Danas je nabavljen podesivi pojasni filtar F-1482/GRC kao dio američkih vojnih višekanalnih duplekserskih antenskih sistema TD-1288 i TD-1289 iz 1980-tih godina. To su sistemi koji omogućuju spajanje i rad više primopredajnika sa jednom zajedničkom antenom.
Antena sama po sebi nema ograničenja u istovremenom primanju ili odašiljanju signala na više frekvencija. Kombinirane antene i antenski sistemi za više rezonantnih frekvencija (više uskih frekvencijskih pojasa) uobičajene su praksi, posebice kod radioamatera. Međutim, antenski konektori više primopredajnika ne mogu se izravno paralelno spojiti na jednu antenu jer će doći do narušavanja impedancija, a što je još gore do prodora VF energije uređaja koji odašilju na uređaje koji primaju i time do uništenja osjetljivih ulaznih krugova prijemnika. Primopredajnike je dakle potrebno nekako električki izolirati jedne od drugih kako bi mogli raditi sa jednom zajedničkom antenom. Jedan od načina za to je upotreba dupleksera.
Duplekser je pojasni filtar koji dopušta prolazak određene frekvencije (ili frekvencijskog pojasa) samo između antene i jednog određenog primopredajnika. Ta frekvencija (ni RF ni VF) neće moći prolaziti na antenske ulaze drugih primopredajnika. Stoga svaki primopredajnik na zajedničkom antenskom sistemu mora raditi na svojoj frekvenciji različitoj od ostalih primopredajnika i svaki primopredajnik mora imati svoj duplekser podešen na svoju frekvenciju ili frekvencijski opseg.
Američki vojni sistem TD-1288 omogućuje spajanje do dva primopredajnika na jednu antenu, a sistem TD-1289 omogućuje spajanje tri do pet primopredajnika na jednu antenu. Ovi sistemi su primarno razvijeni za američke primopredajnike serije AN/VRC-12 (RT-524/VRC, RT-246/VRC), odnosno za primopredajnike koji rade u frekvencijskom opsegu 30-88 MHz i sa maksimalnom snagom do 60 W.
TD-1289 duplekserski antenski sistem omogućuje spajanje do pet primopredajnika na jednu zajedničku antenu. Svaki primopredajnik mora imati svoj filtar F-1482 podešen na radnu frekvenciju.
Primjer spajanja dva vojna primopredajnika RT-524/VRC na zajedničku antenu preko duplekserskog sistema TD1288.
Duplekser dakle nije ništa drugo propusni RF filtar (obično pojasni). Kad se duplekseri koriste u višekanalnom sistemu na istom frekvencijskom opsegu kao u našem slučaju, onda to moraju biti pojasni filtri oštrih strmina koji sa minimalnim gušenjem propuštaju dopušteni frekvencijski opseg, a sa maksimalno guše sve frekvencije izvan tog opsega. Također, filtri moraju biti dizajnirani da podnesu maksimalne razine VF snage koju zrači predajnik, a to je u našem slučaju 60 W. Duplekser nadalje mora biti podešen tako da minimalno negativno utječe na antenski krug primopredajnika, a to se u prvom redu odnosi na pogoršanje SWR-a i gušenje korisnog signala. Stoga ovo mogu biti tehnički vrlo zahtjevni i proizvodno skupi filtri, a takve zahtjeve ispunjavaju samo rezonatori.
U objavi VHF pomorski radio telefon Sailor RT-143 (Debeg 7606) imali smo priliku vidjeti kako izgleda jedan duplekser sa spiralnim rezonatorom (helical resonator). Kod F-1482/GRC rezonatori moraju biti frekvencijski podesivi, a to je postignuto sa tri podesiva izravno spregnuta paralelna rezonantna LC titrajna kruga. Sva tri titrajna kruga (rezonatora) su praktično jednaka i svi se pomoću promjenjivog kondenzatora ugađaju na istu rezonantnu frekvenciju. U tu svrhu su i svi spregnuti sa istim skalama u rasponu 30-88 MHz. Prvo se sva tri rezonatora grubo prema svojim skalama podese na ciljanu frekvenciju, a nakon toga se precizno podešavanje dalje vrši pomoću VF noseće frekvencije predajnika i to prvo na velikoj snazi (60 W), a zatim još finije na maloj snazi (6 W).
