HF-Multiplexer sind frequenzselektive Bauteile, die mehrere HF-Signale über verschiedene Frequenzbänder hinweg zusammenführen oder trennen und so die gemeinsame Nutzung von Antennen und Signalwegen in Drohnen, UAVs und unbemannten Systemen ermöglichen. Zu den verfügbaren Konfigurationen zählen HF-Diplexer, Triplexer, Quadplexer und Mehrkanal-Multiplexer, die auf Resonator-, Keramik-, dielektrischen oder planaren Filtertechnologien basieren.
Diese Kategorie umfasst Anbieter von HF-Multiplexern, die Anwendungen in den Bereichen Multiband-Kommunikation, Telemetrie, GNSS-Navigation, Radar und HF-Sensorik unterstützen und gleichzeitig den Bedarf an Antennen und Verkabelung reduzieren.
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HF- und Mikrowellenkomponenten für die Kommunikation und Datenübertragung bei UAVs
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Hochfrequenz-Multiplexer (RF-Multiplexer) kombinieren oder trennen Signale über verschiedene Frequenzbänder hinweg und ermöglichen es so, dass mehrere HF-Kanäle eine gemeinsame Antenne, Übertragungsleitung oder einen gemeinsamen Signalweg nutzen können. In Drohnen, unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs) und anderen unbemannten Systemen unterstützen diese Komponenten die Multiband-Kommunikation, Telemetrie, Navigation, Radar und Sensorik und reduzieren gleichzeitig den Bedarf an separaten HF-Verbindungen.
HF-Diplexer, Hohlraum-Diplexer FD1001 und FD1002 von Asartech.
Die HF-Multiplexierung wird üblicherweise mithilfe frequenzselektiver Filternetzwerke erreicht, darunter HF-Diplexer, Triplexer, Quadplexer und Geräte mit einer höheren Kanalanzahl. Diese Netzwerke nutzen separate Filterzweige, die an einen gemeinsamen Anschluss angeschlossen sind, wodurch bestimmte Frequenzbänder durchgelassen werden, während Signale außerhalb der vorgesehenen Kanäle gedämpft werden. Multiplexer können auf Resonator-, Keramik-, dielektrischen oder planaren Technologien basieren, wobei ihre Bauweise Einfluss auf Einfügungsdämpfung, Kanalisolation, Belastbarkeit, Größe und Integrationsanforderungen hat.
HF-Multiplexer sind in verschiedenen Kanalkonfigurationen und Filterarchitekturen erhältlich. Die Kanalanzahl bestimmt, wie viele Frequenzbänder über den gemeinsamen HF-Pfad kombiniert oder getrennt werden können, während die zugrunde liegende Filtertechnologie die elektrische Leistung, die physikalischen Abmessungen und die Integrationsanforderungen beeinflusst.
| Multiplexer-Typ | Architektur und Funktionsprinzip | Typische Anwendungen in unbemannten Systemen |
| HF-Diplexer | Zwei frequenzselektive Filterzweige kombinieren oder trennen zwei unterschiedliche Frequenzbänder über einen gemeinsamen Anschluss. | Dualband-Antennen, Integration in globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) und UAV-Kommunikation. |
| HF-Triplexer | Drei frequenzselektive Filterzweige verbinden oder trennen drei unterschiedliche Frequenzbänder über einen gemeinsamen HF-Anschluss. | Multiband-Datenverbindungen und Funksysteme mit gemeinsamer Antenne. |
| HF-Quadplexer | Vier frequenzselektive Filterzweige kombinieren oder trennen vier unterschiedliche Frequenzbänder über einen gemeinsamen Anschluss. | Mehrfrequenz-HF-Frontends und integrierte Kommunikationsnutzlasten. |
| Mehrkanal-HF-Multiplexer | Fünf oder mehr aufeinander abgestimmte Filterzweige kombinieren oder trennen mehrere festgelegte Frequenzbänder über einen gemeinsamen Anschluss. | Multi-Radio-Plattformen, Bodenstationen und komplexe Antennensysteme. |
| Hohlraum-basierte HF-Multiplexer | Resonante metallische Hohlräume ermöglichen eine frequenzselektive Filterung über mehrere Kanäle hinweg und bieten häufig eine hohe Selektivität, geringe Einfügungsdämpfung sowie eine hohe Belastbarkeit. | Bodenkontrollstationen, Hochleistungs-HF-Verbindungen und größere unbemannte Plattformen. |
| Keramische und dielektrische HF-Multiplexer | Dielektrische Resonatoren und keramische Filterstrukturen ermöglichen eine frequenzselektive Signaltrennung in relativ kompakten Bauformen. | Kompakte UAV-Funkgeräte, Navigationsempfänger und Multiband-HF-Module. |
| Planare und Mikrostreifen-HF-Multiplexer | Gedruckte Übertragungsleitungen und Resonanzstrukturen auf dielektrischen Substraten schaffen frequenzselektive Pfade innerhalb von in Leiterplatten (PCB) integrierten Netzwerken. | In Leiterplatten integrierte HF-Frontends, UAV-Datenverbindungen und leichte Kommunikationsnutzlasten. |
HF-Antennenmultiplexer ermöglichen es Signalen, die in unterschiedlichen Frequenzbändern arbeiten, einen gemeinsamen Antennenanschluss zu nutzen, sofern die Antenne die erforderlichen Frequenzen unterstützt. Separate Filterzweige leiten ihre zugewiesenen Frequenzbänder zum oder vom gemeinsamen Anschluss weiter und dämpfen dabei Energie außerhalb des Bandes, wodurch sich die Anzahl der auf einer unbemannten Plattform benötigten Antennen und Koaxialverbindungen verringert. Dies kann die Installation vereinfachen und gleichzeitig das Gewicht, den Luftwiderstand, den Verkabelungsaufwand sowie die Anforderungen an die Befestigung potenziell reduzieren.
