Duplexfilters zijn bedoeld om twee signalen met verschillende draaggolffrequenties samen over een coaxkabel te transporteren, maar ze aan de in- en uitgang van de kabel van elkaar te scheiden. Vooral op frequentiebanden, die dicht bij elkaar liggen b.v. de 10m- en de 6mband . Een ander zinvol gebied is de 23cm- en de 13cm-band of de 13cm-band en de 9cmband. Natuurlijk zijn ook de Comet en Diamond duplex en triplexfilters bekend, die meestal voor 2m, 70cm en 23cm zijn gemaakt. Een triplexfilter is niets anders dan een duplexfilter, waarop aan de hoogdoorlatende uitgang weer een duplexfilter is aangesloten met een hoogdoorlaat, die hoger is in frequentie, dan die van het eerste filter en dus gaat sperren op de frequentie, die in het eerste filter door de hoogdoorlaat wordt doorgelaten. (zie schema hieronder) en een laagdoorlaat, die de frequentie doorlaat, die in het eerste filter door de hoogdoorlaat doorgelaten wordt..

Het maakt niet uit, of de beide signalen in gelijke richting, of in tegengestelde richting lopen. Hierdoor kunnen we dus over 1 kabel tegelijk zenden op de ene band en ontvangen op de op de andere band, of omgekeerd. Vandaar de naam duplex-filter. In principe bestaat zo’n filter uit een coaxiaal t-stuk, waarvan een aansluiting gemeenschappelijk wordt gebruikt, een aansluiting waaraan een laagdoorlaatfilter is bevestigd en een aansluiting met een hoogdoorlaatfilter.

Voor de lage band moet het signaal onverzwakt worden doorgelaten door het laagdoor laatfilter en tegelijkertijd maximaal verzwakt worden door het hoogdoorlaatfilter. Voor de hoge band moet het signaal door het hoogdoorlaatfilter onverzwakt worden doorgelaten en maximaal verzwakt door het laagdoorlaatfilter. Een sterk vereenvoudigd schema is hieronder weergegeven met wat toepassingen. Omdat veel ATV en breedband FM uitzendingen door amateurs op de 13cm- en de 23cm band gedaan worden, volgt hier de beschrijving van een duplexfilter voor deze twee banden.

Nu was tot voor kort het maken van zo’n filter voor de microgolfbanden een moeilijke opgave. Per slot van rekening mag de aanpassing (50 Ohm) niet nadelig beïnvloed worden, wanneer we de filters aan elkaar koppelen. Bovendien moeten de capaciteiten en inducties, waaruit het filter is opgebouwd, een hoge kwaliteitsfactor (Q) hebben. Precies zo’n filter voor 23cm en 13cm staat beschreven in de "UHF-unterlage teil IV Starthilfe fuer den UKW-Amateur" door K.Weiner DJ9HO (Bild 1006 seite 795). Ik heb dat filter uitvoerig getest en het bleek maar matig te voldoen, aangezien de VSWR slechts op een ingang optimaal gemaakt kon worden. Probeerde je dan de andere ingang aan te passen, dan ging de VSWR van eerstgenoemde weer slechter worden. Om de gewenste demping te bereiken, was ook nog een extra zuigkring toegevoegd, die de afregeling er niet eenvoudiger op maakte.

Minicircuits

De Amerikaanse onderneming Minicircuits staat ook bij amateurs nu goed bekend, omdat ze microgolfonderdelen voor een amateurvriendelijke prijs ontwikkelen. Ieder jaar zijn er weer nieuwe onderdelen op de markt. Sinds 1 jaar leveren ze een assortiment laagdoorlaat- en hoogdoorlaatfilters met de afmetingen van een SMD-weerstand. De aanpassing en VSWR zijn goed en ze kunnen een redelijk groot vermogen aan. De filters worden gemaakt in de z.g. LTCC-techniek ( Low Temperature Cofired Ceramics). Alle capaciteiten en indukties worden op 1 chip gebakken en in een 7-krings configuratie nog wel. De filters, die we voor ons duplexfilter gaan gebruiken, zijn van het type LFCN-1200, 10 watt max.(laagdoorlaat) en HFCN-2000. 7 watt max. (hoogdoorlaat).

Beide typen kosten ca. 2 euro per stuk. (te bestellen bij Minicircuits Europe in Frimley Green Sussex England).

Testontwerp en bouw van het 23cm/13cm-duplexfilter.

In een klein standaard blikken doosje wordt een printje gesoldeerd, waar slechts 3 connectors, 2 filters en 1 SMD-condensator van 5.6 pF op zijn gesoldeerd. De SMD- condensator is nodig, omdat het hoogdoorlaatfilter kortsluit voor de lagere frequenties en daardoor het laagdoorlaatfilter negatief beinvloedt. We moeten daar dus een scheiding aanbrengen, die de hoge frequenties goed doorlaat en de lage frequenties tegenhoudt. Zouden we een condensator van 8.2 pF gebruiken (de standaardcapaciteit voor 13cm-signalen in 50 Ohms geleiders), dan resulteert dat in een verzwakking op 70 cm van 3 dB.We willen liever, dat niet alleen de 23 cm, maar alle lagere frequenties worden doorgelaten. Dan is het bijvoorbeeld mogelijk om op een breedband ontvanger of scanner een aparte 13cm-antenne bij te koppelen op dezelfde antenne-ingang van de ontvanger met behulp van het duplexfilter. Alleen het gebied rond 1800 MHz wordt dan 15 dB verzwakt doorgegeven (zie karakteristiek aan het eind van dit artikel), maar dat is juist een gebied, wat we niet willen ontvangen. (GSM). Als we de condensator weglaten, dan heeft het laagdoorlaatfilter al een demping van ca. 20 dB op 70 cm en 40 dB op 2m, terwijl hij het op 23 cm nog goed doet. Bij de experimenten bleek 5.6 pF het beste te voldoen en resulteerde in een demping op 70 cm van kleiner dan 1 dB, terwijl op 13 cm een door de condensator veroorzaakt verlies van ca 0.1 dB nog net gemeten kon worden. Bij een waarde van 4.7 pF wordt het verlies op 13cm merkbaar groter (ca. 2 dB).Een uitvoerige bouwbeschrijving is hier overbodig. De foto’s en afbeeldingen spreken voor zich.

23cm-specificaties

Max. vermogen op 23cm-poort: 10 watt
VSWR: 1.2 : 1
Doorgangsdemping tussen 23cm-poort en com-poort: 0.75 dB
Sperdemping tussen 23cm-poort en 13cm-poort: 37.0 dB (com.met 50 ohm dummy)
Sperdemping tussen 13cm-poort en com-poort: 37.0 dB (voor 23 cm signaal)

13cm-specificaties

Max.vermogen op 13cm-poort: 7 watt
VSWR: 1.3 : 1
Doorgangsdemping tussen 13cm-poort en com-poort:0.14 dB
Sperdemping tussen 13cm-poort en 23cm-poort: 47 dB (com met 50 ohm dummy)
Sperdemping tussen 23cm-poort en com-poort: 47 dB (voor 13cm signaal)

Hieronder is de karakteristiek van het filter grafisch weergegeven: