Антенный коммутатор своими руками
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.
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).
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:
Источник
Антенный коммутатор на 144 МГц
С.Ксенофонтов
Радио — Дизайн N 1-98,c.19-20
Из теории длинных линий известно, что четвертьволновый отрезок коаксиального кабеля, короткозамкнутый на конце, на резонансной частоте имеет бесконечно большое сопротивление. Из-за отсутствия высокочастотных коаксиальных реле длительное’время использую это свойство для коммутации антенного усилителя, рис.1.
В режиме приема на антенный усилитель и обмотки реле подано напряжение питания. Четвертьволновые отрезки, подключенные к входу и выходу усилителя являются продолжением соединительного кабеля и при Rвх к Rвых, равного волновому сопротивлению кабеля не оказывают влияния на параметры фидера. Четвертьволновые отрезки, предназначенные для «обхода», короткозамкнутыми отрезками со стороны антенны и трансивера имеют большое сопротивление. Их амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) приведена на рис.2.
Таким образом, кроме чисто изоляционных свойств они обладают и фильтрующими свойствами, являясь довольно эффективным фильтром с крутыми скатами, обусловленными высокой добротностью на резонансной частоте.
В режиме передачи питание с усилителя снимается, а его вход и выход заземляются, что обеспечивает практически полную гарантию защищенности от проникновения ВЧ сигнала передатчика. Кроме того, четвертьволновые отрезки, подключенные непосредственно к входу и выходу антенного усилителя, являются режекторными фильтрами для передатчика, а два других отрезка, соединенные последовательно, имеют длину, равную 0,5 лямбда и обладают свойством трансформатора сопротивлений 1:1, не оказывая влияния на параметры фидера.
В качестве коммутационных реле могут использоваться любые, имеющиеся в наличии. Основное требование к реле — как можно меньшая межконтактная емкость. Хорошие результаты получаются при использовании РЭС-34, РПВ-2/7 и т.п. при выходной мощности до 200 Вт.
Вариант изготовления антенного коммутатора приведен на рис.3.
Четыре четвертьволновых отрезка кабеля, длиной 342 мм для частоты 144,1 МГц размещаются в дюралевой трубе длиной 340 мм и диаметром 30 мм. Один конец трубы завальцован в небольшую коробку с двумя высокочастотными коаксиальными разъемами (справа на рисунке), разделенными экраном. Другой конец завальцован в большую коробку (слева на рисунке), в которой находятся два реле и плата усилителя мощности, рис.3. Следует учитывать требования к монтажу высокочастотных устройств и обязательно отделять экраном входную цепь от выходной.
На этом же принципе, основываясь на свойстве четвертьволнового отрезка, осуществляется безрелейная коммутация 20-ти ваттного усилителя мощности, установленного в автомобиле. Вместо высокочастотных реле используется диодная коммутация — встречно-параллельное включение кремниевых диодов КД503Б, рис.4.
В режиме передачи ВЧ сигнал трансивера открывает ключи и четвертьволновый отрезок со стороны входа РА оказывается короткозамкнутым, а со стороны антенны имеет большое сопротивление. В режиме приема мощности сигнала, поступающего из антенны, недостаточно для того, чтобы открыть ключи и сигнал через четвертьволновый отрезок беспрепятственно проходит на вход трансивера. При очень большом сигнале диодные ключи выполняют защитную функцию.
Усилитель мощности собран на транзисторах КТ925А и КТ925В по схеме, опубликаванной в «Р-Д» №1-96.
На его вход с «ручного» трансивера подается 100 мВт, а на нагрузке 50 Ом получается около 20 Вт. Усилитель работает на укороченную четвертьволновую магнитную антенну СВ диапазона с частично обрезанной верхней частью — выше удлиняющей катушки.
Источник
Антенный коммутатор
Мысль о необходимости изготовления качественного антенного коммутатора заставила изучить наработки коллег в этой области. В связи с этим, был порыт интернет и я столкнулся с тем, что, фактически, выложенных наработок интересных решений (да еще и с фотографиями) не оказалось. Обсуждение в форумах давало некую ясность об отдельных аспектах, но остальное пришлось додумывать самому.
