ダイプレクサー

ダイプレクサは、周波数領域多重化を実装する受動デバイスです。2 つのポート(例: L と H) が 3 番目のポート (例: S) に多重化されます。ポート L と H の信号は、別々の周波数帯域を占有します。その結果、L と H の信号は、互いに干渉することなくポート S で共存できます。

通常、ポート L の信号は単一の低周波数帯域を占有し、ポート H の信号はより高い周波数帯域を占有します。その場合、ダイプレクサはポート L と S を接続するローパス フィルタとポート H と S を接続するハイパス フィルタで構成されます。理想的には、ポート L のすべてのローバンド信号電力はポート S に転送され、その逆も同様です。ポート H のすべてのハイバンド信号電力はポート S に転送され、その逆も同様です。理想的には、信号の分離は完全です。ローバンド信号は L ポートから H ポートに転送されません。現実には、いくらかの電力が失われ、一部の信号電力が間違ったポートに漏れます。

ダイプレクサは受動デバイスであるため、通常は相互的です。つまり、デバイス自体には入力や出力の概念はありません。ただし、設計が不十分なダイプレクサは、さまざまなポートで異なるインピーダンスを持つ可能性があるため、明記されているかリターンロスが測定されていない限り、そのようなデバイスが完全に相互的であると単純に想定しないでください。

ダイプレクサは、パッシブコンバイナやスプリッタとは異なるデバイスです。ダイプレクサのポートは周波数選択性がありますが、コンバイナのポートは周波数選択性がありません。また、電力の「損失」にも違いがあります。コンバイナは、S ポートに供給されるすべての電力を A ポートと B ポートに均等に分割します。ダイプレクサはそうしません。

ダイプレクサは 2 つのポートを 1 つのポートに周波数多重化しますが、2 つ以上のポートを多重化することもできます。3 ポートから 1 ポートへのマルチプレクサはトリプレクサと呼ばれ、 4 ポートから 1 ポートへのマルチプレクサはクワッドプレクサまたはクワッドルプレクサと呼ばれます。

一般的なダイプレクサは、L ポートと H ポート間のアイソレーションが約 30 dB です。このアイソレーションは多くの用途には十分ですが、1 つのアンテナで同時に受信と送信を行うには不十分です。送信機が 1 kW を放射する場合、その信号の 1 W が受信機に現れます。この 1 W は受信機を過負荷にするのに十分な電力です。同時受信と送信用に設計されたダイプレクサには、より厳しいアイソレーション要件があり、デュプレクサと呼ばれます。

ダイプレクサを使用すると、2 つの異なるデバイスが共通の通信チャネルを共有できます。通常、チャネルは長い同軸ケーブルで、ダイプレクサは同軸ケーブルの両端でよく使用されます。2 つのデバイスが異なる周波数で動作する場合、この計画は実行可能です。ダイプレクサのコストが 2 本目のケーブルを敷設するコストよりも低い場合、この計画は経済的です。

ダイプレクサは、通常、異なる、大きく離れた周波数帯域の無線受信機または送信機で使用されます。1 つの都市の無線塔に、460 MHz の警察署のアンテナと 156 MHz の消防署のアンテナがある場合があります。上部のダイプレクサは、2 つのアンテナ信号を 1 つの同軸フィードラインに結合し、建物内の 2 つ目の同一のダイプレクサは、フィードライン信号を 2 つのディスパッチ無線に分離します。ダイプレクサによっては、異なる無線帯域で動作する最大 4 つのアンテナまたは無線をサポートするものもあります。

ダイプレクサは、共通の給電線を備えたタワーでマルチバンド アンテナが使用されている場合にもよく使用されます。ダイプレクサは、建物内の 2 つのバンドを分割します (ダイプレクサと共通のアンテナを組み合わせた VHF システムと UHF システムなど)。

ダイプレックスは、相互変調を防ぎ、各入力送信機と周波数の反射電力 ( VSWR ) を最小限に抑えるために使用されます。ダイプレクサは比較的広い帯域幅を組み合わせることができますが、主な制限はアンテナ自体にあります。アンテナは、通過するすべての信号を受け入れ、効率的に空中に転送するために十分な広帯域でなければなりません。

