DUPLEXERS

Başlangıç Dersi

DUPLEXER NİÇİN KULLANILIR?
Eğer yüksek seviyeli RF sinyalleri, meselâ doğrudan bir verici çıkışından , alıcı antenine uygulanırsa radyo alıcıları zarar görebilir.

Ayrıca alıcı hassasiyetini kaybeder ( ‘de-sensitization') ve anten girişi yakınlarında RX frekansına yakın başka bir sinyal veya yüksek gürültü seviyesi varsa zayıf sinyalleri duyamaz.

Açıkçası şu iki durum dışında radyo alıcı ve vericileri antenleri doğrudan aynı antene bağlanamaz ;
(1) anten, alıcı ve verici arasında anahtarlanır böylece antene aynı anda asla bağlanmazlar,
(2) TX ve RX frekanslarının ayrı olduğu durumlarda,alıcı anten girişindeki Tx sinyal seviyesi değişik filtreler ile makul bir seviyeye düşürülür. Tabiatıyla Tx ve Rx frekanslarının aynı olması durumunda filtreleme yapmak imkansızdır.

Duplexer'ın tanımı:
Farklı frekanstaki alıcı ve verici cihazlarının,değişik RF sinyallerinin birbirini enaz zayıflatacak ve etkileyecek şekilde ortak bir antenle kullanılmasına imkan veren cihaza duplexer denir.

Duplex Çalışma
Duplexerlar genellikle iki radyoyu full-duplex biçimde çalıştırmaya imkan veren , birleştiren anahtarlardır. Full duplex aynı simplex (non-duplex) yöntemi gibi verici ve alıcının aynı anda calıştırılabilmesidir.

Tartıştığımız duplexer çeşitlerini kullanmak için Röle sisteminin aynı kanal için iki farklı frekans kullanması gerektiğini hatırlayın.

Son zamanlarda geliştirilmekte olan bazı özel dijital radyo sistemlerinde oldukça hızlı tx ve rx tetiklemesiyle duplex işlem yapma çalışmaları sürmektedir fakat bu gerçek bir ful-duplex işletimi değildir ve bu tartışmanın dışındadır..

Aşağıdaki şekil Tx-Rx frekans farkı 45 Mhz olan bir rölenin bir duplexer ile aynı anda aynı antenden nasıl alış-veriş yaptığını gösteriyor.

RÖLELER - REPEATERS
Günümüzde bir çok radyo sistemi binaların,kulelerin üzerine veya tepelerin üzerine kurulmuş röleleri kullanmaktadır.Bu röleler radyo sistemlerinin ulaşma mesafesini artırmak ve daha güçlü sinyaller elde etmek için duplex biçiminde, iki frekansı kullanmaktadır.Bir çok durumda bir duplexer röle sisteminin vazgeçilmez bir parçasıdır.

Rölelerdeki duplexerlar bir kaç göreve sahip olabilirler:

Maliyet ve yer sınırlaması yüzünden gerekli anten sayısını azaltmak.
İki yerine bir tane ama daha kaliteli iletim hattı kullanarak anten kablosu masrafını azaltmak.
Vericinin sebep olabileceği duyuş hassasiyetindeki azalmayı önlemek.
Vericil tarafından üretilen geniş bandlı gürültüyü azaltıp çevredeki diğer sistemleri etkilememek.
Alıcı ucunda giriş frekansı dışındaki frekansların reddedilmesini artırmak.

Tipik bir röleden radyo sinyallerinin geçişi

NİÇİN İKİ ANTEN KULLANMAYALIM ?
TX sinyalinin alıcıyı enterfere etmeyeceği biçimde,birbirinden yeteri kadar uzağa yerleştirilmiş iki anten bir duplexer yerine kullanılabilir fakat iki tane ayrı iletim hattı (anten kablosu) gereklidir.

