CN102737896A

CN102737896A - 多位开关

Info

Publication number: CN102737896A
Application number: CN2012101074200A
Authority: CN
Inventors: 欧文·R·巴特尔梅斯; 迈克尔·A·霍亚克; 约阿希姆·I·格雷克
Original assignee: Amphenol Corp
Current assignee: Amphenol Corp
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: US8586889B2; CN102737896B; US20120261238A1

Abstract

一种多位开关，其包括分别容置多个触头构件的基底构件。这多个触头构件适于电配合于主印刷电路板。发送子组件可旋转地联接于基底构件。发送子组件包括发送构件，该发送构件在触头构件之间限定多个电路径，用于在组合位置与分离位置之间切换。致动器联接至旋转构件，用于使发送构件相对于基底构件在组合位置与分离位置之间旋转。

Description

多位开关

技术领域

本发明涉及一种能够具有多个位置的开关。更具体地，该开关包括射频(RF)功率的组合RF功率的位置和分离(uncombine)RF功率的位置，可基于该开关的触头的触头径向定位来选择这两个位置。

背景技术

RF开关通常用于将功率从一个电路传输至多个回路中的一个。现今，在工业中存在若干个用于切换的选择方案。一个选择方案是利用多个电磁致动的单极双掷开关或继电器。然而，通常要求那些开关中的至少三个来满足系统要求。另一缺点在于电磁致动机构的可靠性方面。螺线管自身和相关的移动部件比机械开关具有更高的发生故障的可能性。另一公知技术是集成连接器开关。这些开关是具有内部机构的连接器，这些内部机构以接合传统连接器的方式来进行切换动作。与接合相关联的物理运动被传递至位于该装置内部的切换动作。在常规应用中，在每个系统中需要这些切换连接器中的至少两个。除此以外，由于集成连接器开关必须设置于装置的I/O端口处，它们更易于受损或受到来自外部的污染。

发明内容

因此，本发明提供了一种多位开关，其包括分别容置多个触头构件的基底构件。这多个触头构件适于电配合于主印刷电路板。发送子组件可旋转地联接于基底构件。发送子组件包括发送构件，该发送构件在触头构件之间限定多个电路径，用于在组合位置与分离位置之间切换。致动器联接至旋转构件，用于使发送构件相对于基底构件在组合位置与分离位置之间旋转。

本发明还可提供一种多位开关，其包括分别容置多个径向间隔开的触头构件的基底构件。这多个触头构件适于电配合至主印刷电路板。发送子组件可旋转地联接于基底构件。发送子组件包括发送盘，该发送盘限定位于多个触头构件之间的多个电路径，用于在组合位置与分离位置之间切换。致动器联接至旋转盘，用于使发送盘相对于基底构件在组合位置与分离位置之间旋转。在组合位置中，多个触头构件中的第一触头构件可经由发送盘的电路径电联接于这多个触头构件中的第二触头构件，并且多个触头构件中的第三触头构件可经由发送盘的电路径电联接于这多个触头构件中的第四触头构件。在分离位置中，第一触头构件可经由发送盘的电路径电连接于第三触头构件，并且第二触头构件可电连接于第四触头构件。

