Антенный коммутатор что это
Обновлено: 06.07.2024
Современные антенные тюнеры хорошо зарекомендовали себя в работе с однопроводными, двухпроводными и коаксиальными линиями передачи. Данное устройство представляет собой антенный тюнер и коммутатор на пять антенн (АТК). В рассматриваемом исполнении устройство выглядит следующим образом рис. 1.
Антенный тюнер-коммутатор был разработан много лет назад и в последнее время доработан для работы с трансивером YAESU FT-950. Принципиальная схема АТК приведена на рис. 2.
Рис. 1. Внешний вид антенного тюнера-коммутатора.
Предлагаемая конструкция тюнера является, по сути дела, универсальным многодиапазонным широкополосным антенным согласователем. Применение описываемого устройства устраняет необходимость применения перестраиваемых на каждом диапазоне устройств согласования трансивера с антенной.
Вот некоторые преимущества подобной схемы тюнера. Во-первых: экономичность. Нет необходимости изготавливать катушки на каждый диапазон, применять вертушки, вариометры и конденсаторы переменной емкости.
Уменьшение помех телевидению. Поскольку внутри нет подстраиваемых элементов, тюнер может быть тщательно полностью закрыт и экранирован.
Рис. 2. Принципиальная схема антенного тюнера-коммутатора (АТК).
Во-вторых: компактность. Она заключается в том, что небольшое количество элементов схемы умещается в небольшом объеме. При выборе одной антенны все неработающие антенны заземлены.
В нерабочем состоянии все антенны автоматически заземлены с помощью реле К1-К5. Хорошо согласуется с антеннами длинный провод длиной от 20 до 120 м. В авторском последнем варианте применяется антенна типа длинного провода 75 м.
Если нет необходимости в использовании антенного тюнера для диапазона 160 м, то обмотку IV можно не наматывать.
Назначение разъемов
Разъем XW1 служат для подключения антенного выхода с трансивера. Переключателем SA2 подбираем связь с трансивером. SA3 - связь с антенной, длинный провод. Пятипозиционный переключатель выбора антенны SA4 обеспечивает правильный выбор типа антенны.
Разъем XS1 служит для подключения напряжения питания на реле. Данный АТК длительное время был установлен возле балкона непосредственно в точке питания антенны типа длинный провод - в первой комнате квартиры. А трансивер - в другой комнате на расстоянии более 10 метров. Питание на АТК подавалось по отдельному кабелю.
Конструкция
Габаритные размеры: 160x210x90 мм без выступающих элементов. Следует учитывать требования к монтажу высокочастотных устройств и обязательно отделять экраном входную цепь от выходной.
Монтаж выполнен навесным, с учетом минимально возможной длины всех соединений для индуктивности, переключателей и разъемов.
Детали
В АТК для коммутации можно применить любые ВЧ реле, имеющиеся в наличии, подходящие по мощности. Основное требование к реле: как можно меньше межконтактная емкость. Хорошие результаты получаются при использовании РПВ-2/7, РЭС-34, РЭНЗЗ, РЭС47 и т. п. при выходной мощности до 100 Вт.
Переключатели SA2, SA3 - галетные керамические типа ПГК-11П1Н, SA4 ПГК-5П2Н.
Справка: паспортная максимальная коммутируемая мощность ПГК 70 Вт. Продолжительная эксплуатация при значительно большей мощности показала надежность ПГК.
Разъемы XW1, XW3-XW6 типа СР-50-165ФВ79ВР однозначно лучше PL-259, разработанных еще в 1930 г. Кларком Квэйкенбушем (компания Amphenol) для радиовещательной промышленности.
Разъем XS1 типа 1ПР20П4ЭГ8.
Прибор РА1 типа М4200 на 1 мА, в который вмонтированы светодиоды HL1, HL2 для удобства контроля показаний в темное время суток.
Диоды VD3-VD7 могут быть КД521, КД103.
Как и в большинстве самодельных конструкций, некоторые детали могут быть заменены.
От середины первой и второй обмоток сделаны выводы и запаиваются в соответствии со схемой. Кольцо перед намоткой катушки обматывается фторопластовой лентой в два слоя. Один квадратный сантиметр ферритового кольца способен пропустить до 500 ватт мощности.
Кольца марки НМ звонятся тестером (1-30 кОм). Кольца НН не звонятся.