Podešavanja na velikoj snazi predajnika:
- sklopka u položaj 60W-R, reflektirana snaga (SWR) podesi se na minimum, redom na sva tri rezonatora (A, B, C)
- sklopka u položaj 60W-ɸ, fazni pomak se podesi na nulu, na srednjem rezonatoru (B)
- sklopka u položaj 60W-R, reflektirana snaga (SWR) ponovno se podesi se na minimum, na prvom i drugom rezonatoru (A, C)
- postupak pod točkom 2. i 3. se ponovi dok se ne dobije najmanji fazni pomak i najmanja reflektirana snaga
Podešavanja na maloj snazi predajnika:
- sklopka u položaj 6W-R, reflektirana snaga (SWR) ponovno se ugodi se na minimum, na prvom i drugom rezonatoru (A, C)
- sklopka u položaj 6W-ɸ, fazni pomak se podesi na nulu, na srednjem rezonatoru (B)
- postupak pod točkom 5. i 6. se ponovi dok se ne dobije najmanji fazni pomak i najmanja reflektirana snaga
- kontrole se nakon završenog ugađanja blokiraju u svojim pozicijama
Naravno, nakon pročitane procedure podešavanja filtara pitamo se zašto je potrebno fazno podešavanje, odnosno usklađivanje faza prvog i drugog filtra na 90° tako da između njih nema faznog pomaka. Radi se o samom principu rada izravno spojenih rezonantnih LC filtara gdje spojni elementi moraju djelovati kao savršeni 1/4 λ (90°) transformatori impedancije. Za detaljnija objašnjenja potrebno je ući u matematičke analize odziva LC filtara. Možemo samo reći da je ovo dosta često korišten tip pojasnog filtra u RF tehnici zbog njegove jednostavnosti i efikasnosti.
Ovo je blok shema konstrukcije filtra F-1482/GRC. Ulazni signal iz predajnika prvo se vodi na SWR detektor, odnosno mjerač direktne i reflektirane snage sa usmjernim sprežnikom. Nakon toga signal ide na rezonantne filtre te se preko kruga za izjednačavanje impedancije vodi na antenu. U prvi i drugi rezonantni filtar ugrađeni su sprežnici za uzimanje uzoraka signala koji se onda vode elektronički sklop koji uspoređuje faze ta dva signala. Sklopkom se odabire pojedina vrsta mjerenja sa SWR metra ili detektora faze.
Unutar ovog odjeljka smješteni su planetarni mehanizmi okretanja promjenjivih kondenzatora rezonatora i tiskana pločica sa elementima detektora (upoređivača) faza.
Usporedba faza je vrlo jednostavna i svodi se na detekciju amplituda dva signala koje moraju biti u svakom trenutku jednake ako su signali u fazi. Vidimo da transformator T3 na koji se dovodi prvi signal (V1) ima dvostruki sekundarni namotaj, a transformator T2 na koji se dovodi drugi signal (V2) ima samo jedan namotaj. To znači da će se na T3 inducirati dva jednaka napona ali fazno pomaknuta za 180° (gledano od centralnog izvoda sekundara). Ti signali se ispravljaju i vode na krajnje izvode potenciometra R9. Oni su tu u protufazi te se poništavaju i napon kroz potenciometar je nula.
Za situaciju kad oba signala imaju fazu 90° klizač se balansira tako da s obzirom na amplitudu signala napon na krajevima potenciometra ostaje nula. Ako se sada dogodi bilo kakav poremećaj faza, poremetiti će se i amplitude napona na potenciometru i na njemu će se pojaviti pozitivni ili negativni napon ovisno o faznom pomaku. Taj napon se ispravlja diodnim mosnim ispravljačem i pokazuje na mjernom instrumentu.
U prvoj komori je ulazna antenska priključnica i SWR metar, a u slijedeće tri komore su rezonantni filtri. Izlaz iz zadnjeg filtra vodi na izlaznu priključnicu impedancije 7 Ω. Ova priključnica se dalje spaja na matičnu ploču koja povezuje sve pojasne filtre sistema. Unutar te ploče se nalazi LC transformator impedancije 7/50 Ω i u konačnici antenska priključnica.