通过下列详细说明，本发明的其它目的、优点和显著特征将变得明白，该详细说明结合附图公开了本发明的优选实施方式。

附图说明

由于通过参照结合附图进行的下列详细说明而更好地理解本发明，因此，将易于获得对于本发明及其多个附随优点的更为完整的理解，在附图中：

图1是根据本发明的示例性实施方式的多位开关的俯视立体图；

图2是图1中所示的开关的仰视立体图；

图3是图1中所示开关的基底的俯视立体图；

图4是图1中所示开关的触头和绝缘体的立体图；

图5是图1中所示开关的截面图，示出了安装于主电路板的开关；

图6A是图1中所示开关的发送子组件的仰视立体图；

图6B是图6A中所示发送子组件的分解立体图；

图7A和图7B分别是图6A和图6B中所示发送子组件的发送构件的俯视立体图和仰视立体图；

图8是图1中所示开关的发送子组件的立体图和基底的局部立体图，示出了相对于基底处于第一位置中的发送子组件；

图9是与图8相似的立体图，示出了相对于基底处于第二位置中的发送子组件；

图10是根据发明的示例性实施方式的开关的局部俯视图，示出了处于与发送子组件的第一位置相对应的组合位置中的开关和该开关的触头；以及

图11是与图10相似的局部俯视图，除了示出了处于与发送子组件的第二位置相对应的分离位置中的开关和该开关的触头。

具体实施方式

参照图1至图5、图6A、图6B、图7A、图7B和图8至图11，根据本发明的示例性实施方式的多位开关100大体包括基底102和发送子组件106，该基底102容纳多个触头104，该发送子组件106可用于根据触头104的径向定位而将信号发送至基底102的不同输出触头。例如，发送子组件106可用于在组合位置(图10)组合多于一个功率放大器的信号，或者在分离位置(图11)分离那些信号。本发明提供了起到两个功能的单个开关的优点。一个是，利用组合回路将至少两个输入信号发送到发送子组件106的发送构件的路径上。另一个是，将信号发送至继续延伸直至系统中分离的输出端的路径。除此以外，开关提供了多种可能性，以根据发送构件的印刷电路板电路以不同的方式进行处理。开关在维持特别是在损失和绝缘(或交调失真)方面的信号完全性的同时，提供了至少两个不同的发送选择方案。在该系统自身内，组合或分离模式的功能使得能够为基站提供天线分集。在组合模式中，仅使用一个天线。在分离模式中，在具有两个末级输出的情况下，可以使用两个天线。两个天线提供了分集并由此提供了改良的接收信号的质量。

基底102大体由底壁202和大致圆柱状的侧壁204形成，如在图2中所见。底壁202和侧壁204形成了接收区域302，如在图3中所见，该接收区域302用于保持发送子组件106。侧壁204的顶部306可包括标记308，用于有助于开关的定位。例如，标记308可包括诸如与开关的第一位置相对应的字母“C”和与开关的第二位置相对应的字母“U”之类的字母。基底102可或者形成为整体，或者基底102的底部202和侧壁204可单独形成并且彼此附接。底部202可包括定位柱210(图2)，其用于接合主印刷电路板500(图5)。基底102优选地由金属材料形成。

在基底102的底部202中可设置有多个径向槽口212，这些槽口212被设计成用于容纳各个绝缘体400，如在图2至图4中所见。基底侧壁204可包括多个窗口206，这些窗口206设置在径向槽口304之间。每个绝缘体400支承各个触头104，如在图4中所见。绝缘体400优选地由诸如任一塑料之类的介电材料形成，并且可二次成型(overmold)在各个触头104上。

如在图2中最佳所见，多个触头104围绕基底底壁202径向间隔开。每个触头104均包括第一端部402、第二端部404和中间部406，该第一端部402安装于主电路板500，该第二端部404与第一端部402相对并接触发送子组件106，该中间部406位于第一端部402与第二端部404之间。如在图4中最佳所见，绝缘体400覆盖中间部406，使得触头104的端部402和404从绝缘体400的相对两侧自由延伸。绝缘体400的子组件和触头104可从基底102的底壁202的外侧组装到槽口304中，用于将触头104设置为与基底底面共面。在基底102中可设置有倒刺506(图5)，该倒刺506用于保持从绝缘体400伸出的塔状物416，这使得接触端402能够设置成与基底底面共面。绝缘体塔状物416提供了用于基底102内的触头104的对正和支承。绝缘体塔状物416与在基底底面处的各个槽口304之间的间隙配合提供了绝缘体400与基底102的宽松对正。这使得能够在将绝缘体400压到基底102中之前，将绝缘体400宽松地放置在基底102中，从而消除了对于用于将绝缘体400与基底102对正的组装工具的需要。

