15- Le filtre duplexeur

Le filtre duplexeur permet d’aiguiller vers deux voies différentes des signaux de fréquences différentes, et réciproquement.

Premier exemple : un émetteur récepteur duplex (c'est-à-dire dont l’émission et la réception sont simultanées sur la même antenne) nécessitera de séparer le signal de l’émetteur du signal du récepteur.

FIG150

Généralement, on cherche à atténuer le trajet émetteur vers récepteur de façon à avoir un signal résiduel de moins de -20 dBm sur l’entrée du récepteur. Ce qui correspond, avec un émetteur de 10 watts, par exemple, à une réjection de 60 dB de la fréquence émission sur la voie du récepteur.

On devra avoir une réjection du même ordre de la fréquence réception sur la voie émission, car tout émetteur émet aussi un bruit blanc autour de sa fréquence, donc sur la fréquence du récepteur .( Ce bruit dépend du niveau de l’oscillateur pilote injecté dans l’ampli émission.)

Cette séparation est d’autant plus difficile à obtenir que les fréquences à séparer sont proches . On arrive à des écarts relatifs de 0,5 % en utilisant des cavités à forte surtension. Des écarts relatifs de 2% sont déjà plus faciles à obtenir avec des circuits à fort Q dans des boitiers blindés.

Deuxième exemple :On utilisera également les duplexeurs pour injecter sur la même antenne des émissions de fréquences différentes. En général, la réjection devra être de l’ordre de 40,dB pour ne pas produire de produits parasites de mélange entre les deux émetteurs. Si les émetteurs sont équipés de circulateurs, une réjection de 20 dB sera suffisante.

Note : Par contre, si les émetteurs sont très proches ( moins de 0,2 %,) il ne sera pas possible de duplexer les deux émissions : on utilisera alors des circulateurs et un coupleur hybride 3dB, mais qui fera perdre au moins trois dB à la puissance disponible sur l’antenne. 

Principe d’un duplexeur classique :

Sur chacune des voies, on place des réjecteurs qui atténuent fortement le signal destiné à l’autre voie, à l’aide d’un circuit LC série.

Supposons que sur une voie B, on veuille réjecter la fréquence FA, et laisser passer la fréquence FB, supérieure à FA. ( Voie B sur la FIG152)

On règle le réjecteur sur FA pour atténuer FA . Au dessus de la fréquence FA, donc notamment sur FB, le circuit LC série présente une impédance réactive positive jX. Pour n’avoir pas d’atténuation sur FB, on place en parallèle sur le réjecteur une impédance –jX . De cette façon, le signal de fréquence FB voit un circuit parallèle ( +jX en parallèle sur –jx) d’impédance très grande. Le signal FB n’est donc pas atténué sur la voie B ..

FIG152

Rôle des Quart d’onde : Sur la voie B, le signal de fréquence FA voit pratiquement un court circuit. Donc, au point commun des deux voies, le signal de fréquence FA voit ce court circuit derrière une ligne quart d’onde, il voit donc un circuit haute impédance et ce signal ne sera donc pas atténué..

On peut, comme indiqué sur la figure, rajouter une cellule ; cavité accordée et quart d’onde, de façon à additionner les rejections.

Sur la voie A, le processus est le même. La seule différence, c’est que les réjecteurs sur FB présentent une impédance - jY au signal de fréquence FA . Il faudra donc placer une réactance +jy en parallèle sur le réjecteur, pour ne pas perturber le signal A

Réalisation des circuits réjecteurs.

Si les fréquences à duplexer ne diffèrent que de quelques pourcents, il sera nécessaire d’utiliser des circuits à haute surtension, dans un blindage individuel, d’où nom de « cavités ».

Réglage du duplexeur :

On règle d’abord chaque réjecteur pour atténuer au maximum la fréquence à réjecter. Il s’agit d’un réglage très précis , à faire grâce à des condensateurs ajustables de haute qualité.

On règle ensuite les impédances jx et jy pour obtenir le maximum de transmission sur la fréquence à transmettre sur la branche concernée. Ce réglage est moins précis, et se fait par un condensateur de capacité relativement élevée ou par une inductance déformable, par exemple.

Des pertes de plusieurs dB sur le signal à transmettre pourront être observées si le Qo des circuits est insuffisant.