Durch frequenzselektives HF-Multiplexing können verschiedene Kommunikationskanäle die HF-Infrastruktur gemeinsam nutzen und dabei getrennte Frequenzpfade beibehalten. UAV-Systeme können diese Netzwerke nutzen, um kompatible Befehls-, Telemetrie-, Nutzlastdaten- und Videoverbindungen über gemeinsame Antennen oder Übertragungsleitungen zu integrieren. Im Gegensatz zu einem geschalteten analogen HF-Multiplexer kann ein passiver Frequenzmultiplexer Signale in mehreren unterstützten Bändern gleichzeitig übertragen, ohne einzelne Signalwege aktiv auszuwählen.
HF-Multiplexer sorgen für eine frequenzselektive Isolation zwischen angeschlossenen Sendern und Empfängern und tragen so dazu bei, unerwünschte Signalkopplungen und eine Empfindlichkeitsminderung der Empfänger zu reduzieren. Konstruktionen mit hoher Isolation sind besonders nützlich, wenn mehrere HF-Systeme in unmittelbarer Nähe zueinander auf einem UAV, einem Bodenfahrzeug oder einer Kontrollstation betrieben werden. Filterunterdrückung, Kanalabstand, Sendeleistung und Emissionen außerhalb des Bandes müssen dennoch berücksichtigt werden, da Multiplexer keine Interferenzen beseitigen können, die in überlappende oder unzureichend getrennte Durchlassbereiche fallen.
HF-Multiplexer unterstützen die Integration kompatibler Mehrfrequenz-Navigationsempfänger, Radarsubsysteme und HF-Sensortechnik. Frequenzselektive Netzwerke können beispielsweise bestimmte GNSS-Bänder kombinieren oder trennen oder verschiedene Radarfrequenzkanäle über gemeinsame HF-Hardware leiten. Geeignete Einfügungsdämpfung, Unterdrückung und Durchlassbandcharakteristiken sind besonders wichtig, wenn schwache Navigations- oder Sensorsignale erhalten bleiben müssen.
HF-Diplexer von Asartech, der FD1005.
HF-Multiplexer stehen in engem Zusammenhang mit verschiedenen anderen HF-Komponenten, die zur Signalverteilung, -auswahl und zum Frequenzmanagement eingesetzt werden; ihre Funktionsprinzipien unterscheiden sich jedoch je nachdem, wie Signale kombiniert, getrennt oder durch das System geleitet werden.
Die Auswahl der Komponenten hängt daher davon ab, ob das System einen gleichzeitigen Mehrbandbetrieb, eine rekonfigurierbare Signalführung, eine Trennung von Senden und Empfangen oder eine herkömmliche Signalverteilung erfordert.
Entwicklungen in den Bereichen HF-Filterung, Resonatortechnologie und Gehäusetechnik ermöglichen kleinere, selektivere und zunehmend integrierte Multiplexnetzwerke für fortschrittliche Kommunikations- und Sensorsysteme.
Diese Entwicklungen ermöglichen HF-Multiplexer-Designs mit höherer Integrationsdichte, verbesserter Kanalisolation und zunehmend kompakten Formfaktoren, insbesondere für UAV-Kommunikationsausrüstung, Multiband-Funksysteme und fortschrittliche Sensor-Nutzlasten.
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