Moderné rádioamatérske Der heutige Arbeitsplatz besteht oft aus einem klassischen HF-Transceiver, ergänzt durch ein separates SDR-EmpfängerEine solche Konfiguration ermöglicht die gleichzeitige Überwachung des gesamten Frequenzbandes, eine effizientere Suche nach DX-Stationen, die Überwachung von Wettbewerbsfrequenzen oder den Programmbetrieb. CW skimmer. Spoločným problémom však zostáva bezpečné pripojenie oboch zariadení na jednu anténu.
Beim Senden liegt die Ausgangsleistung am Antennenanschluss des Transceivers im Bereich von einigen zehn bis einigen hundert Watt. SDR Wenn der Empfänger direkt parallel zur Antenne angeschlossen ist, wird er entweder sofort beschädigt oder seine Parameter verschlechtern sich erheblich. Er wurde entwickelt, um diese Situation zu lösen. LZ1AQ TRX-SDR-Schalter , wodurch die gemeinsame Antenne zwischen Transceiver und SDR-Empfänger automatisch umgeschaltet wird und gleichzeitig der Schutz des empfindlichen SDR-Eingangs während der Übertragung gewährleistet wird.
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Wann ist der Einsatz eines TRX-SDR-Switches notwendig?
Der TRX-SDR-Umschalter ist primär für Stationen konzipiert, die einen separaten SDR-Empfänger zusammen mit einem klassischen Transceiver an einer einzigen Antenne betreiben möchten. Ein typisches Beispiel ist der Contest-Betrieb, bei dem der SDR-Empfänger das gesamte Frequenzband anzeigt, während der Transceiver nur auf einer Frequenz sendet.
Prepínač nájde uplatnenie aj pri bežnej DX prevádzke. operátor kann einen SDR-Empfänger verwenden, um die Aktivität auf dem Band zu überwachen, nach neuen Stationen zu suchen oder die Frequenzbelegung zu überprüfen, ohne dass der Empfänger im Transceiver umgeschaltet werden muss.
HF-Pfad (orange): Antenne → ANT-Schalter (ANT-Anschluss) → TRX-Anschluss → Transceiver und RX-Anschluss → NF-Schalterplatine → SDR-Empfänger
Steuerung (grün): SPST-Schalter → CTRL-Port des ANT-Schalters
12-V-Netzteil (rot): Napájací zdroj → ANT Switch aj AF board
PTT (rot blinkend): Transceiver → ANT-Schalter
Audio (blau): Transceiver ↔ NF-Platine ↔ Kopfhörer; SDR → PC (USB)
Eine weitere gängige Anwendung ist die Verwendung von CW-Skimmer- oder SDR-Konsolensoftware. In diesen Fällen fungiert der SDR-Empfänger nicht als eigenständige Funkstation, sondern als Panoramaempfänger, der das gesamte Frequenzband in Echtzeit anzeigt. Eine automatische Abschaltung während der Übertragung ist erforderlich, um die Eingangsschaltungen des SDR-Empfängers zu schützen.
Warum reicht ein normaler Antennensplitter nicht aus?
Eine einfache passive Antennensignalverteilung mittels T-Stück oder Leistungsteiler ist nicht praktikabel. Während der Übertragung wird die gesamte Sendeleistung auch dem Eingang des SDR-Empfängers zugeführt. Die meisten SDR-Empfänger sind für Signalpegel im Mikrovolt- bis Millivoltbereich ausgelegt.
Der TRX-SDR-Umschalter verbindet die Antenne im Empfangsmodus je nach gewähltem Modus mit beiden Empfängern. Wird die PTT-Taste gedrückt, trennt er den SDR-Empfänger sofort von der Antenne und verbindet ihn ausschließlich mit dem Transceiver. Dieser Vorgang läuft vollautomatisch ab. Die technische Lösung ist so ausgelegt, dass die Umschaltung vor Sendebeginn und die Rückkehr zum Empfangsmodus erst nach Sendeabschluss erfolgt. Dadurch wird das Risiko von Leistungsverlusten in den SDR-Empfänger minimiert.
Hauptmerkmale des LZ1AQ-Schalters
Der LZ1AQ-Schalter wurde speziell für Amateurfunkstationen mit separatem SDR-Empfänger entwickelt. Er ist nicht nur ein einfaches Relais zum Umschalten der Antenne, sondern ein Gerät, das das Umschalten des Antennenpfads, des PTT-Signals und anderer Steuereingänge entsprechend der gewählten Anschlussmethode koordiniert.
