10.6. PRZEŁĄCZNIKI ANTENOWE

  Przekaźniki antenowe o częstotliwościach granicznych powyżej 1 GHz są ze względu na precyzję konstrukcji mechanicznej dość drogie. Ich cena w Niemczech dochodzi (w zależności od zakresu pracy i dopuszczalnej mocy maksymalnej) do 100 - 300 marek. Parametry niektórych z nich przedstawione są w tabeli 10.7.

Tabela 10.7.
Podstawowe dane przekaźników antenowych.

Oznaczenie	Maks. moc w.cz. [W]	Tłumienie [dB]	Separacja wyjść [dB]	Wsp. fali stojącej	Wtyki
CX 230L	300/500 MHz	0,2/500 MHz	30/500 MHz	1,1/1 GHz	3 x BNC
CX 600N	600/500 MHz	0,2/500 MHz	30/500 MHz	1,1/1 GHz	3 x N
CX 520D	300/1 GHz	0,2/1,5 GHz	50/1 GHz	1,05/1 GHz	3 x N
CX 530D	300/1 GHz	0,2/1,5 GHz	50/1 GHz	1,05/1 GHz	N + 2 x BNC
CX 540D	300/1 GHz	0,2/1,5 GHz	50/1 GHz	1,05/1 GHz	3 x BNC

Przekaźniki dostępne są m.in. przez firmy "UKW Berichte" i "Schuster".

    Szczęśliwie w wielu przypadkach można obejść się bez przekaźnika antenowego, ponieważ większość telewizyjnych stacji przekaźnikowych stanowią stacje skrośne wyposażone w kanały wejściowe pracujące w innych pasmach aniżeli nadajnik. Stacje indywidualne mogą być więc wyposażone w dwie niezależne anteny: nadawczą i odbiorczą.
    W szczególnych przypadkach odbioru i nadawania w tym samym paśmie tańszym rozwiązaniem jest zastosowanie elektronicznego przełącznika antenowego własnej konstrukcji. Jest to tym łatwiejsze, że nadajniki TV FM pracują przeważnie ze stosunkowo małą mocą wyjściowa.
    Jako elementy przełączające stosowane są przeważnie diody PIN. Jest to specjalna odmiana diod półprzewodnikowych, w których pomiędzy warstwami półprzewodnika o domieszkowaniu typu P i N znajduje się warstwa neutralna - bez domieszkowania (warstwa I). Bardzo niska częstotliwość graniczna diod PIN (typowo 1 - 5 MHz) usuwa niebezpieczeństwo prostowania sygnałów w.cz. nawet jeżeli ich amplituda przekracza próg detekcji. Diody te pracują więc tylko jako przełączniki przewodzące lub nie przewodzące sygnałów w.cz. w zależności od stałego napięcia polaryzującego (albo jako oporniki sterowane prądem stałym). Są one dość często stosowane w urzadzeniach odbiorczych do przełączania zakresów lub tłumików wejściowych. Ich dodatkową zaletą w porównaniu ze zwykłymi diodami detekcyjnymi jest też mała pojemność złącza PN - poniżej 1 pF - spowodowana izolacją warstw P i N przez warstwę neutralną (większym odstępem "płytek" kondensatora). Użycie diod detekcyjnych jako przełączników niesie ze sobą niebezpieczeństwo powstania szerokiej gamy produktów pasożytniczych w wyniku detekcji sygnału. Zjawisko to jest znane wielu posiadaczom nowoczesnych odbiorników krótkofalowych, w których za cenę nieznacznej oszczędności nawet renomowane firmy obdarowują słuchaczy wysokim poziomem zakłóceń powstających w wyniku modulacji skrośnej.
    W najprostszym przypadku przełącznik antenowy może składać się z dwóch diod zasilanych napięciem polaryzującym tak, aby zawsze przewodziła tylko jedna z nich - odpowiednio w torze nadawczym lub odbiorczym. W przypadku przełączania sygnałów większej mocy należy użyć kilku diod aby nie przekroczyć maksymalnej dopuszczalnej mocy strat na diodzie. W nieco bardziej rozbudowanych układach diody przełączające mogą być odizolowane od toru w.cz. za pomocą transformatorów ćwierćfalowych wykonanych w postaci linii paskowych lub z odcinków kabla koncentrycznego.
    Na rysunku 10.23a przedstawiony jest schemat przełącznika diodowego zawierającego transformator ćwierćfalowy. Po doprowadzeniu napiecia stałego diody D1 i D2 znajdują się w stanie przewodzenia. Wyjście nadajnika połączone jest z anteną, jednocześnie zwarcie spowodowane przez diodę D2 jest transformowane przez linię ćwierćfalową na rozwarcie dla w.cz. po stronie gniazdka antenowego i tor odbiorczy jest w tym czasie odłączony od anteny. Po wyłączeniu napięcia polaryzującego diody przestają przewodzić, co powoduje odcięcie nadajnika od anteny. Wysoka oporność diody D2 połączonej równolegle do 50-omowego wejścia odbiornika powoduje, że linia ćwierćfalowa transformuje oporność wejściową odbiornika na oporność 50 omów po stronie anteny i gałąź odbiorcza jest otwarta. Przełącznik taki może być wykonany we własnym zakresie, przy czym jako transformator ćwierćfalowy może służyć drukowana linia paskowa albo odcinek kabla koncentrycznego (należy pamiętać o uwzględnieniu współczynnika skrócenia). Poprzez dobór odpowiedniej długości transformatora przełącznik może być dostosowany do pracy w dowolnym wyższym paśmie amatorskim: 70, 23, 13 cm itd. Oprócz niskiej ceny zaletą przełącznika elektronicznego są b. krótkie czasy przełączania, predystynujące go do użycia w nadajnikach pakiet radio. Dla powiększenia stopnia separacji odbiornika można zastosować w przełączniku dwa identyczne transformatory ćwierćfalowe z dwoma diodami zwierającymi.

