Ak mám jednu kvalitnú viacpásmovú anténu a potrebujem z nej vytvoriť pracovisko pre viac transceiverov, triplexer je veľmi zaujímavé riešenie. Umožňuje totiž rozdeliť spoločný anténny systém podľa frekvencie tak, aby mohli jednotlivé rádiá pracovať na rôznych pásmach súčasne. Najväčší význam má preto v contestingu, pri SO2R, Multi-Op staniciach, Field Day alebo DX expedíciách.
Podstatné však je, že triplexer nie je iba „rozdvojka“ alebo vysokofrekvenčný rozbočovač. Ide o frekvenčne selektívnu sústavu filtrov. A práve kvalita filtrov, ich útlm v priepustnom pásme a najmä izolácia medzi jednotlivými portami rozhodujú o tom, či bude výsledná zostava skutočne použiteľná.
V článku sa dočítate
Čo je triplexer?
Triplexer je pasívne VF zariadenie s jedným spoločným anténnym portom a tromi pásmovými portami. Vysielací signál z jednotlivého transceivera prechádza cez príslušnú filtračnú vetvu do spoločného koaxiálneho vedenia a ďalej do viacpásmovej antény. Pri príjme funguje systém opačne – signál z antény sa podľa frekvencie dostane na príslušný port.
Typická koncepcia pozostáva z troch filtrov: dolnopriepustného, pásmového a hornopriepustného. Pri klasickom triplexeri pre 20, 15 a 10 m teda jedna vetva prepúšťa 20 m, druhá 15 m a tretia 10 m. Filtračné charakteristiky sa navrhujú tak, aby sa jednotlivé pásma čo najlepšie oddelili.
Výsledkom je situácia, keď môžem mať napríklad tri transceivery pripojené k jednej tribanderovej anténe. Každý z nich vidí predovšetkým svoje pracovné pásmo, zatiaľ čo spoločný koaxiálny kábel a anténa slúžia všetkým trom zariadeniam.
Stojí za to uvažovať o triplexeri?
Pri bežnej rádioamatérskej prevádzke nie je triplexer nevyhnutnosť. Ak mám jeden transceiver a môžem používať viac antén, klasické prepínanie antén je jednoduchšie. Situácia sa však mení pri SO2R a contestingu. Tam chcem napríklad vysielať na 20 m a súčasne počúvať 15 alebo 10 m bez toho, aby som musel používať samostatnú anténu pre každý transceiver.
Triplexer dokáže výrazne zjednodušiť anténnu infraštruktúru. Jedna tribanderová yagi môže byť pripojená jediným koaxiálnym vedením a jednotlivé pásma sa rozdelia až pri zariadeniach v shacku. Pri vhodnej konfigurácii tak môžem z jednej antény vytvoriť tri samostatne využiteľné pásmové porty.
Výhoda sa prejaví aj pri staniciach, kde je obmedzený počet stožiarov, koaxiálnych káblov alebo antén. Je lacnejšie mať jeden stožiar a jednu anténu ako tri stožiare s troma anténami nehovoriac o cene pozemku. V contestingu navyše získavam možnosť pracovať s jednou anténou z viacerých rádií bez mechanického prepínania pásiem.
Tip: súbežná práca na viacerých pásmach
Najzaujímavejšie použitie triplexera vidím práve v súbežnej DX prevádzke. Predstavme si tribander pre 20, 15 a 10 m a tri transceivery. Prvé rádio pracuje na 20 m, druhé na 15 m a tretie na 10 m. Každé rádio je pripojené na príslušný port triplexera a všetky tri porty zdieľajú jednu anténu.
V praxi však nemožno zamieňať triplexer za kompletný systém ochrany proti interakcii medzi rádiami. Samotné oddelenie filtrov často nestačí. Silný vysielací signál z jedného transceivera môže cez nedostatočnú izoláciu preniknúť do prijímača druhého rádia. Preto sa v kvalitných contestových zostavách používa triplexer spolu s pásmovými priepustmi BPF na jednotlivých portoch.
To je dôležité najmä pri výkonných staniciach. Aj keď triplexer poskytne napríklad desiatky decibelov izolácie, pri výkone 100 W zostáva po takejto izolácii stále pomerne vysoký signál. Pri vyššom vysielacom výkone je problém ešte výraznejší. BPF preto poskytuje ďalšiu selektivitu priamo pred transceiverom a znižuje riziko preťaženia prijímača, blokovania a intermodulačných produktov.
Náročnosť konštrukcie triplexera
Na prvý pohľad sa môže zdať, že triplexer je jednoduchý LC obvod. Konštrukčne však ide o podstatne náročnejšie zariadenie. Nestačí dosiahnuť dobrý priechod signálu na troch pracovných pásmach. Súčasne treba zabezpečiť dostatočnú izoláciu medzi všetkými portami, nízky SWR, malý vložný útlm a stabilné parametre pri reálnom zaťažení.
Pri návrhu sa jednotlivé filtre navzájom ovplyvňujú. Všetky sa stretávajú v spoločnom anténnom bode a zmena impedancie jednej vetvy sa môže prejaviť v ďalších dvoch. Preto sa pri ladení triplexera nemôžem pozerať na jednotlivé filtre úplne izolovane.
VA6AM pri svojej konštrukcii používa trojicu filtrov typu LPF, BPF a HPF s rezonančnými zádržami pre ďalšie pásma. Práve tieto zádrže pomáhajú zvyšovať izoláciu medzi jednotlivými portami. Pri ladení je zároveň potrebné zaistiť správne zakončenie ostatných portov 50 Ω záťažami. Výrobca výslovne upozorňuje aj na to, že ladenie má prebiehať už s triplexerom namontovaným v kovovej skrinke.
Pri vlastnej konštrukcii by som preto za základné meracie vybavenie považoval VNA. Bez merania S11 a S21 sa dá filter síce experimentálne postaviť, ale veľmi ťažko možno spoľahlivo overiť výslednú izoláciu medzi všetkými tromi portami. Pri vyšších výkonoch pribúdajú ďalšie požiadavky na napäťovú a prúdovú zaťažiteľnosť kondenzátorov, zahrievanie cievok a mechanické vyhotovenie.
Príklady zapojenia
Najznámejšou aplikáciou je triplexer pre 20, 15 a 10 m. Práve táto kombinácia sa často používa s tribanderovou Yagi v contestových staniciach. Existujú však aj iné kombinácie. Low Band Systems ponúka napríklad triplexery pre 80, 40 a 20 m, zatiaľ čo VA6AM vyvinul aj WARC triplexer pre 30, 17 a 12 m.
| Konfigurácia | Typické použitie | Anténa |
|---|---|---|
| 20 / 15 / 10 m | SO2R, contesting, Field Day, DX expedície | Tribander Yagi |
| 80 / 40 / 20 m | viacrádiová KV stanica | viacpásmová anténa |
| 30 / 17 / 12 m | WARC prevádzka | viacpásmová anténa |
Samotná anténa pritom musí byť pre použité pásma vhodná. Triplexer nie je náhradou anténneho tunera. INRAD napríklad priamo uvádza, že jeho HF triplexer je určený pre tribander, ktorý má nízky SWR na všetkých troch pásmach, a nie pre náhodný vodič alebo inú výrazne nerezonančnú anténu, ktorú by bolo potrebné prispôsobovať tunerom.
Zaujímavým príkladom je systém 4O3A. Ten používa vysokovýkonný combiner spolu s pásmovými filtrami pre 20, 15 a 10 m. V tejto koncepcii samotný combiner nie je určený na samostatnú prevádzku; kompletný systém tvorí combiner a príslušné BPF. Výrobca ponúka aj riešenia, pomocou ktorých možno trojpásmovú konfiguráciu rozšíriť o ďalšie pásma.
KV triplexer: praktická ukážka
Prehľad producentov triplexerov
Medzi známe riešenia patria VA6AM Projects, Low Band Systems, 4O3A Signature, INRAD a Dunestar. VA6AM sa venuje vlastným nízko- aj vysokovýkonným triplexerom a publikuje aj konštrukčné a ladiace postupy. Low Band Systems ponúka triplexery a ďalšie multiplexery v rôznych výkonových triedach. 4O3A je zameraná najmä na vysokovýkonné contestové systémy.
INRAD patrí medzi staršie známe komerčné riešenia pre 20, 15 a 10 m a Dunestar ponúkal triplexer založený na koncepcii publikovanej K6KV v QST. V poslednom období sa téme venujú aj novšie projekty, napríklad SO9I Engineering, ktoré triplexer vníma ako súčasť širšieho systému pre SO2R a viacrádiové anténne zostavy.
Súhrn
KV triplexer má zmysel vtedy, keď chcem z jednej vhodnej viacpásmovej antény vytvoriť viac samostatne použiteľných pásmových portov. Jeho najväčší prínos sa prejaví pri SO2R, Multi-Op contestingu, Field Day a DX expedíciách, kde potrebujem pracovať na viacerých pásmach súčasne.
Najdôležitejšie je však vnímať triplexer ako súčasť celého filtračného systému. Samotný triplexer nemusí poskytnúť dostatočnú izoláciu medzi transceivermi. Preto sa pri náročnej prevádzke používajú aj BPF na jednotlivých portoch. Pri návrhu alebo stavbe treba sledovať nielen vložný útlm, ale predovšetkým izoláciu medzi pásmami, SWR, výkonovú zaťažiteľnosť a stabilitu parametrov.
Pre rádioamatéra, ktorý má jednu kvalitnú tribanderovú Yagi a chce z nej vyťažiť maximum, môže byť triplexer veľmi efektívnym riešením. Pre bežnú jednoriádiovú stanicu však jeho zložitosť často nebude opodstatnená. Rozhodujúce teda nie je to, či triplexer „funguje“, ale či rieši konkrétny problém v anténnom systéme lepšie než jednoduchšie riešenie.