Коаксиальные переключатели сигналов высокой и сверхвысокой частоты – радиокомпоненты, нашедшие широкое применение при сборке аттенюаторов, модуляторов, фильтров, сложных комплексов приема и передачи сигнала, вплоть до радиолокации и навигации. Конечно, чтобы переключатели на 100% выполнили свои функции, их характеристики должны в полной мере соответствовать спецификации, архитектуре комплекса. Что нужно учитывать при подборе? Какие параметры являются основополагающими?
Основные параметры
При подборе коаксиальных переключателей, в первую очередь, нужно учитывать следующие показатели:
- Интервал рабочих частот. В данном интервале фактические характеристики работы радиоэлектронного компонента в полной мере соответствуют заявленным в техническом паспорте.
- Время срабатывания. Временной промежуток, разделяющий подачу управляющего электрического сигнала и формированием высокочастотного – на выходе модуля. Нормальным для коаксиального устройства является значение от 10 до 30 миллисекунд.
- Рабочая входная мощность. Мощность входного сигнала не должна превышать установленный показатель, в противном случае стабильность работы не гарантирована, более того, возникает опасность поломки.
- КСВН. Показатель согласования коаксиального переключателя с трактом, к которому он подключается. Идеальная пропорция в данном случае – 1 к 1.
- Вносимые потери. Прохождение сигнала через переключатель не должно приводить к выраженному снижению его мощности, негативно сказывающемуся на качестве передачи. Вносимые потери определяются не только характеристиками радиоэлектронного компонента, но и частотой сигнала. Например, на низких частотах они составляют около 0.1 децибел, на высоких – около 0.75.
- Развязка. Правильная развязка обеспечивает поддержку многоканального режима, при этом основной передаваемый сигнал не сказывается на вторичных, не приводит к ухудшению, изменению их характеристик.
Электромеханические коаксиальные переключатели
Коаксиальные переключатели представлены несколькими классами, каждый из которых обладает уникальными характеристиками. Наиболее востребованными являются электромеханические компоненты, позволяющие замкнуть, разомкнуть, изменить направление передаваемого сигнала. Традиционные сценарии использования ЭМПК таковы:
- Соединение приемников, передатчиков с одной антенной или целым их комплексом.
- Формирование резервов каналов приема и передачи сигнала в системах, обслуживание которых затруднено, либо невозможно. Пример – космические аппараты, передающие данные на наземные станции.
- Проведение тестирований и проверок при помощи автоматизированных измерительных комплексов.
Принцип функционирования такого коаксиального переключателя подразумевает корректировку положения контактных групп, проводящих высокочастотные сигналы, актуаторами. Процесс запускается при поступлении напряжения питания. Вариаций исполнительных механизмов достаточно много, наиболее широкое распространение получили электромагниты, соленоидные клапаны и миниатюрные электромоторы.
При подборе электромеханического переключателя нужно учитывать, какие схемы управления он поддерживает. Основными являются следующие схемы:
- Безопасный режим, с защитой от ложных срабатываний. Средством защиты является возвратная пружина. Под напряжением контактные группы находятся в сомкнутом состоянии, при его отсутствии – возвращаются к исходному положению за счет усилия пружины.
- Постоянный. Данный режим подразумевает, что контакты смыкаются при подаче питания и остаются таковыми даже при его отсутствии, удерживаясь магнитами и защелками. Изменение позиции контактной группы происходит исключительно при подаче электрического импульса.
- Экономичный. Контакты перемещаются за счет очень коротких электрических импульсов, длительность которых – не больше 100 миллисекунд.
- Переключение при сбросе. В данном режиме, исходная позиция контактной группы сохраняется даже после снятия напряжения. Переключатель срабатывает только при подаче команды сброса, за счет которой размыкаются все контактные группы.
- Горячее переключение. Особый режим, при котором радиоэлектронный компонент срабатывает без сброса мощности сигнала на входе. Алгоритм обеспечивает минимальное время реагирования, однако, увеличивает интенсивность износа. Как правило, такую схему поддерживают только переключатели, работающие с сигналами малой мощности, не более ватта.
При поиске коаксиальных переключателей такого типа нужно обратить внимание на поддержку вспомогательных функций, наиболее значимые из которых следующие:
- Автоматическое замыкание неиспользуемого контакта на согласованную нагрузку.
- Отслеживание состояния сигнальных контактов слаботочными сигнальными линиями, которые надежно изолированы от трактов, передающих основной сигнал.
- Диодная защита, блокирующая посторонние колебания, вызванные подачей напряжения питания.
Наиболее значимыми параметрами коаксиальных переключателей электромеханической группы принято считать предельную мощность сигнала на входе и эксплуатационный срок. Максимум мощности определяется несколькими показателями, в числе которых – тип переключателя и соединительного разъема, частота сигнала на входе, внешние условия по температуре и атмосферному давлению.
Срок эксплуатации – понятие, тождественное надежности. Чтобы увеличить гарантированное количество циклов срабатывания, при производстве радиоэлектронных компонентов используются технологичные металлические сплавы, прочные, устойчивые к деформациям, специальные покрытия, препятствующие окислению, развитию коррозии, появлению царапин и других повреждений из-за трения.
Наиболее надежные коаксиальные переключатели сертифицированы по стандарту MIL-HDBK-217F, допускающему применение даже в армейской технике, военных системах навигации, радиолокации, при сборке космических аппаратов. Такой стандарт предполагает герметичность корпуса, исключающую попадание на контакты влаги и мелкофракционной пыли, его высокую прочность, устойчивость к коррозии, способность выдержать выраженные вибрационные, температурные воздействия.