Comutator electronic de antenă cu diode PIN

Comută între două antene cu un dispozitiv electronic simplu, comandat în tensiune

Dioda PIN este o diodă semiconductoare care conține o zonă de semiconductor i între zonele p și n. Are proprietatea de a își modifica rezistența internă în funcție de polarizare. Datorită capacității proprii foarte mici, la frecvențe înalte, o diodă PIN se comportă ca o rezistență variabilă, în funcție de nivelul și polaritatea tensiunii aplicată. Polarizată invers, dioda are o rezistență mare, de ordinul kilo-ohmilor. Aceste proprietăți fac diodele PIN potrivite pentru comutarea semnalelor de radiofrecvență.

Dispozitivul prezentat în continuare comută două antene. Este util în multe situații. Putem avea o antenă pentru banda VHF și una pentru UHF, sau putem avea două antene orientate în direcții diferite. Comutarea se face prin cablul de semnale de la antene la receptor, fără a induce pierderi semnificative de semnal. O tensiune continuă, mică, este aplicată diodelor, prin cablul coaxial, pentru a le polariza pe rând. Alegerea diodei se face prin inversarea polarității acestei tensiuni.

Circuitul este foarte simplu și constă într-o parte situată în exterior, lângă antene, și o parte de interior, alimentatorul pentru polarizarea diodelor.

Schema comutatorului electronic de antenă

Diodele PIN sunt polarizate cu o tensiune de 5V. Rezistorul de 220 ohmi aflat după comutatorul de polaritate limitează curentul prin diode. Poți folosi o sursă de alimentare stabilizată cu altă ieșire de tensiune, dacă modifici acest rezistor astfel încât curentul prin diode să fie de aproximativ 15-20 mA. Căderea de tensiune pe dioda PIN nu depășește 1 V, deci scade 1 V din tensiunea sursei de alimentare și împarte rezultatul la 0,015 A pentru a afla valoarea rezistorului în ohmi.

Pentru ca diodele să poată fi polarizate, dipolul antenelor trebuie să realizeze un circuit închis. De aceea se recomandă un dipol închis, împreună cu adaptorul de impedanță descris în acest articol. Nu se va folosi un adaptor de impedanță cu buclă din cablu coaxial, deoarece lasă circuitul deschis. Se poate folosi, însă, orice tip de dipol de 300 de ohmi, dacă vei înlocui adaptorul de impedanță cu cel prezentat aici. Acesta reprezintă un circuit închis în curent continuu.

Adaptorul de impedanță utilizat de acest circuit poate fi construit pe un miez toroidal cu un diametru exterior de 12...15 mm (de exemplu T50), bobinând 7 spire de cablu uzual bifilar. Eu am folosit o pereche de fire răsucite dintr-un cablu ethernet. Un capăt al înfășurării se conectează la bornele antenei, iar celălalt la cablul coaxial.

Adaptorul de impedanță VHF/UHF

Diodele PIN pot fi BA244, SMP1307 sau orice alt tip care suportă frecvențe din benzile VHF și UHF. Un dispozitiv uzual care conține diode PIN este un comutator DiSEqC pentru antena de satelit. Nu știu dacă aceste diode sunt compatibile cu gama de frecvențe VHF, dar poți căuta în datasheet. În imaginea de mai jos poți vedea diodele PIN dintr-un comutator DiSEqC (marcate A8). Nu am reușit să găsesc datasheet pentru ele. Nu numai diodele pot fi de folos. Cutia comutatorului DiSEqC poate fi utilizată pentru construcția acestui circuit.

Diodele PIN dintr-un comutator DiSEqC

Bobina șoc RF din schemă se poate construi înfășurând 4 spire din conductor de 0,3 mm diametru pe un miez de ferită de 3...5 mm diametru. Condensatorul de 470 pF de pe cablul coaxial, care nu permite tensiunii de alimentare să ajungă la receptor, va fi ecranat corespunzător, într-o cutie metalică conectată la masă.

Poți construi comutatorul în două moduri. Prima variantă este cu intrări de 300 ohmi simetrice. La acesta vei conecta cablul bifilar direct de la dipol, pentru că include adaptorul de impedanță. În varianta a doua, poți lăsa adaptorul de impedanță la bornele dipolului, iar comutatorul să aibă intrări de 75 de ohmi și să conțină doar diodele.

Exemplu de placă de circuit

Desenul pentru circuitul imprimat este orientativ și nu respectă dimensiunile reale. Este suficient de simplu încât poate fi construit pe loc, prin zgâriere. Varianta a doua este și mai simplă încât poate fi construită fără placă de circuit.

Simplitatea circuitului are câteva dezavantaje. Nu mai poți adăuga cu ușurință un amplificator alimentat pe cablu și ești limitat la numai două antene. Mai multe antene are putea fi comandate de un circuit mai complex, probabil cu un microcontroller care să primească informația de comutare prin cablu și să polarizeze dioda care trebuie.

Bibliografie

• Elektor Electronics. Circuitul 143 din 303 Circuite Electronice. Teora, 1998, ISBN 973-601-857-1.
• Wikipedia contributors. "PIN diode." Wikipedia, The Free Encyclopedia. Wikipedia, The Free Encyclopedia, 14 Apr. 2018. Web. 13 May. 2018.
• Christian Wolff, Bogdan Marinescu. Comutatoare de antenă cu diode PIN la radartutorial.eu. Accesat 24.12.2018.