最近为基地制作一个2X6天线切换开关,用于2部电台选择6个天线接口使用。
国外成品价格太高,而且隔离度并不是特别高,思来想去,参考了网上一些开源资料,从春节期间构思结构,到最终调试安装完成,2个月时间。
这次制作的是切换开关射频单元本体,不包括多机控制部分;未来打算继续设计一个控制器+双机位操作面板,细节方案还在构思中。
开关的原理和网上的基本相同,只不过为了增加隔离度,每一个通道(电台端口到天线端口)增加一个继电器用于断开时通道的对地屏蔽,继电器线圈端口用LC回路处理。
整个2X6开关由6组完全一样的2X1切换开关级联而成,继电器使用欧姆龙G2RL-1-E。设计最大通过功率为2KW CW。
每个通道接通时插入驻波不超过1.05(最好的端口能优化到接近1.00),接通插入损耗小于0.08dB,相邻通道选通(例如电台1接ANT1,电台2接ANT2),在28MHz测量隔离度大于110dB。
这个切换开关想要造出来达到能用状态不难,想要提升指标需要花大工夫。
提升指标主要有2个难点:1是通道插入驻波,2是隔离度。
通道插入驻波主要由继电器寄生电容造成。网上开源版本用一个电感补偿所有通道寄生电容,结构简单,但每个通道本身还有寄生电感,而且不同位置通道的寄生电感量不同,只用一个电感补偿所有通道会造成按下葫芦浮起瓢的问题。我经过多次试验,使用不同通道插入不同参数电感的方法,使不同寄生参数的通道拥有不同的补偿值,大部分通道的驻波都能得到比较满意的优化。
隔离度,主要是通道选通时相邻通道隔离度不容易做高,这个隔离度制约整个开关防串扰性能。在设计安装时,大量使用EMC导电胶条,粘贴和焊接导电铜皮铜片等,封锁导致信号泄露的缺口和缝隙;采用设计成型的PCB隔板,焊接在通道板设计好的槽位中,将每个继电器以及相邻通道隔离开,最大程度降低通道泄露串扰。(图上有3个通道用铜皮完全覆盖,另外3个没有,实际上外壳盖上后所有通道都通过导电胶条与外壳组成为屏蔽腔体结构)