Elektromechanische HF-Relais haben viele Anwendungen - beam-Verlag
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Titelstory
Robust, zuverlässig, langlebig:
Elektromechanische HF-Relais haben viele
Anwendungen
seitigen Abhängigkeit, für den Es sind verschiedene Konfigu-
Entwickler von grundlegender rationen möglich, die von ein-
Bedeutung sind: Isolation, Ein- poligen Einschaltern (Single-
fügedämpfung, Schaltzeit und Throw, SPST) über Umschalter
Belastbarkeit. (Double-Throw, SPDT) mit bis
18 Ausgängen (SP18T) reichen
Die Isolation ist ein Maß dafür, können. Transferschalter sind
wie effektiv ein Schalter ein hierbei ebenfalls erhältlich und
Signal trennen kann. Es ist die zweipolig/zweipolig (2P2T) ein-
Dämpfung zwischen den Ein- wie ausgangsseitig ausgelegt.
gangs- und Ausgangsports der Sie haben vier Ports mit zwei
Schaltung bzw. des konkreten möglichen Schaltzuständen und
Schalters. Die Einfügedämp- können Lasten zwischen zwei
fung ist ein relatives Maß für die Quellen schalten.
Leistung, die im eingeschalteten
Elektromechanische HF-Schalter
Zustand verloren geht. Die Ein-
verfügen in der Regel über eine
fügedämpfung ist der kritischste
größere Bauform, da sie eine
Parameter für einen HF-Desi-
Reihe von Spulen und mecha-
gner, da er merklich zur Rausch-
nischen Kontakten enthalten.
zahl des Systems beitragen kann.
Wie bei gewöhnlichen Relais
Die Schaltzeit ist die Zeitspanne,
bewegen elektrisch gespeiste
die ein Schalter benötigt, um den
Spulen die Relaiskontakte.
Zustand vom eingeschalteten
in den ausgeschalteten Zustand Elektromechanische Relais
Im GHz-Bereich Unzählige Anwendungen in und umgekehrt zu ändern. Die- haben eine niedrige Einfüge-
führt kaum ein der Hochfrequenz-Signaltech- ser Zeitraum kann von einigen dämpfung (typisch 85 dB) und können Signale
vorbei. Die Wahl schaften elektromechanischer Nanosekunden bei Kleinsignal- mit Geschwindigkeiten im
des richtigen Relais Relais. Die Auswahl des rich- schaltern betragen. Die Belast- Millisekundenbereich schal-
tigen Bauteils hängt von vielen barkeit ist die maximale HF-Ein- ten. Die wichtigsten Vorteile
hängt dabei von vielen Faktoren ab, unter Anderem gangsleistung, die der Schalter sind, dass sie von Gleichstrom
Faktoren ab. Dieser von der HF-Schaltleistung und ohne dauerhafte Verschlechte- (DC) und Signalen bis in den
Beitrag vermittelt der zu schaltenden Frequenz. rung der elektrischen Leistung Millimeterwellenbereich (50+
Um die Kundenwünsche immer aushalten kann. GHz) arbeiten können und nicht
einen Einblick in optimal erfüllen zu können, hat für elektrostatische Entladung
die Grundlagen die Firma Telemeter Electronic Die Lebensdauer elektromecha- (ESD) anfällig sind. Darüber
elektromechanischer GmbH nun mit TEleRel eine nischer HF-Relais ist sicherlich hinaus können sie hohe Lei-
Marke ins Leben gerufen, die
HF-Relais und gibt keine Wünsche offen lässt.
ein begrenzender Faktor. Tele- stungspegel (bis zu mehreren
meter-Markenrelais erfüllen mit tausend Watt Spitzenleistung)
Empfehlungen für rund 1 Mio. spezifizierter Schalt- verarbeiten.
