ไดเพล็กเซอร์
ไดเพล็กเซอร์เป็นอุปกรณ์ แบบพาสซีฟ ที่ใช้การมัลติเพล็กซ์ในโดเมนความถี่ พอร์ตสองพอร์ต (เช่น L และ H) จะถูกมัลติเพล็กซ์ไปยังพอร์ตที่สาม (เช่น S) สัญญาณบนพอร์ต L และ H ครอบครองแถบความถี่ที่ไม่ทับซ้อนกัน ดังนั้น สัญญาณบน L และ H จึงสามารถอยู่ร่วมกันบนพอร์ต S ได้โดยไม่รบกวนซึ่งกันและกัน[ 1 ]
โดยทั่วไป สัญญาณที่พอร์ต L จะอยู่ในย่านความถี่ต่ำ และสัญญาณที่พอร์ต H จะอยู่ในย่านความถี่สูงกว่า ในสถานการณ์เช่นนี้ ตัวแยกสัญญาณ (diplexer) จะประกอบด้วยตัวกรองความถี่ต่ำ (lowpass filter) ที่เชื่อมต่อพอร์ต L และ S และตัวกรองความถี่สูง (high pass filter) ที่เชื่อมต่อพอร์ต H และ S ในอุดมคติแล้ว พลังงานสัญญาณความถี่ต่ำทั้งหมดที่พอร์ต L จะถูกถ่ายโอนไปยังพอร์ต S และในทางกลับกัน พลังงานสัญญาณความถี่สูงทั้งหมดที่พอร์ต H จะถูกถ่ายโอนไปยังพอร์ต S และในทางกลับกัน ในอุดมคติแล้ว การแยกสัญญาณจะสมบูรณ์ ไม่มีสัญญาณความถี่ต่ำใด ๆ ถ่ายโอนจากพอร์ต L ไปยังพอร์ต H ในความเป็นจริง พลังงานบางส่วนจะสูญเสียไป และพลังงานสัญญาณบางส่วนจะรั่วไหลไปยังพอร์ตที่ไม่ถูกต้อง
ตัวแยกสัญญาณ (diplexer) เป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟ โดยปกติแล้วจะมีคุณสมบัติสมมาตรแบบกลับทิศทางได้ กล่าวคือ ตัวอุปกรณ์เองไม่มีแนวคิดเรื่องอินพุตหรือเอาต์พุต อย่างไรก็ตาม ตัวแยกสัญญาณที่ออกแบบไม่ดีอาจมีอิมพีแดนซ์ที่แตกต่างกันในพอร์ตต่างๆ ดังนั้นจึงไม่ควรสันนิษฐานว่าอุปกรณ์ดังกล่าวทุกตัวมีคุณสมบัติสมมาตรแบบกลับทิศทางได้อย่างสมบูรณ์ เว้นแต่จะระบุไว้หรือมีการวัดค่าการสูญเสียการสะท้อนกลับแล้ว
ไดเพล็กเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่แตกต่างจากคอมไบเนอร์หรือสปลิตเตอร์ แบบพาสซี ฟ พอร์ตของไดเพล็กเซอร์สามารถเลือกความถี่ได้ ในขณะที่พอร์ตของคอมไบเนอร์ไม่สามารถเลือกความถี่ได้ นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างในเรื่องการสูญเสียพลังงานด้วย โดยคอมไบเนอร์จะรับพลังงานทั้งหมดที่ส่งไปยังพอร์ต S และแบ่งเท่าๆ กันระหว่างพอร์ต A และ B ในขณะที่ไดเพล็กเซอร์ไม่ทำเช่นนั้น
อุปกรณ์ไดเพล็กเซอร์ทำหน้าที่รวมสัญญาณความถี่จากสองพอร์ตไปยังพอร์ตเดียว แต่สามารถรวมสัญญาณจากมากกว่าสองพอร์ตได้ อุปกรณ์ที่รวมสัญญาณจากสามพอร์ตไปยังหนึ่งพอร์ตเรียกว่า ไตรเพล็กเซอร์และอุปกรณ์ที่รวมสัญญาณจากสี่พอร์ตไปยังหนึ่งพอร์ตเรียกว่าควอดเพล็กเซอร์หรือควอดรูเพล็กเซอร์