Магнитную проницаемость ферритовых колец можно определить по цветной маркировке:
- 2000 - две белые полосы;
- 1000 - одна белая полоса;
- 600 - две желтые полосы;
- 500 - одна желтая полоса;
- 400 - четыре красные полосы;
- 200 - две красные полосы
Магнитная проницаемость ферритового кольца определяется простым способом, если на них нет маркировки. Формула определения магнитной проницаемости кольцевых ферритовых магнитопроводов [64]:
Наматываем равномерно по всей длине кольца пробную обмотку, содержащую to = 5 витков. Измеряем ее индуктивность и вычисляем по формуле:
Процесс вычислений упрощается, если воспользоваться программой L.FERRUM ver.2.2 T.I.Mimicom Soft [109, ПО].
При мощности до 100 Вт можно использовать индуктивность, выполненную на ферритовом кольце марки 50ВЧ, диаметром 30 мм. Обмотку выполнить проводом ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм.
КСВ-метр и коммутация антенн
В корпусе собран КСВ метр, который используется при работе с антенной типа длинный провод, как индикатор выхода. Переключатель SA1 предназначен для переключения измерения прямой и отраженной волны.
Измеритель падающей и отраженной волны не имеет особенностей и может быть выполнен по любой схеме, применяемой для измерения КСВ.
Предусмотрена грозозащита. В тюнере находятся реле, которые своими контактами, при выключении питания трансивера, заземляют все антенны. Антенный тюнер-коммутатор закреплен на стене, с ним удобно работать.
Клемма-зажим XW2 для антенны длинный провод находится под высоким высокочастотным напряжением, что может вызвать серьезные ожоги, если ее трогать во время передачи руками.
Антенный тюнер включен между трансивером и антеннами. Коаксиальный кабель подключен к трансиверу штекером типа PL-239 к коаксиальному разъему ANTENNA розетка типа SO-259 и разъему XW1 типа СР-50-165Ф АТК.
Антенну типа длинного провода можно напрямую подключить к трансиверу, минуя тюнер, установив переключатель SA2 и SA3 в положение 6, a SA4 - в 5. Четыре антенны, запитанные коаксиальным кабелем, подключены к коаксиальным разъемам XW3-XW6 типа СР-50-165Ф.
Антенна произвольной длины подключается к зажиму XW2. Антенна должна быть максимально длинной, натянутой высоко и удаленной от окружающих объектов насколько это возможно. Для подключения заземления предназначено гнездо-зажим Ground сбоку корпуса.
Тюнер должен быть надежно соединен с хорошим заземлением.
Настройка АТК
После того, как сборка завершена, можно переходить к настройке. Для контроля согласования используется встроенный КСВ метр трансивера и КСВ метр АТК.
Переключатель SA2 включает максимальную индуктивность в положении 1 и минимальную индуктивность в положении 5.
более низкая индуктивность требуется на более высокочастотных диапазонах, чем на низкочастотных для получения равного импеданса.
Внешний эквивалент нагрузки 50 Ом или 75 Ом может подключаться к разъемам XW3-XW6, расположенных на нижней панели тюнера.
Выходная мощность трансивера, при настройке на эквивалент нагрузки, должна быть выставлена на маленькую выходную мощность, чтобы не вывести из строя эквивалент нагрузки.
После настройки, мощность трансивера можно увеличить до максимальной. Не работайте с переключателями SA2, SA3 и SA4 во время передачи при максимальной мощности!
Иногда невозможно достигнуть приемлемого согласования с антенной. В таких случаях нужно изменить длину антенны.
Будьте осторожны! На выходе тюнера даже при малой выходной мощности присутствует высокое ВЧ напряжение.
В данном АТК антенна типа длинного провода, подключенная к XW2, гальванически связаны с заземлением. В этом случае грозовые заряды будут постоянно стекать с антенны на заземление.
Прямо на входных разъемах антенн установлены SURGE ABSORBER, это твердотельные разрядники RHCA-301Q43U. Далее по схеме В1001 типа TVSF0603. С такими параметрами U= 35-60 В, С= 0,15 пФ, F= 1 МГц, Іmax = 30 А [120].
