Der Wilkinson Teiler mit 2 zusätzlichen Leitungen entkoppelt besser

Der Wilkinson Teiler wird mit 2 zusätzlichen Leitungen breitbandiger.

Wir gehen von dem einfachen Wilkinson Teiler aus, wie vorher beschrieben.
S11 Bandbreite (blau) von 42,3 MHz bis 57,6 MHz. Das sind 15,3 MHz oder 30.6% Bandbreite auf 50 MHz bezogen.
S22 Bandbreite (schwarz) von 24,1 bis 75,8 MHz. Das sind 51,7 MHz oder 103 % Bandbreite auf 50 MHz bezogen.
S23 Entkopplung in der Bandbreite beträgt ca. 20dB, ausserhalb weniger.

wilkinson 2 Koax 75 graf

Jetzt werden an den Ausgangsports 2 und 3 jeweils Lambda/4 Lange Leitungen zusätzlich angeschlossen. Diese werden am Ende kurz geschlossen. Der Kurzschluss transformiert sich über Lambda/4 zum Leerlauf und ist für diese Frequenz unwirksam.

wilkinson 4a

Das sieht erst einmal überflüssig aus, aber wir erhalten dadurch aber eine größere Bandbreite.

wilkinson 4a grafik

Bei Verwendung einer 75 Ohm Leitung RG59 bekommen wir eine andere  Bandbreite.
S11 Bandbreite (blau) von 39.9 bis 60,1 MHz. Das sind 20,2 MHz oder 40.4% Bandbreite auf 50 MHz bezogen. Die Bandbreite erhöht sich also um ca. +10%.
S22 und S33 Bandbreite (schwarz) von 42,0 – 58,0 MHz, also nur noch ca. 30%. Die Bandbreite reduziert sich auf ein drittel.
S23 Entkopplung in der Bandbreite beträgt ca. 20dB, ausserhalb weniger.

Wenn anstelle des 100 Ohm Widerstands zwischen den Ausgangsports die beiden zusätzlichen Lambda/4 Leitungen über Kreuz verbunden werden und mit 50 Ohm abgeschlossen werden, entsteht eine neue Anordnung.

wilk5 sche

Und es ergeben sich folgende Bandbreiten
S11 Bandbreite 40%, 40-60 MHz
S22=S33 Bandbreite 40%, 40 bis 60 MHz
Beeindruckend ist die Entkopplung der Ausgangsports 2 und 3 mit mehr als 50 dB selbst bei 1% Fehlanpassung.

Die Entkopplung der beiden Ausgangsports ist sehr gut. Sie ist über alle Frequenzen vorhanden, geht aber mit einer Fehlanpassung von Port 1 moderat zurück.
S23 Entkopplung ist größer 52dB bei 1% Fehlanpassung an Port 1 (50,5 Ohm)
S23 Entkopplung ist größer 32dB bei 10% Fehlanpassung an Port 1 (55 Ohm)
S23 Entkopplung ist größer 20dB bei 30% Fehlanpassung an Port 1 von (70 Ohm)

wilk5 graf

Port 1 mit 50,5 Ohm Fehlanpassung

Die dritte Schaltung entkoppelt die Ausgänge Port 2 und Port 3 besonders gut voneinander auch bei Fehlanpassungen an Port 1 von 40 oder 70 Ohm.

Port 1 ist 70 Ohm

Port 1 mit 70 Ohm Fehlanpassung

Wenn an Port 1 eine Antenne ist und Port 2 und 3 jeweils einen Sender & Empfänger angeschlossen haben, z.B. UKW Seefunk Gerät und ein AIS Transponder. Dann muss bei dieser Schaltung beachtet werden, dass die Antenne gut angepasst ist um mit dem einen Sender nicht den anderen Empfänger zu zerstören.

Ein Beispiel:
Bei einer UKW Funk Sendeleistung von 25W und einer Antennenanpassung mit ca. 55 Ohm bekommt der AIS Empfänger -30 dB der 25 W ab, das macht 25 mW. Das sollte er gut überleben.

Wenn die Antenne fehlt (Kabel ist offen) bekommt er -5,5 dB ab und das sind schon 7,9 W.
Das wird er wohl nicht überleben.

Bei einem Kabel Kurzschluss mit 1 Ohm bekommt er -6,9 dB ab und das sind 6,3 W.
Auch zu viel.

Diese Schaltung kann also gefährlich werden für den jeweiligen Empfänger, wenn ein Fehler im Kabel oder der Antenne auftritt. Da muss noch eine zusätzliche Absicherung her. Das kann z.B. ein Relais sein, das bei einer gewissen Sendeleistung den anderen Empfänger auf 50 Ohm weg schaltet.

von Matthias Busse
Teil 1 < Der Wilkinson Teiler
Teil 2 < Der Wilkinson Teiler mit RG59 Koax Kabel 75 Ohm
Teil 3 < 100 Ohm Widerstand im Gehäuse
Teil 4 = Der Wilkinson Teiler mit 2 zusätzlichen Leitungen entkoppelt besser
Teil 5 > Aufbau des Wilkinson Teilers mit 4 Leitungen
Teil 6 > Den 3dB Wilkinson Teiler mit L C R aufbauen

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.