F1FRE & F6BGR
Carré Locator = JO 00
Département 80





LE DUPLEXEUR DU RELAIS VHF F5ZTP

Le duplexeur se compose de trois cavités émission et trois cavités réception, de type 5091-1-1 et 5091 -1 -2, de marque CELWAVE permettant d'obtenir dans chaque voie (0,6 MHz d'espacement) une isolation de 85 dB environ; ceci permettant, compte tenu de la légère instabilité des réglages en fonction de la température de garantir des isolations de 75 dB pour chaque voie du duplexeur. C'est la limite, mais compte tenu de la difficulté pour trouver des cavités VHF à faible prix, on se contente d'isoler thermiquement le duplexeur pour éviter une dérive trop importante des réglages en fonction de la température ambiante.
Voici les courbes des branches passe-bas et passe-haut réglées pour le canal R0, canal le plus bas de la portion attribuée aux relais FM de la bande 144 MHz.
Ces mesures ont été effectuées avec un HP141T suivit de son générateur de poursuite et de son fréquencemètre. Le zéro est en haut de l'écran. L'entrée de l'analyseur est protégée par un atténuateur de 10 dB. L'échelle verticale est de 10 dB par carreau et l'échelle horizontale est de 200 KHz par carreau.
La courbe de la partie filtre passe-haut est légèrement différente du filtre passe-bas alors qu'elle devrait être identique mais inverse. Après plusieurs essais pour remettre de l'ordre dans tout cela et une inspection méticuleuse, j'ai trouvé deux cavités qui avaient subies quelques chocs et qui comportaient chacune une bosse.
La courbe ne voulant se lisser comme pour la partie filtre passe-bas, j'en ai déduit que cela était dû aux bosses et peut être aussi au fait que la partie passe-haut est faite avec des cavités 5091-1-2 prévues pour le haut de bande pro. Pourtant les boucles des 5091-1-1 et des 5091-1-2 sont identiques. la valeur de la capacité série des boucles également. Mais le doute subsiste. Aussi je ne manquerai pas l'occasion de décrire cette remise en ordre, si j'y arrive.

Chaque cavité lors des mesures était reliée à la suivante par une longueur de coax 50 Ohms pré-équipé, c'est à dire avec les prises moulées. La longueur standard hors tout de ces câbles est de 52 cm. Si l'on rajoute 3,5 cm de chaque coté pour arriver au milieu du T, on a vite dépassé la longueur du ¼ d'onde qui est de 51,72 cm X 0.66 (coefficient de vélocité du cable) = 0,3414 m pour 145 MHz. Mais cela donne déjà une bonne idée de ce que l'on peut faire avec ce genre de duplexeur pour un relais VHF situé entre 145 et 146 MHz. Il reste à refaire les bretelles qui relient chaque cavité avec du coaxial double tresse et à la bonne longueur, ainsi que la sortie antenne de chaque filtre, avec les longueurs adéquates pour avoir la bonne impédance au T qui réuni chaque branche de filtre, et aussi à voir pourquoi les cavités 5091-1-2 n'ont pas une courbe aussi parfaite que les passe bas.

Je tiens personnellement à remercier Paul-André Schmid, HB9RXV qui m'a QSP sur Rouen ce duplexeur de récupération "pro" contre un don symbolique destiné aux relais ATV Suisses.

duplexVHF80 duplexVHF80

Aout 2005

J'ai ajusté les lignes de couplage ¼ d'onde entre chaque cavité. J'ai pris du Coaxial Ø 6 mm, double tresse, de type RG223/U. Le coefficient de vélocité est de 66 %. En appliquant la formule (300 : 145,1125) : 4 x 0,66 on obtient une valeur de 34,11 cm pour la partie réception. En reprenant la même formule avec la fréquence émission on obtient 33,99 cm. J'ai donc construit des bretelles de 34 cm. Les courbes sont très bonnes. comme on le voit sur les deux photographies, nous avons 82 dB de réjection sur l'écran (10 dB par carreau) avec 10 dB d'atténuation à l'entrée de l'analyseur. Ce qui nous fait théoriquement 92 dB de réjection pour chaque branche.

duplexVHF80 duplexVHF80

Pour le couplage de sortie des deux voies vers l'antenne, la littérature n'est pas très prolixe à ce sujet. J'ai donc essayé diverses longueurs de coax suivant la littérature en ma possession ou bien trouvée sur le Net. Le problème est que chaque type de cavité est un problème différent.
Coté réception, entre le T et la première cavité j'ai utilisé en 1er lieu un coaxial double tresse d'une longueur de 22,8 cm.
Pour le côté émission, entre le T et la première cavité j'ai utilisé un coaxial double tresse d'une longueur de 51 cm.
On doit pouvoir faire mieux. Photo des coubes de réponse du filtre duplexeur :

