Kopplung zweier Relaisstellen über eine Weiche auf eine Antenne

„Wie bringt man ein Maximum an Diensten für die Amateurfunknutzer zu stande, wenn man nur eine begrenzte Anzahl an Antennen zur Verfügung hat?“

Diese Frage im Kopf brachte mich darauf, dass analoge 2m Relais und das digitale 2m DMR Relais gleichzeitig über eine Weiche auf eine Antenne zu schalten ohne das sich die beiden Relaiseinheiten gegenseitig stören dürfen. Im kommerziellen Betrieb ist es üblich, dass mehrere Sende-und Empfangseinrichtungen des gleichen Frequenzspektrums auf eine Antenne geschaltet werden. Also muss das doch hinzubekommen sein.

Überlegungen zur Auslegung und Materialbeschaffung

Bei den kommerziellen Funkanbietern wird meist ein Koppelnetzwerk mit vielen teuren Komponenten berechnet und zusammengestellt. Das funktioniert dann auch entsprechend gut, kostet aber auch sehr viel Geld. Für uns Funkamateure ist das kaum bezahlbar und so begab ich mich auf die Suche nach Dingen, die man denn so braucht und schaute, wo man das Material kostengünstig bekommen könnte. Auf verschiedenen Flohmärkten und im Internet suchte ich nach den Systemkomponenten. Letztlich erhielt ich den entscheidenden Tipp beim UKW-Referat des VFDB. Bei einem persönlichen Besuch in Osnabrück erhielt ich weitere Informationen und eine Empfehlung mich an einen Schleswig-Holsteiner OM zu richten. In einem Anruf erklärte ich mein Ziel, woraufhin ich umgehend technische Unterstützung für die Ausführung bekam.

Realisierung des Aufbaus

Die Augabenstellung war, zwei nahe beieinander liegende RX- und TX-Frequenzen über nur eine Weiche auf nur eine Sende-/Empfangsantenne beeinflussungsfrei zusammenzuschalten.
Gebraucht werden am Senderausgang 1 und Senderausgang 2 je ein Zirkulator mit Absorber. Danach geht TX1 und TX 2 auf einen 3dB-Koppler. Am Ausgang 1 befindet sich ein Absorber, am Ausgang 2 wird ein Oberwellenfilter eingeschleift. Nach dem Oberwellenfilter gehen über eine Leitung die beiden Sendesignale auf den TX-Teil der VHF-Weiche.
Für den Empfangsteil ist es etwas einfacher. Der RX-Ausgang der VHF-Weiche führt direkt ohne weitere Komponenten zum Eingang des 3dB-Verteilkopplers, welcher das RX-Signal auf die beiden Eingänge des RX1 und RX2 verteilt. Ein 3dB-Koppler sperrt mit etwa 35dB zum anderen Sender/ Empfänger. Die Kombination beider Relaiseinheiten im gleichen Band über eine Weiche mit nur einer Antenne funktioniert störungsfrei. Aber man muss eben -3dB Verlust hinnehmen.

Arbeitszettel (Blockschaltbild)

Produktbeschreibungen eines 3dB-Kopplers und eines Zirkulators:

Den 3-dB-Koppler kann man verwenden:

  • als entkoppelten Verteiler zur Leistungsaufteilung im Verhältnis 1:1
  • zum entkoppelten Zusammenschalten von zwei Sendern mit beliebig kleinem Frequenzabstand (Verlust: 3 dB),
  • zum entkoppelten Zusammenschalten von zwei Empfängern mit beliebig kleinem Frequenzabstand,
  • zum entkoppelten Zusammenschalten von zwei Sende-/Empfangsgeräten, deren integrierte Duplexweichen im gleichen Frequenzbereich liegen,
  • als frequenzunabhängigen 90°-Phasenschieber,
  • als Komponente zum Aufbau von Weichen.

Funktion: Der 3-dB-Koppler besitzt vier Anschlüsse, von denen je zwei voneinander entkoppelt sind. Eine z. B. in Anschluss 1 eintretende Wirkleistung teilt sich auf die Anschlüsse 2 und 3 auf. Anschluss 4 ist entkoppelt und bleibt leistungsfrei, wenn die Anschlüsse 2 und 3 ideal angepasst abgeschlossen sind. In der Praxis ist am Anschluss 4 ein Absorber geeigneter Leistung vorzusehen, entsprechend den Fehlanpassungen an den Anschlüssen 2 und 3. Die entkoppelte Zusammenschaltung kann wahlweise über die diagonal gegenüberliegenden Anschlüsse 2 und 3 bzw. 1 und 4 erfolgen.

Den Zirkulator kann man verwenden:

  • zur Erhöhung der Koppeldämpfung zwischen Sendern, um Intermodulationsprodukte zu vermeiden,
  • zur Vermeidung von Rückwirkungen bei Verstärkern.

Funktion: Zirkulatoren sind nichtreziproke Bauelemente mit geringer Durchlassdämpfung in Senderichtung (1 → 2) und hoher Sperrdämpfung entgegen der Senderichtung (2 → 1). Die Impedanz am Eingang (1) des Zirkulators ist konstant und unabhängig von der Impedanz nachfolgender Komponenten, da die am Ausgang (2) reflektierte Leistung zum Absorberausgang (3) geleitet wird, der mit einem Absorberelement (dummy load) abgeschlossen werden muss.
Dimensionierung des Absorbers: Der Absorber am Anschluss (3) muss so dimensioniert sein, dass er die am Ausgang (2) maximal reflektierte Leistung aufnehmen kann.

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