Высокочастотные реле для измерительного оборудования и средств связи

9 апреля 2015

OmronTE Connectivityстатья

Высокочастотные электромеханические реле, используемые в разнообразных средствах связи при передаче аудио- и видеоданных, обладают значительными преимуществами по сравнению с полупроводниковыми, прежде всего – по отсутствию искажения сигнала и подавлению помех. Ведущими поставщиками таких изделий на рынок электроники являются компании TE Connectivity и Omron.

Среди многообразия сигнальных реле отдельно стоит такой класс как высокочастотные реле, специально предназначенные для переключения ВЧ-сигналов. В силу особых применений, к высокочастотным реле предъявляются специфические требования, обычно не столь важные для электромеханических реле общего назначения. Одним из принципиальных моментов являются номиналы и стабильность волнового сопротивления контактов. Выделяют два стандартизированных импеданса: 50 и 75 Ом. Также предъявляются жесткие требования к затуханию и экранированию. Сферой применения таких реле обычно являются средства связи и измерительная техника. Сюда, как правило, входят системы управления сотовой связи, кабельного телевидения, телефонных линий, сетевое оборудование, измерительная и испытательная техника для анализа высокочастотных трактов.

Одним из передовых производителей высокочастотных реле является компания TE Connectivity. Наиболее популярными выпускаемыми сериями являются HF3, HF3S и HF6 (рисунок 1).

Рис. 1. Внешний вид реле: а) HF3; б) HF3S, (в) HF6

Рис. 1. Внешний вид реле: а) HF3; б) HF3S, (в) HF6

Все реле имеют схожий форм-фактор и предназначены для поверхностного монтажа. Они выполнены в герметичных корпусах, имеют надежную внутреннюю экранировку контактов для подавления паразитных высокочастотных сигналов. Этим объясняется большое число выводов – это контакты заземления внутреннего экранирования. Помимо этого, серии HF3S и HF6 имеют и внешнее экранирование. Можно отметить и широкий диапазон рабочих температур: -55…85°С [1, 2, 3].

Реле семейства HF упакованы в миниатюрные корпуса, и их габаритные размеры практически идентичны. Самым большим является HF6: его габаритные размеры – 14,9×7,5×10,5 мм. Это позволяет достичь высокой плотности компоновки элементов на плате. Как уже отмечалось выше, основными параметрами высокочастотного реле являются частота коммутации и волновое сопротивление. HF3 и HF3S способны работать с частотами до 3 ГГц, имеют импеданс 50 и 75 Ом, но отличаются по коммутируемой мощности – 50 Вт для HF3 и 150 Вт для HF3S [1, 2]. HF6 с импедансом 50 Ом работают на частоте до 6 ГГц при коммутируемой мощности в 50 Вт [3].

Реле HF комплектуются одним перекидным контактом (1CO), моностабильными и бистабильными магнитными системами с одной или двумя управляющими катушками. Управляющее напряжение лежит в пределах 3…24 В. Для всех серий реле структура внутренних соединений является одинаковой (рисунок 2).

Рис. 2. Внутренние соединения HF3, HF3S и HF6: а) моностабильное; б) бистабильное с одной катушкой; в) бистабильное с двумя катушками

Рис. 2. Внутренние соединения HF3, HF3S и HF6: а) моностабильное; б) бистабильное с одной катушкой; в) бистабильное с двумя катушками

Установочные размеры, а следовательно – и посадочные места внутри серий, несколько различаются в зависимости от импеданса.

Хорошо зарекомендовавшее себя семейство HF предназначено для использования в измерительном и испытательном оборудовании, АТС, беспроводных базовых станциях и антеннах (GSM, UMTS, CDMA), беспроводной инфраструктуре, спутниковых и кабельных аудио- и видеотюнерах, радиоусилителях мощности, ВЧ-фильтрах большой емкости в высокочастотных коммутационных схемах.

Рис. 3. Внешний вид реле G6K-RF

Рис. 3. Внешний вид реле G6K-RF

Еще одним лидером на рынке электромеханических реле является компания Omron. В портфолио этой компании есть интересная серия высокочастотных реле с самой маленькой монтажной площадью в мире – серия G6K-RF (рисунок 3) [4].

Габаритные размеры представленного реле составляют всего лишь 10,3х6,9х5,4 мм, что позволяет достичь еще более высокой плотности монтажа на плате и экономит до 56% монтажной поверхности в сравнении с аналогами. Реле выпускается в трех вариантах: стандартном (G6K-2F-RF), миниатюрном с уменьшенной длиной до 10,3 мм (G6K-2F-RF-S) и высокочастотном с поддержкой полосы до 3 ГГц (G6K-2F-RF-T). Заявленный вес составляет всего 0,95 г.

G6K-RF имеют две группы перекидных контактов (DPDT/2C) и способны работать на частотах до 3 ГГц при импедансе 50 Ом. Отличаются низким энергопотреблением в 100 мВт. Уровень управляющего напряжения катушки лежит в пределах 3…24 В. Диапазон рабочих температур: -40…70°С при отсутствии инея и конденсата [5].

Реле G6K-RF рекомендовано к использованию в оборудовании связи, системах телевидения и радиовещания, измерительном, испытательном и медицинском оборудовании.