Verici ve alıcı arasında gerekli izolasyon karışık bir konudur,kullanılan vericinin özelliği,band genişliği,kullanılan frekanslar arasındaki fark ve röleyi kullananların kabul edebileceği seviyede bir alış hassasiyeti bu konuda oldukça etkilidir.

Verici çıkışı ve alıcı girişi arasında 80-100 dB yalıtımın olduğu bir sisteme sahip olmak genelde istenen bir durumdur.

İki anten kullanıldığında,antenlerin türü,aralarındaki mesafe ve birbirlerine göre pozisyonları,birbirleriyle alâkalı temel konulardır.

Aynı kuledeki diğer antenler,yakınlardaki vericiler ve mekanik yapılar iki anten ile yapılan izolasyonu etkiler ve bu faktörler sorumlu röle operatörünün röleyi kontrol etmesini önleyebilir veya çalışma süresini uzatabilir.

Antenleri ayırma tasarısı ayrıca alıcının yakınlardaki vericilerin etkisinden korunmasında ilave çalışmalar gerektirir.

Bazı özel durumlarda hem antenlerin ayrılması hemde duplex filtre kullanılması uygun bir çalışma için gerekli olabilir.Bu genellikle alçak frekanslarda,tx ve rx frekansları arasında küçük farkların bulunması veya birbirine çok yakın kanalların birlikte kullanılması durumunda ortaya çıkar.

Aşağıdaki tablo tipik anten ayrılması izolasyonuna ait bazı değerleri dB olarak vermektedir:
(Sonuçlar düşey yerleştirilmiş,yarım dalga dipollere göredir,anten değişimi,lokal şartlar vb. sonuçları değiştirecektir.)

DUPLEXER'LARDA KULLANILAN FİLTRE TÜRLERİ
Duplexer yapımında değişik yollar vardır ama aslında hepsi farklı karakterdeki RF filtrelerine dayanır.

- Band geçiren (BP-band pass) filtreler özel bir frekans aralığını geçirirler.Bu filtreler,kullanılacak frekansta mümkün olduğu kadar düşük kayıplı ve merkez frekanstan uzaklaşıldıkça artan kayıplı olacak şekilde 'band geçirme' ve 'frekans merkezleme' özelliği ile tasarlanır ve ayarlanırlar.

- Band durduran (BR-Reject veya Notch ) filtreler band geçiren filtrelerin tam tersine çalışırlar.Bunlar merkez frekansta daha fazla kayıp,merkez frakanstan uzaklaştıkça daha az kayıp olacak şekilde tasarlanırlar.

- Özelleştirilmiş (Vari-Notch ) filtreler ise bir cihazda hem BP hemde BR filtrelerin özelliklerine sahip olacak şekilde yapılmışlardır. (TX RX Systems “Vari-Notch” (c) filter)

Aşağıdaki şekiller bu üç tür filtrelerin özelliklerini göstermektedir.
(Fp:geçen frekans ,Fn:durdurulan frekans)

Filtreler genellikle silindir biçiminde tüpler veya kare prizma şeklinde yapılırlar,bazı değişik tipte yapılanlarda olabilir.

Kavity (Cavity-Boşluk) tipindeki filtreler maliyet,basitlik ve performans bakımından en iyi olanlardır.

Seramik (Ceramic) filtreler yüksek maliyetli ve güç bakımından sınırlıdırlar.

DUPLEXER VE FILTRE SÖZLÜĞÜ

Decibel (dB):
Desibel RF mühendisliğinde sinyal ve güç hesaplamalarındaki kolay kullanımı ve uluslar arası kabul görmesi yüzünden kullanılan bir logaritmik ölçekleme değeridir.
Desibel mutlak değer değildir,bağıl bir sayıdır.

Meselâ, güç seviyesindeki +20 dB fark,seviye değişimi başlangıçtakinin 100 katıdır demektir.Eğer fark -20 dB ise ,başlangıç seviyesinin 1/100 (% 1) değerine
değişmiş olmaktadır. +10dB fark 10 katı, +30 dB fark 1000 katı manasındadır.