Опыт эксплуатации
Опыт автора по эксплуатации показал оправданность конструкции. АТК справлялся с настройкой на случайные нагрузки и антеннами с разумными размерами. Это простой и очень эффективный тюнер с катушкой и галетными переключателями.
Конструкция его предельно проста и понятна из рис. 1.
Получены хорошие результаты на всех диапазонах от 1,8 МГц до 144 МГц. Составлена таблица при работе по диапазонам и укреплена на тюнере. Следующие положения переключателей SA2, SA3 в зависимости от диапазона приведены в табл. 1.
При этом КСВ между трансивером и антенным тюнером не превышает 1,1.
Таблица 1. Положение переключателей SA2 и БАЗ в зависимости от выбранного диапазона.
Антенные коммутаторы для передатчиков должны быть прочными как в электрическом, так и в механическом отношении; должны быть рассчитаны на дистанционное управление; включение их в разрывы фидерных линий между передатчиками и антеннами не должно ухудшать кбв в этих линиях, поэтому в коммутаторах сле-лдует максимально избегать резких изгибов фидерных линий, изменений габаритов линии, точно так же нужно стремиться к минимальному количеству изоляторов, крепящих провода и шины на коммутаторе. Решение всех этих вопросов усложняется с увеличением мощности передатчиков, количества коммутируемых передатчиков и антенн и повышением требований по оперативности этих сооружений. [2]
Антенный коммутатор ( переключатель) предназначен для соединения передатчика и приемника с соответствующими антеннами, которые могут меняться в зависимости от диапазона рабочих частот и необходимой направленности связи. Кроме того, при симплексной работе ( при работе на одну антенну) - антенный переключатель производит поочередное переключение антенны к передатчику или приемнику. [3]
Между антенным коммутатором АК и выходным каскадом IIP включены фильтр побочных излучений Ф и выходное устройство ВУ, в составе которого имеются симметрирующий РЧ трансформатор ( для перехода с однотактного каскада на симметричный фидер) и индикатор мощности. Часть РЧ тракта охвачена ООС. [4]
В состав антенного коммутатора входят два газовых разрядника и два отрезка волновода ( / и 2) длиной / - каждый. [6]
Одним из антенных коммутаторов , применяющихся для коммутации 20 - 30-киловаттных передатчиков магистральной радисвязи, является коммутатор Матрица М-30. [7]
Большое разнообразие применяемых типов антенных коммутаторов для передающих радиостанций объясняется трудностью удовлетворения требований, предъявляемых к такому устройству. [9]
Антенно-фидерная система состоит из антенны, антенного коммутатора , антенного переключателя и фидерных линий передачи энергии, соединяющих антенну с приемником и передатчиком. Передатчик состоит из генератора и модулятора. Он вырабатывает зондирующие импульсы заданной длительности, излучаемые антенной в пространство. Приемник служит для выделения полезного сигнала из всей совокупности электромагнитных колебаний, преобразования его в сигнал более низкой, так называемой промежуточной частоты, усиления и детектирования. Индикатор предназначен для наблюдения за объектом, а синхронизатор для управления работой всей радиолокационной станции. Последний задает требуемую частоту повторения импульсов и осуществляет согласование по времени ( синхронизацию) работы передатчика, приемника и индикаторного устройства. [10]
Через разделительные конденсаторы фидер подводится к антенному коммутатору . Через дроссель и внутренние пружины гнезд измерительной панели с антенны стекают статические заряды. [11]
Общее требование, предъявляемое к антенным переключателям и антенным коммутаторам , - быстрота и удобство переключения при минимальном взаимном влиянии фидеров. Учитывая требования дистанционного управления, антенные переключатели и коммутаторы должны снабжаться устройствами автоматического переключения. Антенные коммутаторы устанавливаются внутри технических зданий или в помещениях, примыкающих к ним. [12]
Стойку с усилителями ШАУ устанавливают обычно рядом с антенным коммутатором . [13]
В частности, разрядники сверхвысоких частот применяются в антенных коммутаторах радиолокационных станций . [14]
Перед работой на передающих антенных устройствах отключают ввод антенны в антенный коммутатор или техническое здание, заземляют линию передачи и изолированную опору, проверяют исправность подъемных устройств, защитных и предохранительных средств. При необходимости второй рабочий обязан оказать помощь первому. При осмотре оттяжек мачт применяют монтерские пояса с двумя цепями и карабинами. [15]
Антенный коммутатор состоит из двух блоков – модуль управления и модуль коммутации. Один модуль для управления антенным коммутатором на передачу, второй – выбирает антенну в режиме приёма. Если не нужна работа на разные антенны, вы можете использовать только один модуль управления.