den Einsatz konkreter Charakteristik, Vorteile zyklen im Standard bereits die
Relaistypen. und Grenzen Anforderungen vieler Anwen- Zuverlässigkeit und
dungen im HF-Bereich. lange Lebensdauer
Zunächst ein kurzer Einblick in
die Charakteristik, die Vorteile, Bei elektromechanischen HF-
aber auch die Grenzen elektro- Ausführungen und Schaltern sind aber auch einige
mechanischer HF-Relais: HF- Einteilungen wenige Einschränkungen zu
und Mikrowellen-Schalter leiten beachten. Ihre Standardbetriebs-
Signale über Übertragungswege HF- und Mikrowellen-Schalter dauer ist in der Regel auf unge-
mit einem hohen Wirkungsgrad. können in zwei primäre Grup- fähr eine Million Schaltzyklen
Mit der Leistungsfähigkeit von pen eingeteilt werden: elektro- begrenzt. Darüber hinaus können
Autor: HF- und Mikrowellenschalter- mechanische Relais und Halb- sie aufgrund ihres Aufbaus ge-
Tobias Rieger Konstruktionen sind mehrere leiterschalter. Nachfolgend soll genüber Vibrationen empfindlich
Telemeter Electronic GmbH elektrische Parameter verbun- jedoch nur auf die elektrome- sein. Die Betriebsdauer bezieht
info@telemeter.de den, von denen vier jedoch, chanischen Schalter eingegan- sich auf die Anzahl der Zyklen,
www.telemeter.info aufgrund ihrer starken gegen- gen werden. die der elektromechanische HF-
20 hf-praxis 5/2018
Titelstory
Test completion date: Sept. 12, 2017
Fig. 1. RF data. (a) VSWR. (b) Insertion loss. (c) Isolation.
Grafik zu SWR (links), Insertion Loss (Mitte) und Isolation (rechts)
Schalter bei Erfüllung aller HF- Ausstattungsmerkmale für die Serien TR02 bis TR10 stromkontakten, die mit der
und Wiederholgenauigkeitsan- passend zu jeder erhältlich. Diese decken somit Spule verbunden sind und die
forderungen erfüllen kann. Die viele Anwendungen mit einem HF-Pfade schalten. Diese Hilfs-
Anwendung
Relais der Serie TEleRel liefern Bedarf vom Umschalter bis hin kontakte steuern normalerweise
hier überzeugende Werte, siehe Diese Schalterkonstruktionen zum Zehnfachschalter entspre- Indikatoren, welche die Position
Grafik. Hierbei wurde ein Modell bieten dem Systemdesigner chend ab. von HF-Pfaden signalisieren. Sie
der Serie TR 02 im Frequenzbe- sogar noch zusätzliche Funkti- können z.B. verwendet werden,
reich bis 20 GHz einem Dauer- onen. Ein Beispiel sind Lasten Die mechanische um einem externen Steuersystem
test mit 10 Mio. Schaltzyklen mit reellen 50 Ohm. Jede unge- Qualität ist Statusinformationen über das
unterzogen. Ausgewertet wurden nutzte offene Übertragungslei- HF-Relais zu geben.
tung in einer Schalterschaltung entscheidend
die kritischen Parameter SWR
(Stehwellenverhältnis), Einfüge- hat die Möglichkeit, bei Mikro- Bei elektromechanischen HF- Die Qual der
dämpfung (Insertion Loss) und wellenfrequenzen zu schwin- Schaltern ist auch der Aktuator- Steckerwahl
Isolation. Wie die Grafik ver- gen. Die Resonanz könnte dazu mechanismus besonders wich-
führen, dass Strom zurück zur tig. Wenn die Spule erregt wird, Elektromechanische HF-Schalter
deutlicht, wurden diese Para-
aktiven Quelle reflektiert und bewegt das induzierte Magnet- sind in verschiedenen Gehäuse-
meter jeweils nach 1, 5 und 10
diese beschädigt wird, insbe- feld die Aktuatoren, welche die größen und Steckerkonfigura-
Mio. Schaltzyklen ausgewertet.
