Як працювати LoRa та аматорському трансиверу на одну антену

Для роботи двох трансіверів на одній частотній ділянці на одну антену потрібна їх розв'язка за допомогою спеціальних спрямованих відгалужувачів. Одним з класичних антенно-фідерних балансних пристроїв для цього служить циркулятор або гібридний кільцевий міст (гібридне кільце). Як правило, використовуються трансформуючі властивості чвертьхвильових коаксіальних або мікросмужкових ліній...

Реалізація простого гібридного кільця має загальну довжину 1.5 лямбда:

При живленні такого моста з порта 1 потужність буде ділитися порівну між портами 3 і 4, але взаємний зсув сигналів φ сигналів між портами складе якраз величину:

φ = φ1-4 - φ1-3 = 270 - 90 = 180°

Розв'язка між портами 3 і 4 при виконанні коаксіальною лінією імпедансом 70.7 Ohm для 50-омних портів складе близько 20 dB, тобто у 100 разів за потужністю. Та й смуга пропускання ~10%.

Небагато, вірно. Для порівняння, у тих же Hybrid coupler на МПЛ від горезвісного Anaren величина розв'язки має той самий порядок, проте смуга більше 50%. Для підвищення розв'язки до величини 30-40 dB зазвичай проектують подвiйне, а для ще вищих частот й потрійне гібридне кільце. Однак, якщо ви не італійський qrp-іст з кіловатами, то величина більш ніж прийнятна для нормального відпрацювання замикаючих захисних p-i-n діодів та амплітудного обмежувача на зустрічно-паралельних діодах на вході приймача.

Збiрка гібридного кільця

Для виготовлення знадобляться такі матеріали та обладнання:

1. Коаксіальний кабель з урахуванням передбачуваної потужності (краще напівжорсткий) із PTFE ізолятором та захисною оболонкою довжиною 1.5λ. Як варіант, RG-179.
2. Три RF-конектори (під ваші підключення до антени та фідера зниження з урахуванням передбачуваної потужності).
3. Алюмінієвий профіль-квадрат відповідної довжини. У мене 15х15 марки АД31.
4. Безiндукцiйний еквiвалент 50 Ohm у якостi фiктивного балансного опору на потужнiсть не менше потужностi трансивера.
5. Пластикові заглушки під профіль квадрат та отвір по центру.
6. Векторний антенний аналізатор для вимірювання чвертьхвильових шматків, наприклад NanoVNA

Насамперед проводимо обміри трьох λ/4 та одного 3λ/4 шматків коаксіалу (по довжині беремо із запасом) у режимі XX та включеного на векторнику режиму реактансу або Міцухаші-Вольперта-Смітта. У режимі XX лінія довжиною λ/4 і 3λ/4 еквівалентна послідовному контуру, тобто матиме мінімальний імпеданс, близький до нуля (шукаємо точку переходу через нуль). Після чого приступаємо до збирання. В першу чергу спаюємо разом кінці коаксіалів, після чого вже підпаюємо до портів.

Методика вимiру iмпедансу для виготовлення чверть-хвильових трансформаторiв на NanoVNA:

     

Також для цього можна використати метод TDR:

    

Приклад підключення трансивера та SDR на одну антену

Коли ж треба увімкнути пару більш потужних прийомо-передавачів на одну антену на одному бенді, треба використовувати циркулятори з коефіцієнтом розв'язки більшим ніж потужність передавачів, як приклад промислові на відповідні бенди:

Задамося типовими 50 W передавача та iзолятором -50 dB (див. таблицю вище):

+47 dBm (50W) - 50 = - 3 dBm

маємо на вході приймача другого трансивера після циркулятора:

-3 dBm = 0.5 mW

Відкриваємо схему типового професійного трансивера, бачимо класичний захист на зустрічно-паралельному амплітудному обмежувачі:

Для розуміння порядку цифр, для LNA на PGA103+ допустима вхідна перенапруга +21 dBm, це 2.5V. Тому, якщо правильно обрати обладнання, все буде гут. Інше діло, що при паралельній роботі інший приймач буде пригнічений по динаміці та чутливість в ці моменти буде просідати. Тому просторове рознесення та просторова селекція ДС антен найкращий варіант ізоляції.

Постскриптум

Шановні читачі, якщо мої дописи вас зацікавили – пiдтримайте збiр або ставайте спонсорами Youtube-каналу LaboratoryW з ексклюзивними лайфхаками.

Кориснi ресурси

1. MiniFAQ по LoRa
2. Як працювати LoRa та аматорському трансиверу на одну антену
3. LoraBOT та приймач на одну антену
4. Простий мiжбендовий LoRa-шлюз на UART модулях без окремого контролера
5. Крос-бенд LoRa мереж та ПАПУГА
6. Взаємозв'язок між розширенням спектру, чутливiстю та швидкiстю обмiну в текстових та голосових режимах over LoRa
7. LR-FHSS. Як працює ППРЧ в LoRa
8. Завади для керування БПЛА. На сьогодні існує кілька видів атак на LoRa
9. Зменьшення нестабільностi TCXO в LoRa-модулях
10. Як прошити LoraSAT або Meshtastic в польових умовах з смартфону
11. LoRa на ручній тязі... поки крутиш - в космочаті
12. Керування Starlink-приводом з антеною через LoRa
13. Мережевi iгри over LoRa
14. Стероїд-мод. Як додати шоколадку до LoRa-модуля або потужний LoRa-модем
15. Робота LoRa-модуля SX1262 за паспортними межами
16. Чи можна працювати в LoRa із супутниками на низьких орбітах? Можна й ось чому...
17. Антени для PEP детекторів дронів. Рекомендації щодо застосування
18. Як перевірити радіопрозорість пластику без мікрохвильовки?