Антенный дуплексер или разветвитель / объединитель РЧ-диплексера, используемый для объединения и разделения РЧ-фидеров, чтобы их можно было использовать несколькими передатчиками или приемниками и, возможно, на разных частотах.
Антенный дуплексер или радиочастотный дуплексер — это блок или модуль, который позволяет объединить два антенных фидера и провести их по одному фидеру. И наоборот, он может действовать как разветвитель, чтобы сигнал от одного фидера мог быть подключен к двум приемникам или антеннам. Антенные дуплексеры доступны в различных форматах и с разной мощностью, поэтому они могут удовлетворить потребности самых разных приложений.
Применение антенного дуплексера
Антенные диплексеры находят множество применений. Диплексеры можно использовать по-разному, поэтому не существует метода или способа их обязательного использования. Соответственно, они могут быть использованы для различных приложений.
- Включение нескольких передатчиков для использования одной антенны: вещательные станции часто используют несколько частот, возможно, для разных программ/названий станций. Ввиду размера и стоимости антенн у них может быть одна вертикальная антенна, и они могут захотеть объединить сигналы от нескольких передатчиков для подачи на антенну. Поскольку они находятся на разных частотах, можно использовать дуплексер для объединения сигналов и использования одного канала.
- Включение многодиапазонного передатчика для использования различных антенн в зависимости от частоты: некоторые передатчики, такие как некоторые радиолюбительские передатчики, могут охватывать очень широкий диапазон диапазонов — для радиолюбительских передатчиков наблюдается растущая тенденция к использованию передатчиков, охватывающих диапазоны HF и VHF. Они могут даже простираться в область УВЧ. Часто одна антенная система может использоваться для работы в диапазоне ВЧ, а другая – для работы в диапазоне УКВ/УВЧ. При наличии одного выхода передатчика можно использовать дуплексер для направления сигналов ВЧ на ВЧ-антенну и сигналов V/UHF на антенну V/UHF.
- Возможность использования одного фидера для нескольких каналов, например, ТВ и радио: в домашних условиях часто полезно иметь внешнюю УКВ ЧМ или цифровую радиоантенну вместе с телевизионной антенной, использующей один фидер. Сигналы от антенн могут быть объединены на конце антенны с помощью дуплексера и второго дуплексера в точке использования для направления сигналов на радио и телевидение. Это может работать хорошо, потому что телевизионные сигналы обычно используют частоты выше 300 МГц, часто 400 МГц и более, тогда как УКВ FM-радио находится в диапазоне от 87,5 до 108 МГц, или в диапазоне ОВЧ используется цифровое радио.
Диплексеры и дуплексеры
термины диплексер и дуплексер, как правило, используются взаимозаменяемо во многих случаях, хотя диплексеры и дуплексеры различны, даже если определения в некоторых случаях могут быть довольно изменчивыми.
- Определение диплексера: диплексер — это устройство, которое позволяет различным устройствам совместно использовать общий фидер или ресурс. Обычно он состоит из фильтров (низкочастотных, высокочастотных или полосовых) на разных частотах, подключенных для обеспечения совместного использования. Для дуплексера сигналы должны быть на разных частотах, чтобы обеспечить достаточное разделение их различных выходов/входов с помощью фильтров.
- Определение дуплексера: Дуплексер — это устройство, которое позволяет работать в дуплексном режиме, позволяя передатчикам и приемникам на несколько разных частотах в одном и том же диапазоне использовать одну и ту же антенну. Он изолирует передатчик от приемника, обеспечивая достаточную изоляцию для их одновременной работы. Циркулятор является идеальным примером дуплексера.
Следует также отметить, что дуплексер отличается от традиционной формы делителя или сплиттера мощности. Несмотря на то, что линия питания объединена или разделена, любая мощность, которая может быть разделена, не делится между двумя выходами, поскольку они изолированы друг от друга, а выбор выхода зависит от частоты. Потери сигнала от входа до соответствующего выхода должны быть как можно меньше.