开关100的发送子组件106大体包括发送构件600，该发送构件600保持在致动器610中，如在图6A和图6B中最佳所见。将发送构件600和致动器610经由紧固件620组装为发送子组件106，并随后插到开关基底102的接收区域302中。在发送子组件106的发送构件600与基底102的底部202的内表面312之间插置有接地弹簧(未示出)。接地弹簧可具有多个向外延伸的弹簧臂，其端部接触发送构件600。

发送构件600可以是由叠置在一起的多个盘状印刷电路板700形成的盘。每个板700均可具有电子电路，该电子电路被设计成用于在夹置在触头104之间切换电路径。如在图7A和图7B中所见，发送盘600可包括例如四个铜片层702，其间置有三个介电层704，以形成这叠印刷电路板700。铜片层702和它们的电路可经由孔等电连接。盘600中的键孔710与紧固件620相对应，如在图6B中所见。第一和第二相对的周向凹口720设置在发送盘600中，用于容纳致动器610的周向突部630。盘600的键孔710和致动器610的键孔670(其接收紧固件620)的位置连同周向凹口720和周向突部630的位置一起确保发送盘600可仅在一个位置中装配于致动器610，由此消除了在组装开关时不适当定位发送盘600的可能性。

致动器610具有主体632，该主体632成形为将发送盘600容置在主体632的一侧上并将致动旋钮634支承在另一侧上。旋钮优选地包括槽口636(图8)，该槽口636构造成用于接收致动工具。槽口636可包括窄头形的端部638(图8)，用于指示开关的位置，如在图1中所见。例如，当窄头形的端部638正指向标记308、即标记在基底102上的字母“C”时，开关可处于第一位置中，如在图1中所见；并且当该窄头形的端部638正指向标记在基底102上的字母“U”时，开关可处于第二位置中。

周向凸缘640从周向突部630中的一个延伸至周向突部630中的另一个。当发送组件106完全座置在基底102时，周向凸缘640与邻接壁327相抵。当发送组件106完全座置在基底102中时，致动器106的侧部680与邻接壁326之间具有间隙。因此，周向凸缘640和邻接壁326在发送组件106到基底102的组装期间，提供了发送组件106与基底102的位置键合，并防止发送组件106被不适当地组装到基底102中。致动器610的周向突部630适于接合基底102，用于开关在组合位置和分离位置中的适当定位，如在图8至图9中所见。在组合位置和分离位置中，发送盘600的底部金属表面730(图7B)置靠在基底102的底部内表面312上。发送盘600与基底102之间的直接接触提供了用于在发送盘600中产生的任何热量的直接散热部，特别是在发送高功率信号时亦是如此。发送盘600与基底102之间的直接接触同样有助于RF信号在触头104的端部404电接触和机械接触发送盘600的底层702的位置处的隔离。致动器610搁置在发送盘600的顶面上。由此，周向突部630与凹部330之间的距离取决于发送盘600的尺寸变化，并且要求间隙以确保发送盘600的底面730总是与基底102的内表面312直接接触。紧固件620可具有肋622，该肋622与基底102的沟槽340(图3)对准。基底102中的沟槽340可将开关定位在组合位置和分离位置中。紧固件620搁置在发送盘600的底面312上。由此，该间隙并不取决于发送盘300的尺寸差异，并且会小于周向突部630与凹部330之间的隙距。肋622与沟槽340之间的较小间隙减小了发送组件106相对于基底102在组合位置与分离位置中的径向运动。紧固件620有助于发送组件106定位。发送组件106相对于基底102的定位导致触点104的端部404之间相对于发送盘600的接触垫732的精定位，由此，减小了RF性能的变化。每个突部630均接合突起肋320(图3)，该突起肋320从基底底壁202的内表面312延伸，以有助于发送子组件106在组合位置与分离位置之间的旋转运动。基底102的每个突起肋320均可包括入口斜坡322和出口斜坡324，这两个斜坡接合致动器610的突部630，以在发送盘600在两个位置之间移动时，提升和降低该发送盘600。突起肋320之间设置有邻接壁326，该邻接壁326使致动器610的突部630停止，以控制和限制发送盘600的旋转运动。

