Інструкція з підключення RF-комутатора PE42540 SP4T, 10 Гц–8 ГГц

1. Область застосування

PE42540 — широкосмуговий радіочастотний комутатор типу SP4T. Він з’єднує загальний порт RFC з одним із чотирьох портів RF1–RF4.

Модуль можна використовувати для:

• підключення однієї з чотирьох антен до SDR-приймача;

• вибору одного з чотирьох джерел сигналу;

• автоматизації RF-вимірювань;

• перемикання фільтрів, підсилювачів або вимірювальних трактів;

• роботи з аналізаторами спектра та векторними аналізаторами;

• перемикання приймальних трактів 2,4 та 5,8 ГГц;

• вибору антен у системах зв’язку та відеотрактах дронів.

RF-тракт двонапрямний: сигнал може проходити як від RF1–RF4 до RFC, так і від RFC до вибраного порту.

Модуль не підсилює сигнал. Рівень на виході буде трохи нижчим через внесені втрати.

2. Основні технічні характеристики

Внесені втрати

Наприклад, сигнал −20 dBm після типових втрат 1 дБ матиме рівень приблизно −21 dBm.

Ізоляція між RF-портами

Ізоляція зменшується з підвищенням частоти. Частина сильного сигналу може проникати у вимкнені канали, особливо поблизу 8 ГГц.

Допустима RF-потужність

Значення +30 dBm не можна вважати універсально допустимим для всіх частот і температур. На низьких частотах допустима потужність значно залежить від амплітуди та постійного зміщення сигналу.

Для надійної роботи бажано перемикати канали при вимкненому або зменшеному до рівня не більше +20 dBm RF-сигналі.

Обмеження для передавачів 5,8 ГГц

Модуль можна використовувати у передавальному тракті 5,8 ГГц тільки з урахуванням потужності:

• до 100 мВт допускається перемикання під час передавання;

• передавачі 200, 400, 600 мВт або 1 Вт потрібно перемикати тільки після вимкнення RF-виходу;

• на невибрані порти не можна подавати понад 100 мВт;

• передавачі, підключені до різних RF1–RF4, не повинні одночасно працювати з високою потужністю.

Невибрані порти мають внутрішнє навантаження приблизно 50 Ом. Потужний сигнал на такому порту розсіюється всередині мікросхеми та може її пошкодити.

Особливості роботи на дуже низьких частотах

Заявлений нижній діапазон 10 Гц не означає, що модуль працює як звичайне механічне реле.

У стандартному режимі, коли VSS з’єднаний із землею, на частотах нижче 9 кГц миттєва напруга на RF-порті повинна залишатися приблизно в межах:

від −0,2 до +1,2 В відносно GND.

Тому не можна подавати на RF-порти:

• довільну постійну напругу;

• двополярний низькочастотний сигнал великої амплітуди;

• аудіосигнал із напругою, що виходить за встановлені межі;

• живлення активної антени без окремої схеми розв’язки.

Для звичайних SDR- і RF-сигналів у діапазоні від мегагерц до гігагерц це обмеження зазвичай не створює проблем за умови узгодження 50 Ом.

3. Інструкція з підключення

3.1. Призначення RF-роз’ємів

Для вибраного каналу створюється з’єднання:

RFC ↔ вибраний порт RF1–RF4

RF-тракт двонапрямний.

Приклад підключення антен:

• антени підключаються до RF1–RF4;

• SDR-приймач або аналізатор спектра підключається до RFC.

Приклад вибору джерел сигналу:

• генератори або інші джерела підключаються до RF1–RF4;

• вимірювальний прилад підключається до RFC.

Усі підключені пристрої та коаксіальні кабелі мають бути розраховані на 50 Ом.

3.2. Розташування портів на показаній платі

Якщо розташувати плату роз’ємом RFC донизу:

Орієнтуйтеся насамперед на маркування біля SMA-роз’ємів.

