ЗАЩИТА МШУ (Protection LNA)

    Как правило, для увеличения развязки ставят  последовательно («паровозиком») еще такое же реле или маломощное – например РПВ 2/7 или аналогичное. Но это увеличение веса и габаритов конструкции, КСВ и не всегда спасает. Так как развязка увеличится лишь на 30-20 Дб и составит прим -40 Дб на диапазоне 1296 Мгц. А это защита всего лишь от 10 Вт  подводимой мощности! Стояла задача простым и эффективным  и дешевым способом заменить второе реле.
    Как всегда выход найден с применением отрезков Л/4 и ПИН диодов.
В программе моделирования СВЧ устройств разработана схемка:



 Мне требовалась защита на 1296 Мгц от подводимой мощности в 200Вт поэтому материал платы был выбран FR-4 толщиной 1.6мм. Для  диапазонов ниже думаю пойдет и стеклотекстолит.  ПИН диод выбран BAR64-02 (малюсенький гад, и с крыльями- пока паял штуки 3 улетело) с хорошими характеристиками до 6 ГГц. Развязка его при 0В (закрыт) -22ДБ! При открытом с током 20 ма – 0.3 ДБ.  Для надежности их поставил 2 шт последовательно. Предполагаемая  суммарная  развязка -44 ДБ! Да + еще реле -20Дб итого -64 ДБ! А это уже защита от 2 КВт !!! (+63ДБм).

Применение отрезка Л/4 в виде МПЛ которая замыкается и размыкается на корпус тем же ПИН диодом –убивает 2-х зайцев

• замыкает цепь питания диодов
• повышает (понижает) импеданс цепи входа 1 го диода, что должно теоретически привести к еще большей развязке.
  

На входе со стороны 1-го порта куда подключается реле обхода добавлен еще один отрезок Л/4 ( реально -кратно увеличенный до нужных размеров конструктива) на коаксиальной лини – это хвостик подключения к реле обхода. Он играет важную роль в схеме. О чем будет сказано ниже.
Ко второму порту подключается Выход (вход) МШУ. Порты –симметричны друг относительно друга. Но именно такое  подключение должно быть. Затухание на проход  при открытых диодах теоретически предполагается  0.6 Дб.
Моделирование показало хорошие результаты –которые совпали с ожидаемыми.
Путем подбора  длин Л/4 линий добиваемся требуемой развязки на нужной частоте.

Рис1 – Развязка на 1296 Мгц (при входном сигнале =0Дбм)



Рис2- входной импеданс Порт1



Рис3 – затухание на проход



Как видно из графика развязки – теоретически достигаемая величина – 65 ДБ!!
Из которых -44 ДБ –диоды а остальное, сама схема с применением Л/4 отрезков.

Теперь дело за ножовкой и паяльником.
На все  с нуля ушло 3 часа + насторойка 1 час. (1 шт) , вторая быстрее.
 Плата вырезана резаком из ножовки, ширина дорожек  рассчитана отдельно для элементов (2.7мм)  и отдельно для МПЛ Л/4 – она уже, т.к –компланарная (2.5мм) и зазор с корпусом под ПИН диод не более 1.5мм, иначе его не припаять. Верх- низ платы соединен заклепками  через 4-5мм. Резистор по питанию 12В -500 Ом, (+12В в RX  и 0В при TX)   при этом ток 3-х диодов 18 ма. Индуктивность мотал на глаз -5 вит на сверле 4мм, проводом 0.5мм. Раздвигая витки – немного влияет на  частоту  мин. развязки. (+- 10 мгц).
    Теперь на счет длины Л/4 МПЛ.
Расчет показал 2 варианта исполнения:
    1) длина линии прим. 28мм, при этом входной хвостик должен быть прим.70 градусов. (это Л/5). При этом большое входное сопротивление. (лучше)
    2) Длина линии прим 22 мм, при этом входной хвостик должен быть прим.90 градусов. (это Л/4). При этом меньше входное сопротивление (хуже).
 Но при настройке при длине линии МПЛ по вар.1 Частота  макс. развязки была гораздо ниже прим 1100 Мгц.  Но зато входное сопротивление было максимальным на 1296 мгц. Пришлось урезать по вар.2 –частота стала прим. 1296 мгц но сдвинулся вверх по частоте макс. Импеданс. Подрезал глядя на АЧХ по Осе103.
Нужно было укорачивать входной хвостик до Л\4. Возможно  Макс. Импеданс вернулся бы на 1296 Мгц. Но это перепайка разъемов и т.п. А времени как всегда нет – до теста 1 неделя!!
Поэтому все оставил как есть. Меня результат удовлетворил и так.


Рис 4 – Входное сопротивление при закрытых ПИН диодах со стороны реле обхода



КСВ при открытых ПИН диодах, со стороны реле обхода ( с нагр 50 ом на порту2)



Графики Развязки при закрытых ПИН диодах




Можно было бы еще укоротить МПЛ, но побоялся промахнуться. Оно и так хорошая развязка.

График на проход при открытых ПИН диодах




Конструктив. Платка  двухсторонняя 45 на 25мм –можно еще укоротить.

МШУ с защитой испытан в поле на ЧР 2022г.  В команде UA3RUV.Отработал с подводимой мощностью прим. 100Вт без проблем.

Ухудшение Кш приемного тракта не исследовал. Кто слышал нас, тех и мы слышали и со всеми связались. ODX =582 км с ант 2 по50 эл.

Думаю что такая схема будет работать и на 430 и 144 Мгц., при изменении длин отрезков Л\4  . Но только придется вместо МПЛ использовать коаксиал и свернуть его колесиком.

Успехов в конструировании и дальних связей.

RZ3RZ, Тамбов, 2022г