开关100可还包括弹簧构件502和盖板504，如在图5中所见，以将发送组件106紧固在基底102中。弹簧构件502可以是例如压缩弹簧环，该压缩弹簧环夹置在盖板504与致动器610之间，以将发送盘600偏置成与基底102的多个触头104接触。盖板504可大致呈带有外部棘钩的环形，该外部棘钩钩挂在基底102的内侧，以将发送子组件106紧固在基底102中。

图8和图9示出了发送子组件106的位于多个位置之间的旋转运动。特别地，图8示出了相对于基底底壁202处于第一位置中的发送子组件106(出于清楚的目的，在没有基底102的侧壁204的情况下示出了基底102)。第一位置可以是组合位置，在该位置处，发送子组件106的发送构件600的电路与径向间隔开的触头104的特定触头的端部404相接触，如在图10中所示。即，触头104的端部404电接触并机械接触发送盘600的底层702，如在图5(示出了处于中性位置中的开关)中所见。在该第一位置处，突部630搁置在凹部328(图3)中，该凹部328邻近于基底102的突起肋320的入口斜坡322(图8示出了一个凹部328和一个入口斜坡322)。发送子组件106可随后通过转动致动器610的致动旋钮634(例如，在图8中顺时针转动致动旋钮)而相对于基底102旋转至第二位置。当将发送子组件106旋转至第二位置时，通过致动器610的突部630与基底底部202的入口斜坡610之间的接合而将发送子组件106提升至位于基底120的突起肋320上的中间位置。在该中间位置处，发送构件600与触头104间隔开且不与触头104接触。

发送构件600随后旋转至第二位置，如在图9中所见，在该第二位置中，发送构件600的突部630搁置在邻近于出口斜坡620的凹部330中。由于发送构件600不再搁置在基底102的突起肋320上，因此，发送子组件610的发送构件600与第二位置中的触头104相连接。第二位置可以是分离位置，在该分离位置中，发送构件600的电路与触头104的特定触头的端部404相接触，如在图11中所示。即，特定触头104的端部404电接触且机械接触发送盘600的底层702，如在图5中所见。从第一位置至第二位置，发送构件例如相对于基底102的底壁202旋转约108°。一旦处于第二位置中，邻接壁326通过使突部630停止来防止发送子组件106旋转过第二位置。然而，当处于第二位置处时，发送子组件106可以如上所述的相同方式相对于基底102反向(图8和图9中的逆时针)旋转回至第一位置。

图10是根据本发明的开关100的俯视图，示出了触头104经过处于组合位置中的发送构件600的电路径(出于清楚的目的，将发送构件600示出为是透明的)。如在图10中所见，基底102包括端口1至10，用于围绕基底底壁202径向间隔开的各个触头104。尽管，十个端口是优选的，多过或少过十个的端口和触头可与开关100一起使用。在组合位置中，发送构件600的电路例如将处于端口8处的触头104电连接至处于端口1处的触头104，将处于端口9处的触头104电连接至处于端口2处的触头104，将处于端口6处的触头104电连接至处于端口4处的触头104，并将处于端口5处的触头104电连接至处于端口3处的触头104。通过这些连接，连接于端口8的功率放大器(PA1)通过组合器1000与处于端口9处的功率放大器(PA2)组合，该组合器1000联接于端口1和2。PA1和PA2的组合功率还联接于诸如滤波器(滤波器1)之类的活动迹线(trace)。输出信号在联接于用于传输和接收的天线之前，通过滤波器。滤波器通常为带有复杂机械结构的无源装置，该无源装置按照由基站的特定带的要求过滤RF信号。其余端口可以是不活动的。

