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Abstimmung des Diplexers

Frequenzdiagramm eines gegebenen Diplexers.
Die Y-Achse trägt die Skalierung von 71 bis 76 MHz, die X-Achse von 2700 bis 2900 MHz. Es sind drei lineare Funktionen Eingezeichnet, die den günstigen Frequenzabstand bei der Arbeitsfrequenz A kennzeichnen.
Die mittlere Linie (Länge der Umwegleitung von 19λ) überstreicht das gesamte Band.
Bild 1: Frequenzdiagramm eines gegebenen Diplexers mit einer Umwegleitung von 19-facher Wellenlänge im E-Band

Ein Diplexer arbeitet dann am effektivsten, wenn die abstimmbare Umwegleitung folgende Bedingungen gleichzeitig erfüllt:

  1. die Phasenverschiebung für die A-Frequenz muss 0° betragen;
  2. die Phasenverschiebung für die B-Frequenz muss 180° betragen.

Die Werte in dem Diagramm sind mathematisch dadurch vorgegeben, dass die gleiche Hohlleiterlänge für die eine Frequenz ein gerades ganzzahliges Vielfache und für die zweiten Frequenz ein ungeradzahliges Vielfache von der halben Wellenlänge haben muss:

fB = fA· (1 + 1 ) mit fA = Frequenz des 1. Senders
fB = Frequenz des 2. Senders
kv = Faktor des ganzzahligen Vielfachen der Wellenlänge im Hohlleiter
(1)

2·kv

Der Frequenzabstand wird somit konstruktiv vorgegeben. Zwingt man die Radarstation dann trotzdem auf einen anderen Frequenzabstand, so sind hohe Verluste im Diplexer sowohl auf dem Sende- als auch auf dem Empfangsweg zu erwarten.

Da aber der errechnete Frequenzabstand sowohl oberhalb der A-Frequenz für die B-Frequenz als auch ebenfalls unterhalb der A-Frequenz für diesen Diplexer gültig ist, wird wiederum ein zusätzliches Filter für die Frequenz (2·fA-fB) nötig.

Schlussfolgerung

Das heißt, nur bei einer Länge der Umwegleitung von genau dem 19-fachen der Wellenlänge des A-Senders und der Arbeitsfrequenz des A-Senders von genau 2736 MHz erfüllt der Diplexer den geforderten Frequenzabstand von 72 MHz. Bei allen anderen Frequenzen arbeitet dieser Diplexer bei dieser Frequenz mehr oder weniger uneffektiv.

Da die Sendeleistung aber erst nach dem Diplexer gemessen wird und zwei bis drei Dezibel Dämpfung im Diplexer schon durch eine Erhöhung des Magnetronstromes kompensiert werden können, fällt diese Uneffektivität meist nicht auf. Diese Dämpfung tritt aber genauso auch auf dem Empfangsweg auf! Und wenn vom Echosignal nur die Hälfte am Empfänger ankommt, wird sich die Besatzung nur wundern, dass der B-Sender aus unerklärlichen Gründen keine Reichweite erzielt.

Abhilfe würde hier nur durch eine Zuweisung von Arbeitsfrequenzen geschaffen werden können, die der Diplexercharakteristik angepasst sind. Das heißt im unteren Frequenzband ein geringerer, im oberen Frequenzband ein größerer Frequenzabstand als 72 MHz. Der Hersteller trägt diesem Fakt schon dadurch Rechnung, dass in der Vorschrift zulässige Toleranzen von bis zu zwei Megahertz genannt werden. Aber die deutsche Gründlichkeit versaut dass wieder, wenn immer ein möglichst genauer (und vor allem: ein angeblich konstanter!) Frequenzabstand von 72 MHz gefordert und so auch eingestellt wird.


Bild 1: Frequenzdiagramm eines gegebenen Diplexers mit einer Umwegleitung von 19-facher Wellenlänge im E-Band