Der Hersteller unterstützt mehrere Möglichkeiten zur Aktivierung des Schalters. Die Umschaltung kann über den PTT-Ausgang des Transceivers, ein Signal eines Leistungsverstärkers oder andere kompatible Steuerschaltungen erfolgen. Dadurch lässt sich der Schalter sowohl in einfache als auch in komplexere Contest-Setups integrieren, einschließlich Workstations mit externem Leistungsverstärker.
Besonderes Augenmerk wurde auf die Betriebssicherheit gelegt. Die Steuerlogik gewährleistet die korrekte Schaltreihenfolge der einzelnen Relais, sodass der SDR-Empfänger vor Beginn der Sendung getrennt und erst nach deren Ende wieder verbunden wird. Dieses Prinzip reduziert das Risiko einer Beschädigung empfindlicher Eingangsschaltungen erheblich.
Aufbau und Funktionsprinzip
Das Gerät basiert auf Hochfrequenzrelais mit gesteuerter Schaltsequenz. Im Empfangsmodus ist die Antenne je nach gewähltem Betriebsmodus sowohl mit dem Transceiver als auch mit dem SDR-Empfänger verbunden. Nach Aktivierung der PTT-Taste trennt die Steuerelektronik zunächst den SDR-Empfänger von der Antenne und verbindet diese erst dann mit dem Sendezweig des Transceivers.
Nach Abschluss der Übertragung wird der gesamte Prozess in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt. Zuerst wird die Übertragung des Senders/Empfängers gestoppt, und erst nach einer definierten Verzögerung verbindet sich der SDR-Empfänger wieder mit der Antenne. Dadurch wird das Risiko eines Umschaltens bei Vorhandensein von Hochfrequenzleistung ausgeschlossen.
Eine solche Lösung ist besonders wichtig in digitalen Betriebsarten oder Kontexten, in denen ein Wechsel zwischen Senden und Empfangen sehr häufig und in kurzen Zeitabständen erfolgt.
Erste Inbetriebnahme
LZ1AQ empfiehlt, vor der ersten Inbetriebnahme des Transceivers einen grundlegenden Funktionstest gemäß der Servicedokumentation durchzuführen. Dieser umfasst die Überprüfung der korrekten Funktion des Relais, der Stromversorgung und des korrekten Schaltvorgangs beim Aktivieren der Sprechtaste (PTT). Erst nach erfolgreicher Funktionsprüfung sollte der SDR-Empfänger und anschließend der Transceiver angeschlossen werden.
Es ist ebenso wichtig, die korrekte PTT-Polarität und die Steuerungsmethode für den jeweiligen Transceiver-Typ zu überprüfen. Der Hersteller listet in der Dokumentation je nach verwendetem Gerät verschiedene Anschlussmöglichkeiten auf, und die korrekte Konfiguration ist eine Grundvoraussetzung für einen zuverlässigen Betrieb.
Video: Vorstellung des LZ1AQ TRX-SDR-Switches
LZ1AQ verlinkt auf seiner Website zu praktischen Beispielen für Anschluss und Inbetriebnahme des Schalters. Vor der Montage empfiehlt es sich, die Videos zu Anschluss, Konfiguration und Funktionstests anzusehen, die die technische Dokumentation ergänzen. Dieses Set wird nicht mehr hergestellt, die vollständige Dokumentation ist jedoch unter folgender Adresse verfügbar: https://sdrswitch.active-antenna.eu/wp-content/uploads/2024/02/trx-SDR-switch-lz1aq-sources.7z und Handbuch im PDF-Format https://sdrswitch.active-antenna.eu/wp-content/uploads/2020/10/trx-SDR-switch-lz1aq-v1.7.2.pdf
Wie wird der TRX-SDR-Switch angeschlossen?
Der LZ1AQ TRX-SDR-Schalter besteht aus zwei separaten Modulen: dem Antennenschalter (ANT-Schalter) und dem Steuermodul (Audio-Schalter). Das Antennenmodul ist so nah wie möglich am Antennenanschluss des Transceivers platziert, um die Hochfrequenz-Verbindungsleitungen so kurz wie möglich zu halten. Das Steuermodul übernimmt die PTT-Signalverarbeitung, die Umschaltung des Audiopfads und die Ansteuerung des Antennenrelais.
Die Basisverbindung nutzt eine gemeinsame Antenne für Transceiver und SDR-Empfänger. Das Steuersignal ist der standardmäßige PTT-Ausgang des Transceivers, der vom Hersteller beispielsweise mit SEND, TX-GND, T/R LINE oder Ground-on-Transmit bezeichnet wird. Nach Betätigung des PTT-Schalters wird der SDR-Empfänger zunächst von der Antenne getrennt, dann mit dem Sendezweig verbunden und das Audiosignal an den Transceiver geschaltet. Nach Abschluss der Übertragung erfolgt die Umschaltung in umgekehrter Reihenfolge. Die Rückkehr des Audiosignals vom SDR kann je nach verwendeter Software und Empfänger zeitlich gesteuert werden.