Предстояло решить такие вопросы:
- Надежность
- Внесение минимальных рассогласований в тракт АФУ
- Гибкость конфигурирования, применительно к изменяющимся интересам в HAM -радио
- Вандалоустойчивость
- Эстетичный внешний вид
Основной и дорогостоящий вопрос — выбор реле. Несмотря на достаточность надежности разных изделий для автопромышленности, я решил «заложиться» на все случаи жизни и собрал 10шт реле В-1-В (tnx RV9CPA). Из них 7 пошли на основную нитку и 3 – на вторую. Заготовленные ранее для этой цели РЭН-33 было решено пустить, впоследствии, на коммутацию элементов различных НЧ антенн. Сейчас я бы сделал пульт на переключающих реле SANYO U типа SZ — S -124 L , но это будет уже следующий коммутатор.
Ну и далее, этапы конструирования моего коммутатора.
- Компоновка ящика заняла некое время, но, в конечном итоге, решение было принято и начались слесарные работы
2. Для того, чтоб систему можно было гибко конфигурировать, было принято решение использовать плинты KRONE . Я использовал размыкаемые, но если Ваш корпус будет недостаточно герметичен, надежнее будут те плинты, которые имеют неразмыкаемые контакты.
Работа с «колбасой» из кучи кабелей и проводов управления была такой:
Я живу на 1 этаже в 9 этажном доме, а коммутатор должен стоять на крыше. Можете себе представить длину кабельного жгута — 60м! А в него вошли:
— магистральный фидер RFS ½’
— магистральный фидер SAT -50 для второго радио (на случай, если оно появится)
— кабель SAT -50 для TV -антенны
— кабель SAT -50 для УКВ антенны Х-300
— кабель заземления 16 кв.мм.
— кабель управления поворотными устройствами YAESU
— «полевка» П-274 для запитывания из шека электрической розетки 220В, смонтированной в коммутаторе.
— 3 витых пары UTP -5 для коммутации реле и прочих нужд
Что ж – солидно.. Было решено все это разместить в металлорукаве 52мм. В дальнейшем оказалось, что такой диаметр избыточен, да и максимальный бур к перфоратору имел диаметр 40мм. Выше — уже очень профессиональная техника и отверстие в стене стало бы «золотым» по затратам на него.
Поиски металлорукава 38мм «в розницу» привели к пониманию того, что такой товар – редкая штука (не «ходовой» товар) и, к тому же, одним куском 60м не продается. И даже три куска по 20м найти было нереально, а делать уже что-то было нужно. В итоге, с трудом было найдено два куска по 20м + остатки добил «гофрой» 45мм длиной 20м.
Теперь можно вывозить все кабели в поле. Была найдена нужная площадка и мы вдвоем с RZ 9 CX принялись раскладывать кабели, их компоновку и вязку к кондуктору из проволоки диаметром 3мм (напоминаю – все это будет висеть с 1 по 9 этаж вертикально). Сам жгут вязался изолентой. Но не хорошей импортной, а нашей – жесткой. Затем весь жгут еще в нескольких местах вязался к кондуктору.
Теперь задача: весь жгут протолкнуть в 60 метровый металлорукав. Задача не такая простая, как кажется, т.к. диаметр металлорукава предельно минимален. Делалось это по очереди – каждый сегмент экрана по отдельности натягивался на жгут.
Далее нужно скрепить три куска экрана (металлорукавы и гофру) таким образом, чтоб это было прочно и герметично! Применялась вязальная проволока (прочность) и герметик в пистолете (герметичность).
Вся конструкция была с трудом смотана с максимально возможным диаметром и с еще бОльшим трудом (тяжело!) погружена в большой багажник моего Ниссана и привезена к дому.