多层发送盘600能够在1010和1020处一个在另一个之上地发送信号，如在图10中所见，从而使得能够在输入信号迹线在主印刷电路板500上的放置中具有灵活性。通过一个在另一个之上地发送信号，消除了对于使得信号在主板500上交叉的需要。多层发送盘600的结构使得在一个在另一个之上地交叉的信号之间能够存在良好的隔离。

对分离的PA1和PA2，将发送构件600相对于基底102旋转至第二位置，如上所讨论的那样。如在图11中所见，在分离位置中，PA1和PA2不再组合并且改为被分别引导至滤波器(滤波器1和滤波器2)。在分离位置中，发送构件600的电路例如将端口8处的触头104电连接至端口5处的触头104，将端口9处的触头104电连接至端口6处的触头104，将端口3处的触头104电连接至端口1处的触头104，并将端口2处的触头104电连接至端口10处的触头104。可设置诸如端口7之类的附加端口，例如用于连接至DC电路。如在图11中所见，用于PA1和PA2的端口8和9不再电联接于组合器1000。

尽管已选择了具体实施方式来说明本发明，但所属领域技术人员将会明白，可在不背离本发明如在所附权利要求中所限定的范围的情况下，在本发明中作出多种改变和变型。例如，尽管有助于发送子组件在各位置之间的旋转的突部630位于致动器上，但是那些突部可改为位于发送盘600上。

Claims

1.一种多位开关，包括：

基底构件，所述基底构件分别容置多个触头构件，所述多个触头构件适于电配合于主印刷电路板；和

发送子组件，所述发送子组件可旋转地联接于所述基底构件，所述发送子组件包括发送构件和致动器，所述发送构件在所述触头构件之间限定多个电路径，用于在组合位置与分离位置之间切换，所述致动器联接至所述旋转构件，用于使所述发送构件相对于所述基底构件在所述组合位置与所述分离位置之间旋转。

2.根据权利要求1所述的多位开关，其中，

所述发送构件是盘，所述盘包括多个成叠的印刷电路板，所述多个成叠的印刷电路板彼此电联接。

3.根据权利要求2所述的多位开关，其中，

所述多个成叠的印刷电路板经由孔电联接。

4.根据权利要求1所述的多位开关，其中，

所述多个触头构件围绕所述基底构件的底壁径向间隔开；以及

所述触头构件中的每个均具有相对的第一端和第二端，所述第一端构造成用于联接至所述主印刷电路板，所述第二端构造成联接于所述发送构件。

5.根据权利要求4所述的多位开关，其中，

所述多个触头构件中的每个均包括位于所述第一端与所述第二端之间的中间部分；以及

绝缘体环绕所述触头构件中的每个的所述中间部分。

6.根据权利要求1所述的多位开关，其中，

所述发送构件与所述致动器中的至少一个包括至少一个用于接合所述基底构件的突部，所述突部限制所述发送构件相对于所述基底构件的旋转运动。

7.根据权利要求6所述的多位开关，其中，

所述突部限制所述发送构件相对于所述基底构件在约108°之间的旋转运动。

8.根据权利要求7所述的多位开关，其中，

所述基底构件包括底壁；以及

所述基底构件的所述底壁包括至少一个用于接合所述突部的突起肋。

9.根据权利要求8所述的多位开关，其中，

所述底壁的所述突起肋包括相对的第一斜坡和第二斜坡，所述第一斜坡和所述第二斜坡在使所述发送构件相对于所述基底构件旋转时接合所述突部，从而在旋转期间相对于所述基底构件提升所述发送组件。

