Diplexer

Diplexer in einem Radargerät

Diplexer geöffnet

Prinzipiell ist ein Diplexer ein Multiplexer, der zwei Eingänge an einen Ausgang schaltet. In Radargeräten ist diese Baugruppe das Bindeglied zwischen zwei Sendern/Empfängern und der Antenne. Hauptsächlich werden diese Diplexer in pseudokohärenten Radargeräten verwendet.

Der Diplexer ist hier eine Frequenzweiche und hat die Aufgabe, zwei Kanäle unterschiedlicher Frequenz (also zwei Sender und zwei Empfänger) so zu entkoppeln, dass diese an einer Antenne betrieben werden können. Die Sendeenergie eines jeden Senders muss zur Antenne geleitet werden und die jeweiligen Echosignale an die dazugehörigen Empfänger verteilt werden. Dabei sollen die Signale im Durchgang möglichst gering bedämpft werden und die Entkopplung zwischen beiden Kanälen sollte möglichst groß sein, das heißt das Signal sollte nur in die gewünschte Richtung geleitet werden und die andere Richtungen sollte eine möglichst hohe Dämpfung aufweisen.

In der Radartechnik werden Diplexer meist aus Hohlleiterabschnitten hergestellt. Besondere Vorteile eines Diplexers aus Hohlleiterabschnitten sind einmal die hohe Leistungsfestigkeit und zum anderen ist auch ein einfacher Frequenzwechsel durch Veränderung der Längen der Umwegleitungen möglich.

Arbeitsweise

Prinzip eines Diplexers

Der Diplexer in einem Hohlleitersystem besteht im Prinzip aus zwei aufeinanderfolgenden Leistungsteilern (Richtkopplern). Nach dem ersten Leistungsteiler^[1] durchlaufen beide Leistungshälften unterschiedliche Weglängen und erhalten somit eine unterschiedliche Phasenlage. Der zweite Leistungsteiler arbeitet als Summierglied, wenn beide Leistungshälften trotz unterschiedlicher Weglängen die gleiche Phasenlage haben (konstruktive Interferenz). Ist diese Phasenlage aber unterschiedlich, dann erfolgt eine Abschwächung, ist die Phasenlage gegensätzlich, dann löscht sich auf diesem Wege die Leistung sogar gegenseitig aus (destruktive Interferenz).

Der Diplexer muss nun also in den Leitungslängen so dimensioniert werden, dass auf der jeweiligen Ausgangsleitung in der einen Frequenz eine Summierung erfolgt und in der zweiten Frequenz eine Auslöschung. Ein Diplexer arbeitet dann am effektivsten, wenn die abstimmbare Umwegleitung folgende Bedingungen gleichzeitig erfüllt:

• die Phasenverschiebung für die A-Frequenz muss 0° betragen;
• die Phasenverschiebung für die B-Frequenz muss 180° betragen.

Der Frequenzabstand zwischen beiden Sendefrequenzen wird durch den Diplexer konstruktiv vorgegeben. In der Praxis werden diese Umwegleitungen mit einem Vielfachen der Wellenlänge dimensioniert, da sich auch kleinere Phasendifferenzen dann vervielfachen und der Diplexer dadurch eine schmalere Durchlasskurve erhält. Damit sind die Sendefrequenzen mathematisch dadurch vorgegeben, dass die gleiche Hohlleiterlänge für die eine Frequenz ein gerades ganzzahliges Vielfaches und für die zweite Frequenz ein ungeradzahliges Vielfaches von der halben Wellenlänge haben muss.

Dadurch wird der Diplexer aber auch für mehrere andere Frequenzen durchlässig, die, wenn sie im Spektrum der Senderöhre auftreten können, dann durch ein zusätzliches Filter unterdrückt werden müssen. Ein weiterer Grund für die Nutzung einer mehrfachen Wellenlänge ist, dass dadurch der installierte Frequenzabstand zwischen den beiden Sendefrequenzen verringert wird.

Quellen

• Merill Ivan Skolnik „Radar Handbook“, ISBN 0070579083
• Merill Ivan Skolnik „Introduction to Radar Systems“, ISBN 0072881380
• Dipl.-Ing. Albrecht Ludloff, „Praxiswissen Radar und Radarsignalverarbeitung“, ISBN 352826568X
• Otto Zinke, Heinrich Brunswig, Hochfrequenztechnik 1, Hochfrequenzfilter, Leitungen, Antennen, Springerverlag

1. ↑ Schlitzkoppler

Siehe auch

• Zirkulator

Weblinks

• www.radartutorial.eu