Shema ulaznog SWR metra ne razlikuje se o sličnih mjerača koje smo opisivali u objavi Mjerenja na antenama – SWR, PWR, FS, MODULATION.
Ulazni konektor za spajanje primopredajnika jednostavno je otpao sa usmjernog sprežnika. Očito je netko izvana na silu pokušao “odšarafiti” BNC konektor sve dok nisu popustili lemovi koaksijalnog kabla.
Mogu se razlučiti dvije mjerne sprege na ovom SWR metru koje sadrže identične komponente: jedna za mjerenje direktne snage i jedna za mjerenje reflektirane snage.
Pristup pločicama SWR metra i mjerača fazne razlike prilično je nespretan. Iste su povezane provodnim kondenzatorima i kratkim žicama kojima jedva da se može pristupiti lemilicom. Stoga smo tijekom popravaka odlemili samo najnužnije žice te je trebalo puno opreza da se sve dobro zalemi.
Ovdje pak je shema samih izravno spojenih rezonantnih LC filtara. Ulazna sprega u prvi rezonator ostvarena je preko serijskog induktiviteta L7 spojenog na odvojak zavojnice prvog titrajnog kruga. Ovakva ulazna sprega najmanje utječe na pomak rezonantne frekvencije prvog titrajnog kruga. Izlazna sprega pak je ostvarena preko odvojka na zavojnici izlaznog titrajnog kruga tako da daje izlaznu impedanciju od 7 Ω.
Promjenjivi kondenzator nalazi se na dnu zavojnice. Nismo išli u nepotrebno rastavljanje ovog preciznog mehanizma, no kondenzatori su vjerojatno izvedeni u obliku cilindara koji više ili manje ulaze jedni u druge.
Izlazne priključnice 7 Ω sa više filtara u duplekserskom sistemu su spojene paralelno. Kako bi funkcionirao fiksni prilagodni LC krug transformatora impedancije na karakterističnih 50 Ω, svi neiskorišteni kanali (filtri) u duplekserskom sistemu moraju biti zaključani terminatorima 7 Ω.
Transformator impedancije koji izlaznu impedanciju iz filtara transformora na karakterističnih 50 Ω antenskog sistema. Ovaj sklop se nalazi u posebnoj kutiji na koju se spajaju svi filtri duplekserskog sistema.
Pojasni filtar F-1482/GRC je vrlo kvalitetne izvedbe i šteta što se zbog frekvencijskog opsega 30-88 MHz ne može koristiti u radioamaterskoj praksi. Osim za vojne radio uređaje, ovaj frekvencijski opseg se nekad koristio u Rusiji i zemljama bivšeg Varšavskog ugovora za komercijalnu UKV FM radiodifuziju (65,9 to 74 MHz po OIRT specifikaciji), a u vrijeme analogne televizije u tom opsegu su radili i najniži TV kanali (VHF-I TV opseg). Od radio veza kratkog dometa (do nekoliko stotina metara), u opsegu 30-47 MHz radili su nekad popularni bežični telefoni. To su bili zapravo žični linijski (fiksni) telefoni, a bežična je bila samo veza između slušalice i baze telefona. U istom opsegu su radili i razni radio upravljači, obično za upravljanje igračkama te modelima vozila, zrakoplova, brodova i slično.
No, čak i tada, a posebice danas teško ćemo naći kakvu praktičnu primjenu za ovaj naš pojasni filtar. Mogao bi se eventualno iskoristiti njegov SWR metar no takvi mjerači su danas već toliko rašireni i jeftini da se ne isplati zbog toga uništiti ovaj primjerak filtra. Vjerojatno bi se dodatkom kondenzatora filtar mogao preraditi za neki drugi frekvencijski opseg, no pitanje je koliko bi se time degradirao faktor dobrote i zapravo napravilo više štete nego koristi. Neka ovaj filtar radije ostane u svom originalnom stanju kao pokazni primjerak jedne vojne radio tehnike iz 1980-tih godina 🙂