RF-коммутатор HMC7992 SP4T, 4 канала на 1 выход — инструкция по подключению

1. Область применения

Модуль HMC7992 — радиочастотный коммутатор SP4T, который соединяет общий порт RFC с одним из четырёх RF-портов: RF1–RF4.

Модуль позволяет:

• подключать одну из четырёх антенн или источников сигнала к одному приёмнику;

• направлять один RF-сигнал на один из четырёх приёмников, фильтров или измерительных приборов;

• создавать автоматические системы выбора антенн;

• переключать RF-тракт от Arduino, ESP32, STM32, Raspberry Pi или другого контроллера;

• заменить механический RF-переключатель быстродействующим электронным коммутатором.

Коммутатор двунаправленный: RFC может использоваться как вход или выход. Модуль не усиливает сигнал и не изменяет его частоту.

2. Основные технические характеристики

Указанный ток потребления относится к микросхеме HMC7992. Фактическое потребление готового модуля может незначительно отличаться.

Вносимые потери

Реальные потери готового модуля могут быть немного выше из-за SMA-разъёмов, печатных RF-линий и разделительных конденсаторов.

Изоляция невыбранных каналов

Линейность

Рекомендуемые предельные уровни RF-мощности

Мощность около 2 Вт допускается только в уже выбранном проходном канале, при питании 5 В, нормальном охлаждении, нагрузке 50 Ом и низком КСВ.

При температуре корпуса микросхемы около +105 °C допустимая мощность проходного канала уменьшается приблизительно до:

• +30 dBm, или 1 Вт, при питании 5 В;

• +29 dBm, или 0,8 Вт, при питании 3,3 В.

Значения абсолютного максимума не следует использовать как постоянный рабочий режим.

3. Инструкция по подключению

3.1. Назначение RF-разъёмов

Для выбранного канала создаётся соединение:

RFC ↔ выбранный RF-канал

Остальные три RF-канала отключаются от RFC и нагружаются внутри микросхемы на 50 Ом. Дополнительные внешние терминаторы для невыбранных портов обычно не требуются.

Коммутатор не имеет отдельного режима «все каналы выключены»: при любой комбинации A и B один канал остаётся выбранным.

3.2. Расположение RF-разъёмов на показанной плате

Если расположить плату белым разъёмом питания внизу справа:

Перед подключением ориентируйтесь прежде всего на маркировку непосредственно возле SMA-разъёмов. В разных ревизиях платы расположение может отличаться.

3.3. Примеры подключения

Переключение четырёх антенн на один приёмник:

• антенны подключаются к RF1–RF4;

• приёмник или анализатор спектра подключается к RFC.

Распределение одного сигнала между четырьмя устройствами:

• источник сигнала подключается к RFC;

• приёмники, фильтры или другие RF-устройства подключаются к RF1–RF4.

Все кабели, переходники, антенны и нагрузки должны иметь волновое сопротивление 50 Ом.

3.4. Подключение питания

Питание подключается к белому двухконтактному разъёму на плате.

Порядок подключения:

1. Выключите источник питания.

2. Проверьте мультиметром, какой контакт разъёма имеет электрическую связь с корпусами SMA-разъёмов. Это контакт GND.

3. Подключите минус источника к GND.

4. Подключите плюс источника к VCC.

5. Установите напряжение 3,3 или 5 В.

6. Для максимальной допустимой RF-мощности используйте питание 5 В.

7. После проверки полярности включите питание.

Не подавайте на модуль 9 В, 12 В или напряжение непосредственно от аккумулятора 2S/3S.

Не определяйте полярность только по цвету проводов. В разных партиях расположение проводов в разъёме может отличаться.

Перед первым включением:

• прозвоните мультиметром контакт GND до корпуса SMA;

• определите, какой провод фактически подключён к GND;

• при необходимости извлеките контакты из пластикового корпуса и переставьте их в правильном порядке;

• только после проверки подключайте питание.

Если красный провод имеет электрическую связь с корпусом SMA, в конкретном кабеле он является минусом питания независимо от стандартной цветовой маркировки.