โดยทั่วไปแล้ว ไดเพล็กเซอร์อาจมีการแยกสัญญาณประมาณ 30 เดซิเบลระหว่างพอร์ต L และ H การแยกสัญญาณระดับนี้เพียงพอสำหรับการใช้งานหลายอย่าง แต่ไม่เพียงพอสำหรับการรับและส่งสัญญาณพร้อมกันบนเสาอากาศเดียว หากเครื่องส่งส่งกำลัง 1 กิโลวัตต์ สัญญาณ 1 วัตต์จะปรากฏที่เครื่องรับ ซึ่งกำลัง 1 วัตต์นั้นอาจมากพอที่จะทำให้เครื่องรับทำงานเกินกำลังได้ ไดเพล็กเซอร์ที่ออกแบบมาสำหรับการรับและส่งสัญญาณพร้อมกันจึงมีข้อกำหนดด้านการแยกสัญญาณที่เข้มงวดกว่า และเรียกว่าดูเพล็กเซอร์
การใช้งานทั่วไป
ตัวแยกสัญญาณ (Diplexer) ช่วยให้สองอุปกรณ์ที่แตกต่างกันสามารถใช้ช่องทางการสื่อสารร่วมกันได้ โดยทั่วไป ช่องทางการสื่อสารจะเป็นสายเคเบิลโคแอกเชียลยาว และมักใช้ตัวแยกสัญญาณที่ปลายทั้งสองด้านของสายเคเบิลโคแอกเชียล แผนการนี้เป็นไปได้หากอุปกรณ์ทั้งสองทำงานที่ความถี่ต่างกัน และจะประหยัดหากราคาของตัวแยกสัญญาณถูกกว่าการเดินสายเคเบิลเส้นที่สอง
โดยทั่วไปแล้ว ไดเพล็กเซอร์จะใช้กับเครื่องรับหรือเครื่องส่งสัญญาณวิทยุในย่านความถี่ที่แตกต่างกันและห่างกันมาก ตัวอย่างเช่น หอส่งสัญญาณวิทยุในเมืองอาจมีเสาอากาศของกรมตำรวจที่ความถี่ 460 MHz และเสาอากาศของกรมดับเพลิงที่ความถี่ 156 MHz ไดเพล็กเซอร์ที่อยู่ด้านบนจะรวมสัญญาณจากทั้งสองเสาอากาศเข้ากับสายโคแอกเชียลเส้นเดียว และไดเพล็กเซอร์อีกตัวที่เหมือนกันซึ่งอยู่ภายในอาคารจะแยกสัญญาณจากสายส่งไปยังวิทยุสื่อสารทั้งสองเครื่อง ไดเพล็กเซอร์บางรุ่นรองรับเสาอากาศหรือวิทยุได้มากถึงสี่ตัวที่ทำงานในย่านความถี่วิทยุที่แตกต่างกัน
นอกจากนี้ ยังนิยมใช้ไดเพล็กเซอร์ในกรณีที่ใช้เสาอากาศหลายย่านความถี่บนเสาที่มีสายป้อนสัญญาณร่วมกัน ไดเพล็กเซอร์จะแยกสัญญาณสองย่านความถี่ภายในอาคาร (เช่น ระบบ VHF และ UHF ที่รวมเข้ากับเสาอากาศเดียวกันโดยใช้ไดเพล็กเซอร์)
การใช้งานในอุตสาหกรรม