    [rys. a_23]

    Na rynkach zachodnich dostępne są też gotowe moduły przełączające na różne pasma, m.in. na pasma 23 i 13 cm. Przykładem takiego rozwiązania może być moduł hybrydowy MD004H firmy Mitsubishi dla zakresu 1200 - 1300 MHz (rysunek 10.23b). Maksymalna moc wyjściowa przenoszona przez przełącznik wynosi 50 W przy prądzie przewodzenia diod 50 mA. Tłumienie wnoszone przez przełącznik wynosi 0,5 - 1 dB w obu gałęziach (nadawczej i odbiorczej).
    Rozwiązanie przedstawione na rysunku 10.24 nie zawiera transformatora ćwierćfalowego, wymaga natomiast zastosowania przełącznika napięcia polaryzującego (może to być oczywiście dowolny przekaźnik). W zależności od jego położenia przewodzi dioda PIN (MA47047, BA379, BA479, HP5082-3379) w torze nadawczym lub odbiorczym.

    [rys. a_24]

    W bardziej rozbudowanym przełączniku oprócz diod szeregowych zastosowane są diody równoległe zwierające nieczynny w danym momencie tor. Włączone w szereg diody krzemowe przyspieszają zanikanie napięcia polaryzacji na diodach PIN - pojemności po stronie odciętej od zasilacza są niższe od pojemności całości układu. Wartości elementów podane bez nawiasów odnoszą się do pasma 23 cm, wartości w nawiasach - do pasma 13 cm.

    [rys. a_25]

    Dławiki w obwodzie zasilania diod mogą być wykonane w najprostszy sposób z drutu przeciągniętego przez rdzeń ferrytowy o kilku otworach, w postaci cewek powietrznych (kilka zwojów drutu nawiniętego na średnicy 3 - 4 mm) lub w postaci drukowanej w zależności od zakresu częstotliwości pracy.