Decibel/one milliwatt (dBm):
Sıfır dBm bir miliwatt değerine karşılık gelecek şekilde gerçek değeri bildirir.

TX RX Systems mühendislik kataloklarında dB tablosu vermektedir.

Seçicilik(Selectivity):
Bir filtrenin merkez frekansına göre özel frekansları geçirme veya durdurma kabiliyetinin ölçüsüdür.Genellikle fitrenin merkez frekansının belirli bir miktar dışında meydana gelen kayıp olarak ifade edilmektedir.

Meselâ ; “- 3 dB bandgenişliği +/- 250 KHz'dir ”ifadesi filtrenin merkez frekansının + veya - 250 Khz dışındaki bir sinyalin çıkış seviyesi,aynı sinyalin merkez frekansındaki değerinden enaz 3dB daha düşüktür manasına gelir.

Daha büyük seçicilik değeri merkez frekansından başka frekansların daha çok zayıflatılması demektir.

Ayrıca en düşük kayıp aralığının darlığı ve filtrenin planlanmasındaki mekanik ayar kararlılığı ve sabit sıcaklık isteği demektir.

Filtrenin çapı arttıkça seçiciliği de büyür.

Ayar kararlılığı (Tuning Stability):
Titreşim,yerleştirme vb etkiler ve sıcaklıktaki değişmelere karşı filtrenin ayarlandığı frekanstaki özelliğini uzun zaman koruyabilmesidir.
Filtrelerin coğu bu değişiklikleri önleyecek şekilde materyaller kullanılarak yapılır.

Geçiş kayıbı (Insertion Loss):
Belirlenen frekanstaki bir sinyalin filtreden geçerken uğradığı en fazla kayıp miktarıdır.Meselâ bir filrenin merkez frekanstaki geçiş kaybı 1 dB olsun,eğer duplexerda 2 filtre seri bağlanıp kullanılırsa,duplexerdaki toplam geçiş kaybı 2 dB olur.

Geçiş kaybı duplexerın alıcı ve verici yollarında farklı miktarlarda meydana gelebilir.

Geçiş kaybının artması filtreden çıkan sinyalin seviyesinin daha küçük olmasına sebep olur.

Daha yüksek giriş kaybı genellikle kaviti filtrenin seçiciliğini arttırır. (örnek:. BP bir filtrenin seçiciliği 1.5 dB kayıpla +/- 200 KHz ve 2 dB kayıpla +/- 100 KHz .)

Daha büyük geçiş kaybı filtrelerde daha çok güç kaybına ve sıcaklık artmasına sebep olur ,filtrenin güç kapasitesini düşürebilir.

Alıcı hassasiyetinin kaybı (Receiver Desensitization):
Alış hassasiyeti kaybı alıcının anten girişine yüksek seviyeli bir RF sinyali uygulandığında oluşur.

Meydana geldiğinde istenilen sinyal azaltılır,gürültülü olur ve hatta tamamen kaybolabilir.

Hassasiyeti azaltan sinyalin frekansı alıcının frekansından oldukça farklı olabilir,röledeki vericinin sinyalinin harmonikleri veya geniş bandlı gürültüsü yada yakınlardaki bir vericinin sinyali ve/veya harmonikleri enterfere yapabilir.

Bir alıcının frekans dışı sinyallere duyarlılığı,alıcının yapısına,özelliklerine ve alıcıya eklenmiş dış filtrelere bağlıdır.

Verici gürültüsü (Transmitter Noise):
Her verici istenilen frekans dışında bazı sinyalleri de yaymaktadır,Bu istenmeyen sinyallerin frekansları ve büyüklükleri vericinin yapılışına ve kullanılan modülasyon türüne bağlı olarak büyük farklılık gösterir.Verici gürültüsü harici filtreler veya verici ile alıcı arasında fiziki izolatörler kullanılarak azaltılabilir.