Далее на уровне -2м от парапета крыши (чтоб не было свободного доступа) в стену вворачивался анкер с кольцом длиной 250мм – за него планировалось крепить карабин кондуктора. Собственно, этот анкер и должен будет держать на себе вес всего жгута в дальнейшем.
Подъем осуществлялся грузовой веревкой с крыши за карабин, который затем и был закреплен за анкер – конструкция начала принимать первые очертания.
Далее нужно было пробурить в стене балкона толщиной 500мм отверстие для ввода металлорукава. Для этого был взят напрокат профессиональный перфоратор и бур 40мм SDS-max. Бытовой перфоратор для этого не годится..
Завершением стало крепление жгута в металлорукаве вдоль стены здания в 4 местах на сантехнические хомуты с резиновыми прокладками – для исключения разбалтывания всей конструкции. Силовую вертикальную нагрузку хомуты не несли.
Что ж – самая важная часть была завершена. Далее заведение жгута в корпус коммутатора, уже закрепленного на стене аппаратной лифтовой и разделка концов кабелей.
Вот так это выглядит:
Останавливаться на тонкостях монтажа и разделки не буду – на фото выше примерно все понятно. Лишь обращу внимание на необходимость герметизации места ввода жгута в корпус коммутатора. Также нужно обратить внимание на практичность разделки кабелей UTP – в коммутаторе они разводятся на плинты KRONE , а в шеке я их связал в кучу и распаял внутри разъема DB -25, который впоследствии должен будет присоединяться к пульту управления коммутатором.
Вот мы и подошли к другой важной части: как-то всем этим нужно правильно и удобно управлять! Здесь надо отметить, что 3 года пульт выглядел вот так:
Т.е. переключал антенны на одной нитке и еще коммутировал одновременно запад/восток и CW / SSB . Но это было лишь временное (и не очень удобное) решение.
Идея создания пульта включала в себя следующие моменты:
- Удобство произведения операций
- Все операции по управлению антенным хозяйством должны производиться из одного корпуса
- Надежность
- Эстетичность
- Функциональность
Очень уж хотелось обойтись без всяких П2К с зависимой фиксацией, галетных переключателей и прочего анахронизма. Решение пришло как-то неожиданно при переключении программ на старом телевизоре у знакомых. Псевдосенсорное управление казалось очень уж практичным – осталось продумать этот вопрос. И тут на глаза попалась идея, озвученная здесь да еще и с одновременным озвучиванием работы сплитом – фактор важный, т.к. мне хватило WPX 2009 CW , когда в короткий период активизировавшейся статики прием на A 3 S на 21МГц был просто невозможен, а переключение на 2эл на 7МГц создавало эффект прослушивания на антенну Бевереджа. Но ручное переключение галетником доставляло проблемы! А здесь предлагалась автоматическая ее реализация, пусть и недостаточно корректная. Естественно, и этот вопрос подлежал проработке и вот уже решение готово!
Что ж — поиски корпуса! Хотелось, безусловно, что-то такое металлическое, что позволяло бы экранировать конструкцию, но подходящего ничего не было, да и после раздумий уже приоритета эта мысль не составляла – был куплен пластиковый корпус какого-то нонэйм производителя за 300р. Приобретение нужных кнопок PSW-22 , нужного цвета, да еще и без фиксации, на тот момент, оказалось нереальной задачей – в городе их уже не было, а если и находились, то единичные экземпляры. Тут мне помог мой друг RA 3 ATX – пачка из 24 кнопок была мне доставлена почтой и сразу началась компоновка передней панели. С учетом того, что я планировал функцию сплита, количество кнопок увеличивалось в два раза, что несколько удручало, т.к. передняя панель выбранного корпуса уж очень не располагала столько в себя вместить, с учетом необходимости размещения на ней кучи тумблерочков и всяких дополнительных переключательчиков.
Размещение кнопок было смоделировано и файл с изображением отправился на e — mail RV 9 CTD – Андрей помог на промышленном оборудовании нарезать кучу квадратиков в передней панели под кнопки на лазерной установке, чем сэкономил мне кучу сил, времени и нервов.