10.根据权利要求1所述的多位开关，进一步包括：

弹性构件，所述弹性构件设置在所述致动器上，所述弹性构件将所述发送构件偏压成与所述多个触头相接触。

11.根据权利要求1所述的多位开关，其中，

所述基底构件包括底壁和圆柱状的侧壁，所述底壁和所述圆柱状的侧壁限定用于接收所述发送子组件的内部接收区域；以及

所述基底构件包括用于分别接收所述多个触头构件的多个槽口。

12.根据权利要求1所述的多位开关，进一步包括：

组合器，所述组合器联接于所述多个触头中的至少第一触头和第二触头。

13.根据权利要求1所述的多位开关，进一步包括：

标记，所述标记设置在所述基底构件上，所述标记分别识别所述组合位置和所述分离位置。

14.根据权利要求13所述的多位开关，其中，

所述致动器包括带有标记的旋钮，所述标记用于识别所述组合位置与所述分离位置中的至少一个。

15.一种多位开关，包括：

基底构件，所述基底构件分别容置多个径向间隔开的触头构件，所述多个触头构件适于电配合至主印刷电路板；和

发送子组件，所述发送子组件可旋转地联接于所述基底构件，所述发送子组件包括发送盘和致动器，所述发送盘限定位于所述多个触头构件之间的多个电路径，用于在组合位置与分离位置之间切换，所述致动器联接至所述旋转盘，用于使所述发送盘相对于所述基底构件在所述组合位置与所述分离位置之间旋转，

其中，在所述组合位置中，所述多个触头构件中的第一触头构件经由所述发送盘的所述电路径电联接于所述多个触头构件中的第二触头构件，并且所述多个触头构件中的第三触头构件经由所述发送盘的所述电路径电联接于所述多个触头构件中的第四触头构件；以及

其中，在所述分离位置中，所述第一触头构件经由所述发送盘的所述电路径电连接于所述第三触头构件，并且所述第二触头构件电连接于所述第四触头构件。

16.根据权利要求15所述的多位开关，进一步包括：

组合器，所述组合器联接于所述第二触头构件和所述第四触头构件。

17.根据权利要求15所述的多位开关，其中，

在所述组合位置中，所述多个触头构件中的第五触头构件经由所述发送盘的所述电路径电联接于所述多个触头构件中的第六触头构件，并且所述多个触头构件中的第七触头构件经由所述发送盘的所述电路径电联接于所述多个触头构件中的第八触头构件，以及

在所述分离位置中，所述第五触头构件经由所述发送盘的所述电路径电连接于所述第八触头构件，并且所述第六触头构件电连接于所述第七触头构件。

18.根据权利要求15所述的多位开关，其中，

组合器联接于所述第二触头构件、所述第四触头构件和所述第五触头构件。

19.根据权利要求15所述的多位开关，其中，

所述发送盘包括多个成叠的印刷电路板，所述多个成叠的印刷电路板彼此电联接。

20.根据权利要求19所述的多位开关，其中，

所述发送盘的所述印刷电路板中的每个均具有信号发送路径，并且所述信号发送路径构造成一个在另一个之上地发送信号。

21.根据权利要求15所述的多位开关，其中，

所述发送盘和所述致动器中的一个包括至少一个用于接合所述基底构件的突部，所述突部限制所述发送盘相对于所述基底构件在所述组合位置与所述分离位置之间的旋转运动。

22.根据权利要求20所述的多位开关，其中，

所述基底构件包括底壁；以及

所述基底构件的所述底壁包括至少一个用于接合所述突部的突起肋，所述底壁的所述突起肋包括相对的第一斜坡和第二斜坡，所述第一斜坡和所述第二斜坡在使所述发送构件相对于所述基底构件旋转时接合所述突部。

23.根据权利要求15所述的多位开关，其中，

所述多个触头构件围绕所述基底构件的底壁间隔开，并且所述触头构件中的每个均具有相对的第一端和第二端，所述第一端构造成用于联接至所述主印刷电路板，并且所述第二端构造成联接于所述发送盘。

24.根据权利要求22所述的多位开关，进一步包括：

绝缘体环绕所述触头构件中的每个的所述中间部分。

25.根据权利要求15所述的多位开关，其中，

所述发送子组件包括紧固件，所述紧固件具有肋，所述肋构造成用于与所述基底构件的沟槽配合，从而提供所述发送盘与所述多个触头之间的精细定位控制。