|
Poslední aktualizace leden 2021 |
||
|
|
|
|
| |
||
| Jak mařím velký výkon TCVRu při práci s transvertorem | ||
Protože dosud nemám SDR transceiver pro spolupráci s transvertory, používám standardní TCVR (TS-2000) bez zásahu do zapojení. Protože TCVR dodává nejmenší výkon přibližně 4 - 5W (řádově + 36 dBm), musím výkon zmařit na rezistorech. Už dlouho používám níže popsané zapojení.
Funkcionalita
Popsaný obvod umí vložit mezi konektor transceiveru a transvertor definovaný útlumový článek, na kterém lze zmařit nevyužívaný výkon transceiveru. Útlumový článek (atenuátor) je vložen pouze při vysílání. Při příjmu je vložen pouze nepatrný útlum dvou mikrovlnných relé (do 3 GHz). Vložený útlum se řídí signálem PTT (výstup TCVRu).
Zařízení má SMA konektor pro připojení TCVRu a SMA konektor pro připojení transvertoru (XVERT). Pokud potřebujeme, lze místo konektoru XVERT osadit samostatné konektory pro RX a TX. V takovém případě nemusíme osazovat druhé MW relé.
Schéma a princip činnosti
Schéma je na obrázku dole. K přepínání útlumu při příjmu a vysílání
používám MW HF356. Bez napětí jsou konektory propojeny jako při vysílání -
TCVR je připojen k XVER přes útlum tvořený výkonovou zátěží 50 Ohmů a
rezistorem R. Relé jsou po připojení napájecího napětí přitažena a v této
poloze zůstávají při příjmu. Konektory jsou v tomto stavu propojeny pomocí
kontaktů relé: TCVR, XVER (transvertor) a RX bez útlumu. O přitažení se
postará hexfet (P kanál, pouzdro SOT-23) a rezistor s hodnotou 10 k, který hexfet
otevře. Pokud uzemníme pin PTT, prochází proud skrz diodu optronu a
tranzistor optronu hexfet uzavře. Relé odpadnou a TCVR je připojen k XVER
přes útlum tvořený výkonovou zátěží 50 Ohmů a rezistorem R. Pokud
potřebujeme samostatné vyvedení RX a TX, potom je TCVR připojený také k TX
přes útlum.
Použitá relé mají odpor vinutí větší než 1k, spotřeba proudu je
zanedbatelná. Pokud zapomeneme připojit konektor s napájecím napětím,
vložený útlum na přijímači hned slyšíme a výstup TX nemůže být bez
atenuátoru nikdy připojen k transvertoru.
Atenuátor
Atenuátor netvoří standardní PI článek, ale pouze 2 rezistory. Mám pro
takové řešení 2 důvody:
1. Přeci jenom potřebuji mařit výkon 5 nebo 10 Wattů. Chtěl jsem využít
zapouzdřené rezistory s chladicími křidélky, které se používají jako umělé
zátěže na vysokých kmitočtech. Mám je však jen s hodnotou 50 Ohmů a
potřeboval jsem je použít.
2. Spočítal jsem si VSWR pro použití PI článku s neosazeným výstupním
odporem. Pro vysoké útlumy je to v pohodě, např. při útlumu -33 dB klesne
impedance jen na 48.8 Ohmu.
Konstrukční provedení
Jeden vzorek mám realizovaný na oboustranné desce PCB tl. 1.5 mm, kde
všechny součástky jsou SMD, konektory jsou piny nasunuté z boku PCB, zemní
fólie strany bez součástek obsahuje pouze dvě propojky - tenký koaxiál v
přijímací cestě mezi relé (u vzorku na fotografii je tenký drát) a tenký vodič mezi napájením cívky relé. Zemní
fólie je propojena s GND plochou na straně součástek.
Podobná řešení jsem v minulosti použil vícekrát a v různém provedení. Ať jako samostatnou desku nebo jako součást předzesilovače nebo výkonového zesilovače. Odkazy na starší stránky:
http://ok1ufc.nagano.cz/UHF_Small/PTT_RX_TX/PTT_RX_TX.htm
http://ok1ufc.nagano.cz/EME_70_s/RX_TX_prepinac/RX_TX_prepinac.htm
Včera mi přišly tři maily. Takže napravuji nedostatky článku:
U zařízeních konstruovaných na napájecí napětí 13.5 V používám pro spínání malých relátek hexfety v pouzdře SOT-23. Konkrétně zde jsem použil nejrozšířenější šuplíkový s P kanálem, který mám - IRLML 6402, datasheet zde. Důvody:
a) V pouzdře SOT-23 jde o lacinou součástku.
b) Pokud hexfet poškodíme, tak maličké pouzdro polovodiče odpájíme z desky snadno, bez problémů a bez poškození spoje. Na rozdíl od větších pouzder DPAK.
c) Použitý typ má vynikající parametry:
- Napětí UDS = -20 V
- Proud (v závislosti na teplotě) je od 2.2 A (70°) do 3,7 A (25°), tedy vyhovující pro 30 mA spotřeby u obou relé.
