Je tomu pár dní zpět, co mne nakopnula k činnosti rozvíjející se diskuze na dotaz Honzy PJ skrze připojení vícevýfukového rádia typu IC9700 na anténu tipu bílou hůl. Budeme se tedy primárně bavit o VHF+.
Honzova otázka původně zněla na téma jak připojit k vícevýfukovému rádiu s pásmy zejména 2m a 70cm jednu anténu typu bílé hole. Jeho nápad byl, připojit "opačně" anténní přepínač. a tím směrovat signál z více výstupů rádia do jedné kombinované antény.
Takové řešení vypadá na první pohled celkem jednoduše a zdá se i funkčně. Bohužel pouze na první pohled. Takový přepínač, diplexer a jiný vehement například s relátky má totiž několik vlastností:
1. Průchozí útlum - většinou pod 1dB. Hodnota, která běžného amatéra s KV transcieverem až tak výrazně netíží ? Proč ? Protože jenom součet všech různých propojek, konektorů, antén neznámého zisku udělá víc.
2. Přizpůsobení portů - tedy jaké SWR uvidí výstupní port rádia - zase to nebývá nic tragického, běžně oko 1,5
3. Izolace mezi porty - a to je oč tu běží. Tento parametry určuje, kolik signálu nám bude přelézat do sousedních výstupů a pokoušet se nám odpálit druhý výstup rádia.
Toho času většinou ve stavu příjmu, nebo - pakliže se jedná o druhé samostatné rádio ve stavu nedefinovaném. Pokud bude tati izolace malá, může se nám stát, že si odpálíme zbývající zapojené porty na transcieveru, protože se nám část signálu bude otáčet ne do antény, ale na jiný "konektor". Za ním je pak v transcieveru citlivá elektronika - zejména vstupní předzesilovače a ty můžeme velmi lehce a rychle zničit.
4. Posledním parametrem, který nás zajímá je, jak "přepínací" zařízení zachází s ostatními porty, které momentálně nejsou používány. Základní "přepínače" něřeší vůbec nic, všechny výstupy krabičky, kterými zrovna neprochází signál i když jsou připojeny k transcieveru slouží jaké anténa a izolace naší výhybky mezi správnou kolejí a tou vedlejší bývá tragická.
Lepší přepínače v sobě mívají velkého "plechového pavouka", který v podstatě přirozeně zkratuje všechny momentálně nepoužité směry a pouze ten, na který máme přepnuto je odzkratován vnitřním nadzvednutím tohoto plechového pavouka nad správným výstupem. Dosahuje se tím pak podstatně lepšího oddělení a jistým způsobem takový přepínač, pokud ho při odchodu z hamovny přepneme někam jinam, funguje jako primitivní přepěťovka, respektive svádí statiku do země. Takže je menší pravděpodobnost, že něco odejde ještě před bouřkou...
Nuže, co teď ? Podíváme se blíže na to, co se skrývá v IC9700 a pak rozebereme, co si dovolit můžeme a co už raději ne.
Blokévé schéma vypadá zhruba takto:
Napřed jsme tedy ořezaní jedním LPF filtrem bez bližší specifikace, pokračujeme reléovým přepínačem a za ním máme první HPF filtr fc 90MHz.
To je pro začátek dobré síto. Pokračujeme přes attenuátor a dostáváme se na BPF s fc 146MHz To je první zarážka a zároveń to nejcennější síto, které nám chrání předzesilovač. Ten je první a v podstatě jedinou součástkou, kterou máme možnost odpálit něčím, co tam nemá co dělat.
Prakticky to stejné, jako u VHF. Na začátku hrubý BPF, přepínač RX / TX cesty, HPF s fc 350MHz a za attenuátorem poslední záchrana v podobě BPF s fc na 440MHz.
Tady si trochu zjednodušili práci. Nacházá se zde pouze přepínač RX/TX, HPF s FC 900 MHz a za attenuátorem rovnou kritický předzesilovač.
Co z toho vyplývá ? IC9700 má na všech vstupech zařazeny pásmové filtry, které by byly schopné potlačit nežádoucí frekvence, které se dostanou v sobě vysílání na jiném výstupu i na ně.
ALE. součástky v RX cestě jsou dimenzované pouuze na velmi malé napětí, nacházející se zde při příjmu. Pokus zavysílat nějakým reálným výkonem do druhého anténního vstupu v každém případě dopadne špatně. Napřed to možná nedají kondenzátory v pásmových filtrech. Pak skoro jistě přepínací diody v attenuátoru a premp už bude jenom třešnička na dortu.