DUPLEXER TÜRLERİ:

Duplexer işini başarmak için filtreleri birleştirmenin değişik yolları vardır.En fazla kullanılanlar:

Band geçiren (Bp) Duplexer:
Band geçiren duplexer yapımında, alıcı giriş frekansı bandını ve vericinin band genişliğini azaltmak için değişik filtreler kullanılır.

1,2 ve 3. kavitiler 458 MHz geçirmek için ayarlı, 453 Mhz'de kayıp 80 dB.
4,5 ve 6. kavitiler 453 Mhz geçirmek için ayarlı, 458 MHz'de kayıp 80 dB .
3. ve 6. kavitiden "T" konnektöre kablo boyları ayarlı boylardır.

Verici ve alıcı arasındaki yalıtım miktarı kavitilerin büyüklüğünü ve sayısını değiştirerek azaltılıp çoğaltılabilir.Şekile dikkat ederseniz verici çıkışı band geçiren filtrelerden geçtiği için verici gürültüsü ve harmonikleri bu filtrelerde zayıflatılır,böylece vericinin yakın çevresindeki diğer sistemlere enterferans yapmasıda azaltılmış olur.

Band geçiren duplexer kullanımı verici-alıcı frekans ayırımının geniş olduğu durumlarda en uygun olanıdır.Frekans ayırımının az olduğu durumlarda ilave olarak band durduran (Br veya Notch) filtrelerin kullanılması veya antenlerin ayrılması gerekebilir.

Band durduran (Br-Notch) Duplexer:
Bu tür duplexer'lar görünüş olarak Bp duplexer'lara benzerler fakat çalışmaları ve ayarlanmaları çok farklıdır.

Band durduran duplexer filtreleri iki türlüdür:
- İki portlu (giriş ve çıkış) seri filtreler.
- Bir portu olan paralel (genel) notch filtreler.Filtrenin portu diğer filtrelere "T" konnektör ile bağlanır.

BAND DURDURAN DUPLEXER
1.,2. ve 3. kavitiler 453 Mhz'i durdurmak için ayarlıdır.
458 Mhz'de kayıp 1 dB'den azdır.

4.,5. ve 6. kavitiler 458 Mhz'i durdurmak için ayarlıdır.
453 Mhz'de kayıp 1 dB'den azdır.

3. ve 6. kavitiden "T" konnektöre kablo boyları ayarlanmış boylardır.

Verici çıkışı doğrudan antene geçtiği için,vericinin taşıyıcı sinyali ve gürültüsü sadece 453 Mhz durdurma frekansı yakınlarında zayıflatılır.

Bu türün yakınlardaki diğer alıcılara enterferans yapması daha fazladır.

Br duplexer verici - alıcı frekans farkının az olması durumunda Bp duplexer'a göre daha etkilidir.

Band geçiren/Band durduran (BP/BR) duplexer:
BP/BR duplexer diğerleri ile hemen hemen aynı maliyete sahip olmasına rağmen her iki türün özelliklerini de taşıdığı için çok daha etkili çalışmaktadır.

1 ve 3. kaviteler 458 Mhz'i geçirmek için ayarlı
2. kaviti 453 Mhz'i durdurmak için ayarlı.
4 ve 6. kavitiler 453 Mhz'i geçirmek için ayarlı.
5. kaviti 458 Mhz'i durdurmak için ayarlı.
3. ve 6. kaviteler ile "T" konnektör arasındaki kablo boyları ayarlanmış boylardır.

TX RX Vari-Notch (c) Duplexer:
Sadece TX RX Systems'den elde edilebilen oldukça popüler,düşük maliyetli ve küçük boyutlu duplexer'dır.
Kullanımı ve ayarı Bp/Br türü ile çok benzemektedir.

Bu filtrenin en büyük farkı,aynı kaviti içinde Bp ve Br filtreleri kullanıyor olmasıdır.

Tercüme Eden: Mehmet ŞAVLUK - TA3DG - Haziran 2000

| Ana Sayfa |