KV triplexer – podłączenie trzech radiostacji do jednej anteny tri-bandowej

Jeśli mam jedną wysokiej jakości antenę wielopasmową i potrzebuję stworzyć stanowisko dla kilku transceiverów, triplexer jest bardzo interesującym rozwiązaniem. Pozwala on na podział wspólnego systemu antenowego według częstotliwości, aby poszczególne radia mogły jednocześnie pracować na różnych pasmach. Ma to największe znaczenie w contesting, w SO2R, stacjach Multi-Op, Field Day lub ekspedycjach DX.

Jednak ważne jest, że triplexer nie jest tylko „rozdzielaczem” lub wysokoczęstotliwościowym rozdzielaczem. Jest to selektywna w zakresie częstotliwości system filtrów. To właśnie jakość filtrów, ich tłumienie w pasmie przenoszenia i przede wszystkim izolacja między poszczególnymi portami decydują o tym, czy wynikowy zestaw będzie rzeczywiście użyteczny.

Co to jest triplexer?

Triplexer to pasywne urządzenie VF z jednym wspólnym portem antenowym i trzema portami pasmowymi. Sygnal nadawczy z poszczególnego transceivera przechodzi przez odpowiednią gałąź filtracyjną do wspólnego przewodu koncentrycznego, a następnie do anteny wielopasmowej. W przypadku odbioru system działa odwrotnie – sygnał z anteny trafia do odpowiedniego portu w zależności od częstotliwości.

Typowa koncepcja składa się z trzech filtrów: dolnoprzepustowego, pasmowego i górnoprzepustowego. W klasycznym triplexerze dla 20, 15 i 10 m jedna gałąź przepuszcza 20 m, druga 15 m, a trzecia 10 m. Charakterystyki filtrów są projektowane tak, aby poszczególne pasma były jak najlepiej oddzielone.

The result is a situation where I can have, for example, three transceivers connected to one triband antenna. Each of them primarily sees its own operating band, while the common coaxial cable and antenna serve all three devices.

Is it worth considering a triplexer?

In regular amateur radio operation, a triplexer is not a necessity. If I have one transceiver and can use multiple antennas, classic antenna switching is simpler. However, the situation changes with SO2R and contesting. There, I want to, for example, transmit on 20 m and simultaneously listen on 15 or 10 m without having to use a separate antenna for each transceiver.

A triplexer can significantly simplify the antenna infrastructure. One triband yagi can be connected with a single coaxial line, and the individual bands are split only at the devices in the shack. With the right configuration, I can create three separately usable band ports from one antenna.

The advantage is also evident at stations where the number of masts, coaxial cables, or antennas is limited. It is cheaper to have one mast and one antenna than three masts with three antennas, not to mention the cost of land. In contesting, I also gain the ability to work with one antenna from multiple radios without mechanical band switching.

Tip: simultaneous operation on multiple bands

I see the most interesting use of the triplexer precisely in simultaneous DX operation. Let's imagine a tribander for 20, 15, and 10 m and three transceivers. The first radio operates on 20 m, the second on 15 m, and the third on 10 m. Each radio is connected to the corresponding port of the triplexer, and all three ports share one antenna.

In practice, however, a triplexer cannot be mistaken for a complete system for protection against interaction between radios. Simply separating filters is often not enough. A strong transmitting signal from one transceiver can penetrate into the receiver of the second radio through insufficient isolation. Therefore, in quality contest setups, a triplexer is used along with bandpass filters (BPF) on the individual ports.

To jest szczególnie ważne w przypadku stacji o dużej mocy. Chociaż triplexer zapewnia na przykład dziesiątki decybeli izolacji, przy mocy 100 W po takiej izolacji wciąż pozostaje stosunkowo wysoki sygnał. W przypadku wyższej mocy nadawczej problem staje się jeszcze bardziej wyraźny. BPF zapewnia więc dodatkową selektywność bezpośrednio przed transceiverem i zmniejsza ryzyko przeciążenia odbiornika, blokowania i produktów intermodulacyjnych.

Złożoność konstrukcji triplexera

Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że triplexer to prosty obwód LC. W rzeczywistości jest to znacznie bardziej skomplikowane urządzenie. Nie wystarczy uzyskać dobrego przejścia sygnału w trzech pasmach roboczych. Należy również zapewnić wystarczającą izolację między wszystkimi portami, niski SWR, mały tłumienie wkładu i stabilne parametry przy rzeczywistym obciążeniu.

Podczas projektowania poszczególne filtry wpływają na siebie nawzajem. Wszystkie spotykają się w wspólnym punkcie antenowym, a zmiana impedancji jednej gałęzi może wpłynąć na pozostałe dwie. Dlatego przy dostrajaniu triplexera nie mogę patrzeć na poszczególne filtry całkowicie izolowanie.