Za výše zmíněnými filtry se pak nachází předzesilovač založený na NJG1152KA1, který udělá puf nad 10dBm. Otázkou zůstává, nakolik se nám podaří protlačit napětí neodpovídající propustné frekvenci pásmových filtrů až tak daleko, aby se dostalo až k předzesilovači. Sázet se nebudeme. Chtěl jsem udělat exaktní výpočet, ale výrobce patrně záměrně neuvádí u většiny cívek skutečné indukčnosti, ale pouze kódové označení... Nedá se... Musíme tedy věřit popiskám v blokovém schématu. Jediné čemu můžeme spolehlivě věřit, je hodnota +10dBm od výrobce IC předzesilovače, pokud bychom uvažovali tak, že nám náš nechtěný signál přeškočí všechny filtry. Jiná situace by ovšem nastala, pakliže bychom chtěli přepínat dvě rádia, obě "nakolíkované" na stajné pásmo a jedním přepínačem přepínat kdo bude zrovna okupovat anténu. V tomto případě budou všechny filtry ze hry a jediné co nás dělí od pohromy je právě deklarovamných +10dBm. Což je jak známo 10mW a to je opravdu prd. Takovouto hodnotu bez problém vytvoříme pouze dvěma anténami na jedno pásmo na jednom stožáru a ke zničení rádia nepotřebujeme ani přepínače a jiné experimenty.
Posuneme se tedy zase o kousek dále. Už víme co nesmíme překročit. Teď zkusíme pokoumat, jak toho dosáhnout.. nebo naopak nedosáhnout.
Základní možnosti jsou následující:
1. Klasický anténní přepínač - mechanická záležitost, někdy velmi, ale opravdu velmi pochybně řešená ohýbáním kousku plíšku v krabičce mezi konektor. Izolace mezi porty velmi pochybná, o přizpůsobení na nějaké rozumné úrovni si můžeme nechat jenom zdát. Typicky jsou takto provedené levné KV přepínače a většina těch "CB" Podstatně lepší přepínače pro vyšší pásma už se pokouší o laděné provedení. Pokud možno o impedance né až tak vzdálení našim nominálním 50 Ohm. Ty ještě o kousek lepší pak v sobě mají, jak již bylo řečeo, velkého pavouka a co se zrovna neúčastní přenosu je mechnicky zkratováno, aby nepomáhalo v přenášení VF pole mezi zbytkem. Velké riziko této varianty při použití je, že zapomeneme otočit do správné polohy, nebo bez koumání přepneme rádio na jiné pásmo a zavysíláme - v tom momentě vysíláme do tvrdého zkratu uvnitř přepínače a je jenom na štěstí a ochranách rádia, jak na tento tvrdý zkrat zareaguje.
Typicky dobrým, ne-li nejlepším mechanickým přepínačem je současně CO-4N Malcott´s. Jdená se o italský výrobek, který přebírá velké množství výrobců a lepí na něj svoji nálepku.
https://moonrakeronline.com/watson-cx-sw4n-4-way-n-type-coax-switch
Deklarováno je pak oddělení až 60dB / změříme /, velmi dobré přizpůsobení a přenesený výkon šplhající se až do kW. Tento přepínač v sobě má onoho zkratovacího pavouka a funguje excelentně. Osobně jsem jich v dřívějších dobých využíval několik a provedení bylo velmi dobré. Cena však jaksi odpovídá kvalitě.
Co nám říká měření -
Izolace VHF, Port 1 výstup - Port 4 nežádoucí
Izolace VHF, Port 1 výstup - Port 2 nežádoucí
Izolace VHF, Port 1 výstup - Port 3 nežádoucí
UHF Port 1 výstup, port 3 nežádoucí
UHF, Port 1 výstup, port 2 nežádoucí
UHF, Port 1 výstup, port 4 nežádoucí
Izolace HF, Port 1 výstup - Port 4 nežádoucí
Izolace HF, Port 1 výstup - Port 3 nežádoucí
Izolace HF, Port 1 výstup - Port 2 nežádoucí
2. Další možností je použití anténního diplexeru. Tedy krabičky, která obsahuje soustavu propůustí, zádrží a podobného balastu, která nám předem nalinkuje trasu jaká frekvence vyleze ze kterého kabelu.
Nejběžnějším a velmi dobrým zástupcem je Diamond MX3000N. Velmi zjednodušeně řešeno krabička, která řeší problémy právě majitelů IC9700 a podobných, pakliže chtějí vysílat do bílé hole a jiných multiband antén - klidně i dual Yagi..