Le problème est maintenant de mesurer la perte d'insertion. Je ne dispose plus d'appareil de mesure pour mesurer l'atténuation d'un signal. Je vais donc utiliser un émetteur et mesurer la puissance entrée et sortie pour chaque branche du duplexeur. Ensuite un simple calcul suffira.
Côté émission, le Tx branché d'un côté avec un wattmètre, un autre wattmètre et la charge 50 Ohms de l'autre, j'observe une perte de 10 Watts, ce qui donne à peu près 1,5 dB. C'est très honnête pour un début, et un matériel de récupération qui est sensé être adapté pour la portion 150 / 174 MHz ...... Avec 1,5 dB de calculé on peut dire que l'on est bon.
Côté réception, en branchant un tx à la place du récepteur j'observe à peu près la même perte, environ 1,4 dB. Je considère que c'est bon pour le moment. Ces trois cavités sont faites pour travailler dans la bande 136 / 150 MHz.
En affinant les réglages, j'en déduit que je peux faire mieux. Je calcule de nouvelles bretelles par méthode empirique, car j'ai remarqué que pour un maximum de réjection par cavité, je ne suis pas au minimum de ROS. Je recalcule donc mes longueurs et j'arrive à 17,5 cm de longueur de bretelles entre chaque cavités émission et réception pour avoir un minimum de perte et de ROS. Ce qui me donne pour chaque branche de trois cavités une atténuation de 0,96 dB. J'ai essayé de faire d'autres boucles de couplage, j'arrive à une réjection de 35 dB par cavité mais j'augmente la perte d'insertion. Ce que je gagne d'un coté est mis à mal de l'autre. Donc je reste avec les boucles du départ et mes bretelles de 17,5 cm. Les nouveaux réglages amènent les mesures à 90 dB de réjection dans chaque branches et une perte d'insertion de 0,96 dB par branche du duplexeur. Je suis satisfait !



Exemple de calcul

Cet exemple est pris dans la littérature américaine :

On aura besoin de câbles accordés avec les connecteurs appropriés pour relier l'analyseur au DUT (dispositif à l'essai) et de nouveau à l'entrée de l'analyseur. Généralement, un ensemble de câbles faits pour chaque bande suffiront. Ceux-ci doivent être le plus adapté possible, soit une moitié électrique de la longueur d'onde employée. On peut calculer celle-ci si on connaît le facteur de vélocité du câble. Supposons que l'on emploie le câble de RG142B/U ayant un facteur de vélocité de 82% :
.............La constante : 5.616
Fréquence (Mégahertz) 155 = ½ longueur d'onde électrique = 36.23"
Pour corriger la longueur avec le facteur de vélocité du câble : 0.82 x 36.23 = longueur de câble de 29.7"

Si vous employez des cordons avec les prises moulées à chaque extrémité, il faut être sûr d'employer la référence du fabricant de câble et de connecteur pour déterminer de combien raccourcir le câble pour trouver les longueurs électriques exactes avec le connecteur de compris.
Pour mesurer la largeur de bande et la réponse de deux cavités ou plus en série, les câbles qui les relient entre elles doivent être de longueur optima. Avant d'essayer d'accorder une série de cavité "chaîne ou branche" on doit d'abord accorder chaque cavité individuellement, réglage de son accord de passage ou pass/reject pour convenir aux besoins du système. Habituellement les câbles se reliants entre les cavités sont près d'une ½ longueur d'onde électrique pour chaque élément.
La longueur est corrigée pour tenir compte des longueurs des connecteurs et des configurations de boucle.
Des longueurs plus courtes s'avèrent souvent nécessaires pour approcher l'accord désiré, selon la bande de fréquence Si les cavités "enchaînées" les unes aux autres doivent être employées dans chaque branches d'un duplexeur, une branche (ou chaîne) sera accordé pour la fréquence de passage de réception et la réjection réglée pour la fréquence de l'émetteur.
La branche de transmission est accordée en vis-à-vis et les câbles de jonction doivent être ajustés dans la longueur pour maintenir efficacement les caractéristiques de rejet entre les deux branches tout en maintenant l'impédance correcte à la jonction des deux branches et le T du port d'antenne.
Noter que pour l'accouplement critique désiré, la bande passante est essentiellement plate au-dessus d'un 1 mégahertz d'espacement.
La gamme d'accord de la fréquence passante et la crevasse du "Notch" sont compris dans une gamme d'environ 28 dB de différence de niveau (parfois plus). L'ajustements soigneux des longueurs de câble et le temps passé pour accordé sont considérable et sont impératif pour accomplir ce travail d'accord de filtre. Ceci assure la protection pour un couple de fréquences réception et émission, étroitement espacés et couplés à une même antenne.
Récapitulatif :
Pour le lecteur qui souhaite devenir compétent dans l'accord ou le re-accord des duplexeurs, nous espérons que cette page aura fourni assez d'explication pour lui venir en aide.
Il est très important d'avoir le câble aux bonnes longueurs entre chaque cavité du duplexeur.
Il nous est souvent demandé une liste de câble générique de longueur appropriée pour relier des cavités ensemble. Souvent, l'utilisateur essayera de faire un filtre ou un duplexeur hors d'un ensemble de cavités mal adaptées comme un duplexeur ou un filtre. Malheureusement, nous ne pouvons deviner les longueurs, sauf celles tirée de l'expérience antérieure pour le même type de cavité. Chaque type de cavité réagit différemment et seul des essais in-situ au labo pourrons donner les bonnes longueurs.
Munissez vous donc d'une longueur de coaxial suffisante.
Nous espérons que ce bulletin sera la base pour une meilleure compréhension des duplexeurs d'antenne, et mettre en évidence les raisons pour lesquelles le soin doit être mis en les accordant.

Septembre 2004 par F6BGR