‍Zwei Bauformen, ein Zielkonflikt: Wer die Leistung eines Signals aufteilen will, muss sich zwischen Bandbreite und Isolation entscheiden.

‍Ein passiver Splitter verteilt die Leistung eines Eingangs auf mehrere Ausgänge. Da er keine Verstärkung enthält, kann die Summe aller Ausgangsleistungen die Eingangsleistung nicht überschreiten: Bei zwei Ausgängen entfallen rechnerisch 3,01 dB auf jeden Weg, bei vier Ausgängen 6,02 dB. Das ist kein Verlust, sondern Aufteilung. Verlust im eigentlichen Sinn ist nur, was als Wärme im Bauteil bleibt.

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‍Resistiver Splitter (Widerstandsteiler)

‍Die einfachste Bauform besteht aus drei Widerständen, wahlweise im Dreieck oder im Stern angeordnet. Beide Formen sind von außen nicht unterscheidbar, denn ein Dreieck aus drei Widerständen von je 50 Ohm entspricht einem Stern aus drei Widerständen von je 16,7 Ohm.

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‍Dreieck und Stern beschreiben dasselbe Bauteil. Die Umrechnung erklärt, warum in der einen Darstellung Ohm und in der anderen 16,7 Ohm stehen. Die Dämpfung beträgt beim Drei-Port-Splitter 6 dB, also doppelt so viel wie die rechnerische Aufteilung. Die zusätzlichen 3 dB bleiben als Wärme in den Widerständen. Dafür arbeitet das Bauteil von Gleichstrom an aufwärts bis zu mehreren Gigahertz und hält seine Anpassung über den ganzen Bereich. Wo ein Signal von wenigen Kilohertz bis in den Gigahertzbereich reicht – ein Impuls, ein Rechteck, ein Datensignal – gibt es keine Alternative.

‍Die Kenngröße, die dabei übersehen wird: Der Resistiver Splitter ist in allen Ports vollkommen symmetrisch aufgebaut. Es gibt keinen baulichen Unterschied zwischen dem Port, den man Eingang nennt, und den übrigen. Also ist die Isolation zwischen zwei Ausgängen genauso groß wie die Durchgangsdämpfung – beim Drei-Port-Splitter 6 dB. Das ist praktisch keine Isolation. Bei mehr als 3 Ports kommt natürlich nur eine Sternschaltung in Frage.

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‍Wilkinson-Splitter

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‍Statt Energie zu vernichten, nutzt diese Bauform die Laufzeit auf Viertelwellenleitungen. Speist man den Eingang, so kommen beide Wege mit gleicher Amplitude und gleicher Phase an den Ausgängen an; am Widerstand zwischen ihnen liegt dann dieselbe Spannung, es fließt kein Strom, und er nimmt keine Leistung auf. Deshalb arbeitet der Splitter nahezu verlustfrei und dämpft nur die rechnerischen 3 dB, zuzüglich einiger Zehntel Leitungsverlust.

‍Speist man dagegen einen Ausgang, so erreicht das Signal den anderen auf zwei Wegen: direkt über den Widerstand und über beide Leitungen mit zusammen einer halben Wellenlänge Laufweg. Beide Beiträge löschen sich aus – das ergibt eine Isolation von 20 bis 30 dB. Die Auslöschung gelingt aber nur, solange die Leitung genau eine Viertelwellenlänge lang ist. Daraus folgt die begrenzte Bandbreite von etwa 25 Prozent um die Design-Frequenz. Und daraus folgt eine zweite, oft übersehene Eigenschaft: Bei der dreifachen Frequenz ist dieselbe Leitung drei Viertelwellenlängen lang und damit elektrisch gleichwertig. Der Splitter arbeitet also auch dort wieder – mit einem deutlichen Einbruch dazwischen.

‍Als Combiner - umgekehrt betrieben

‍Jeder Resistive- oder Wilkinson-Splitter ist reziprok und lässt sich als Combiner verwenden. Was dabei herauskommt, hängt entscheidend davon ab, ob die zusammengeführten Signale miteinander verwandt sind. Gleichphasige Signale aus einer Quelle addieren ihre Leistungen. Zwei Signale von je 0 dBm ergeben +3 dBm, und im Isolationswiderstand bleibt nahezu nichts. Unkorrelierte Signale aus zwei Generatoren haben eine zufällige, fortwährend wechselnde Phasenlage. Im Mittel erreicht nur die Hälfte jedes Signals den Ausgang; die andere Hälfte fällt im Widerstand als Wärme an. Zwei Generatoren mit je 0 dBm ergeben also zwei Träger von je −3 dBm.

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‍Merkregel: 

‍Ein Combiner kann Leistung addieren oder Quellen trennen, aber nicht beides zugleich. Wo er isoliert, verliert er; wo er verlustfrei addiert, sind die Quellen nicht getrennt.

‍Das hat eine praktische Folge für die Belastbarkeit. Im Splitterbetrieb bleibt der Isolationswiderstand kalt, im Combinerbetrieb mit unabhängigen Quellen nimmt er die halbe Gesamtleistung auf. Ein Bauteil, das als Splitter für 10 Watt beworben wird, kann umgekehrt betrieben deutlich früher an seine Grenze kommen.

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‍Zwei Regeln für den Alltag

‍1. Jeder nicht benutzte Port gehört abgeschlossen. Ein offener oder kurzgeschlossener Ausgang reflektiert vollständig, verdirbt die Anpassung an allen übrigen Ports und verfälscht die Aufteilung. Ein zur Hälfte genutzter Drei-Port-Splitter ohne Abschluss am freien Port ist kein Splitter mehr, sondern ein unbestimmtes Netzwerk.

‍2. Die Bauform folgt der Aufgabe. Für breitbandige Signale und für alles, wo die Anpassung über einen großen Bereich stimmen muss, nimmt man den resistiven Splitter. Sobald zwei Quellen voneinander getrennt bleiben müssen – etwa beim Zusammenführen zweier Generatoren – führt an einem Wilkinson-Splitter kein Weg vorbei, und selbst dann gehören zusätzliche Dämpfungsglieder in beide Zweige

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‍Ja, und natürlich gibt es noch andere Formen von Splittern - auch solchen die nicht reziprok sind, also nicht als Combiner genutzt werden können. Diese müssen aber gesondert betrachtet werden.