Модуль управления (рис.1) собран на микросборке К04КП020, которая применялась в блоках управления (СВП4-10) цветных телевизоров 3УСЦТ, 4УСЦТ.
Микросборка К04КП020 представляет собой многостабильный триггер и набор электронных ключей, связанных со всеми выходами. В момент включения питания триггер устанавливается в состояние, когда выходы Y1, Y 7, Y13 открыты. Загорается светодиод, подключенный к выходу Y7, а транзисторный ключ, подключенный к выходу Y1 – откроется и сработает реле, включенное в коллекторную цепь этого транзистора.
Для переключения на выбранную антенну нажимают на соответствующую кнопку, например SB5. При этом многостабильный триггер переключится в состояние соответствующее появлению сигналов на выходах Y5, Y16 и Y17 что приведет к зажиганию соответствующих светодиодов и включению соответствующих реле.
В модуле управления применены реле РЭС-49, с напряжением обмотки 27 В. Нормально разомкнутые контакты реле модуля управления управляют включением реле антенного модуля коммутации. Может показаться странным, что реле антенного модуля коммутации не подключены непосредственно вместо реле в модулях управления. Это сделано для страховки, поскольку значительная длина проводов управления коммутатором, связанных непосредственно с микросборкой, может повлечь сбои в работе при значительных КСВ. Поэтому и применена такая гальваническая развязка.
Схема антенного модуля коммутации показана на рис. 2:
В модуле коммутации применены реле РЭН33, в которого четыре переключающих контакта, для увеличения надежности и мощности, включены параллельно (рис. 3).
При длительном нахождении реле РЭН33 под напряжением равным номинальному обмотка значительно нагревается, что нежелательно. Поэтому реле модуля коммутации РЭН33, включаются через «форсирующую» цепь, состоящую из параллельно включенных 2-х резисторов, мощностью 2 Вт и электролитического конденсатора 1000 мкф. Реле включается «форсированным» напряжением 24 В, которое потом снижается до достаточного для удержания реле напряжения 12…14 В. В таком режиме реле может находится во включенном состоянии длительное время без заметного нагрева обмотки.
Контакты реле модуля коммутации включены таким образом, что при отсутствии напряжения на обмотках реле, выключенных антенн, антенны заземлены.
Модуль управления и модуль коммутации соединен кабелем (рис. 4).
На завершение статьи несколько фотографий готового антенного коммутатора:
Всем здравствуйте. Как известно радиолюбителям ввод нескольких кабелей от антенн в радиорубку является достаточно проблематично, но эту проблему можно легко решить с помощью подходящего дистанционного антенного переключателя. Схема представленная здесь предлагает решение этого скажем так неудобства. При желании коммутатор можно делать и на три антенны как говорится сколько антенн надо подключить.
В конструкции применены силовые реле, расположены на печатной плате позволили создать компактное устройство, которое демонстрирует высокие характеристики и могут пропускать впечатляющие нагрузки. Несмотря на то, что на заводе-изготовителе они не проверены на высокочастотное использование. AZ755 рассчитан на 480 Вт коммутируемой мощности с резистивной нагрузкой и максимальным коммутируемым током 20А.
Несмотря на небольшой физический размер реле, диэлектрическая изоляция между контактами и катушкой - впечатляющее среднеквадратичное значение 1кВ между открытыми контактами. Это означает, что реле устойчиво к пробою, который может вывести из строя катушку или сжечь контакты.
В этом конструкции используется были использованы реле AZ755-1C-12DE, но можно применить и другие подходящие. Это реле имеет катушку на 12В, но вы можете использовать любое из доступных напряжений катушки
На рисунке показана схема, которая переключает до шести антенн.
Общие контакты реле (K1-K6) подключены к разъемам SO-239 (J1-J6) для кабелей питания антенн. Все нормально разомкнутые контакты подключены к разъему RF INPUT, J7. Все нормально замкнутые контакты заземлены, и выходит, что антенны заземлены, когда они не используются. Чтобы выбрать антенну, просто подайте 12В на соответствующую клемму контроля, чтобы включить реле, и подключите нужную антенну к входу RF. Конденсаторы C1-C6, чтобы не допустить помех. Кроме того, установлены диоды D1-D6 на катушках, чтобы предотвратить скачки напряжения при отключении питания от катушки.