Verwendung mit einem Leistungsverstärker
Wird ein externer Leistungsverstärker (PA) verwendet, empfiehlt der Hersteller die genaue Einhaltung der vorgegebenen Verdrahtung. Grund dafür ist eine Schutzfunktion namens „TRX PTT missing protection“. Bei falscher Verdrahtung kann das Steuermodul über den Leistungsverstärker geerdet werden, selbst wenn das PTT-Kabel getrennt ist. Der Schalter würde dann fälschlicherweise den Empfangsstatus erkennen, und der SDR bliebe beim Senden mit der Antenne verbunden.
Eine korrekte Verkabelung gewährleistet, dass der Schalter auch bei getrennter PTT-Leitung im sicheren Sendemodus verbleibt und minimiert so das Risiko einer Beschädigung des SDR-Empfängers. Der Hersteller empfiehlt daher, der Erdung und Verlegung der PTT-Leitungen besondere Aufmerksamkeit zu widmen, insbesondere bei Contest-Arbeitsplätzen mit mehreren Geräten.
Technische Parameter des LZ1AQ TRX-SDR-Schalters
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Stromversorgung | 10 bis 15 V Gleichstrom |
| Maximale Auszahlung | 55 mA bei 13,6 V (ohne externes Relais) |
| SWR während der Sendung | < 1,2 im Bereich von 1,8 bis 50 MHz |
| Dämpfung am TRX-Eingang (RX) | etwa 2,5 dB |
| SDR-Eingangsdämpfung (RX) | etwa 3,5 dB |
| Umschaltverzögerung nach PTT-Aktivierung | 3 ms |
| Verzögerung bei der Rückkehr zu RX | 5 ms |
| Einstellbare Audio-Umschaltverzögerung | 10 bis 700 ms |
| Externe Relaissteuerung | 12 V / max. 200 mA |
Der Schalter verfügt über mehrere Schutzfunktionen, darunter eine rücksetzbare Sicherung, Schutz bei Unterbrechung der PTT-Leitung, Schutz bei Unterbrechung des Antennenschalters und Schutz vor Ausfall mehrerer Relais. Der SDR-Eingangsbegrenzer begrenzt den HF-Signalpegel im Fehlerfall auf ein sicheres Niveau und enthält zudem eine Widerstandssicherung, die als Opferanode den Empfängereingang unter extremen Lasten schützt.
Beseitigung von Erdschleifen
Bei der Verwendung eines SDR-Empfängers in Verbindung mit einem Computer tritt häufig das Problem von Masseschleifen auf. Computer, SDR-Empfänger und Transceiver können von unterschiedlichen Quellen versorgt und durch mehrere Kabelschirmungen verbunden sein. Dies führt zu erhöhtem Rauschen, Interferenzen oder der Entstehung unerwünschter Ströme zwischen den einzelnen Geräten.
Der LZ1AQ TRX-SDR-Schalter löst dieses Problem durch galvanische Trennung der Audiopfade und den Einsatz eines Breitbandtransformators sowie Gleichtakt-Drosseln an den Steuer- und Stromleitungen. Dadurch wird das Auftreten von Masseschleifen deutlich reduziert, ohne die Hochfrequenzeigenschaften des gesamten Systems negativ zu beeinflussen.
LZ1AQ empfiehlt außerdem, den Schalter an derselben 12-V-Quelle wie den Transceiver anzuschließen. Eine gemeinsame Masse verringert die Wahrscheinlichkeit von Potenzialdifferenzen zwischen den Geräten und trägt zu einem stabileren Betrieb bei.
Video: CW-Betrieb mit SDR-TRX-Schalter
Zusammenfassung
Der LZ1AQ TRX-SDR-Switch ist eine durchdachte Lösung für Funkamateure, die ein klassisches Transceiver sicher mit einem eigenständigen SDR-Empfänger kombinieren möchten. Neben der Antennenumschaltung gewährleistet er korrekte Relais-Timings, SDR-Eingangsschutz, Audiopfadumschaltung und die Möglichkeit der Integration mit einem externen Leistungsverstärker. Ein wichtiger Bestandteil des Designs ist die Vermeidung von Masseschleifen und die Integration von Schutzmechanismen, die die Zuverlässigkeit des gesamten Systems erhöhen. Dank der frei zugänglichen Dokumentation und der detaillierten Montageanleitung ist dies ein interessantes Projekt für Entwickler und erfahrene Funkamateure, die einen modernen SDR-Arbeitsplatz einrichten möchten.