การใช้ไดเพล็กเซอร์ช่วยป้องกันการรบกวนของสัญญาณและลดกำลังสะท้อน ( VSWR ) ให้เหลือน้อยที่สุดสำหรับเครื่องส่งสัญญาณและคลื่นความถี่ แต่ละความถี่ แม้ว่าไดเพล็กเซอร์จะสามารถรวมแบนด์วิดท์ ที่ค่อนข้างกว้าง ได้ แต่ข้อจำกัดหลักอยู่ที่ตัวเสาอากาศเอง ซึ่งต้องมีแบนด์วิดท์กว้าง เพียงพอ ที่จะรับสัญญาณทั้งหมดที่ผ่านเข้ามาและส่งผ่านสัญญาณเหล่านั้นไปยังอากาศ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โดยทั่วไปแล้ว เสาอากาศแบบหลายย่านความถี่จะมีค่าความถี่ที่ใช้งานแตกต่างกันออกไป เพื่อใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ฮาร์มอนิกตามธรรมชาติ (เช่น 145/435 MHz) ทำให้ได้เสาอากาศแบบหลายย่านความถี่ที่มีประสิทธิภาพสูง ในบางครั้งอาจใช้ตัวดักสัญญาณแบบปรับจูน ซึ่งมีประสิทธิภาพน้อยกว่าและโดยทั่วไปแล้วไม่ใช่เทคนิคที่ใช้ในย่านความถี่ VHF/UHF
เครื่องส่งสัญญาณ UHF/VHF ขนาดใหญ่อื่นๆ อีกมากมายใช้ตัวแยกสัญญาณ (diplexer) จำนวนเครื่องส่งสัญญาณที่สามารถใช้เสาอากาศร่วมกันได้นั้นถูกจำกัดด้วยระยะห่างของแถบความถี่ เครื่องส่งสัญญาณที่มีความถี่ใกล้กันเกินไปจะไม่สามารถรวมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้ตัวแยกสัญญาณ
อุปกรณ์แยกสัญญาณ (Diplexer) ยังใช้ในสถานีวิทยุคลื่นกลาง (Medium Wave) ด้วย อย่างไรก็ตาม การใช้งานในย่านความถี่นี้ไม่ค่อยแพร่หลายนัก เนื่องจากความยาวคลื่นในย่านความถี่คลื่นกลางมีความแปรผันมากกว่าในย่านความถี่คลื่นวิทยุ (FM) ดังนั้นจึงเหมาะสมกว่าที่จะใช้เสาอากาศแยกกันสำหรับแต่ละความถี่ สถานีส่งสัญญาณคลื่นกลางมักจะออกอากาศเพียงหนึ่งถึงสี่ความถี่ ในขณะที่สถานีออกอากาศคลื่นวิทยุ (FM) มักใช้สี่ความถี่ขึ้นไป
ตัวแยกสัญญาณอาจใช้เป็นอุปกรณ์สำรอง ตัวอย่างเช่น ในงานบำรุงรักษาเสาอากาศต้นหนึ่งของสถานีส่งสัญญาณคลื่นความถี่กลางที่มีเสาอากาศสองต้นส่งสัญญาณในสองความถี่ เสาอากาศอีกต้นหนึ่งสามารถใช้สำหรับการออกอากาศทั้งสองช่องสัญญาณได้ หากไม่สามารถสร้างเสาอากาศต้นที่สองสำหรับเครื่องส่งสัญญาณตัวที่สองได้เนื่องจากข้อจำกัดด้านพื้นที่ ตัวแยกสัญญาณจะถูกนำมาใช้เป็นการถาวร
โดยปกติแล้วสถานีวิทยุคลื่นยาวจะไม่ใช้ไดเพล็กเซอร์ เนื่องจากสถานีเหล่านี้มักออกอากาศด้วยความถี่เดียวเท่านั้น การติดตั้งไดเพล็กเซอร์สำหรับสถานีวิทยุคลื่นยาวอาจทำได้ยาก เนื่องจากอัตราส่วนของแบนด์วิดท์ (9 kHz) ต่อความถี่ในการส่งมีค่าสูง
อุปกรณ์แยกสัญญาณ (Diplexer) ไม่ได้ใช้ในเครื่องส่งสัญญาณ VLF เนื่องจากในย่านความถี่นี้ การสร้างอุปกรณ์ดังกล่าวทำได้ยากมาก เพราะแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวดโหลดแบบปรับจูนขนาดใหญ่ที่ใช้ในวงจรป้อนสัญญาณของเสาอากาศนั้นสูงมาก
