับสัญญาณที่มีความถี่แตกต่างกัน ซึ่งถูกส่งผ่านเสาอากาศเดียวกัน

สัญญาณความถี่ A จะผ่านตัวกรอง A ขณะที่สัญญาณความถี่ B จะผ่านเส้นทางที่ประกอบด้วยตัวกรอง B ไปยังเสาอากาศเดียวกัน ความถี่ของสัญญาณทั้งสองควรมีความแตกต่างกันอย่างเพียงพอ เพื่อให้ตัวกรองสามารถแยกสัญญาณแต่ละความถี่ได้อย่างง่ายดาย

เพื่อให้อุปกรณ์สามารถแยกสัญญาณได้อย่างชัดเจน ความถี่ของสัญญาณจะต้องอยู่ห่างกันมากพอที่ตัวกรองจะสามารถแยกแยะได้อย่างมีประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพของ Diplexer จะดีขึ้นเมื่อย่านความถี่ทั้งสองอยู่ห่างกันมาก ในทางกลับกัน หากสัญญาณมีความถี่ใกล้กันมากขึ้น ตัวกรองจะต้องทำงานหนักขึ้น และประสิทธิภาพในการแยกสัญญาณจะลดลง

การใช้งาน

Diplexer ถูกนำไปใช้ในระบบโทรคมนาคมที่ใช้เสาอากาศเดียวกันสำหรับส่งสัญญาณที่มีความถี่แตกต่างกัน นอกจากนี้ยังใช้ในสถานีฐานโทรศัพท์เคลื่อนที่ ซึ่งเสาอากาศเดียวกันถูกใช้สำหรับส่งสัญญาณ CDMA, GSM และ LTE

Diplexer พบการใช้งานในระบบเรดาร์ไม่บ่อยนัก ตัวอย่างหนึ่งคือ เรดาร์มัลติฟังก์ชันแบบ Wideband ซึ่งใช้ Diplexer เพื่อแยกสัญญาณที่รับเข้ามาไปยังช่องรับสัญญาณหลายช่องตามความถี่

Duplexer

หน้าที่

Duplexer เป็นอุปกรณ์แบบสามพอร์ตที่แยกสัญญาณส่งและสัญญาณรับจากเสาอากาศออกเป็นเส้นทางหรือช่องสัญญาณที่แตกต่างกัน โดยแยกเส้นทางสัญญาณตาม ทิศทางของสัญญาณ

Duplexer เป็นอุปกรณ์ RF ที่ช่วยให้เสาอากาศสามารถทำหน้าที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบสื่อสารสองทางได้ Duplexer ช่วยให้เสาอากาศสำหรับการสื่อสารสองทางสามารถส่งและรับสัญญาณที่ความถี่เดียวกันได้

รูปด้านบนแสดง Duplexer ที่แยกสัญญาณซึ่งรับมาจากเสาอากาศออกเป็นสองเส้นทางที่แตกต่างกัน วิศวกรใช้ Magnetic Circulator หรือระบบแบบสวิตช์ (Switched System) ในวงจรที่ใช้ Duplexer เพื่อแยกและลดการรบกวนระหว่างสัญญาณส่งกับสัญญาณรับ

พารามิเตอร์สองประการที่มีอิทธิพลต่อการทำงานของ Duplexer ได้แก่:

• การแยกระหว่างช่องรับและช่องส่ง (Isolation)
• แบนด์วิดท์ในการทำงาน (Operating Bandwidth)

การใช้งาน

ระบบเรดาร์จำเป็นต้องแยกสัญญาณกำลังสูงจากเครื่องส่งออกจากวงจรรับสัญญาณ อย่างไรก็ตาม สัญญาณทั้งสองจำเป็นต้องทำงานผ่านเสาอากาศเพียงตัวเดียว ดังนั้นระบบเรดาร์ประเภทนี้จึงติดตั้ง Duplexer เพื่อแยกสัญญาณส่งและสัญญาณรับออกจากกันในระดับที่เหมาะสม

Duplexer ถูกใช้อย่างแพร่หลายในงานโทรคมนาคม ในระบบ 5G Duplexer ถูกใช้สำหรับการส่งและรับสัญญาณที่ความถี่เดียวกัน ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้สเปกตรัมความถี่

การทราบว่าควรใช้ชิ้นส่วนใดในวงจรก่อนเริ่มประกอบ ช่วยประหยัดเวลา ลดความเสี่ยงในการออกแบบใหม่ และทำให้เส้นทางสัญญาณเป็นระเบียบและสะอาด

คำถามที่พบบ่อย

1. สามารถใช้ไดเพล็กเซอร์ (Diplexer) แทนดูเพล็กเซอร์ (Duplexer) ได้หรือไม่?
ไม่ได้ ไดเพล็กเซอร์ใช้แยกสัญญาณตามความถี่ ขณะที่ดูเพล็กเซอร์ใช้แยกสัญญาณตามทิศทาง ดังนั้นอุปกรณ์ทั้งสองจึงไม่สามารถใช้แทนกันได้

2. ไดเพล็กเซอร์ใช้สำหรับอะไร?
วิศวกรใช้ไดเพล็กเซอร์เพื่อให้อากาศยานหนึ่งตัวสามารถรองรับสัญญาณที่มีความถี่แตกต่างกันสองสัญญาณได้พร้อมกัน เช่น ในสถานีฐานโทรศัพท์เคลื่อนที่ที่รองรับ GSM, CDMA และ LTE พร้อมกัน

3. ไดเพล็กเซอร์แตกต่างจากดูเพล็กเซอร์อย่างไร?
อุปกรณ์ทั้งสองเป็นอุปกรณ์ RF แบบสามพอร์ตที่ใช้งานร่วมกับเสาอากาศเพียงตัวเดียว แต่มีหน้าที่แก้ปัญหาที่แตกต่างกัน ไดเพล็กเซอร์จะแยกสัญญาณตามความถี่ ทำให้เสาอากาศหนึ่งตัวสามารถรองรับสัญญาณที่มีความถี่แตกต่างกันสองสัญญาณได้พร้อมกัน ส่วนดูเพล็กเซอร์จะแยกสัญญาณตามทิศทาง ทำให้เสาอากาศหนึ่งตัวสามารถส่งและรับสัญญาณที่ความถี่เดียวกันได้พร้อมกัน จึงไม่สามารถนำอุปกรณ์หนึ่งมาใช้แทนอีกอุปกรณ์หนึ่งได้ เนื่องจากหน้าที่การทำงานของทั้งสองแตกต่างกันโดยพื้นฐาน