3回路 同軸切替器の製作(DC~2400MHz)

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。

3回路同軸切替器 基板全体

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。

3回路同軸切替器 基板部品実装

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。

ケースに組み込んだ様子1 ケースに組み込んだ様子2
外観 上面 外観 背面

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。

2005.02.28 更新