通常、マルチバンド アンテナでは、使用周波数は互いに奇数高調波関係を持ち、自然な高調波共振 (145/435 MHz など) を利用するため、非常に効率的なマルチバンド アンテナになります。チューニング トラップが使用される場合もありますが、これは効率が低く、一般に VHF/UHF では使用されない手法です。

他の多くの大型 UHF/VHF 送信機はダイプレクサーを使用しています。アンテナを共有できる送信機の数は、周波数帯域の間隔によって制限されます。周波数が近すぎる送信機は、ダイプレクサーでうまく結合できません。

ダイプレクサは中波放送局でも使用されています。ただし、この周波数範囲では、対応する波長が FM 帯域よりも中波帯域で大きく変化するため、ダイプレクサの使用はそれほど一般的ではありません。そのため、周波数ごとに別のアンテナを使用する方が実用的です。中波送信所では通常、1 ～ 4 つの周波数のみで放送されますが、FM 放送所では 4 つ以上の周波数が使用されることがよくあります。

ダイプレクサはバックアップ デバイスとして使用できます。例としては、2 つの周波数で送信する 2 つのアンテナを備えた中波送信所の 1 つのアンテナでのメンテナンス作業があります。その場合、もう 1 つのアンテナを両方のチャネルの放送に使用できます。スペースの制約により 2 番目の送信機用に 2 番目のアンテナを構築できない場合は、ダイプレクサを恒久的に使用します。

長波放送局では、通常 1 つの周波数のみで放送するため、ダイプレクサは通常使用されません。帯域幅 (9 kHz) と送信周波数の比率が高いため、長波放送局用のダイプレクサの実現は難しい場合があります。

ダイプレクサは VLF 送信機では使用されません。この周波数範囲では、アンテナ給電部で使用される巨大な同調負荷コイルで非常に高い電圧が発生するため、ダイプレクサの実現は非常に困難です。

ダイプレクサは、アマチュア無線などの放送以外の用途にも使用されます。

ダイプレクサは、家庭でも直接放送 衛星テレビの パラボラアンテナと地上波テレビアンテナ（ローカル放送チャンネル）で1本の同軸ケーブルを共有できるようにするために使用されています。パラボラアンテナは高周波（通常950〜1450 MHz）を占有し、テレビアンテナはより低いテレビチャンネル周波数（通常50〜870 MHz）を使用します。さらに、衛星はDCから低周波帯域も取得して、パラボラアンテナのブロックコンバータに電力を供給し、パラボラアンテナの偏波（電圧シグナリングまたはDiSEqCなど）を選択します。ダイプレクサは、2本目のケーブルを設置する必要がなくなるため、既に1本のケーブルで配線されている家庭で役立ちます。ダイプレクサが機能するには、既存のケーブルが衛星周波数をほとんど損失なく通過できる必要があります。古いテレビの設置では固体誘電体RG-59ケーブルが使用されている場合がありますが、そのケーブルは不十分な場合があります。^[1] RG-6ケーブルは通常、衛星給電線に使用されます。

このアプリケーションでは、屋根にダイプレクサが設置され、衛星放送受信アンテナとテレビアンテナを 1 本の同軸ケーブルにまとめます。このケーブルは屋根から家屋内に引き込まれます。都合の良い地点で、2 つ目のダイプレクサが 2 つの信号を分割します。1 つの信号はテレビに送られ、もう 1 つの信号はDBSセットトップ ボックスのIRDに送られます。これらには通常、アンテナ入力とダイプレクサが備わっているため、アンテナ信号も衛星とともに分配されます。

より現代的な設備では、いくつかの問題に直面します。多くの場合、複数の受信機、さらにはマルチチャンネル受信機に信号を供給する必要がある衛星放送受信アンテナが複数あります。たとえば、単一ケーブル配信を参照してください。

ダイプレクサは、UHF TV、VHF TV、FM 信号を 1 つのダウンリードに結合し、必要に応じて構成部品に分割するためにも使用されました。

• 電力分配器と方向性結合器
• バイアスティー

• 国内のテレビ配信におけるダイプレクサーの使用。