Краткий сравнительный анализ высокочастотных реле

Рассматриваемые реле имеют схожие параметры. Сводные данные приведены в таблице 1. Несмотря на незначительные отличия, при выборе реле нужно тщательно оценивать характеристики, так как на высоких частотах они могут иметь решающее значение. Как видно из таблицы 1, серия G6K-RF обладает меньшими размерами, имеет на одну переключающую группу контактов больше, а также выигрывает в энергопотреблении, однако уступает в параметрах коммутируемой нагрузки и имеет меньший диапазон рабочих температур.

Таблица 1. Сравнительная таблица основных параметров высокочастотных реле производства компаний TE Connectivity и Omron

Параметры Наименование
TE Connectivity Omron
HF3 HF3S HF6 G6K-2F-RF;
G6K-2F-RF-S
G6K-2F-RF-T
Контактная группа 1CO (1 form C) 2CO (2 form C)
Частота, ГГц 3 6 1 3
Время срабатывания, мс 3
Время отпускания, мс 4/6* 3
Максимальная коммутируемая мощность, Вт 50 150 50 30 DC/37,5 AC
Максимальное коммутируемое напряжение, В 220 DC/250 AC 60 DC/125 AC
Импеданс, Ом 50/75 50
Мощность, потребляемая обмоткой, мВт ≤140 ≤100
Вносимые потери при 1/3/6 ГГц, дБ (0,12/0,35)/
(0,12/0,40)
0,12/0,30 0,05/0,15/0,80 0,2 0,2/0,6
Изоляция при 1/3/6 ГГц, дБ 72/40 80/(55/50) 80/60/30 20/30 (контакты одинаковой/разной полярности) 18/25 (контакты одинаковой/разной полярности)
Прочность изоляции, VRMS Открытые
контакты
600 750
Катушка-контакты 1000 750
Номинальное напряжение катушки, В 3; 4,5; 5; 6; 9; 12; 24 3; 4,5; 5; 12; 24 3; 4,5; 5; 6; 9; 12; 24 3; 4,5; 5; 12; 24
Рабочая температура, °С -55…85 -40…70
Габаритные размеры, ДхШхВ, мм 14,6×7,2×10 14,9×7,5×10,5 10,3х6,9х5,4
Вес, г. 2,5 3 0,95
* – с параллельно подключенным к катушке защитным диодом.

 

Стоит обратить внимание, что в серии G6K-RF не так давно появилась модификация G6K-2F-RF-T, способная работать на частоте 3 ГГц. К основным отличиям модификации относятся максимальная частота и уровень изоляции между линией передачи и внешними элементами конструкции.

Особое внимание нужно обращать на импеданс модели. Прежде всего, он определяет конкретное приложение реле. Для устройств радиосвязи, например, это 50 Ом, для теле- и видеотехники 75 Ом и так далее. В зависимости от его значения меняются некоторые монтажные размеры и величина потерь. В таблице 1 указаны рассматриваемые параметры для значений импеданса 50 и 75 Ом при одинаковой частоте. Например, для реле HF3 при частоте 1 ГГц с импедансом 50 Ом потери составят 0,12 дБ, а с импедансом 75 Ом – 0,35 дБ.

Критерии выбора

Основные эксплуатационные параметры слаботочных сигнальных реле условно можно разделить на две категории: электрические и временные.

К электрическим параметрам относят чувствительность, рабочий ток и напряжение, сопротивление обмотки, сопротивление контактов электрической цепи, коммутационную способность, электрическую изоляцию, вид нагрузки, частоту коммутации, износостойкость.

Временные параметры – время срабатывания, отпускания и дребезга контактов.

Для высокочастотных реле существует дополнительная категория, которая рассматривает процессы при прохождении переменного напряжения высокой частоты. Сюда относится межконтактная емкость, волновое сопротивление, коэффициент стоячей волны, затухание на отключенный канал, коммутируемая и пропускаемая мощности, частота коммутируемого сигнала [6]. Подбор параметров желательно осуществлять с запасом 20%.

 

Заключение

Рассмотренные высококачественные сигнальные реле производства компаний TE Connectivity и Omron позволяют решить большинство соответствующих задач в высокочастотных приложениях. Электромеханические реле, используемые в разнообразных средствах связи, при передаче аудио- и видеоданных, обладают значительными преимуществами по сравнению с полупроводниковыми: механические контакты не искажают сигнал, разомкнутые контакты полностью изолируют высокочастотные сигналы, металлические контакты подавляют отраженный сигнал, высокочастотные характеристики практически не зависят от температуры. Важной особенностью представленных реле также является их разработка в соответствии с требованиями RoHS (Директива об ограничении использования некоторых вредных веществ в электрическом и электронном оборудовании) и прочих экологических норм. Также реле не содержат галогенов.

Высокая частота работы, возможность размещения реле с высокой плотностью на плате, низкий уровень вносимых помех и другие неоспоримые преимущества делают реле HF3, HF3S, HF6 и G6K-RF одними из лучших на рынке высокочастотных реле. А приобрести их можно у официального дистрибьютора – компании КОМПЭЛ.

 

Литература

  1. Ссылка 1;
  2. Ссылка 2;
  3. Ссылка 3;
  4. Ссылка 4;
  5. Ссылка 5;
  6. Игловский И. Г. Справочник по слаботочным электрическим реле/И.Г.Игловский, Г.В.Владимиров. Ленинград. Энергоатомиздат (2-е издание переработанное и дополненное), 1984 г, стр. 584.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

TE_HF3_HF3S_HF6_NE_03__opt
•••

Наши информационные каналы