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Forum: HF, Funk und Felder Sende/Empfangsumschaltung


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Autor: R. F. (rfr)
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Hallo allerseits,

ich habe mir überlegt, dass eine Sende/Empfangsumschaltung in den 
klassischen Transceivern per Relais erfolgt. Eigentlich müsste es eine 
elektronische Lösung geben, die ohne Relais diese Aufgabe vornimmt und 
villeicht sogar von einem Microcontroller angesteuert werden kann.

Ich suche Projekte und Schaltungen hierzu.

Gruss

Robert

: Bearbeitet durch User
Autor: Lothar M. (zwickel)
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Du hinkst der Zeit hinterher!

Schon seit Jahrzehnten wird diese Umschaltung mit Pin-Dioden erledigt.

Völlig lautlos und ohne jede Mechanik, auchnoch schneller als jede 
Mechanik.

Autor: R. F. (rfr)
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Lothar M. schrieb:
> Du hinkst der Zeit hinterher!

Ich habe das Posting eigentlich erstellt, um die Differenz zu 'heute' zu 
verkleinern.
>
> Schon seit Jahrzehnten wird diese Umschaltung mit Pin-Dioden erledigt.
>
> Völlig lautlos und ohne jede Mechanik, auchnoch schneller als jede
> Mechanik.

Die o.g. Verkürzung könnte durch Schaltpläne Links usw. beschleunigt 
werden.

Autor: Tom (Gast)
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R. F. schrieb:
> Die o.g. Verkürzung könnte durch Schaltpläne Links usw. beschleunigt
> werden.

"tx rx switch pin diode"

Da zeigt Google Dir nichts an?

Autor: Lothar M. (zwickel)
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R. F. schrieb:
> Die o.g. Verkürzung könnte durch Schaltpläne Links usw. beschleunigt
> werden.

Ich sehe mich nicht verpflichtet einem Ahnungslosen die Erleuchtung zu 
bringen.

Ich habe dir einen Hinweis gegeben, den Rest musst du selbst erledigen.

Autor: Harry L. (mysth)
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Autor: Asii (Gast)
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Tom schrieb:
> R. F. schrieb:
> Die o.g. Verkürzung könnte durch Schaltpläne Links usw. beschleunigt
> werden.
>
> "tx rx switch pin diode"
>
> Da zeigt Google Dir nichts an?

Wie assi? Scheiss aufs Forum, nimm Google

Autor: Gerhard O. (gerhard_)
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Vielleicht hilft es anhand einer vorhandenen Schaltung das S/E 
Umschaltbild leichter zu verstehen. Dazu ist unten ein Link auf ein 
Service Handbuch eines japanischen Funkgerätes:

http://www.dream-machine.myzen.co.uk/Radio%20Shack%20-%20Realistic/HTX-202%20(Service%20Manual).pdf

Schaltbild findet man fast am Endes des Buches.

Dort ist eine mögliche Umschaltung mit PIN Dioden gezeigt.

Die SE Umschaltung ist beim HTX-202 sehr einfach gestaltet und 
funktioniert mit nur einer PIN Diode. Das ganze funktioniert etwa so:

Im Empfangsmodus fließt die Empfangsenergie von der Antennenbuchse erst 
zu C21, nur eine Gleichstromtrennung mit 1nF. Die Spule L12 und C36 
formen einen auf die Mitte des Empfangsbereiches abgestimmten 
Serieresonanzkreis. Da ein Serienschwingkreis im Resonanzfall den 
geringsten reellen Resonanzwiderstand aufweist, gelangt das 
Empfangssignal fast ohne Schwächung zum Empfänger Eingangsbandfilter. 
Merke, dass zwischen C36 und L12 noch eine PIN Diode (Siehe Motorola 
3401 Typ) nach Masse geschaltet ist. Sie bekommt den notwendigen 
Arbeitsstrom über L13 und R14 nur im Sendefall und stört im Empfangsfall 
mit ihrer Junktionskapazität die Funktion des Serienschwingkreises kaum.