3.3. Контакти живлення та керування

На різних партіях плати можуть використовуватися такі варіанти маркування:

Для звичайного використання підключіть:

На цій платі немає стабілізатора з 5 В на 3,3 В. Не подавайте 5 В на VDD/VCC. Максимальна робоча напруга мікросхеми становить 3,55 В, абсолютна межа — 4 В.

Перед першим увімкненням перевірте мультиметром, який контакт з’єднаний із корпусами SMA-роз’ємів. Це має бути VSS/GND.

3.4. Таблиця вибору каналів

Для PE42540 не передбачено окремої комбінації «усі канали вимкнені». Кожна з чотирьох комбінацій вибирає один RF-порт.

3.5. Ручне керування

Для ручного вибору каналу можна використовувати два перемикачі або джампери.

• логічний 0 — з’єднання входу керування з GND;

• логічна 1 — з’єднання входу керування з +3,3 В.

Не залишайте C1/C2 непідключеними. Невизначений логічний рівень може спричинити випадкове перемикання.

Не замикайте VDD і VSS між собою.

3.6. Керування від мікроконтролера

Модуль безпосередньо сумісний із цифровими виходами 3,3 В:

• ESP32;

• STM32;

• Raspberry Pi;

• Arduino з логікою 3,3 В;

• інші контролери з виходами 1,8–3,3 В.

Порядок підключення:

1. З’єднайте GND контролера з VSS/GND модуля.

2. Підключіть один цифровий вихід до C1/V1/IN1.

3. Підключіть другий цифровий вихід до C2/V2/IN2.

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

5. Вибирайте канал відповідно до таблиці.

Arduino Uno, Nano та Mega з логікою 5 В не можна підключати безпосередньо до керувальних входів. Потрібен перетворювач логічних рівнів або резистивні дільники.

Напруга на входах керування не повинна перевищувати напругу VDD.

3.7. Контакт VSS

Для звичайної роботи:

VSS з’єднується з GND.

У цьому режимі PE42540 використовує внутрішній генератор від’ємної напруги. Максимальна частота повторного перемикання становить приблизно 25 кГц.

Для спеціальних вимірювальних систем на VSS можна подавати зовнішню від’ємну напругу приблизно −3,3 В. Це зменшує внутрішні паразитні складові та дозволяє швидше повторювати перемикання.

Зовнішнє від’ємне живлення не потрібне для SDR, антенного комутатора або звичайних RF-вимірювань. Без правильної схеми його використовувати не слід.

3.8. Порядок першого запуску

1. Вимкніть джерело живлення та RF-сигнал.

2. З’єднайте VSS/GND модуля із землею.

3. Установіть на обох керувальних входах логічний 0.

4. Підключіть джерело слабкого сигналу до RF1.

5. Підключіть SDR, приймач або аналізатор спектра до RFC.

6. Подайте на VDD стабілізовані 3,3 В.

7. Увімкніть тестовий сигнал приблизно від −30 до −10 dBm.

8. Переконайтеся, що сигнал проходить між RF1 і RFC.

9. Установіть комбінацію 10 та перевірте RF2.

10. Установіть 01 та перевірте RF3.

11. Установіть 11 та перевірте RF4.

На частотах у кілька гігагерц використовуйте короткі якісні 50-омні кабелі. Довгі RG174 або RG316 можуть створювати втрати, більші за втрати самого комутатора.

3.9. Заходи безпеки

• Не подавайте 5 В на контакт VDD.

• Не перевищуйте +20 dBm під час перемикання каналів.

• Не подавайте понад +20 dBm на невибраний RF-порт.

• Потужний передавач перемикайте тільки після вимкнення RF-виходу.

• Не подавайте на RF-порти живлення активної антени без окремого Bias-Tee.

• Не залишайте входи керування непідключеними.

• Підключайте SMA-кабелі при вимкненому RF-сигналі.

• Захищайте плату від статичної електрики.

• Не торкайтеся центральних контактів SMA-роз’ємів.

• Для зовнішніх антен використовуйте захист від статичного заряду.