|
Na internetu jsem nenašel žádný vhodný návrh směrové odbočnice pro tranzistorový budič ve výkonové kategorii 300 až 500W. Nezbylo tedy než si takovou vazbu udělat doma. A když už jsem tomuto tematu obětoval nějaký čas, možná někomu pomůže, pokud se o výsledky své práce podělím s ostatními. Zdálo by se, že tímto článkem nosím dříví do lesa. Mezi radioamatéry v OK totiž koluje poměrně velké množství inkurantních směrových vazeb Kathrein z GSM základnových stanic. Tato vazba je sice mechanicky perfektní, ale bohužel má v pásmu 2m příliš velký vazební útlum, což v případě tranzistorového PA řádu (jen) stovek Wattů moc nevyhovuje, neboť výkon, odražený od nepřizpůsobené zátěže a vyvedený ze směrové vazby na detektor je při takovém výkonu a nižším poměru PSV nedostatečný k dlouhodobě spolehlivé funkci reflektometrické ochrany. Navíc je tato vazba mechanicky dosti velká a použití konektorů 7/16 je pro malý tranzistorový PA nepraktické. Jiné směrové odbočnice, které lze mezi radioamatéry nalézt, nemají obvykle dobře definované parametry, nebo jsou určeny pro nižší výkony. Tím bylo vymezeno zadání pro směrovou vazbu tranzistorového budiče pro pásma 144 a případně i 432MHz:
První podmínka zadání vedla k jednodeskové směrové vazbě na plošném spoji s vývody ve formě zapájeného koaxiálního kablíku. Pokud ovšem pro takový mikropáskový obvod použijeme běžně dostupný laminát FR4 o tlouštce 1,5mm, vychází pro impedanci 50 ohmů šířka pásmu do 3mm. Taková šířka pásmu je však nedostatečná k přenesení výkonu řádu 500W, protože mikropásek se (při modulaci FSK) hodně ohřívá a jeho zatížení (VF proud cca 3,2A) je mimo rámec povoleného proudového limitu pro tuto šířku pásku. Aby bylo možné použít širší pásek, musel by být použit materiál plošného spoje o nižší dielektrické konstantě (a takový materiál je v radioamatérské praxi těžko dostupný - zejména aby jeho parametry byly identické s požadavkem konstruktéra), nebo zajistit silnější nosnou desku plošného spoje standardních parametrů (FR4). Toto zadání jsem proto vyřešil tak, že jsem použil běžný laminátový substrát FR4 (dielektrická konstanta epsilon R je u tohoto materiálu cca 4,8) o tlouštce 3mm, který vznikne snýtováním dvou 1,5mm silných jednostranných desek plošných spojů tak, že na horní straně je motiv mikropáskového obvodu a dole je nepřerušená zemní plocha. Obě tyto desky jsou snýtovány pomocí dutých mosazných nýtků o průměru 2,5mm a délce 5mm, které jsou na obou stranách propájeny. Ostatní části návrhu byly víceméně rutinní, nicméně neobešlo se to bez opakované výroby desek plošných spojů, než jsem "trefil" vhodnou délku vazebních mikropásků (vazební mikropásky pro detektory jsou navrženy s impedancí 80 ohmů) a jejich vzdálenost (a tedy vazbu) od středového, výkonového pásku. Dalšími parametry, určujícími výkonové limity směrové vazby jsou totiž také zakončovací odpory směrových vazeb (pokud by vazba byla příliš těsná, zakončovací odpor shoří) a maximální závěrné napětí detekčních diod (detekční Schottky diody mají obvykle závěrné napětí jen okolo 20V a vyšší úroveň VF napětí na směrovém vazebním mikropásku by detekční diodu prorazilo. Nicméně po úpravách se vše podařilo dostat do požadovaných limitů a výsledkem jsou směrové odbočnice, jejichž motivy plošných spojů (o rozměrech 80x50mm) jsou zobrazeny zde:
(Tyto plošné spoje lze samozřejmě objednat tady.)
