Przebudowa dupleksera ukończona.

Przebudowa dupleksera została ukończona. Właściwie powinienem napisać, że budowa została ukończona, ponieważ to, co uzyskałem dawniej nie umywa się do tego co udało się uzyskać dziś.

Parametry, które uzyskałem:

dopasowanie portu nadajnika = 1,15 (43 + 1.4j),
dopasowanie portu odbiornika = 1,08 (53 + 2,1j)
dopasowanie portu antenowego (f TX) = 1,2 (50 +16,7j),
dopasowanie portu antenowego (f RX) = 1,4 (54 + 8,6j),
tłumienie przepustowe w gałęzi nadajnika = -2.0 dB,
tłumienie przepustowe w gałęzi odbiornika = -2,4 dB,
tłumienie zaporowe w gałęzi nadajnika = -82 dB,
tłumienie zaporowe w gałęzi odbiornika = -78 dB.

Powyższe parametry gwarantują, że przy mocy nadajnika równej 44dBm (25W) na złączu antenowym uzyskuje się 42dBm 15W, zaś poziom sygnału nadajnika na porcie odbiornika nie przekracza -36dBm (0,25µW).

Wyniki uznaję za satysfakcjonujące, jako że wykonany całkowicie własnymi siłami duplekser odbiega od rozwiązań komercyjnych tylko wartością jednego parametru - tłumienia w paśmie przepustowym. Liczyłem się z tym, że przy mniejszych wymiarach (średnica mniejsza o 25% , długość mniejsza o 8cm, ze względu na skrócenie relatywnie dużą pojemnością) oraz nie stosując lutów srebrnych nie uzyskam -1,5dB.

W dość długim okresie czasu zdarzało mi się słyszeć opinie kilku kolegów, którzy twierdzili że nie da sie zbudować dupleksera ze stali i cała moja praca pójdzie na marne. Jak widać - były to twierdzenia błędne. W literaturze znalazłem informację, że niektórzy producenci stosują na rezonatory współosiowe stal miedziowaną a następnie srebrzoną tyle że nie jest to rozwiązanie polecane do celów amatorskich ze względu na trudności związane z wykonywaniem powłok galwanicznych.

Wszystkim, którzy chcieli by zbudować własny duplekser w podobny sposób podpowiem kilka wskazówek:

Komory powinny mieć największą średnicę, jak to tylko jest możliwe. Rura stalowa bez szwu 100mm miedziowana i srebrzona wewnątrz + stalowy wałek/rura o średnicy 32mm pozwoli uzyskać parametry jak wyżej. Gdybym budował kolejny duplekser szukałbym rur o średnicy w zakresie 150-200mm. Stosunek średnic nie jest aż tak istotny. Równie dobrze pracuje rezonator o stosunku średnic dający Z₀
w zakresie 45-90Ω.
Kondensator dostrojczy na końcu rezonatora powinien mieć jak najmniejszą pojemność. Oznacza to w praktyce, że rezonator powinien mieć maksymalnie dokładnie dobraną długość (i co z tym związane - wąski zakres przestrajania). Polecam zatem zrobić najpierw jeden rezonator, a później na podstawie opracowanego wzoru kolejne.
Niezwykle istotna jest jakość wypolerowania powierzchni rezonatora i jakość lutu pomiędzy dnem a rdzeniem. Jakość połączenia pomiędzy rurą zewnętrzną a dnem jest mniej krytyczna ze względu na dużo większą powietrznię styku.
Warto przemyśleć, jak będzie się zmieniać współczynnik sprzężenia - zapewne lepiej zastosować obracane płytki z gniazdami - podobnie jak w duplekserach fabrycznych. Zrezygnowałem z tego, ponieważ komplikuje to mocno wykonanie i ma sens przy produkcji seryjne a nie jednostkowej, ale może można zapewne znaleźć jakieś pośrednie rozwiązanie.
Sprzęgacze i pętle lepiej wykonać z płaskownika srebrzonego a nie drutu. Zdecydowanie lepsze wyniki uzyskałem z taśmą Ag 6/0,6mm niż z drutem Cu/Ag ø4mm.
Kondensatory dostrojcze muszą być bardzo wysokiej jakości - powietrzne, wieloobrotowe z korpusem ceramicznym. Lepiej dwa lub trzy o pojemności do 10pF niż jeden 33pF - daje to więcej obrotów - precyzyjniejsze strojenie pułapki i większą moc.
Dobór długości łączników pomiędzy obwodami w każdej z gałęzi nie jest krytyczny. Wystarczy wyliczyć z dobrym przybliżeniem 1/4λ, uwzględniając długości połączeń wewnątrz wtyków i trójników (przyjmując stałą wartość współczynnika skrócenia taką jak zastosowany kabel - nieciągłości w złączach są tu pomijalne). Długość łączników pomiędzy gałęziami a trójnikiem w który włącza się fider antenowy jest niezwykle istotna. W tym miejscu następuje transformacja zwarcia na rozwarcie przez transformatory ćwierćfalowe naprzemiennie w dwóch gałęziach. Odcinki łączące trójnik antenowy z trójnikami gałęzi nadajnika i odbiornika muszą być dostrojone eksperymentalnie metodą wykonywania zwarcia i rozwarcia wewnątrz komory rezonatora - z uwzględnieniem całego trójnika i gniazda wkręconego w podstawę rezonatora. Jest to dość czasochłonne, wymaga dostępu co najmniej do precyzyjnego miernika mocy a zdecydowanie lepiej - analizatora sieci.
Niezwykle ważne jest zapewnienie bardzo dobrego ekranowania łączników - kable które nadają się do tego celu to Semi-Rigid RG402 - teflonowa izolacja i ekran w postaci rurki miedzianej, RG142 - teflonowa izolacja podwójny oplot srebrzony - pasują tanie wtyki do kabli RG58 i RG214 - najłatwiejszy do zdobycia, izolacja polietylenowa, podwójny oplot. Zdecydowanie polecam RG402 - najwyższe możliwe ekranowanie, łatwe wielokrotnie demontowalne wtyki (gorącym powietrzem). RG214 odradzam - gruby, sztywny, drogie wtyki - te od RG213 zazwyczaj nie dają się zacisnąć ze względu na większą średnicę podwójnego ekranu, pożytek z mniejszego tłumienia na odcinku 20cm niemierzalny.
Bardzo trudno uzyskac pułapkę szeregową na częstotliwości wyższej niż czestotliwość rezonanu równoległego rezonatora cwierćfalowego skróconego pojemnością. Tak trudno, że poddałem się i zrobiłem dopasowanie autotransformatorowe. Obwody w gałęzi nadajnika i odbiornią różnią się zatem konstrukcją i nieco inaczej się je stroi.
Jeżeli nie macie możliwości srebrzenia - rury musza mieć większą średnicę i musza być miedziane lub w ostateczności mosiężne. Zewnętrzna rura może też być aluminiowa, ale trzeba rozwiązać wtedy problemy z łączeniem różnych metali (np chromianowanie aluminium)- płyną tam duże prądy i w obecności wilgoci szybko dojdzie do korozji elektrochemicznej.
Jeżeli nie macie dostęu do przyrządów - analizatora sieci, miernika mocy lub chcoiażby dobrego wobuloskopu i zestawu tłumików - zbierajcie środki na zakup fabrycznego dupleksera. :-)