sondere in einem System, das Kontakte öffnen oder schließen. tionen erhältlich. Die meisten
Hierbei zeigt sich, dass sich die Koaxialschalter-Designs ver-
bei einer Frequenz von 26 GHz Mehrfachschalter ab dem Modell
Werte über den gesamten Test- wenden SMA-Steckverbinder
oder höher arbeitet, bei der die SP3T werden typischerweise in
verlauf stabil verhalten – was für den Betrieb bis 26 GHz. De-
Isolation stark abfällt. Viele der Ausführung „normally open“
für ein dauerhaft zuverlässiges signs, die bis zu 40 GHz arbeiten,
Übertragungsleitungen sind angeboten. Sobald keine Spulen-
Schalten von Signalen ein wich- verwenden typischerweise 2,92-
so ausgelegt, dass sie 50 Ohm spannung mehr anliegt, öffnen
tiges Qualitätsmerkmal darstellt. Impedanz aufweisen, sodass HF- mm- oder K-Anschlüsse. Koaxi-
sich alle Ausgangskontakte. So
Schalter, die ohmsche 50-Ohm- kann es zu keiner fehlerhaften alschalter, die mit mehr Leistung
Markenrelais der Serie TEleRel Lasten enthalten, wenig Energie Signalübertragung kommen. (bis zu mehreren hundert Watt
garantieren in der Standardaus- reflektieren. Ergänzend hierzu existieren CW) arbeiten, können größere
führung immer 1 Mio. Schalt- sogenannte „failsafe“ Modelle, N-Typ-, TNC- oder sogar SC-
zyklen, die Option „High Per- Elektromechanische HF-Schal- die ohne anliegende Spulenspan- Anschlüsse verwenden.
formance“ garantiert 5 Mio. ter werden als terminierte oder nung immer auf eine bekannte
Schaltzyklen. Die längere nichtterminierte Versionen Die Bauformen reichen von Stan-
Position zurück kehren, meistens dardgehäusen, die nicht gegen
Lebensdauer basiert hierbei auf geliefert. In terminierten Versi- Ausgang 1.
onen ist der ausgewählte Pfad Umwelteinflüsse geschützt sind,
einem robuster konstruierten
Aktuator und Übertragungs
geschlossen, wenn alle Pfade Andere Modelle verfügen über bis hin zu High-Rel-Ausfüh-
elementen, die für magnetische
mit 50-Ohm-Abschlüssen eine „Latching“-Option. Sie rungen, die hermetisch versiegelt
Effizienz und mechanische Stei-
abgeschlossen sind, sodass der haben keine Standardposition sind, um harten Bedingungen
gesamte Strom isoliert wird.
figkeit optimiert wurden. Die Einfallende Signalenergie wird und behalten die letzte geschal- standzuhalten.
Option ist für nahezu alle Serien durch den Abschlusswiderstand tete Position bei. Latching-Relais
der Marke TEleRel entsprechend absorbiert, sodass keine Signale sind nützlich, wenn Stromver- Vielfältig, modular
erhältlich. brauch und Verlustleistung ein und auch
zurück reflektiert werden. Nicht Problem darstellen. Die Spule kundenspezifisch
abgeschlossene Schalter haben für einen Kontakt verbraucht
Anwendungen mit einer breiten keine 50-Ohm-Abschlüsse. nur für einen Augenblick Strom, Die Tabelle soll eine Übersicht
Frequenzabdeckung von DC bis Daher muss die Impedanzan- während das Relais abschaltet. über alle erhältlichen Serien der
40 GHz und geringer Einfüge- passung an einem anderen Teil Danach kann die Spulenspan- TEleRel-Markenrelais geben.
dämpfung sind Kandidaten für des Systems stattfinden, um Für eine Bestellung ist grund-
nung wieder entfallen.
elektromechanische HF-Schal- Reflexionen zu reduzieren. sätzlich zu wählen, welche
ter, der Marke TEleRel wobei Nicht abgeschlossene Schalter Ein weiteres Merkmal, welches Anzahl an Schaltpositionen
High-Rel-Versionen bevorzugt haben jedoch den Vorteil einer elektromechanische HF-Schalter der Schalter bieten soll. Weiter
werden, wenn eine hohe Lang- geringeren Einfügedämpfung. ebenfalls bieten können, besteht werden wichtige Optionen, wie
