同軸の切替器はメーカーから各種販売されていますが、そのほとんどの製品が 1200MHz までで、また 2 回路のものがほとんどです。
マイクロ波用のロータリー式リレーも見かけることがありますが、非常に高価で使いにくいものです。
そこで、広帯域受信機のアンテナ切替、トランスバーターの選択、測定器の選択など多機能に使える 3 回路同軸切替器を製作してみました。
同軸の切替にはオムロンの「G6Y」同軸リレーを使用し、切替には簡単なロジック回路を組みました。
切替信号は TTL レベルで切り替わるようにしてあります。これは、後にリモコンや PC 等でコントロール出来るように考えたためです。
動作電圧は 5V としましたので、電池での運用も可能です。
今回も製作にあたっては、下記を目標としました。
- 周波数:DC~2400MHz
- アイソレーション:30dB 以上(2400MHz)
- ロス:1dB 以内(2400MHz)
- 電圧:5V
- 消費電流:150mA 以下
- TTL レベル切替
今回は回路も簡単なので、いきなり本番の基板を作ってしまいました。特に大きなミスもなく作られたので一安心です。
コントロール IC には TD-62083(東芝)を使用しました。この IC はトランジスタアレイ構造になっており、外付け部品が少なくて済みます。
出来上がった基板のサイズも小型で、64mm × 36mm、ガラエポ 1mm の両面スルーホール基板としました。
早速部品を実装してみました。本当に部品点数が少ないのが分かります。
裏面にはリレーが付きます。
回路図:
基板のままでは使えませんので、NJ コネクタを付けて簡単なケースに入れてみました。
また、切替の様子が分かるように LED で状態表示できるようにしてあります。
ネットワークアナライザーを使って、各ポートの特性を測定しました。
●通過損失(dB)
| 周波数 | 50MHz | 144MHz | 430MHz | 1280MHz | 2400MHz | 3000MHz |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ポートA | 0.04 | 0.10 | 0.24 | 0.72 | 0.67 | 1.3 |
| ポートB | 0.06 | 0.13 | 0.29 | 0.66 | 2.0 | 2.4 |
| ポートC | 0.05 | 0.12 | 0.30 | 0.99 | 2.7 | 1.6 |
結果としては、1200MHz までは実用範囲で、2400MHz ではポートによって損失が多いようです。
アイソレーション(漏れ)は、1200MHz までは 55dB 以上、2400MHz では約 30dB 程度でした。
やはり 2400MHz では送信系には少し厳しそうですが、受信や測定用途には問題ないでしょう。
どうもケーブルを基板に直接付けたため、2.4GHz 付近では性能にバラつきが出たようです。
この基板は直接 SMA コネクタも付けられるように工夫してありますので、ケースを加工して組み込めば、もう少し性能が向上すると思われます。
測定の結果、下記のような性能となりました(改良の余地あり)。
- 周波数:DC~1300MHz
- アイソレーション:60dB 以上
- ロス:1dB 以内
- 最大通過電力:10W
- 電圧:5V~15V
- 消費電流:150mA 以下
- TTL レベル切替
今度は SMA コネクタタイプを製作してみます。
……続く。