- Polovodič snáší pulsy do 22 A.
- Odpor v sepnutém stavu je 0.065 Ohmu.
- Mezi Source a Drain je integrována ochranná dioda. Nikdy jsem polovodič neprorazil při spínání cívek relé, a to ani v případech, kdy diodu na desce nemám osazenou.
Předpokládal jsem, že u tak jednoduchého přístroje ho nebude nikdo postrádat. Nicméně, pohled na TX attenuátor je na fotografii vpravo. Dole jsou obrázky při zkoušce na stole (provedl jsem ji kvůli fotografii dneska) a pohled na propojky ze strany mědi.
a) Dominantní součástí je výkonový rezistor přišroubovaný 2 x M3 šrouby k mědi ze strany spojů.
b) Pod rezistorem 50 Ohmů jsou 2 ks relé Axicom HF 3 56.
c) SMA konektory pro samostatný výstup RX a TX nejsou osazené.
d) Obě propojky jsou drátěné, protože jsem uvažoval jen pro použití do kmitočtu transceiveru maximálně 500 MHz. Vložený útlum s atenuátorem a s propojkou jsem měřil:
Fotografovaný přístroj byl osazen rezistorem R = 1500 Ohmů (nad pravým relé). Generátor měl na výstupu zařazen koaxiální atenuátor 10 dB. Značky na stupnici mikroampérmetru (zleva) odpovídají hodnotám 0 dBm, -10 dBm (přibližně hodnota levého měřáčku), -20 dBm, - 40 dBm (hodnota pravého měřáčku). Dle tabulky schématu (pravý dolní roh obrázku) bychom měli naměřit vložený útlum při TX (nebo bez napájecího napětí) cca - 29 dB. Naměřili jsme, vidlácky a orientačně téměř - 30 dB. Samozřejmě můžeme ze zvědavosti udělat měření pomocí VNA. U mě takový důvod nebyl, ale s radostí jsem ukázal nejjednodušší měření pomocí laciného generátoru a detektoru s logaritmickým zesilovačem, tedy metodu, která je dostupná i těm nejchudším.
1. TX atenuátor lze použít též ke sloučení TX a RX vstupů (např. SDR TCVR, u kterého si neporadíme s výstupem TX a RX na jeden SMA konektor). V takovém případě však nepotřebujeme výkonový atenuátor, odpojíme ho. Nehodí se nám ani rezistory R v signálové cestě, propojíme drátem.
2. V navržené koncepci lze TX atenuátor napájet z napětí TCVRu. Lze ho napájet též z externího zdroje. V takovém případě provedeme úpravu, která spočívá v odpojení rezistoru 3k3 od napájecího napětí a vyvedení na nezapojenou špičku č. 3 konektoru DB9 - viz schéma vpravo. Mezi špičkami č. 3 a č. 4 máme galvanicky oddělenou diodu optronu s odporem v sérii. To umožňuje realizovat celou žadu možností aktivace atenuátoru. Když jsem kreslil desku, tak jsem s tímto režimem nepočítal, ale úpravu lze snadno udělat přeškrábnutím spoje a propojením drátkem.
3. Zařízení je schopno činnosti při napájecím napětí 5V. V takovém případě musí být použita relé HF3 53.
4. Pokud neuvažujeme o příliš vysokých kmitočtech transceiveru, mohli bychom místo dvou poměrně drahých relé HF3 56 použít tzv. signálová relé. Např. relé Panasonic, označené NAIS TX2SA - 5V má dva přepínací kontakty. Cesta bez útlumu (pro RX) by byla realizována přímo na relé. Cesta pro TX (s atenuátorem) by byla realizována v okolí relé. Výhodou by bylo použití jediného relé. Jak by pronikal signál TX do RX netuším, nezkoušel jsem toto zapojení.