Tento zázrak nám zajistí, že nepotřebujeme nic přepínat. Integrované "výhybky" natvrdo sloučí jednotlivé trasy bez toho, aby se navzájem pohádaly. Na rádiu se pak nic nepřepíná, nad ničím se nepřemýšlí..
Výsobce deklaruje izolaci mezi porty 55dB. A na to se právě zaměříme. Vysílací výkon 100W je jak známo 50dBm, Pakliže je oddělení 55dB, tak nám na druhém konektoru, kde právě nevysíláme přistaně něco jako -5dBm. Což je o 15dB pod limitem, kdy se to bude předzesilovači hrubě nelíbit - a to ignorujeme fakt, že před nám máme ještě sadu pásmových filtrů, které by nám signál o neodpovídající frekvenci na vstupu měly potlačit a k PA by se vůbec neměl dostat... Takže se držíme na cca 1/30 výkonu, který by byl nebezpečný. To by šlo..
Zkusimě si tedy něco změřit Zajmat nás bude stav při "ideální anténě" jakožto umělé zátěži na výstupu a taktéž při upadnuté anténě, nebo nezapojeném výstupu:
Izolace z VHF portu do UHF portu
Izolace z VHF do UHF portu + "Upadnutá" anténa nic extrémního nezpůsobuje - samozřejmě je třeba brát nakmitané napětí a ohrožení samotného Triplexeru...
Izolace z VHF portu do SHF portu
Izolace z VHF do SHF portu + "Upadnutá" anténa nic extrémního nezpůsobuje - samozřejmě je třeba brát nakmitané napětí a ohrožení samotného Triplexeru...
UHF to VHF
UHF to SHF
SHF to VHF
SHF to UHF
3. Dalším zástupcem anténních přepánačů jsou dnes velmi oblíbené relátkové. Ty se používají zejména v KV na přepínání všech možných kombinací antén, směrů..
Princip je stejný jako u mnechanického přepínače. Relátka to však zjistí definovaně. U těchto přepínačů se pak kombinují systémy zapojení více kontaktů, zkratování všeho možného proti všemu, terminace na 50 OHm a další fikanosti. Mým neojblíbenějším zástupcem, i když pro KV, je MicroHam Trio. Trio je maticový přepínač všeho se vším ovládaný jak ovládací jednotkou, tak přes síť, internet, aplikace.
Samotný přepínač pak může být umístěný někde u antén, na střeše, prostě kdekoli a vnitřní ovládací hlava s displejem je v teple hamshacku. Přepínač má mapěti na antény, pásma.. prostě malý počítač.Maticová funkce nám pak poskytuje možnost připojit tři transcievery na 6 RY/TX antén a k tomu ještě koncový stupeň a přijímacéí antény. Můžeme si tedy nastavit jakoukoli kombinaci tohoto signálového nádraží a přesto nedojde ke zničení transcieverů. Izolace mezi porty je až ukrutných 90dB, což jsem osobně měřil a nedochází k potížím s nechtěným signálem ani při použití mého 2kW koncového stupně!
Něco jako závěr ?
Co mám z toho tedy vylezlo ?
Použití diplexeru či triplexeru není u IC9700 ani obecně problém. Pakliže ho samozřejmě nezničíme nějakými extrémy. Nicméně to můžeme i samotné rádio a další vybavení.
Použití sebelepšího mechanického přepínače i v ceně cca 5000 je velmi problematické. na VHF a výše už oddělení mezi porty prostě není dostatečné.
Použití sebelepšího mechanického přepínače na dvě rádia v pásku KV je potenciálně možné, ale při 100W s nemalým rizikem.
Matematika všech "grafů" z mého měření je prostá. 100W = 50dBm, pakliže máme vysoké riziko smrti TRxu na +10dBm, tak cokoli s izolací horší, než 40dB = jistá smrt / pokud bychom se bavili o dvou rádiích na stejném pásmu, varianta dvou jiných pásem nám přidá možné pásmové filtry a tedy šanci, že se tento signál za ně nedostane /
Potřebujeme tedy ideálně něco s izolací lepší, než 50dB... Diplexer je tedy v těchto ohledech"tak akorát" aby nám tuto podmínku splnil.
Projistu dodám, že neberu zodpovědnost za to, že si na základě těchto informací odpálíté rádio... Článek pouze ukazuje možnosti, jaké nám dává dnešní technika a slouží ke studijním účelům.
Současně je třeba upozornit, že celé měření probíhalo v ideálních podmínkách a anténa byla simulována jako umělá zátěž. V reálných podmínkách se můžou komponenty sestavy chovat jinak.
,