VA6AM pri svojej konštrukcii používa trojicu filtrov typu LPF, BPF a HPF z rezonansjami dla innych pasm. To właśnie te zawieszenia pomagają zwiększyć izolację między poszczególnymi portami. Podczas dostrajania należy również zapewnić prawidłowe zakończenie pozostałych portów obciążeniami 50 Ω. Producent wyraźnie zwraca uwagę, że dostrajanie powinno odbywać się z już zamontowanym w metalowej obudowie triplexerem.

Dlatego przy własnej konstrukcji uważałbym VNA za podstawowe wyposażenie pomiarowe. Bez pomiaru S11 i S21 można wprawdzie eksperymentalnie zbudować filtr, ale bardzo trudno jest wiarygodnie zweryfikować ostateczną izolację między wszystkimi trzema portami. Przy wyższych mocach pojawiają się dodatkowe wymagania dotyczące napięcia i prądowej wytrzymałości kondensatorów, nagrzewania cewek i mechanicznego wykonania.

Przykłady połączeń

Najbardziej znaną aplikacją jest triplexer dla 20, 15 i 10 m. Ta kombinacja jest często używana z tribanderową Yagi w stacjach konkursowych. Istnieją jednak również inne kombinacje. Systemy niskopasmowe oferuje na przykład triplexery dla 80, 40 i 20 m, podczas gdy VA6AM opracował również WARC triplexer pre 30, 17 a 12 m.

Sama antena musi być odpowiednia dla używanych pasm. Triplexer nie jest zamiennikiem dla tunera antenowego. INRAD na przykład bezpośrednio stwierdza, że jego HF triplexer jest przeznaczony dla tribandera, który ma niski SWR we wszystkich trzech pasmach, a nie dla losowego przewodnika lub innej wyraźnie nieresonansowej anteny, którą trzeba dostosować za pomocą tunera.

Ciekawym przykładem jest system 4O3ATen wykorzystuje wysokowydajny łącznik razem z filtrami pasmowymi dla 20, 15 i 10 m. W tej koncepcji sam łącznik nie jest przeznaczony do samodzielnej pracy; kompletny system składa się z łącznika i odpowiednich filtrów BPF. Producent oferuje również rozwiązania, dzięki którym można rozszerzyć konfigurację trójpasmową o dodatkowe pasma.

KV triplexer: praktyczny przykład

Przegląd producentów triplexerów

Do znanych rozwiązań należą Projekty VA6AM, Systemy niskopasmowe, Podpis 4O3A, INRAD i Dunestar. VA6AM zajmuje się własnymi niskowydajnymi i wysokowydajnymi triplexerami i publikuje również procedury konstrukcyjne i dostrajające. Systemy Niskopasmowe oferują triplexery i inne multipleksery w różnych klasach mocy. 4O3A koncentruje się głównie na wysokowydajnych systemach konkursowych.

INRAD należy do starszych znanych rozwiązań komercyjnych dla 20, 15 i 10 m, a Dunestar oferował triplexer oparty na koncepcji opublikowanej przez K6KV w QST. W ostatnim czasie temat ten zajmują również nowsze projekty, takie jak SO9I Engineering, które postrzegają triplexer jako część szerszego systemu dla SO2R i wieloradiowych zestawów antenowych.

Podsumowanie

KV triplexer ma sens, gdy chcę z jednej odpowiedniej wielopasmowej anteny stworzyć więcej samodzielnych portów pasmowych. Jego największe korzyści ujawniają się podczas SO2R, Multi-Op contestingu, Field Day i ekspedycji DX, gdzie muszę pracować na wielu pasmach jednocześnie.

Najważniejsze jest jednak postrzegać triplexer jako część całego systemu filtracji. Sam triplexer może nie zapewniać wystarczającej izolacji między transceiverami. Dlatego w trudnych warunkach eksploatacyjnych stosuje się również BPF na poszczególnych portach. Przy projektowaniu lub budowie należy zwracać uwagę nie tylko na tłumienie wprowadzenia, ale przede wszystkim na izolację między pasmami, SWR, obciążalność mocy i stabilność parametrów.

Dla radioamatora, który ma jedną wysokiej jakości tribanderową Yagi i chce z niej wycisnąć maksimum, triplexer może być bardzo efektywnym rozwiązaniem. Dla typowej stacji jednoradiowej jednak jego złożoność często nie będzie uzasadniona. Kluczowe nie jest to, czy triplexer „działa”, ale czy rozwiązuje konkretny problem w systemie antenowym lepiej niż prostsze rozwiązanie.