Im Sendefall wird ein Gleichstrom von rund 10mA oder mehr durch D3 
geschickt. Beruhend auf die Wirkungsweise einer PIN Diode wirkt D3 nun 
wie ein Shunt Schalter mit um 1Ohm Wirkwiderstand gegen Masse und trennt 
C15 ab und verstimmt den Serienschwingkreis  mit L12, daß beim Senden 
dann nur die Reaktanz der Spule L12 dem Sender sichtbar ist. Das 
bedeutet für die Sendeenergie eine Blockade wegen dem hohen 
Scheinwiderstand der Spule bei der hohen Frequenz. Dadurch wird der 
Strom durch L12 so klein, daß keine schädliche Sendeenergie in die 
Empfängerschaltung gelangt. Der Schwingkreis mit L10 und dem 4pF trennt 
im Empfangsfall den Antenneneingang zur Sendeendstufenschaltung weil der 
Schwingkreis als Parallelschwingkreis mit hohen Resonanzwiderstand 
wirkt. Im Sendefall verstimmt aber die Parallelschaltung von L12 über 
die PIN Diode D3 den Schwingkreis mit L10 so weit, daß dieser 
Schwingkreis nur noch geringe Verluste der Sendeenergie verursacht. 
Merke also:

Empfang: L10 hohe Impedanz, L12, C36 geringstmögliche Impedanz. Energie 
gelangt von Antennenbuchse zum RX Eingang

Senden: L10 Schwingkreis stark verstimmt und niederohmig, verbindet 
Endstufe mit Antennebuchse. L12 durch D3 hochohmig als Reaktanz und 
blockiert die Sendenergie auf Richtung RX

Trotz der einfachen Schaltung sind die Zusammenhänge kompliziert und 
nicht so leicht direkt ersichtlich.

Es gibt auch andere Methoden. In externen Sendeverstärkern mit 
automatischer Umschaltung wird manchmal auf zwei Lambda/4 
Coaxialleitungen zurückgegriffen mit antiparalellen Schaltdioden oder 
wieder eine PIN-Diode und trennt den Verstärker Eingang während des 
Sendens von der Endstufe. Wenn eine L/4 Leitung am Ende kurzgeschlossen 
ist, wirkt sie wie ein Parallelschwingkreis auf der anderen Seite auf 
ihrer natürlichen Resonanzfrequenz und ungeraden Vielfache.  Eine L/2 
Leitung repliziert im Resonanzfall die Impedanz am Eingang auf der 
anderen Seite. Diesen Effekt kann man zum frequenzselektiven Schalten 
ausnutzen wenn man in der Mitte einen Schalter oder PIN Diode einfügt. 
Im Empfangsfall wirken die beiden L/4 Sektionen als L/2 Leitung und 
verursachen praktisch keine Verluste beim Empfang. Zwischen der 
Verstärkerstufe sind dann auch noch L/4 Umschaltleitungen vorhanden.

Die X-Band Radargeräte verwendeten schon diese Methode im WK2 mit 
Hohlleitern entsprechender Länge und einer speziellen eingefügten Gas 
Entladungsröhre. Das bewirkte genau wie im vorherigen Abschnitt 
beschriebenen Umschaltvorgang zwischen Antenneingang und Magnetron und 
Empfängereingang. Das funktionierte bis in den KW Beteich.

Es gibt noch einige andere Möglichkeiten um solche S/E 
Umschaltvorrichtungen zu realisieren. Aber vielleicht hilft es die 
Funktion solcher Geräteschaltungen besser zu verstehen.

Autor: Robert M. (r0bm)
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R. F. schrieb:
> Ich suche Projekte und Schaltungen hierzu.