Конструкция достаточно простая, и для сборки не требуются специальные инструменты. Конечно, если конструкцию планируется устанавливать вне помещения, вам понадобится подходящий корпус для защиты от влаги. Возможно, вам будет проще сначала установить разъемы в корпусе, а затем припаять их к плате.
Первоначальное пробные включения этого переключателя должно проводиться с антенным анализатором или приемопередатчиком и измерителем мощности / КСВ, подключенным к разъему RF INPUT. Подключите нагрузку 50 ом к одному из антенных разъемов на плате коммутатора. Подать небольшую мощность КСВ должен быть близок к 1. Если все выглядит нормально, нужно увеличить немного мощность и проверить КСВ через коммутатор на всех диапазонах, на которых вы планируете его использовать.
Именно этот коммутатор с такими реле использовался на мощности 1-1,3 кВт при нормальной работе (SSB и CW) и проблем не было замечено. Хотя эти реле не предназначены для радиочастот, но работают хорошо. Коммутатор показал низкий КСВ, малые вносимые потери и хорошую изоляцию в широком частотном диапазоне. Всем спасибо.
Войти через uID
SN (Sunspot Number) Число Вольфа - количество пятен на Солнце, значение 0-250. Один из главных показателей солнечной магнитной активности.
A (Planetary A Index) Уровень геомагнитной активности, значение 0-400, редко можно видеть более 80.
K (Planetary K Index) Степень нарушения магнитного поля Земли в горизонтальной составляющей, значение 0-9. Совместно с А, определяет изменение прохождения.
X-Ray (Hard X-Rays) Ренгеновское излучение A0.0 до X9.9, величина X-лучей (A, B, C, M и X). А наименьшая степень
304A (304 Angstroms) Степень ионизации верхней половины слоя F в ионосфере Земли, значение 0 до бесконечности.
Pnt Flx (Proton Flux) Плотность заряженных протонов в солнечном ветре, значение 0 до бесконечности.
Elc Flx (Electron Flux) Плотность заряженных электронов в солнечном ветре, значение 0 до бесконечности.
Aur (Aurora) Ионизация F-слоя в полярных регионах, значение 0 до 10++ (полярное сияние).
n (Normalization) 0-5. При значении более 2 возможна Аврора.
Bz (Bz Component) Уровень и направление межпланетного магнитного поля, как последствие влияния солнечной активности +50 -50.
SW (Solar Wind) Скорость солнечного ветра 0-1000(км/сек), больше 500км/сек оказывают существенное влияние на прохождение.
Aur Lat (Aurora Latitude) Широта Авроры 67,5-45,0 оценка вероятности возникновения полярного сияния на низких широтах.
Aurora Проявление Авроры на широтах выше 60° до 30° N.
EsEU (Sporadic E Europe) Открытие ES-прохождения на верхних УКВ диапазонах 50/70/144 MHz ES в Европе.
EsNA (Sporadic E North America) ES-прохождение на диапазоне 144 MHz в Северной Америке.
EME Deg (Earth-Moon-Earth Degradation) Уровни затухания на трассе Земля-Луна-Земля (EME), Very Poor (очень плохо) - более 5.5dB, Poor (плохо) – 4 дБ, Moderate (посредственное) - 2,5 дБ, Good (хорошее) - 1,5 дБ, Very Good (очень хорошее) - 1 дБ, Excellent (отлично) – менее 1 дБ.
MUF (Maximum Usable Frequency) МПЧ. Максимальная частота, при которой происходит отражение от слоя в ионосфере. Серый цвет - нет спорадического распространения E (ES) , синий цвет - ES 6 метров , зеленый - ES 4 метра , желтый - ES 2 метра , красный - открылось спорадическое прохождение на 2 метровом диапазоне (144 MHz) .
MS (Meteor Scatter) Метеорные следы на высоте 120—70 км, низшей – синий цвет, затем - зеленый, желтый, оранжевый, красный (высокая степень).