3.5. Выбор канала перемычками

На плате установлен разъём 2 × 3 для ручной установки логических уровней A и B.

Каждая колонка соответствует одному управляющему входу:

• первая колонка — A;

• вторая колонка — B.

Средние контакты являются входами A и B. Для каждого входа устанавливается одна перемычка:

Ориентируйтесь на надписи GND, VCC, A и B на своей плате, а не на пространственное положение контактов.

Запрещается:

• оставлять A или B неподключёнными;

• устанавливать две перемычки в одной колонке;

• напрямую замыкать GND и VCC;

• переставлять перемычки при включённом мощном RF-сигнале.

3.6. Таблица выбора каналов

Пример выбора RF3:

3.7. Логические уровни управления

Напряжение на A и B не должно превышать напряжение VCC модуля. Если модуль питается от 3,3 В, не подавайте на входы A или B сигнал 5 В.

3.8. Управление от микроконтроллера

Для автоматического управления можно использовать Arduino, ESP32, STM32, Raspberry Pi или другой контроллер.

Порядок подключения:

1. Снимите ручные перемычки A и B.

2. Соедините GND контроллера с GND модуля.

3. Подключите два цифровых выхода контроллера к средним контактам A и B.

4. Подайте питание на модуль.

5. После появления питания устанавливайте логические уровни A и B.

6. Выбирайте канал по таблице.

7. Не подавайте управляющие сигналы при выключенном питании модуля.

Выходы ESP32 и STM32 с уровнем 3,3 В совместимы со входами HMC7992 при питании модуля 3,3 или 5 В.

Рекомендуемая последовательность включения:

GND → питание VCC → управление A/B → RF-сигнал.

3.9. Порядок первого запуска

1. Выключите питание и источник RF-сигнала.

2. Установите A = 0 и B = 0.

3. Подключите генератор слабого сигнала к RF1.

4. Подключите приёмник, анализатор спектра или VNA к RFC.

5. Подайте питание на модуль.

6. Для первоначальной проверки используйте сигнал примерно от −30 до −10 dBm.

7. Убедитесь, что сигнал проходит через RF1 ↔ RFC.

8. Последовательно установите комбинации 10, 01 и 11 и проверьте RF2, RF3 и RF4.

9. Только после проверки постепенно увеличивайте RF-мощность.

Из-за разделительных конденсаторов проверить прохождение сигнала обычной прозвонкой мультиметра невозможно. Для проверки нужен RF-генератор и приёмник, анализатор спектра или векторный анализатор.

3.10. Правила работы с передатчиком

• Выберите требуемый канал до включения передатчика.

• Для переключения полной мощности сначала выключите или значительно ослабьте RF-сигнал.

• Не подавайте более 0,5 Вт на невыбранный RF1–RF4.

• Не используйте значение максимальной мощности как постоянный режим без контроля температуры.

• Если к RF1–RF4 подключено несколько передатчиков, передатчики на невыбранных портах должны быть выключены.

• Наиболее безопасная схема переключения одного передатчика: передатчик подключён к RFC, а антенны или нагрузки — к RF1–RF4.

• Передатчик должен работать на исправную 50-омную нагрузку с низким КСВ.

• При высокой мощности контролируйте нагрев платы и микросхемы.

3.11. Постоянное напряжение на RF-портах

На RF-линиях модуля установлены разделительные конденсаторы. Поэтому модуль:

• не пропускает постоянное напряжение через RFC и RF1–RF4;

• не может непосредственно питать активную антенну или LNA по коаксиальному кабелю;

• не предназначен для коммутации постоянного тока.

Для подачи питания по коаксиальному кабелю используйте внешний Bias Tee до или после коммутатора.

3.12. Дополнительные правила безопасности

• Не допускайте короткого замыкания RF-разъёмов.

• Кабели и антенны подключайте при выключенном RF-сигнале.

• Не прикасайтесь к микросхеме и контактам без необходимости.

• Соблюдайте меры защиты от статического электричества.