Transceiver von Ten-Tec oder Elecraft benutzen eine solche breitbandige 
PIN-Dioden Umschaltung. Service-Handbücher sind auf den Webseiten der 
Hersteller frei verfügbar. Für hohe Leistungen kannst du dir z.B. die 
Schaltung des Elecraft KPA-500 Leistungsverstärkers und den Ameritron 
QSK-5PC Diodenumschalter ansehen.


Modernere TRX wie. z.B. Kenwood TS-890, Icom IC-7610 bedienen sich für 
QSK-Betrieb einer ebenso lautlosen Kombination aus Reed Relais und 
PIN-Diode. Service Handbücher sind auch hier frei verfügbar.

Im VHF/UHF Bereich findet man fast ausschließlich schmalbandige 
Umschalter mit Lambda/4 Leitungen. Dazu kannst du ein Service-Handbuch 
eines passenden FM-Transceivers studieren, davon gibt es Unzählige.

Autor: B e r n d W. (smiley46)
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Gut, das eigentliche Schaltelement ist die eine Seite. Aber oft gibt es 
zwischen Rx, Tx und zurück eine Umschaltsequenz.

Die sieht z.B. so aus:
Audio aus
Sender Stromversorgung an (da hängt auch die Pindiode mit dran)
Sendesignal erzeugen
bei CW Mithörton ein
Sendesignal aus
bei CW Mithörton aus
Sender Stromversorgung aus
Audio ein

Diese Sequenz kann mit Hilfe eines Zustandsautomaten mit einem 
Mikrocontroller erzeugt werden.

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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Diese PIN-Dioden sind relativ selten, man kennt PIN eher als 
Dämpfungssteller in TV-Tunern. Die sind aber für größere Sendeleistungen 
ungeeignet.
Das Datenblatt zur MMBV3401 aus dem Handfunkgerät für das 2m-Band gibt 
es hier:
https://www.mouser.de/datasheet/2/308/MMBV3401LT1-D-112291.pdf

Außerdem haben PIN-Dioden eine untere Grenzfrequenz, unterhalb der sie 
nicht mehr als ohmscher Widerstand für die HF wirken, die liegt soweit 
ich weiß um 1 MHz. Für Kurzwelle und die dort üblichen Sendeleistungen 
braucht es speziellere Typen. Kennt jemand Beispiele?

Autor: Elektrolurch (Gast)
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Christoph db1uq K. schrieb:
> Für Kurzwelle und die dort üblichen Sendeleistungen
> braucht es speziellere Typen. Kennt jemand Beispiele?

1N4007

Autor: Lothar M. (zwickel)
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Christoph db1uq K. schrieb:
> Die sind aber für größere Sendeleistungen
> ungeeignet.

Völlig falsch!

Zitat Wikipedia: "Auf Grund der vorhandenen i-Schicht erzielt man in der 
Leistungselektronik bei Spannungen über 1 kV ein besseres 
Durchlassverhalten und durch die breite Raumladungszone eine um den 
Faktor 5 höhere Spannungsfestigkeit als bei pn-Dioden, weshalb sie als 
Gleichrichter- und Freilaufdioden für hohe Spannungen und Ströme 
eingesetzt werden".

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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1N4007 ist keine PIN-Diode, kann natürlich auch als Schaltdiode benutzt 
werden.

Und ich sprach von Dämpfungsdioden für VHF/UHF-Tuner, BA379 oder 
ähnliche Typen. Die darf man nicht mit 1 kV betreiben.
https://www.vishay.com/docs/85527/ba479g.pdf
ABSOLUTE MAXIMUM 30V reverse voltage. Ähnlich die oben genannte MMBV3401 
mit 35V.

Welche Typen kann man für Kurzwelle verwenden?

