Moderné rádioamatérske pracovisko dnes často pozostáva z klasického KV transceivera doplneného o samostatný SDR prijímač. Takáto konfigurácia umožňuje súčasné sledovanie celého pásma, efektívnejšie vyhľadávanie DX staníc, monitoring contestových frekvencií alebo prevádzku programu CW skimmer. Spoločným problémom však zostáva bezpečné pripojenie oboch zariadení na jednu anténu.
Pri vysielaní vznikajú na anténnom konektore transceivera výkony rádovo desiatok až stoviek wattov. Ak je SDR prijímač pripojený priamo paralelne k anténe, musí dôjsť k jeho okamžitému poškodeniu alebo k výraznému zhoršeniu jeho parametrov. Práve na riešenie tejto situácie bol navrhnutý LZ1AQ TRX-SDR Switch, ktorý automaticky prepína spoločnú anténu medzi transceiverom a SDR prijímačom a zároveň zabezpečuje ochranu citlivého vstupu SDR počas vysielania.
V článku sa dočítate
Kedy je potrebné použiť TRX-SDR switch?
TRX-SDR prepínač je určený predovšetkým pre stanice, ktoré chcú používať samostatný SDR prijímač spolu s klasickým transceiverom na jednej anténe. Typickým príkladom je contestová prevádzka, pri ktorej SDR prijímač zobrazuje celé pásmo, zatiaľ čo transceiver pracuje iba na jednej frekvencii.
Prepínač nájde uplatnenie aj pri bežnej DX prevádzke. operátor môže pomocou SDR prijímača sledovať aktivitu na pásme, vyhľadávať nové stanice alebo kontrolovať obsadenosť frekvencie bez potreby prepínania prijímača v transceiveri.
RF cesta (oranžová): Anténa → ANT Switch (port ANT) → port TRX → Transceiver, a port RX → AF Switch board → SDR prijímač
Riadenie (zelená): SPST prepínač → CTRL port ANT Switchu
Napájanie 12 V (červená): Napájací zdroj → ANT Switch aj AF board
PTT (červená prerušovaná): Transceiver → ANT Switch
Audio (modrá): Transceiver ↔ AF board ↔ Slúchadlá; SDR → PC (USB)
Ďalšou častou aplikáciou je využitie softvéru CW Skimmer alebo SDR Console. V týchto prípadoch SDR prijímač nepracuje ako samostatná rádiostanica, ale ako panoramatický prijímač zobrazujúci celé pásmo v reálnom čase. Automatické odpojenie počas vysielania je pritom nevyhnutné na ochranu vstupných obvodov SDR prijímača.
Prečo nestačí obyčajný anténny rozbočovač?
Jednoduché pasívne rozdelenie anténneho signálu pomocou T-konektora alebo výkonového rozbočovača nie je vhodným riešením. Počas vysielania sa totiž celý vysielací výkon dostáva aj na vstup SDR prijímača. Väčšina SDR prijímačov je pritom navrhnutá pre úrovne signálov rádovo mikrovoltov až milivoltov.
TRX-SDR prepínač preto počas príjmu prepája anténu na oba prijímače podľa zvoleného režimu, zatiaľ čo pri aktivácii PTT okamžite odpojí SDR prijímač od antény a pripojí ju výhradne k transceiveru. Celý proces prebieha automaticky bez zásahu operátora. Technické riešenie je navrhnuté tak, aby prepnutie prebehlo ešte pred začiatkom vysielania a zároveň sa návrat do prijímacieho režimu uskutočnil až po ukončení vysielania. Tým sa minimalizuje riziko preniknutia výkonu do SDR prijímača.
Hlavné vlastnosti prepínača LZ1AQ
Prepínač LZ1AQ bol navrhnutý špeciálne pre rádioamatérske pracoviská využívajúce samostatný SDR prijímač. Nejde iba o jednoduché relé prepínajúce anténu, ale o zariadenie, ktoré koordinuje prepínanie anténnej cesty, PTT signálu a ďalších riadiacich vstupov podľa zvoleného spôsobu zapojenia.