อุปกรณ์แยกสัญญาณแบบไดเพล็กเซอร์ยังใช้ในงานที่ไม่เกี่ยวข้องกับการออกอากาศเช่นวิทยุสมัครเล่น
ที่อยู่อาศัย
ตัวแยกสัญญาณ (Diplexer) ยังใช้ในบ้านเพื่อให้ จานรับสัญญาณ โทรทัศน์ดาวเทียม แบบ กระจายสัญญาณโดยตรง และ เสาอากาศ โทรทัศน์ภาคพื้นดิน (ช่องออกอากาศท้องถิ่น) สามารถใช้สายเคเบิลโคแอกเชียล เส้นเดียวกัน ได้ จานรับสัญญาณดาวเทียมใช้ความถี่สูง (โดยทั่วไป 950 ถึง 1450 MHz) และเสาอากาศโทรทัศน์ใช้ความถี่ช่องโทรทัศน์ ที่ต่ำกว่า (โดยทั่วไป 50 ถึง 870 MHz) นอกจากนี้ ดาวเทียมยังได้รับแถบความถี่ DC ถึงความถี่ต่ำเพื่อจ่ายไฟให้กับตัวแปลงบล็อก ของจาน และเลือกโพลาไรเซชันของจานรับสัญญาณ (เช่น การส่งสัญญาณแรงดันไฟฟ้าหรือDiSEqC ) ตัวแยกสัญญาณมีประโยชน์ในบ้านที่มีการเดินสายเคเบิลอยู่แล้วหนึ่งเส้น เนื่องจากช่วยลดความจำเป็นในการติดตั้งสายเคเบิลเส้นที่สอง เพื่อให้ตัวแยกสัญญาณทำงานได้ สายเคเบิลที่มีอยู่จะต้องสามารถส่งผ่านความถี่ของดาวเทียมได้โดยมีการสูญเสียน้อย การติดตั้งโทรทัศน์แบบเก่าอาจใช้ สายเคเบิล RG-59 ที่เป็นฉนวนแข็ง และสายเคเบิลนั้นอาจไม่เพียงพอ[ 2 ]โดยทั่วไปจะใช้สายเคเบิลRG-6 สำหรับสายป้อนสัญญาณดาวเทียม
ในระบบนี้ จะมีตัวแยกสัญญาณ (diplexer) ติดตั้งอยู่บนหลังคาเพื่อรวมสัญญาณจากจานรับสัญญาณดาวเทียมและเสาอากาศทีวีเข้าด้วยกันในสายเคเบิลโคแอกเชียลเส้นเดียว จากนั้นสายเคเบิลนั้นจะลากจากหลังคาเข้าไปในบ้าน ณ จุดที่เหมาะสม ตัวแยกสัญญาณตัวที่สองจะแยกสัญญาณทั้งสองออกจากกัน สัญญาณหนึ่งจะส่งไปยังโทรทัศน์ และอีกสัญญาณหนึ่งจะส่งไปยังIRD ของ กล่องรับสัญญาณ DBS โดยปกติแล้วกล่องรับสัญญาณเหล่านี้จะมีช่องเสียบเสาอากาศและตัวแยกสัญญาณ เพื่อให้สัญญาณจากเสาอากาศถูกกระจายไปพร้อมกับสัญญาณดาวเทียมด้วย
ระบบติดตั้งที่ทันสมัยกว่านั้นต้องเผชิญกับปัญหาหลายประการ บ่อยครั้งที่ต้องมีจานรับสัญญาณดาวเทียมหลายจานเพื่อส่งสัญญาณไปยังเครื่องรับสัญญาณหลายเครื่อง หรือแม้แต่เครื่องรับสัญญาณแบบหลายช่องสัญญาณ ดูตัวอย่างเช่นการกระจายสัญญาณด้วยสายเคเบิลเส้นเดียว
นอกจากนี้ ยังมีการใช้ไดเพล็กเซอร์เพื่อรวมสัญญาณโทรทัศน์ UHF, โทรทัศน์ VHF และสัญญาณวิทยุ FM เข้าไว้ในสายนำเดียว ซึ่งสามารถแยกกลับออกเป็นส่วนประกอบต่างๆ ได้ตามต้องการ