Duplexer 2m/70cm EF03.2005

Un cavo per due antenne…

…già proprio questo era il problema che mi si presentava innanzi la primavera scorsa.

Avevo appena deciso di fare un po’ di traffico via satellite d’amatore ed avevo quindi montato una bella coppia d’antenne incrociate, una per i 2m l’altra per i 70cm.

20m di cavo bassa perdita ciascuna le avrebbero dovute collegare al mio apparato bibanda. Di cavi però n’avevo solo uno e di comprarne un secondo non mi pareva il caso. Soprattutto non volevo nemmeno pensare alla fatica di spostare tutto quanto in casa per stenderlo accanto a quello preesistente. Che fare dunque? Abbandonare l’idea? Nemmeno a parlarne!

La soluzione in questi casi esiste ed è spesso pure semplice: si chiama duplexer.

Il duplexer è un dispositivo simmetrico a tre porte che “instrada” correttamente segnali di diversa frequenza. Può “dividere” quindi su due porte separate quanto gli si pone in ingresso ovvero “unire” su un solo cavo due sorgenti a diversa frequenza.

Il primo e più comune duplexer che conobbi da bambino era una “simpatica scatoletta grigia” che stava dietro al vecchio TV b/n a valvole, attaccata al cavo bianco dell’antenna. A quel tempo, infatti, i sintonizzatori TV erano separati per banda: un gruppo riceveva RAI Uno in banda I/III ed un altro RAI Due (e poi tutte le altre) in banda IV/V. La calata dal tetto era però unica e quindi… eccoti il “demiscelatore” che oggi molto più “modernamente” chiamiamo duplexer…

Quello che vi presento è un dispositivo utile ad esempio per:

• usare un’antenna bibanda 2/70 con due radio separate V/UHF

• usare due antenne separate V/UHF con una singola radio bibanda

• usare due antenne 2/70 con due radio ma un solo cavo di connessione.. (servono due duplexer)

Anzitutto ecco lo schema:

dove:

• i condensatori sono a mica argentata 500V per garantire stabilità e tenuta in potenza.

• le bobine in filo di rame argentato da 1mm di diametro.

J1 è la “porta comune” o “somma”

J2 è la porta per i 2 m

J3 è la porta per i 70 cm

E’ facile osservare come di fatto si tratti di due filtri (un passa alto ed un passa basso) accoppiati. Nulla di magico quindi…

Come mia “tradizione” il tutto è montato in aria sopra una basetta di bachelite ramata, usando i componenti stessi, come punti d’appoggio.

Nel mio caso il duplexer doveva essere montato in prossimità delle antenne (vedi prima foto) e quindi esposto ai rigori del tempo. Ho scelto pertanto di assemblarlo in una piccola scatola in fusione d’alluminio, quali quelle normalmente impiegate dagli elettricisti. La scelta garantisce la tenuta stagna, la resistenza agli UV, una notevole robustezza meccanica e non ultimi facilità di lavorazione e costo contenuto.

Circuito e connettori sono connessi per mezzo di brevissimi spezzoni di cavo coassiale tipo RG142. Volendo realizzare un piccolo stampato, si può anche optare per brevi tratti di linea a 50 Ohm direttamente sul PCB e connettori a stampato da montare lungo il bordo. Soluzione elegante, quanto leggermente più complicata di quella presentata.

I connettori impiegati sono N femmina da pannello che garantiscono sia la tenuta stagna sia la corretta impedenza della giunzione. In caso d’uso interno, si possono anche impiegare altri connettori più compatti quali ad esempio BNC e TNC, mentre sconsiglio vivamente PL-SO239 (UHF) e simili.

Come già anticipato, il duplexer non è altro che una coppia di filtri accoppiati opportunamente. E come tutti i filtri quindi deve avere:

1. bassa perdita di passaggio nel range di frequenza utile

2. basso return loss (ROS o SWR) nel range di frequenza utile

3. elevata attenuazione fuori banda (ed in questo caso fra le porte 2m/70cm)

Vediamo dalle misure come si comporta quindi l’oggetto fin qui realizzato:

Questa è la curva di risposta della porta “2m”. La banda utile è piatta e si estende da 50 MHZ fino circa 250 MHz. Oltre c’è un taglio ripido e i 430MHz (quindi la 3° armonica del nostro trasmettitore) sono attenuati di circa 35 dB.

Questa la stessa porta, “vista” però in termini di return loss. Fino a 200 MHz rimane ottimo ed inferiore a –20dB (equivalenti ad un ROS di 1:1,2)

Questa è la curva di risposta della porta “70cm”. La banda utile è piatta e si estende da circa 350 a 600 MHz. Al di sotto c’è un taglio ripido ed i 144 MHz sono attenuati di oltre 60 dB.

Questa la stessa porta, “vista” però in termini di return loss. L’adattamento è buono da 400 a 600 MHz ed intorno a –18 dB a 430 MHz (equivalenti ad un ROS di 1:1,3)

Quest’invece è la curva di return loss della porta comune (con le 2 uscite ovviamente correttamente chiuse su 50 Ohm). Sono evidenti i 2 dip (130 e 480 MHz in figura) in prossimità delle bande amatoriali. “Giocando” un poco colla dimensione delle bobine è possibile ottimizzare la curva e portarli esattamente al centro delle nostre bande.

Anche senza particolari “cure”, il circuito è comunque in grado di soddisfare la maggior parte delle applicazioni.

Queste due curve invece, rappresentano l’attenuazione fra le due porte, 2m/70cm.

Nel caso ad esempio, si usi il duplexer per accoppiare due radio ad una singola calata (ed antenna) esprimono quanto del segnale 144 entri nel ricevitore 430 e viceversa.

L’attenuazione a 430 MHz è sempre di almeno 40 dB, il che, limitando la potenza a qualche decina di Watt, garantisce assoluta sicurezza del ricevitore a 144. Ancor meglio la situazione nell’altro verso. Solo –80 dB della potenza trasmessa a 144 raggiungerebbero il ricevitore a 70 cm.

Bene, anche questa volta siamo arrivati alla fine.

Il circuito è semplice, facile da realizzare e volutamente poco critico. Basta un po’ di cura per ottenere risultati paragonabili, senza l’ausilio di costosa strumentazione.

Ovviamente lo si può anche trovare bello e fatto in commercio. Ma prezzo, prestazioni e grado di protezione (tenuta all’acqua e polvere per uso esterno) fanno di questo “scatolotto” una scelta interessante ed appetibile.

I campi d’impiego sono vari e l’ampiezza delle bande consente utilizzi anche non strettamente amatoriali.

La perdita d’inserzione, è molto ridotta, frazioni di dB; mentre la tenuta in potenza molto buona per le dimensioni e l’uso previsto. 50-80W RF non hanno, in mesi d’utilizzo, portato alcun problema.

Buon lavoro a tutti dunque…!