Výrobca podporuje viacero spôsobov aktivácie prepínača. Prepnutie možno riadiť pomocou PTT výstupu transceivera, signálu z výkonového zosilňovača alebo ďalších kompatibilných riadiacich obvodov. Vďaka tomu možno prepínač integrovať do jednoduchých aj zložitejších contestových zostáv vrátane pracovísk s externým výkonovým zosilňovačom.
Veľká pozornosť bola venovaná aj bezpečnosti prevádzky. Riadiaca logika zabezpečuje správne poradie prepínania jednotlivých relé, aby bol SDR prijímač odpojený ešte pred začiatkom vysielania a opätovne pripojený až po jeho ukončení. Tento princíp výrazne znižuje riziko poškodenia citlivých vstupných obvodov.
Konštrukcia a princíp činnosti
Základom zariadenia sú vysokofrekvenčné relé s riadenou časovou sekvenciou prepínania. Počas príjmu je anténa pripojená k transceiveru aj SDR prijímaču podľa zvoleného režimu práce. Po aktivácii PTT riadiaca elektronika najskôr odpojí SDR prijímač od antény a až následne pripojí anténu k vysielacej vetve transceivera.
Po ukončení vysielania sa celý proces vykoná v opačnom poradí. Najskôr sa ukončí vysielanie transceivera a až po uplynutí definovaného oneskorenia sa SDR prijímač opäť pripojí k anténe. Tým sa eliminuje riziko prepínania počas prítomnosti vysokofrekvenčného výkonu.
Takéto riešenie je dôležité najmä pri digitálnych druhoch prevádzky alebo contestoch, kde sa prepínanie medzi vysielaním a príjmom uskutočňuje veľmi často a v krátkych časových intervaloch.
Prvé uvedenie do prevádzky
LZ1AQ odporúča pred prvým pripojením transceivera vykonať základnú funkčnú kontrolu podľa servisnej dokumentácie. Tá zahŕňa overenie správnej činnosti relé, kontrolu napájania a správneho prepínania pri aktivácii PTT. Až po úspešnom overení funkčnosti sa odporúča pripojiť SDR prijímač a následne transceiver.
Rovnako dôležité je overiť správne nastavenie PTT polarity a spôsobu ovládania podľa konkrétneho typu transceivera. Výrobca v dokumentácii uvádza niekoľko možností zapojenia podľa použitého zariadenia, pričom správna konfigurácia je základným predpokladom spoľahlivej prevádzky.
Video: Predstavenie prepínača LZ1AQ TRX-SDR Switch
LZ1AQ na svojich stránkach odkazuje na praktické ukážky zapojenia a uvedenia prepínača do prevádzky. Pred montážou sa oplatí pozrieť si videá venované zapojeniu, konfigurácii a funkčným skúškam, ktoré dopĺňajú technickú dokumentáciu. Tento kit sa už nevyrába, ale kompletná dokumentácia je k dispozícii na https://sdrswitch.active-antenna.eu/wp-content/uploads/2024/02/trx-sdr-switch-lz1aq-sources.7z a manuál v PDF https://sdrswitch.active-antenna.eu/wp-content/uploads/2020/10/trx-sdr-switch-lz1aq-v1.7.2.pdf
Ako sa TRX-SDR prepínač zapája
LZ1AQ TRX-SDR Switch pozostáva z dvoch samostatných modulov – anténneho prepínača (ANT Switch) a riadiaceho modulu (Audio Switch). Anténny modul je umiestnený čo najbližšie k anténnemu konektoru transceivera, aby boli vysokofrekvenčné prepojovacie vodiče čo najkratšie. Riadiaci modul zabezpečuje spracovanie PTT signálu, prepínanie zvukových ciest a ovládanie anténneho relé.
Základné zapojenie využíva spoločnú anténu pre transceiver aj SDR prijímač. Riadiacim signálom je štandardný PTT výstup transceivera, označovaný podľa výrobcu napríklad SEND, TX-GND, T/R LINE alebo Ground-on-Transmit. Po aktivácii PTT prepínač najskôr odpojí SDR prijímač od antény, následne pripojí anténu k vysielacej vetve a prepne zvuk na transceiver. Po ukončení vysielania prebehne prepnutie v opačnom poradí, pričom návrat zvuku zo SDR možno časovo nastaviť podľa použitého softvéru a prijímača.