После получения панели, незамедлительно были вставлены кнопки – очень уж не терпелось посмотреть, как это выглядит. Забегая вперед, отмечу, что делать это было рано, т.к. предстояло в панели еще просверлить несколько других отверстий. Но уж ооочень хотелось J В таком виде панель пролежала года 2 – пока у меня не пришло новое вдохновение и я не взялся за изготовление пульта снова.
Далее были продуманы все возможные варианты коммутаций и принято решение о размещении дополнительных переключателей на передней панели, которые и были установлены.
Что ж – дальше уже включался паяльник. Было решено разместить детали на макетной плате, в целях придания гибкости переконфигурирования конструкции в будущем.
Процесс пайки опускаю, отмечу лишь, что все внешние органы управления к плате крепились на разъемах для удобства извлечения ее из корпуса и произведения необходимых переконфигураций. Сначала паялась передняя панель:
Монтажные перемычки делались с обратной стороны проводом МГТФ.
Сверлилась и точилась задняя панель, которая должна иметь кучу разъемов, включая «перспективные». Я еще применил коммутационное поле (как в БМЗ Р-140) для того, чтоб в случае переконфигурации антенного хозяйства можно было оперативно изменять «настройки» пульта при автоматическом переключении антенн.
Итак, что было реализовано в пульте:
- Возможность полноценной работы на разные антенны при переключении RX / T Х (сплит)
- Встроен автоматический Band Decoder для возможности автоматического переключения антенн
- Установлено коммутационное поле, которым можно «программировать» соответствие антенн диапазонам при автоматическом переключении антенн
- Смонтированы раздельные органы переключения Запад-Восток и CW / SSB
- Смонтирован отдельный ручной переключатель антенн для второй магистральной нитки
- Смонтирован отдельный трехпозиционный тумблер для внешних приемных антенн (запад-север-восток)
- Блокировка кнопок переключения антенн в режиме ТХ
- Управление двумя поворотными устройствами YAESU (G800 и G1000) посредством одного пульта и по одному кабелю. При включении антенны 40-2CD на 7МГц реле РЭС-22, расположенная внутри коммутатора, перебрасывает кабель управления на G-1000. В обесточенном состоянии кабель управления постоянно подключен к G-800 с A3S.
Собственно, схема пульта отображена ниже:
Я не стану останавливаться на источнике питания и схеме Band Decoder а, т.к. у каждого конструктора эти варианты могут быть свои. Куча реле в пульте — из тех, которые были на 12В в большом количестве (tnx RZ9CX). Кстати, реле просто между собой клеились двусторонним скотчем, после чего весь брикет из 16 реле тем же скотчем клеился к плате. В зависимости от используемых типов реле, рекомендуется зашунтировать каждую обмотку диодом (VD25-VD39 на вложенной схеме), чтоб не повредить управляющие транзисторы.
В верхней микросхеме используется только 7 портов, т.к. всего 7 антенн для передачи. А в нижней микросхеме используются все 8 портов, т.к. дополнительное реле с разъемом установлено для отдельной приемной антенны, непосредственно в коммутаторе и может использоваться в режиме «сплит».
Обратите внимание на подключение кнопок основного узла (на базе IC1). Т.к. при включении пульта всегда происходит автоматическое включение порта №1, на него и была подключена чаще используемая антенна (A3S, в моем случае). Порт №2 пропущен.
Единственное, что было бы правильней – взять индикацию включения антенны непосредственно с реле (см. схему). Но в выбранных микросхемах такая возможность уже была встроена и я воспользовался ей.
А вот результат:
Rus RK9AD (Tuesday, 07 September 2010 09:49)
Очень удобный коммутатор! а в кнопках есть возможность надписи делать? какой бэнд например?
RV9CX (Tuesday, 07 September 2010 10:32)
Конкретно на кнопках — нет. Я планировал между кнопками клеить лэйбл с названиями антенн. А еще у меня куплены шрифты переводные, но руки до них так и не дошли))) Когда все сделаю — последнее фото заменю.
