VHF RX-TX антенный коммутатор.

     Проблема коммутации антенны при переходе от режима приема к режиму передачи УКВ-радиостанции решается обычно применением коаксиальных реле. Штука дорогая и редкая по нынешним временам, да и не без недостатков. Так, например, в реле РЭВ-14 разомкнутый контакт «развязан» всего на –30dB. Предусилитель, расположенный у антенны, долго в этом случае не проживет, особенно если радиостанция ЕМЕ класса. Есть еще один нюанс, связанный с прохождением сигналов очень малой амплитуды через контакты реле.

Неизбежное наличие окисной пленки и различных загрязнений на контактах значительно ухудшает условия прохождения через них чрезвычайно малых токов (в случае приема очень малых сигналов). Мне даже приходилось встречать рекомендации по электрическому пробою этой пленки при каждом (!) переключении реле на прием.

     Однако существуют коммутаторы, использующие свойства четвертьволновых отрезков и имеющие очень хорошие параметры и эксплуатационные свойства. На Рис. 1 изображен такой коммутатор на основе квадратурных мостов.

Рис. 1

     Рассмотрим режим передачи. В этом случае через p-i-n диоды 2А507 (лучше 2А537) протекает прямой ток (около 100 мА) и они открыты. При этом их сопротивление реально составляет доли ома. Четвертьволновые отрезки 37.5 Ом (параллельно включенные отрезки с Z=75 Ом), замкнутые с одной стороны, предположим, сопротивлением открытых диодов около 0.2 Ома, трансформируют его в сопротивление более 7 кОм, подключенное параллельно 50-омным портам «TX» и «Антенна» и их совершенно не шунтируют, благодаря чему энергия распространяется из порта «TX» в порт «Антенна».

     Мощность (очень незначительная) все же просачивается в плечи 7 и 8, при этом синфазно складываясь в плече 3 и поглощаясь нагрузочным резистором, и противофазно – в плече 4. Правильно сконструированный коммутатор может обеспечить развязку портов «ТХ» и «RX» более чем на 60 dB – совершенно недостижимое значение для реле.

     В режиме приема на диоды подается закрывающее их напряжение; при этом сигнал из антенны делится левым по схеме квадратурным мостом пополам в плечах 5 и 6 и передается в плечи соответственно 7 и 8. Фазовые соотношения при этом таковы, что в порт «RX» сигналы поступают в фазе и складываются, а в плечо 3 в противофазе, т.е. мощность в это плечо не передается. При этом затухание сигнала, поступающего из порта «Антенна» в порт «RX» будет около 0.2 dB, что вполне приемлемо даже для ЕМЕ.

     Однако следует иметь в виду, что вход предусилителя, подключаемого в порт «RX», должен быть отстроен по максимуму возвратных потерь, т.е. хорошо согласован. Иначе отраженный от несогласованного усилителя сигнал попадет в балластный резистор и там найдет свой конец, а переходное затухание между портами «Антенна» и «RX» будет далеко не 0.2 dB…

     В реальной конструкции квадратурные мосты должны находиться в коробке по РАЗНЫЕ стороны экранирующей перегородки. Конденсаторы следует применять бескорпусные; их емкость не вредно увеличить до 47 nF. Четвертьволновые отрезки кабеля обязательно следует НАСТРАИВАТЬ на требуемую частоту, используя следующую схему (Рис. 2):

Рис. 2

     В этом случае КСВн, близкий к 1, получится как раз на частоте, для которой испытуемый отрезок есть четвертьволновый.

     Конструктивная реализация квадратурных мостов может быть иной. Например, на полосковых 3-dB направленных ответвителях с лицевой связью. Получится прочная, механически стабильная конструкция, способная коммутировать несколько сотен ватт. Рекомендуется подготовленным радиолюбителям.

     Для управления p-i-n диодами можно применить простой контроллер, изображенный ниже (Рис. 3):

Рис. 3

     Работа схемы особых пояснений не требует. Транзисторы (особенно V2) следует применять средней мощности, поскольку ток через них, в зависимости от типа применяемых p-i-n диодов, может составлять несколько сотен миллиампер. Например, КТ6115. Транзисторы V1 могут быть КТ361. Резисторы 24 Ома ограничивают прямой ток через p-i-n диоды величиной около 100 мА. Хочу заранее сказать, что параллельное соединение p-i-n диодов по постоянному току вряд ли даст равные значения токов через них, поэтому «откусывать» половинку контроллера лучше не надо.

     Данный коммутатор может иметь еще ряд применений. Если в плечо 2 (Рис. 1) установить балластный резистор 50 Ом, а сигнал подавать в плечо 1, то подачей сигнала в порт 4 можно управлять, в том числе и плавно, если плавно менять ток через p-i-n диоды. При этом можно управлять, скажем, мощностью возбуждения РА или даже собрать схему ее автоматического ограничения при достижении заданного порога. КСВн входа\выхода при этом не изменяется. Однако все, что не попало на выход, попадет в балластный резистор.

    С благодарностью приму замечания по поводу вышеизложенного, а также прошу сообщить о результатах изготовления такого коммутатора.

     Успехов в коммутации сигналов на VHF\UHF\SHF!

73! Сергей Н. Носаков (UA6LGO), ross@tsure.ru
       тел. 8634-318014 (рабочий)