⚠️ Work in Progress – Dieser Artikel beschreibt den aktuellen Stand der Hardware. Details zur Funktionsweise, Firmware und Inbetriebnahme folgen in späteren Artikeln.
Der PiPeiler ist eine Steuerplatine, die ich für den 5-Kanal PIN-Dioden-Antennenschalter 3D8-000009-01 von Aiken / AEG-Telefunken entwickle. Die Beschreibung des Original-Aufbaus mit PIN-Dioden stammt von DD1US – mein Board ersetzt die bisherige Steuerung durch eine digitale Lösung auf Basis des Raspberry Pi Pico 2.
Der Schalter 3D8-000009-01
Der 3D8-000009-01 ist ein schneller fünffacher HF-Umschalter aus militärischen Surplus-Beständen. Er eignet sich unter anderem für Antennenumschaltung, Peilen, Leistungsregelung und digitale Modulation. Die fünf phasenkorrigierten Zweige sind im nicht durchgeschalteten Zustand intern mit 50 Ω terminiert und können einzeln oder in Kombination auf einen gemeinsamen Knoten geschaltet werden.
Technische Daten des Umschalters
Die folgenden Werte entstammen dem Datenblatt, das über DD1US verfügbar ist:
- Typenbezeichnung: 3D8-000009-01
- Herkunft: Aiken / AEG-Telefunken (später auch über Singer erhältlich)
- Kanäle: 5 HF-Eingänge auf 1 gemeinsamen HF-Ausgang
- Kennimpedanz: 50 Ω
- Frequenzbereich: 10 … 500 MHz (brauchbar 2 … 1000 MHz)
- Einfügedämpfung: < 1 dB
- Frequenzgang: < 0,5 dB
- Rückflussdämpfung: > 20 dB
- Isolation: > 70 dB (mit bipolaren Steuerströmen)
- Steuerstrom je Zweig: –15 mA (gesperrt), +50 mA (durchgeschaltet)
- Steuerspannung: 4 … 6 V möglich
- Umschaltzeit: < 100 ns
- Pegelstellbereich (bipolar): > 70 dB
- maximaler Pegel: +20 dBm
- Anschlüsse: TNC-Dose mit 3/8-32-Gewinde, durch BNC-Dosen mit Zentralbefestigung austauschbar
- Abmessungen: 130 × 157 × 21 mm
- Gewicht: 440 g
Hardware-Übersicht
Das Board ist als zweilagige Platine in KiCad 9 entworfen und misst etwa 85 mm × 66 mm. Im rechten unteren Bereich sitzt ein Raspberry Pi Pico 2 (RP2350), der über USB mit Spannung versorgt und programmiert wird.
Draufsicht
Die gerenderte Draufsicht zeigt die Bestückungsseite der Platine. Gut zu erkennen sind die fünf Kanalblöcke, der Pico-2-Bereich und die Anschlussleisten.
Auf der Platine finden sich neben dem Pico unter anderem:
- Operationsverstärker vom Typ LM324
- Der leistungsfähige OPA552U
- Ein RS3K-0512D_H3 DC-DC-Wandler zur Erzeugung der ±12-V-Analogversorgung
Die obere Hälfte der Platine ist in fünf annähernd identische Kanalblöcke unterteilt – einer pro Antennenanschluss.
Detailansichten
In der Top-Ansicht sind gut die fünf Kanalblöcke, die zugehörigen Testpunkte und die symmetrische Anordnung der Bauteile zu erkennen.
Die Unterseite zeigt die weiteren Bauteile, darunter den DC-DC-Wandler und die Versorgungsfilterung.
Anschlüsse
Die Platine bietet drei Steckverbinder:
- J1 – 8-polige Stiftleiste für die Verbindung zum PIN-Dioden-Antennenschalter
- J2 – 18-polige Buchsenleiste für zusätzliche Pico-GPIOs
- J3 – 3-polige Stiftleiste für Zusatzfunktionen
Der Pico 2 wird über seinen Micro-USB-Anschluss mit 5 V versorgt.
Technische Daten der Steuerplatine
- Controller: Raspberry Pi Pico 2 (RP2350)
- Schaltertyp: 3D8-000009-01 (Aiken / AEG-Telefunken)
- Schaltkanäle: 5
- Analogversorgung: ±12 V via DC-DC-Wandler
- Programmierung: USB (Micro-USB am Pico 2)
- CAD: KiCad 9
- Platinengröße: ca. 85 mm × 66 mm
- Lizenz: Open-Source-Hardware (OSHW)
KiCad und Fertigung
Das Projekt wird in KiCad 9 entwickelt. Für die spätere Fertigung sind Gerber- und Bestückungsdaten über KiBot vorgesehen. Sobald die Entwicklung abgeschlossen ist, soll das gesamte Projekt inklusive Schaltplan, Layout und Firmware in einem Git-Repository veröffentlicht werden.
Ausblick
Der PiPeiler soll den PIN-Dioden-Antennenschalter 3D8-000009-01 komfortabel über den Pico 2 ansteuern. Wie genau die Schaltung funktioniert und wie die Firmware aufgebaut ist, werde ich in folgenden Artikeln vorstellen.
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