Použitie s výkonovým zosilňovačom
Ak je v zostave použitý externý výkonový zosilňovač (PA), výrobca odporúča dodržať presne definované zapojenie. Dôvodom je ochranná funkcia označovaná ako TRX PTT missing protection. Pri nesprávnom zapojení môže byť riadiaci modul uzemnený cez výkonový zosilňovač aj v prípade odpojeného PTT kábla. Prepínač by potom nesprávne vyhodnotil stav ako príjem a pri vysielaní by SDR zostal pripojený na anténu.
Správne zapojenie zabezpečuje, že pri odpojení PTT vodiča zostane prepínač v bezpečnom vysielacom stave, čím sa minimalizuje riziko poškodenia SDR prijímača. Výrobca preto odporúča venovať spôsobu uzemnenia a vedeniu PTT vodičov zvýšenú pozornosť najmä pri contestových pracoviskách s viacerými zariadeniami.
Technické parametre LZ1AQ TRX-SDR Switch
| Parameter | Hodnota |
|---|---|
| Napájanie | 10 až 15 V DC |
| Maximálny odber | 55 mA pri 13,6 V (bez externého relé) |
| SWR počas vysielania | < 1,2 v rozsahu 1,8 až 50 MHz |
| Útlm na vstupe TRX (RX) | približne 2,5 dB |
| Útlm na vstupe SDR (RX) | približne 3,5 dB |
| Oneskorenie prepnutia po aktivácii PTT | 3 ms |
| Oneskorenie návratu do RX | 5 ms |
| Nastaviteľné oneskorenie prepnutia audia | 10 až 700 ms |
| Riadenie externého relé | 12 V / max. 200 mA |
Prepínač obsahuje viacero ochranných prvkov vrátane resetovateľnej poistky napájania, ochrany pri odpojení PTT vodiča, ochrany pri odpojení anténneho prepínača a viacnásobného zabezpečenia pri poruche relé. Obmedzovač na vstupe SDR dokáže pri poruche obmedziť úroveň vysokofrekvenčného signálu na bezpečnú hodnotu a zároveň obsahuje rezistorovú poistku, ktorá pri extrémnom zaťažení funguje ako obetovaný prvok chrániaci vstup prijímača.
Riešenie zemných slučiek
Pri použití SDR prijímača pripojeného k počítaču vzniká pomerne často problém zemných slučiek. Počítač, SDR prijímač a transceiver môžu byť napájané z rôznych zdrojov a prepojené viacerými tieneniami káblov. Výsledkom býva zvýšený šum, rušenie alebo vznik nežiaducich prúdov medzi jednotlivými zariadeniami.
Konštrukcia LZ1AQ TRX-SDR Switch tento problém rieši galvanickým oddelením zvukových ciest a použitím širokopásmového transformátora spolu s tlmivkami Common mode na riadiacich a napájacích vodičoch. Tým sa výrazne obmedzuje vznik zemných slučiek bez negatívneho vplyvu na vysokofrekvenčné vlastnosti celej zostavy.
LZ1AQ zároveň odporúča napájať prepínač z rovnakého 12 V zdroja ako transceiver. Spoločná referencia uzemnenia znižuje pravdepodobnosť vzniku rozdielových potenciálov medzi zariadeniami a prispieva k stabilnejšej prevádzke.
Video: CW prevádzka s SDR-TRX prepínačom
Zhrnutie
LZ1AQ TRX-SDR Switch predstavuje premyslené riešenie pre rádioamatérov, ktorí chcú bezpečne kombinovať klasický transceiver so samostatným SDR prijímačom. Okrem samotného prepínania antény zabezpečuje správne časovanie relé, ochranu vstupu SDR, prepínanie zvukových ciest a možnosť integrácie s externým výkonovým zosilňovačom. Dôležitou súčasťou konštrukcie je aj riešenie zemných slučiek a ochranné mechanizmy, ktoré zvyšujú spoľahlivosť celej zostavy. Vďaka otvorene publikovanej dokumentácii a podrobným montážnym návodom ide o zaujímavý projekt pre konštruktérov aj skúsených rádioamatérov budujúcich moderné SDR pracovisko.