Дуплексер — это электронное устройство, которое обеспечивает двунаправленную ( дуплексную ) связь по одному пути. В системах радиолокации и радиосвязи он изолирует приемник от передатчика , позволяя им совместно использовать общую антенну . Большинство систем радиоретрансляторов включают дуплексер. Дуплексеры могут быть основаны на частоте (часто волноводный фильтр ), поляризации (например, ортомодовый преобразователь ) или синхронизации (как это типично для радаров). [1]
В радаре переключатель передачи/приема (TR) поочередно подключает передатчик и приемник к общей антенне. В простейшей конструкции переключатель состоит из газоразрядной трубки, подключенной к входным клеммам приемника. Когда передатчик активен, результирующее высокое напряжение заставляет трубку проводить ток, замыкая клеммы приемника для его защиты, в то время как его дополнительный переключатель, антипередатчик/прием (ATR), представляет собой похожую разрядную трубку, которая разъединяет передатчик с антенной, когда он не работает, чтобы предотвратить потерю полученной энергии.
Гибрид , такой как магический Т , может использоваться в качестве дуплексера, если подключить четвертый порт к согласованной нагрузке . [2] Недостатком такой схемы является то, что половина мощности передатчика теряется в согласованной нагрузке, в то время как тепловой шум в нагрузке передается на приемник.
В радиосвязи (в отличие от радаров) передаваемые и принимаемые сигналы могут занимать разные частотные диапазоны и, таким образом, могут быть разделены частотно-селективными фильтрами. По сути, это более производительная версия диплексера , обычно с узким разделением между двумя рассматриваемыми частотами (обычно около 2%-5% для коммерческой системы двусторонней радиосвязи).
При использовании дуплексера высокочастотные и низкочастотные сигналы распространяются в противоположных направлениях через общий порт дуплексера.
Современные дуплексеры часто используют соседние диапазоны частот, поэтому частотное разделение между двумя портами также намного меньше. Например, переход между диапазонами восходящей и нисходящей линии связи в диапазонах частот GSM может составлять около одного процента (от 915 МГц до 925 МГц). Необходимо значительное затухание (изоляция), чтобы предотвратить перегрузку выхода передатчика на входе приемника, поэтому такие дуплексеры используют многополюсные фильтры. Дуплексеры обычно изготавливаются для использования в диапазонах 30–50 МГц («нижний диапазон»), 136–174 МГц («верхний диапазон»), 380–520 МГц («UHF»), а также в диапазонах 790–862 МГц («800»), 896–960 МГц («900») и 1215–1300 МГц («1200»).
В настоящее время используются два основных типа дуплексеров — «режекторные дуплексеры», которые демонстрируют резкие провалы на «нежелательных» частотах и пропускают только узкую полосу нужных частот, и «полосовые дуплексеры», которые имеют широкий диапазон частот и высокое затухание вне полосы.
На сайтах с общей антенной вариант полосового дуплексера является весьма предпочтительным, поскольку он фактически устраняет помехи между передатчиками и приемниками, удаляя внеполосные излучения передачи и значительно улучшая селективность приемников. Большинство профессионально спроектированных сайтов запрещают использование режекторных дуплексеров и настаивают на полосовых дуплексерах по этой причине.
Примечание 1: Дуплексер должен быть рассчитан на работу в полосе частот , используемой приемником и передатчиком, и должен быть способен обрабатывать выходную мощность передатчика.
Примечание 2: Дуплексер должен обеспечивать адекватное подавление шума передатчика , возникающего на частоте приема, и должен быть рассчитан на работу на частоте, равной или меньшей разносу частот между передатчиком и приемником.
Примечание 3: Дуплексер должен обеспечивать достаточную изоляцию для предотвращения снижения чувствительности приемника.
Источник: из Федерального стандарта 1037C.
Первые дуплексеры были изобретены для использования на электрическом телеграфе и были известны как дуплекс , а не дуплексер . Они были ранней формой гибридной катушки . Телеграфные компании стремились иметь такое устройство, поскольку возможность одновременного трафика в обоих направлениях имела потенциал для экономии стоимости тысяч миль телеграфного провода. Первое из этих устройств было разработано в 1853 году Юлиусом Вильгельмом Гинтлем из Австрийского государственного телеграфа. Конструкция Гинтля не была очень успешной. Дальнейшие попытки были предприняты Карлом Фришеном из Ганновера с искусственной линией для балансировки реальной линии, а также Siemens & Halske , которые купили и модифицировали конструкцию Фришена. Первый по-настоящему успешный дуплекс был разработан Джозефом Баркером Стернсом из Бостона в 1872 году. Он был в дальнейшем развит в квадруплексный телеграф Томасом Эдисоном . По оценкам, устройство экономило Western Union 500 000 долларов в год на строительстве новых телеграфных линий. [3] [4]
Первые дуплексеры для радаров, иногда называемые коммутаторами передачи/приема, были изобретены Робертом Моррисом Пейджем и Лео К. Янгом из Военно-морской исследовательской лаборатории США в июле 1936 года. [5]