Основные понятия антенного дуплексера
Существует несколько способов реализации радиочастотных дуплексеров. Все они предполагают использование фильтров. Таким образом, пути для различных передатчиков и приемников могут быть разделены в соответствии с используемой ими частотой. Самый простой способ реализовать диплексер — использовать фильтр нижних частот и фильтр верхних частот, хотя можно использовать и полосовые фильтры. Таким образом, диплексер направляет все сигналы на частотах ниже частоты среза фильтра нижних частот на один порт, а все сигналы выше частоты среза фильтра высоких частот на другой порт. Также здесь нет пути между двумя удаленными соединениями фильтров. Все сигналы, которые могут пройти через фильтр нижних частот в диплексере, не смогут пройти через фильтр верхних частот и наоборот.
Еще одна особенность радиочастотного дуплексера заключается в том, что он позволяет импедансу, воспринимаемому приемником или передатчиком, оставаться постоянным, несмотря на нагрузку, подключенную к другому порту. Если бы фильтров не было, а три порта были подключены параллельно, ни антенна, ни два порта передатчика/приемника не увидели бы правильного импеданса.
Требования к ВЧ диплексерному фильтру
При проектировании антенного дуплексера необходимо учитывать ряд параметров. Одним из них является требуемая степень изоляции между портами, помеченными для высокочастотного и низкочастотного передатчика/приемника. Если диплексер будет использоваться исключительно для приема, то требования к высоким уровням изоляции не будут такими высокими. Даже сравнительно простые фильтры обеспечивают достаточную изоляцию, чтобы гарантировать, что каждый приемник видит правильный импеданс, и сигналы направляются на правильный вход без каких-либо заметных потерь. Даже уровня изоляции 10 дБ будет достаточно для многих установок. Для диплексеров, которые используются для разделения и объединения телевидения и УКВ ЧМ-радио на одной линии, уровни изоляции, вероятно, будут очень низкими. Следующий случай, когда диплексер должен использоваться только для передачи. Необходимо обеспечить, чтобы уровни мощности, передаваемые обратно во второй передатчик, были небольшими. Таким образом, мощность, поступающая на выход передатчика, может привести к интермодуляционным продуктам, которые могут излучаться и вызывать помехи. Также важно убедиться, что передатчики видят правильный импеданс и что присутствие второго передатчика не влияет на импеданс, видимый первым. Обычно может потребоваться уровень изоляции между портами передатчика 60–90 дБ. Последний случай, когда один из портов используется для передачи, а другой для приема одновременно. В этом случае требуются очень высокие уровни изоляции, чтобы гарантировать, что минимальный уровень мощности передатчика достигнет приемника. Если высокие уровни сигнала передатчика достигают приемника, то он будет десенсибилизирован, препятствуя правильному приему требуемых сигналов. Для этих применений обычно требуются уровни изоляции свыше 100 дБ.
Полосовые фильтры
В некоторых случаях могут использоваться полосовые фильтры. Их можно использовать там, где требуется сравнительно узкая полоса пропускания для одного или обоих портов передатчика/приемника. Иногда может использоваться резонансный контур с очень высокой добротностью. Используя этот подход, можно добиться высокой степени отбраковки. Часто ретрансляционные станции, которые одновременно принимают по одному каналу и передают по другому, используют дуплексеры, использующие этот подход. Хотя антенные дуплексеры в основном используются в специализированных приложениях, позволяя использовать одну РЧ-антенну более чем одному передатчику или приемнику, они, тем не менее, являются важным элементом многих установок. Например, сотовые технологии были бы существенно другими, если бы их нельзя было использовать, а сотовые радиочастотные антенны для базовых станций были бы значительно сложнее. Точно так же антенные дуплексеры используются во многих широковещательных приложениях, позволяя использовать одну большую РЧ-антенну более чем одному передатчику.