lebigkeit absolut notwendig ist. Eine interne Terminierung ist aus zusätzlichen Hilfsgleich- die Schalterart (z.B. failsafe)
hf-praxis 5/2018 21
Titelstory
Leistungskurve
VSWR Verlustfaktor
1, 5 : 1 0,96
2,0 : 1 0,88
Mittlere Leistung (W)
2,5 : 1 0,84
3,0 : 1 0,75
3,5 : 1 0,70
4,0 : 1 0,64
4,5 : 1 0,60
5,0 : 1 0,56
Diese Leistungskurve bezieht sich auf folgende Rahmenbedingungen:
• Umgebungstemperatur +20°C
• Meereshöhe 0
Frequenz (GHz) • VSWR 1 : 1
• Leistungslos geschalten
Bestellschlüssel
Schalterart Funktion/ Spulen- Anschlüsse Frequenzbereich Actuator/Ansteuerung Spezialoptionen
Konfiguration spannung
TR XX- X XX X XX X -XX
TEleRel 01 = DPDT F = Failsafe 12 Volt C = SC weiblich 01 = DC bis 1 GHz 0 = Mit Überspannungsschutz C = Positive common
TEleRel 02 = SPDT L = Latching 18 Volt K = 2.92 mm weiblich 03 = DC bis 3 GHz ohne TTL/self-cutoff D = Sub-D
TEleRel 03 = SP3T N = Normally Open 24 Volt L = 2.4 mm weiblich 04 = DC bis 4 GHz 1 = Mit TTL-Treiber E = Erweiterter Temperaturbereich
TEleRel 04 = SP4T 28 Volt N = N weiblich 05 = DC bis 5 GHz 2 = Self cutoff (nur bei latching) H = High performance
TEleRel 05 = SP5T S = SMA weiblich 12 = DC bis 12,4 GHz 3 = Self cutoff & TTL (5 Mio. Schaltzyklen)
TEleRel 06 = SP6T 16 = DC bis 16 GHz (nur bei latching) I = Indikatoren
TEleRel 07 = SP7T 18 = DC bis 18 GHz 4 = Ohne Überspannungsschutz L = Low PIM
TEleRel 08 = SP8T 26 = DC bis 26,5 GHz ohne TTL/self cutoff M = Moisture seal
TEleRel 09 = SP9T 40 = DC bis 40 GHz 5 = Mit Binär Decoder (BCD) N = Ohne Befestigungsbügel
TEleRel 10 = SP10T bei DPDT
TEleRel 11 = SP11T P = Hohe Leistung
TEleRel 12 = SP12T T = Terminierung
TEleRel 13 = SP13T V = V-Bauform
TEleRel 14 = SP14T Y = Y-Bauform
TEleRel 15 = SP15T
TEleRel 16 = SP16T
TEleRel 17 = SP17T
TEleRel 18 = SP18T ***Bitte beachten Sie, dass einige Optionen modellabhängig nicht verfügbar sind***
Übersicht über alle erhältlichen
Deutschland Serien der TEleRel-Markenrelais
Schweiz Tschechische Republik
Telemeter Electronic GmbH Telemeter Electronic GmbH Telemeter Electronic s.r.o.
Joseph-Gänsler-Str. 10, 86609 Donauwörth Romanshornerstr. 117, 8280 Kreuzlingen
sowie die Schaltspannung und binder zum Anschluss der Steu- bei Telemeter auch bereits ab kleinen České Vrbné 2364,Ausschnitt
37011 České Budějovice
an maß-
Tel. +49 906 70693-0, Fax +49 906 70693-50 Tel. +41 71 6992020, Fax +41 71 6992024 Tel.+420 38 5310637, Fax +420 38 5510124
die gewünschten Anschlüsse, erspannung, TTL-Funktionalität,
info@telemeter.de, www.telemeter.info
kleinen Serienmengen kunden-info@telemeter.cz,
info@telemeter.ch, www.telemeter.info
geschneiderten Optionen dar.
www.telemeter.info
gewählt. Je nach Modellreihe Indikatoren, High-Power- oder spezifische Varianten. Spezielle Ergänzt wird dies durch wei-
decken
Blatt_2_fürTEleRel-Markenrelais High-Performance-Modelle,
alle_Schalter_Serie TR_08_2017 – Jede Wiedergabe zurist nurBauformen,
oder Vervielfältigung von Text und Bild mit Genehmigung vonHochspannungs- tereIrrtum
Telemeter Electronic GmbH gestattet. Service-Leistungen
und Änderungen vorbehalten! wie
einen Frequenzbereich bis zu Verfügung. tauglichkeit, erweiterte Fre- Lagerhaltung von bevorzugten
40 GHz ab. Zur perfekten Inte- quenzbereiche oder eine spezi- Standardmodellen, Bevorra-
gration in die kundenseitige Sofern kein Standardmodell elle Gestaltung der Label nach tung über Rahmenverträge und
Anwendung stehen zahlreiche für die geplante Anwendung Kundenvorgabe, z.B. mit QR bedarfsgerechte Just-in-Time-
Optionen, wie Sub-D Steckver- verfügbar ist, entwickelt man Code, stellen hierbei nur einen Lieferungen. ◄
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