Deska A49 je směrová vazba pro 144MHz s těsnější vazbou, navržená primárně pro polovodičové PA o výkonu 50 až 750W, ale použitelná i pro PA pro 70MHz a 432MHz (pro výkony do cca 150W) Deska A50 je směrová vazba, určená primárně pro SSPA 432MHz pro výkony 100 až 800W, použitelná i pro 144MHz PA s výkony 500 až 800W. Tato vazba se však pro své rozměry již nehodí pro pásmo 23cm. Pro 23 a 13cm navrhnu v budoucnu další vazby, které se dají zhotovit v radioamatérské dílně. Při konstrukci vazeb je nutno dbát na správné propojení zemí na napojení koaxiálních vývodů. Na 144MHz a cca do 300W na 70cm vyhoví vývody pomocí připájených koaxiálních teflonových kablíků (o rozměru jako RG58), pro větší výkony na 70cm je vhodné vazbu vestavět do vhodné krabičky a osadit ji koaxiálními konektory typu N. Součástky detektorů jsou SMD (velikosti 1206), detekční dioda je typu Schottky se závěrným napětím min. 20V a kapacitou do 1pF. Osobně jsem použil inkurantní KAS34, kterých mi kdysi někdo daroval větší množství. Na místě detekční diody ale nepochybně dobře vyhoví jakákoli podobná VF Schottky dioda. Pro úspěšnou funkci směrové vazby - zejména pro dosažení požadované směrovosti - je klíčovou součástkou vhodný zakončovací odpor mikropásku směrové vazby. Deska byla původně navržena pro paralelní kombinaci dvou 1206 SMD odporů 150 ohmů (případně 160 ohmů), ale ukázalo se, že zapájené SMD rezistory mají příliš velkou parazitní kapacitu. Proto jsem nakonec, po delším experimentování, na místě zakončovacího odporu použil klasický, čtvrtwattový metalizovaný odpor o hodnotě 82ohmů, jehož vývody jsou vytvarovány tak, aby vytvořily vhodnou seriovou indukčnost, která kompenzuje paralelní parazitní kapacitu. Tím se podařilo hodnotu směrovosti zlepšit průměrně o 6dB! Pokud nemáte možnost měřit, zachovejte prosím způsob umístění zakončovacích odporů, jak je uvedeno na obrázcích! Mezi tělískem odporu 82 ohmu a deskou by měla být vzdálenost cca 2mm. Zemní strana zakončovacího odporu musí být zapájena vždy dovnitř smyčky vazebního vedení - viz obrázek. Blokovací kondenzátory detektoru jsou 2,2nF a oddělovací odpor 3k3 (vše SMD 1206). Zapojení viz obrázek níže (není tam dosud zapojen vývod detektoru). Pokud směrovou odbočnici nebudete používat ve spojení s komparátorem pro reflektometrickou ochranu (pro použití s tímto obvodem je potřeba detekční diodu zapájet s opačnou polaritou) a potřebujete z vazeb dopředného a zpětného směru vyvést koaxiální vedení (např. pro externí detektory), potom na místě detekční diody osaďte SMD odpor 27ohmů a neosazujte blokovací kapacity. VF vývod je potom nejlépe provést pomocí konektoru SMA zapájeného do boční stěny krabičky směrové odbočnice. Nicméně vezměte na vědomí, že tato vazba není navržena jako součást nějakého měřicího přístroje, ale pro reflektometrickou ochranu polovodičového PA... Více asi není třeba co dodávat, výsledky měření jsou v tabulce vpravo (jde o průměr více měření na několika vzorcích) a instruktivní obrázky níže. Přeji všem, kdo se do stavby této směrové vazby pustí, hodně zdaru a budu se s nimi v některém VKV závodě těšit na slyšenou na pásmu. OK1VPZ
|
.jpg){kind=link}