Alex (Monday, 13 September 2010 06:22)
Кнопки — PSW-22, а не PSW-21 !!
RV9CX (Monday, 13 September 2010 07:47)
Согласен — исправил. Лет-то уж сколь прошло, совсем забыл))
Mike RW6HKF (Friday, 15 October 2010 12:51)
Я бы еще обмотки реле зашунтировал диодом, иначе может быть пробит управляющий транзистор при отключении реле.
RV9CX (Friday, 15 October 2010 18:54)
Все правильно, но для других реле, у которых, действительно, обмотки такие, что требуют дополнительных мер. Да и тут против КТ816 не попрешь))
Олег (Sunday, 24 October 2010 06:05)
Какой тип кабеля использовали для
управления поворотками ? Длинна не
маленькая ,как с падением напряжения?
RV9CX (Sunday, 24 October 2010 06:20)
Марку точно не скажу. Но Вы правы — сечение суммарное хорошее)). Жил, по-моему 16 , каждая по 0.75 мм.кв. — группировал по 4 штуки параллельно — получил 4 толстых жилы. В качестве «минуса» — все оплетки спаяны вместе.
Mike RW6HKF (Saturday, 30 October 2010)
Дмитрий, я бы все же перестраховался с диодами параллельно обмотке, были случаи сгорания и более дубовых транзисторов.
И добавьте возможность скачать схему коммутатора отдельно, а не только ее просмотр в отдельном окне, несколько неудобно для тех, кто захочет повторить.
Удачи!
RV9CX (Monday, 01 November 2010)
>были случаи сгорания и более дубовых >транзисторов
Также известны случаи внезапного сгорания этих диодов)) ОК, Михаил, по Вашей просьбе вношу коррективу в описание и выкладываю схему отдельным файлом. Спасибо за замечания. 73!
US4LS (Sunday, 21 November 2010 19:31)
Говорил тебе, «чиста чОрный» цвет был бы получше на фоне трансивера, а так все — супер.
RV9CX (Sunday, 05 August 2012 09:53)
Костя, согласен с тобой, особенно на фоне того, что даже компьютерные корпуса все черные уже))
ua6lcn (Saturday, 17 November 2012 21:16)
Хочу обратить ваше внимание на реле TRA-2-L-S-Z фирмы TIANBO ,24 вольта .Режим работы контактов по переменному току 250в 16а.не дорогие 42рубля.Очень хорошо подходят для антенно коммутационных дел.3киловатта держат запросто.
vic65@ro.ru (Saturday, 29 December 2012 05:43)
А если сигнал управления с band decoder подключить сразу на базу V1 меньше ключей и сам band decoder сделать на PIC чтобы реализовать идею универсального декодера с Icom
dead (Saturday, 29 December 2012 22:42)
По схеме автора получается, что если перейти в режим автомат светодиоды на кнопках погаснут и как тогда узнать куда кривая band master занесет.
и ещё диодные матрицы в band decoder будут «удерживать» нужную антенну, а как обьяснить усилителю что я ушек к примеру с 10 на 20 и как бы нужно перестроится.
однако сырой проект!
RV9CX (Thursday, 03 January 2013 09:38)
Этот девайс разрабатывался исключительно под МОИ нужды и на 100% свое отрабатывает. А про светодиоды я писал, что, действительно, нужно было взять сигнал от реле, но все же читатели внимательные настолько, что свои 5 копеек не примянут вставить.
PIC и прочее — это уже другой коммутатор, другая схемотехника, другие алгоритмы. Тем более, что промежуточные реле применены для надежности. Нисколько не пожалел, что сделал именно так. В общем, годы идут и он меня исключительно радует.
ua1adf (Monday, 19 September 2016 22:04)
Всё бы хорошо, только схему самого коммутатора не нашёл!
RV9CX (Tuesday, 20 September 2016 03:10)
Там же на фото видно, что все просто, также виден тип реле и понятно, что они замыкающие. И в описании добавлено. Какие вопросы?
Источник
