Инструкция по подключению RF-коммутатора PE42540 SP4T, 10 Гц–8 ГГц

1. Область применения

PE42540 — широкополосный радиочастотный коммутатор типа SP4T. Он соединяет общий порт RFC с одним из четырёх портов RF1–RF4.

Модуль можно использовать для:

• подключения одной из четырёх антенн к SDR-приёмнику;

• выбора одного из четырёх источников сигнала;

• автоматизации RF-измерений;

• переключения фильтров, усилителей или измерительных трактов;

• работы с анализаторами спектра и векторными анализаторами;

• переключения приёмных трактов 2,4 и 5,8 ГГц;

• выбора антенн в системах связи и видеотрактах дронов.

RF-тракт двунаправленный: сигнал может проходить как от RF1–RF4 к RFC, так и от RFC к выбранному порту.

Модуль не усиливает сигнал. Уровень на выходе будет немного ниже из-за вносимых потерь.

2. Основные технические характеристики

Вносимые потери

Например, сигнал −20 dBm после типичных потерь 1 дБ будет иметь уровень приблизительно −21 dBm.

Изоляция между RF-портами

Изоляция уменьшается с повышением частоты. Часть сильного сигнала может проникать в отключённые каналы, особенно вблизи 8 ГГц.

Допустимая RF-мощность

Значение +30 dBm нельзя считать универсально допустимым для всех частот и температур. На низких частотах допустимая мощность значительно зависит от амплитуды и постоянного смещения сигнала.

Для надёжной работы желательно переключать каналы при выключенном или уменьшенном до уровня не более +20 dBm RF-сигнале.

Ограничения для передатчиков 5,8 ГГц

Модуль можно использовать в передающем тракте 5,8 ГГц только с учётом мощности:

• до 100 мВт допускается переключение во время передачи;

• передатчики 200, 400, 600 мВт или 1 Вт следует переключать только после отключения RF-выхода;

• на невыбранные порты нельзя подавать более 100 мВт;

• передатчики, подключённые к разным RF1–RF4, не должны одновременно работать с высокой мощностью.

Невыбранные порты имеют внутреннюю нагрузку около 50 Ом. Мощный сигнал на таком порту рассеивается внутри микросхемы и может её повредить.

Особенности работы на очень низких частотах

Заявленная нижняя частота 10 Гц не означает, что модуль работает как обычное механическое реле.

В стандартном режиме, когда VSS соединён с землёй, на частотах ниже 9 кГц мгновенное напряжение на RF-порту должно оставаться приблизительно в пределах:

от −0,2 до +1,2 В относительно GND.

Поэтому нельзя подавать на RF-порты:

• произвольное постоянное напряжение;

• двухполярный низкочастотный сигнал большой амплитуды;

• аудиосигнал с напряжением за пределами допустимого диапазона;

• питание активной антенны без отдельной схемы развязки.

Для обычных SDR- и RF-сигналов в диапазоне от мегагерц до гигагерц это ограничение обычно не создаёт проблем при согласовании 50 Ом.

3. Инструкция по подключению

3.1. Назначение RF-разъёмов

Для выбранного канала создаётся соединение:

RFC ↔ выбранный порт RF1–RF4

RF-тракт двунаправленный.

Пример подключения антенн:

• антенны подключаются к RF1–RF4;

• SDR-приёмник или анализатор спектра подключается к RFC.

Пример выбора источников сигнала:

• генераторы или другие источники подключаются к RF1–RF4;

• измерительный прибор подключается к RFC.

Все подключённые устройства и коаксиальные кабели должны быть рассчитаны на 50 Ом.

3.2. Расположение портов на показанной плате

Если расположить плату разъёмом RFC вниз:

В первую очередь ориентируйтесь на маркировку возле SMA-разъёмов.

3.3. Контакты питания и управления

На разных партиях платы могут использоваться следующие обозначения:

Для обычного использования подключите:

На этой плате отсутствует стабилизатор с 5 В на 3,3 В. Не подавайте 5 В на VDD/VCC. Максимальное рабочее напряжение микросхемы составляет 3,55 В, абсолютный предел — 4 В.

Перед первым включением проверьте мультиметром, какой контакт соединён с корпусами SMA-разъёмов. Это должен быть VSS/GND.

3.4. Таблица выбора каналов

Для PE42540 не предусмотрена отдельная комбинация «все каналы выключены». Каждая из четырёх комбинаций выбирает один RF-порт.

3.5. Ручное управление

Для ручного выбора канала можно использовать два переключателя или джампера.

• логический 0 — соединение управляющего входа с GND;

• логическая 1 — соединение управляющего входа с +3,3 В.

Не оставляйте C1/C2 неподключёнными. Неопределённый логический уровень может вызвать случайное переключение.

Не замыкайте VDD и VSS между собой.

3.6. Управление от микроконтроллера

Модуль непосредственно совместим с цифровыми выходами 3,3 В:

• ESP32;

• STM32;

• Raspberry Pi;

• Arduino с логикой 3,3 В;

• другие контроллеры с выходами 1,8–3,3 В.

Порядок подключения:

1. Соедините GND контроллера с VSS/GND модуля.

2. Подключите один цифровой выход к C1/V1/IN1.

3. Подключите второй цифровой выход к C2/V2/IN2.

4. Подайте на VDD/VCC стабилизированные 3,3 В.

5. Выбирайте канал согласно таблице.

Arduino Uno, Nano и Mega с логикой 5 В нельзя подключать непосредственно к управляющим входам. Необходим преобразователь логических уровней или резистивные делители.

Напряжение на управляющих входах не должно превышать напряжение VDD.

3.7. Контакт VSS

Для обычной работы:

VSS соединяется с GND.

В этом режиме PE42540 использует внутренний генератор отрицательного напряжения. Максимальная частота повторного переключения составляет около 25 кГц.

Для специальных измерительных систем на VSS можно подавать внешнее отрицательное напряжение около −3,3 В. Это уменьшает внутренние паразитные составляющие и позволяет быстрее повторять переключения.

Внешнее отрицательное питание не требуется для SDR, антенного коммутатора или обычных RF-измерений. Без правильно рассчитанной схемы его использовать не следует.

3.8. Порядок первого запуска

1. Выключите источник питания и RF-сигнал.

2. Соедините VSS/GND модуля с землёй.

3. Установите на обоих управляющих входах логический 0.

4. Подключите источник слабого сигнала к RF1.

5. Подключите SDR, приёмник или анализатор спектра к RFC.

6. Подайте на VDD стабилизированные 3,3 В.

7. Включите тестовый сигнал примерно от −30 до −10 dBm.

8. Убедитесь, что сигнал проходит между RF1 и RFC.

9. Установите комбинацию 10 и проверьте RF2.

10. Установите 01 и проверьте RF3.

11. Установите 11 и проверьте RF4.

На частотах в несколько гигагерц используйте короткие качественные 50-омные кабели. Длинные RG174 или RG316 могут создавать потери, превышающие потери самого коммутатора.

3.9. Меры безопасности

• Не подавайте 5 В на контакт VDD.

• Не превышайте +20 dBm во время переключения каналов.

• Не подавайте более +20 dBm на невыбранный RF-порт.

• Мощный передатчик переключайте только после отключения RF-выхода.

• Не подавайте на RF-порты питание активной антенны без отдельного Bias-Tee.

• Не оставляйте управляющие входы неподключёнными.

• Подключайте SMA-кабели при отключённом RF-сигнале.

• Защищайте плату от статического электричества.

• Не прикасайтесь к центральным контактам SMA-разъёмов.

• Для внешних антенн используйте защиту от статического заряда.