Obsah článků          

    
 

Anténní relé pro UHF (432 MHz)


Všeobecně

Současný trh nám nabízí několik typů koaxiálních relé, která jsou schopná přepínat vysoké výkony, mají dobrý izolační stav v rozepnutém stavu a velmi dobré přizpůsobení (VSWR, refl. koeficient) v průchozích směrech. To je dávno vyvinutá klasika a cena takového relé je srovnatelná s levnějším TRXem pro amatérská pásma. Trh nám však také nabízí moderní, levná, spolehlivá a vysoce kvalitní mikrovlnná relé, která se hodí pro montáž do plošných spojů. Tato relé mají někdy ještě lepší izolační vlastnosti, než klasická koaxiální relé a téměř neměřitelné VSWR v sepnutém stavu a v oblasti UHF kmitočtů, protože jsou opravdu miniaturní. Mým cílem bylo ověřit, zda lze z moderních součástí realizovat UHF relé, které izoluje vstup LNA od vysílače naprosto spolehlivě, které je schopné přenést při vysílání vysoké výkony do antény a které nám neznehodnotí nízkošumovou přijímací část vysokým vloženým útlumem nebo odrazem.

Princip činnosti a použité součástky

V prvním zásilkovém obchodě jsem sehnal relé Panasonic s označením ARE10A12. Jde o relé, které jsou použitelná do 2.6 GHz. Na 432 MHz mají izolační útlum téměř 100 dB a vynikající VSWR. Jejich další výhodou je spolehlivost a láce.

Nevýhodou je nízké dovolené výkonové zatížení kontaktů.

Rozhodl jsem se pro osvědčené schéma, které jsem kdysi, asi před 25 léty používal ve svém home made transceiveru pro satelitní komunikaci.

Společný kontakt MW relé Panasonic je připojen na vstup LNA předzesilovače. Relé spojuje vstup zesilovače při příjmu s anténou. Při vysílání a v klidovém stavu (bez napětí) jej spojuje s rezistorem 50 Ohmů. V takových případech je mezi anténu a LNA vložen izolační útlum téměř 100 dB.

Anténní konektor je rovněž spojen se společným kontaktem 16 A miniaturního relé s nízkým profilem. Použil jsem typ Finder 41.61, který jsem koupil za několik desetikorun ve stejném shopu, jako předchozí relé. Toto relé není mikrovlnné. Nízký profil konstrukce a nepříliš vysoké kontakty vkládají vysílači do cesty jen nepatrnou indukčnost, VSWR je nízké a na relé nevzniká při vysílání téměř žádná ztráta. O izolační schopnosti takového relé však nelze hovořit. Právě od toho je však v zapojení to druhé mikrovlnné relé.
 

Konstrukce
 
Relé jsem naletoval na oboustrannou desku z kuprextitu FR4. Motiv je vidět z obrázku vpravo. Řešení je poplatné použitým součástkám. MW relé Panasonic je určené pro povrchovou montáž (surface mount) a 16A relé Finder se montuje standardně. Desku jsem vyráběl jako "echt" homebrew (tj. kreslil fixkou a leptal v chloridu). Deska byla navržena bez prokovených děr, ty ručně dělat neumím. Místo nich jsem použil drátěné propojky. Pohled na Relé 16 A je "skrz měď", stejně, jako na diodu a SMA konektor pro RX. Relé MW je ze strany spojů.

U motivu je z druhé strany ponechána měděná fólie. Propojky, které mají být izolované, mají vrtákem zahloubený otvor, propojky, které propojují spoje, jsou nezahloubené a z obou stran zaletované.

Zelené plochy vpravo a pod motivem znázorňují montážní prostor N konektorů (anténa a TX). Ve skutečnosti jsou použity samice N konektorů, které jsou montované do díry o průměru 16 mm v bočních kuprextitových deskách. Zemní fólie všech desek jsou propojené letováním.

Poznámka: Relé se k sobě konstrukčně moc nehodí. Jedno má rastr 5 mm (16 A Finder nebo Schrack), druhé 2.54 mm.

Pomocné obvody

Cívky obou relé jsou spojené paralelně. Ve stavu "bez energie" je vstup LNA spojen s odporem 50 Ohmů SMD a anténa je spojena s výstupem vysílače. Po připojení napájecího napětí RX (používám napájení RX po kabelu, které také někdy popíšu) obě relé sepnou. Relé 16 A odpojí anténu od vysílače a MW relé Panasonic anténu propojí se vstupem LNA. Paralelně k cívkám relé je připojena dioda a malý blokovací kondenzátor 10 nF SMD.

Schéma

Schéma uvádím pro informaci, vše bylo popsáno. Bohužel, v malém notebooku, který mám u vody, nemám kreslítko na schémata, tak jsem vytáhnul blok a tužku:

Poznámky

1. Z MW relé jsem pro experimenty sehnal také relé HF 353 od TE Connectivity (má jiné rozměry). Rovněž existuje pestrá nabídka u 16 A relé s malými rozměry, která jsou vhodná pro montáž do plošného spoje, např. relé RTD14012 ...

2. Vyrobil jsem také desku se zesilovačem MMIC typu PGA103+. Schéma LNA najdete v jiném článku. Tvar spojů a osazovací plán pasivních součástí je zde (poslední tvar ze dne 4.9.2016, použit odlišný tvar MW relé, zde Panasonic ARE 10A12, tj. s většími ploškami kvůli lepšímu pájení, LNA doplněn o vstupní indukčnost):

A získal jsem LNA s nízkým šumovým číslem uvnitř krabičky malého anténního relé. Deska (66 x 45 mm) je osazena do plechové krabičky s víčky, rozměr 67 x 46 mm. Ze tří bočních stran jsou osazeny konektory SMA. Také s tímto zařízením, které bylo pomocí koaxiální SMA propojky propojeno s 15 prvkovou anténou (N konektor byl nahražen PCB destičkou s SMA samicí), jsem byl schopen detekovat volací znaky relace JT65B EME. Nemám konektory  SMA (male na kabel) příliš v lásce kvůli pájení středního pinu. O tom připravuji samostatný článek. A také se mi zdají titěrné pro připojení tlustějších koaxiálů. Nicméně, rád bych jednou ověřil, jaký výkon z TX SMA konektor bezpečně přenese a zda by se to nehodilo pro malou EME portable stanici.

Pro pokusy mám přichystanou také druhou desku s N konektory (byla by v krabičce u antény). Také mám desku, která by byla za čtvrtvlnným symetrizačním a transformačním vedením dlouhé yagi. Domnívám se, že 15Y mi umožňuje detekci silnějších (spíš big gun) stanic, ale pokus o spojení by byl pro protistanici  utrpením. To nemám rád. A tak svou představu malé stanice pomalu přesouvám k delší, tedy jedné dlouhé (délka 8 x lambda) optimalizované yagi a vážně uvažuji o soustavě. U dlouhé yagi mě láká možnost naletovat měděné trubky přizpůsobovacího 35 Ohmového vedení (anténa má Z0 = 25 Ohm) k desce relé (50 Ohm). Oba motivy PCB uvádím zde:

 

Nahoře jsou nakresleny obě trubky Cu přizpůsobovacího vedení. Z krabičky jdou jen dva signálové kabely (a napájení), konektory jsou N.... nevýhoda je zjevná - nejde jednoduše měřit NF (dB). Musím věřit tomu, co jsem naměřil bez transformačního vedení a po sestavení antény si několikrát změřím a zaznamenám šumové spektrum v kontrolních bodech.

 


© 2016  Míra Šídlo, ok1ufc, datum poslední úpravy: 21.7.2016