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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Mal bei Mouser gesucht:

https://www.mouser.de/datasheet/2/249/MADP-011104-1507102.pdf
High Power Shunt PIN Diode 50MHz-5 GHz 350 W CW Incident Power Handling 
@ 3 GHz

https://www.mouser.de/datasheet/2/472/SMP1302_087LF_202942A-1079502.pdf
High RF power handling: 125 W  ... from 10 MHz to beyond 6 GHz

https://www.mouser.de/datasheet/2/249/MA4P-MELF-HIPAX-Series-1109210.pdf
 from  HF  through  UHF  frequencies  and  at  power  levels above 1 kW, 
CW.

https://www.mouser.de/datasheet/2/268/GC4600_Series-1593827.pdf
Kilowatt Power Handling 2.5 KV Breakdown Voltage HF...UHF
usw.

aber die meisten Typen sind hier nur für Dämpfungssteller (Automatic 
Gain Control) oder zur Begrenzung von Eingangsleistungen 
(Hochfrequenzeingangs- Schutzschaltung)

: Bearbeitet durch User
Autor: Marek N. (bruderm)
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Autor: Marek N. (bruderm)
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R. F. schrieb:
> Ich suche Projekte und Schaltungen hierzu.

Der McHF hat ne PiN-Dioden-Umschaltung: http://www.m0nka.co.uk/
Ebenso der SOLF: https://www.qrpproject.de/Solf2009.html
Auch der K3: https://elecraft.com/products/k3s-transceiver

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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Danke Marek für den Link von Microsemi (die gehören seit 2018 zu 
Microchip). Die darin aufgeführten Pin-HF-Schalter sind anscheinend von 
der früheren Unitrode.

Die Tabelle auf Seite 29 ist interessant, weil sie noch nach 
speziellerem Verwendungszweck aufgeschlüsselt ist. Sucht man 
beispielsweise eine Tx/Rx Umschaltung für ein halbes Kilowatt im 
160m-Band, dann kann man hier die UM2100 und UM2300 finden, da "ultra 
low Frequency <1MHz" und ">100W". Für Frequenzen >1GHz ist hier 
anscheinend nichts im Programm, da sind die oben von mir genannten Typen 
andere Hersteller eher geeignet.

Autor: Bernhard S. (gmb)
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Christoph db1uq K. schrieb:
> 1N4007 ist keine PIN-Diode, kann natürlich auch als Schaltdiode benutzt
> werden.

Sie zeigt aber PIN Dioden verhalten. Man kann viel mehr HF Strom 
schalten als man DC Strom zum Schalten spendiert.

Autor: Lurchi (Gast)
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Die 1N4007 ist an sich eine Gleichrichterdiode für hohe Spannungen, aber 
vom Aufbau eine langsame PIN diode. Nicht als PIN diode zum HF schalten 
gedacht, sollte aber funktionieren. Die Frage ist ggf. ob die Kapazität 
im ausgeschalteten Zustand klein genug ist - da sind spezielle HF dioden 
ggf. besser und besser spezifiziert.

Die Dioden zum Trennen der Sendeleistung müssen die hohe Spannung von 
der Sendeleistung auch nicht vertragen, nur den Strom. Bei der 
Abschaltung zum Rx Teil kommt es auch die Art der Schaltung an - mit 
Induktivität und kurzschließen nach Masse zieht die Diode auch nie die 
volle Spannung.

Autor: Frank W. (frank_w)
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Wer kann mal einen Übersichtsschaltplan posten?

Mein TX KW ca. 1KW RX Betriebsempfänger 1340.21 an Langdrahtantenne.

Gruß Frank

Autor: Elektrolurch (Gast)
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Christoph db1uq K. schrieb:
> 1N4007 ist keine PIN-Diode, kann natürlich auch als Schaltdiode benutzt
> werden.

Da irrst du. Die 1N4007 hat das Verhalten einer PIN Diode und ist bis zu 
relative tiefen Freqeunzen nutzbar. Ein PIN Diode ist ja nur eine 
gezielt verlangsamte Diode.

https://www.qsl.net/in3otd/electronics/PIN_diodes/PIN_diodes.html

https://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/radcom/1995/07/page67/index.html

Autor: Axel (Gast)
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