GeoMag Fld (Geomagnetic Field) Магнитное поле Земли, Inactive (неактивно), Very Quite (очень спокойное), Quiet (спокойное), Unsettled (нестабильное), Active (возмущённое), Minor Storm (слабая магнитная буря), Major Storm (средняя магнитная буря), Severe Storm (сильная магнитная буря), or Extreme Storm (экстримальная магнитная буря). Высокое значение соответствует отсутствию прохождения на КВ и проявлению Авроры.
Sig Noise Lvl (Signal Noise Level) Уровень шума (в S-единицах), который генерируется за счет взаимодействия между солнечным ветром и геомагнитной активностью. Чем больше активность и нарушения, тем больше шум.
MUF Maximum Usable Frequency МПЧ максимальная применимая частота, значение от 0 до 100 МГц. Обеспечивает максимально высокую частоту в МГц на одной из 11 точек по всему миру.
Current Solar image Текущее изображение пятен на Солнце и активные области. Число Вольфа определяется как удесятеренное число групп пятен (солнечные пятна часто объединены в группы) плюс общее число пятен. При этом одно единственное пятно соответствует минимальному ненулевому числу Вольфа 11.
Антенный коммутатор состоит из двух блоков – модуль управления и модуль коммутации.
Модуль управления (рис.1) собран на микросборке К04КП020, которая применялась в блоках управления (СВП4-10) цветных телевизоров 3УСЦТ, 4УСЦТ.
Управление микросборкой осуществляется по ее входам Х1-Х6, сигналы индикации снимаются с выходов Y1 – Y6, а управление коммутатором реализуется по выходам Y7 –Y12. Можно использовать и выходы Y13 –Y18 (на схеме не показаны), но необходимо помнить, что на «включенном» выходе потенциал снижается с 12 до 0,2 Вольт. Выход Y20 используется для звуковой сигнализации в момент нажатия одной из кнопок SB1 - SB6, то есть в момент переключения на другую антенну. Для сигнализации применен пьезоизлучатель с внутренним генератором KPE -240, который применяется для звуковой сигнализации в бесперебойных блоках питания и др. устройствах.
Микросборка К04КП020 представляет собой многостабильный триггер и набор электронных ключей, связанных со всеми выходами. В момент включения питания триггер устанавливается в состояние, когда выходы Y1, Y 7, Y13 открыты. Загорается светодиод, подключенный к выходу Y7, а транзисторный ключ, подключенный к выходу Y1 – откроется и сработает реле, включенное в коллекторную цепь этого транзистора.
Для переключения на выбранную антенну нажимают на соответствующую кнопку, например SB5. При этом многостабильный триггер переключится в состояние соответствующее появлению сигналов на выходах Y5, Y16 и Y17 что приведет к зажиганию соответствующих светодиодов и включению соответствующих реле.
В модуле управления применены реле РЭС-49, с напряжением обмотки 27 В. Нормально разомкнутые контакты реле модуля управления управляют включением реле антенного модуля коммутации. Может показаться странным, что реле антенного модуля коммутации не подключены непосредственно вместо реле в модулях управления. Это сделано для страховки, поскольку значительная длина проводов управления коммутатором, связанных непосредственно с микросборкой, может повлечь сбои в работе при значительных КСВ. Поэтому и применена такая гальваническая развязка.
Схема антенного модуля коммутации показана на рис.2:
В модуле коммутации применены реле РЭН33, в которого четыре переключающих контакта, для увеличения надежности и мощности, включены параллельно (рис.3).
рис.3
При длительном нахождении реле РЭН33 под напряжением равным номинальному обмотка значительно нагревается, что нежелательно. Поэтому реле модуля коммутации РЭН33, включаются через «форсирующую» цепь, состоящую из параллельно включенных 2-х резисторов, мощностью 2 Вт и электролитического конденсатора 1000 мкф. Реле включается «форсированным» напряжением 24 В, которое потом снижается до достаточного для удержания реле напряжения 12…14 В. В таком режиме реле может находится во включенном состоянии длительное время без заметного нагрева обмотки.
Контакты реле модуля коммутации включены таким образом, что при отсутствии напряжения на обмотках реле, выключенных антенн, антенны заземлены.
Модуль управления и модуль коммутации соединен кабелем (рис.4).
На завершение статьи несколько фотографий готового антенного коммутатора:
Читайте также: