Bias tee — это схема, позволяющая объединять / разделять постоянный и переменный ток. Схема является частным случаем диплексера . Ранее мы использовали bias tee при приеме спутников Inmarsat для питания активной антенны. В этой статье мы разберемся, как работает bias tee, а также решим с его помощью несложную, но вполне практическую задачу.

Fun fact! В русском языке «bias tee» переводят, как «инжектор постоянного тока», «токовый инжектор», «инжектор питания», просто «инжектор» или как-то так. Перевод не самый точный, ведь схема может работать как инжектором (injector), так и снимателем / изымателем (withdrawer).

Теория описана во многих источниках, не исключая Википедии . В двух словах, схема следующая:

Конденсаторы C1 и C2 пропускают переменный ток, но блокируют постоянный. Катушки L1 и L2 — напротив, пропускают постоянный ток и блокируют переменный. Таким образом, мы объединяем ВЧ сигнал от источника V1 и постоянный ток от V2, передаем их через линию T1, а затем разделяем обратно. ВЧ сигнал идет на R1, а постоянный ток питает нагрузку R2.

Важно! Будьте внимательны при использовании данной схемы вместе со схемой защиты от статики . Убедитесь, что вы не закоротили источник питания. Проверьте, что антенна не отрезана конденсатором от дросселя для стекания статики.

Чтобы все работало, на интересующих частотах реактивное сопротивление C1 и C2 должны быть во много раз меньше волнового сопротивления линии 50 Ом, а у L1 и L2 — наоборот, во много раз больше. Номиналы на приведенной схеме рассчитаны на частоты 1.8-30 МГц:

Ради эксперимента было решено сделать антенный коммутатор, управляемый удаленно по коаксиальному кабелю. L1 и L2 были намотаны эмалированной проволокой диаметром 0.9 мм на ферритовых кольцах FT114-43. Для получения требуемой индуктивности достаточно 22 витка. В качестве C1 и C2 использованы пленочные конденсаторы на 1000 В. Корпуса спроектированы в OpenSCAD и напечатаны на 3D-принтере пластиком PETG. Подписи были сделаны маркиратором Brady .

Так компоненты разместились в корпусе управляющего устройства:

А это — внутренности самого коммутатора:

Здесь использовано реле JQC-3FF-S-Z на 10 А 250 В, переключаемое напряжением 5 В. Параллельно обмотке поставлен диод 1N4007. Также применен линейный регулятор LM7805. Регулятор совершенно необходим, поскольку через дроссель или мимо него может протекать ВЧ сигнал с размахом до 2.5 В. Это наихудший случай для частоты 28 МГц и мощности 100 Вт. Также регулятор позволяет не беспокоиться по поводу падения напряжения в линии. Нужно сказать, что LM7805 уменьшает размах ВЧ сигнала не так уж сильно, до 1.5 В. Этого достаточно в нашей задаче. Но в общем случае может понадобится несколько последовательных регуляторов и/или серьезный, полноценный диплексер .

Коммутатор был проверен на разных радиолюбительских диапазонах при работе в телеграфе с мощностью 100 Вт. Каких-либо дефектов вроде перегревания компонентов или нестабильного срабатывания реле выявить не удалось. Устройство влияет на КСВ, но незначительно. В целом, получился неплохой коммутатор.

Исходники 3D-моделей и файлы STL вы найдете в этом архиве .