www.radartutorial.eu Grundlagen der Radartechnik

Was ist ein balanced duplexer?

„Balanced Duplexer”

Der „Balanced Duplexer” ist ein Sende-Empfangs-Umschalter, der für breitbandige Radarsysteme mit Hohlleiterverbindungen zur Antenne entwickelt wurde. Dieser Duplexer hat eine sehr große Bandbreite, die praktisch nur durch die Grenzfrequenzen der Hohlleiter begrenzt wird. Radargeräte, die mit mehreren, relativ weit auseinanderliegenden Frequenzen arbeiten (Frequenz-Diversity und/oder Frequenz-Agility), benötigen solche breitbandigen Systeme.

Sende- Empfangs- Umschalter, die mit λ/4- Leitungsabschnitten arbeiten, wie der „Branch- Duplexer”, haben wegen genau dieser Frequenzabhängigkeit (Leitungslängen ein Viertel der Wellenlänge) nur eine kleine Bandbreite. (Eigentlich nur eine einzige Arbeitsfrequenz!) Aus Gründen der Störsicherheit ist solche Begrenzung ungünstig.

Funktionsweise
←Sender
Empfänger→
Gasentladungsröhren
↑ Antenne
Dummy

Bild 1: Prinzip einer Sende- Empfangsweiche mit -3 dB/90° - Hohlleiterrichtkopplern

←Sender
Empfänger→
Gasentladungsröhren
↑ Antenne
Dummy

Bild 1: Prinzip einer Sende- Empfangsweiche mit -3 dB/90° - Hohlleiter-Richtkopplern

Funktionsweise

Der „Balanced Duplexer” arbeitet mit −3 db/90°- Hohlleiterrichtkopplern nach folgendem Prinzip:

Im Empfangsfall sind die Gasentladungsstrecken erloschen und die empfangene Energie kann zum Empfänger geleitet werden. Nach dem Passieren der zwei Schlitzkoppler mit anschließender Summation wird die Empfangsenergie rein rechnerisch mindestens um den Anteil bedämpft, der durch Fehlanpassungen im Abschlusswiderstand landet (0,5 … 1,5 dB).

Und wozu dient der Abschlusswiderstand beim Duplexer?

Abschlusswiderstand (Dummy)

Wenn die Gasentlader nicht gezündet haben, dann nimmt die gesamte Sendeleistung den Weg zum Abschlusswiderstand. Für diesen ungewollten Weg gibt es mehrere Gründe:

Bild 2: Ungewollter Weg der Leistung, wenn Gasentladungsröhren nicht zünden.

Bild 2: Ungewollter Weg der Leistung, wenn die Gasentladungsröhren nicht zünden.

  1. Denn die Gasentladungsröhren zünden nicht sofort – sie sind recht träge und benötigen je nach Typ zum Beispiel 10 Nanosekunden, ehe deren Innenwiderstand einen Wert annimmt, der eine fast vollständige Reflexion bewirkt. Bei einer Sendeimpulsdauer von 1 µs entsprechen diese 10 ns etwa 1% der gesamten Impulsleistung.
  2. Die Gasentladungsröhren können keinen 100%igen Schutz geben. Wenn sie zünden, dann ist ihr Innenwiderstand eben nicht gleich Null, sondern hat immer noch Werte im Bereich von Bruchteilen von 1 Ω. Es gibt also einen Anteil, der trotzdem durchgelassen wird, der aber zum Beispiel um etwa 50 bis 60 dB[1] gedämpft wird. Bei 1 MW Sendeleistung wäre dieser Anteil immer noch mindestens 1 bis 10 Watt.
  3. Gasentladungsröhren benötigen eine Mindestleistung um zu zünden. Diese Mindestleistung kann zum Beispiel bei 1 kW[1] liegen. Nun hat der Sendeimpuls aber leider keine genau senkrechte Anstiegsflanke − ehe die Sendeleistung auf einen Wert über 1 kW angestiegen ist, vergeht etwas Zeit. Ehe also diese zur Zündung notwendigen 1 kW erreicht werden, landet diese Energie in dem Abschlusswiderstand.

Dieser Abschlusswiderstand muss leistungsmäßig relativ groß dimensioniert werden, auch wenn viele dieser Leistungsanteile nur für sehr kurze Zeit wirken. Im ungünstigsten Fall muss er die Dauerbelastung von knapp 1 kW (Zündleistung der Gasentladungsröhren) aushalten. Er dürfte im normalen Betrieb wegen dieser Leck-Ströme nur wenig, aber doch merklich warm werden.

Quelle:

  1. Datenblatt für die Gasentladungsröhre 6596 von Thomson CSF