CN104008921B - 大功率射频同轴继电器开关 - Google Patents

Abstract

本发明给出了一种大功率射频同轴继电器开关，包括微波单元，所述的微波单元包括推杆组件、接插组件、安装座和接触簧片；安装座开有微波腔体，安装座开有若干个插接孔，安装座还开有推动孔；推杆组件装载在推动孔内，每个推杆组件包括绝缘的推动杆、弹簧和底座；接触簧片安装在推动杆上；接插组件包括壳体、绝缘子和内导体，壳体与内导体之间通过绝缘子固定；微波腔体为长方体状，接触簧片两端为半圆形，接触簧片上下端面的形状、面积相同，接触簧片前、后端面对应安装孔位置有阻抗补偿凸台；接插组件的绝缘子下部使壳体与内导体之间固定，绝缘子的上部与内导体之间有间隙。本发明具有散热效果好、不易电压击穿、工作频率高等优点。

Description

大功率射频同轴继电器开关

技术领域

本发明涉及一种大功率射频同轴继电器开关。

背景技术

同轴继电器是一种配用同轴电缆，用来切换高频、射频线路而具有最小损耗的继电器。

目前，一般的同轴继电器主要包括微波单元、衔铁组件、电磁组件和控制电路单元；同轴继电器的电磁组件包括两个电磁线圈组成，对应电磁组件的电磁线圈下侧设置有衔铁组件，控制电路单元控制电磁组件带动衔铁组件两端上、下移动。

同轴继电器的微波单元设置在衔铁组件下侧，微波单元包括两个推杆组件、三个接插组件、安装座和两个接触簧片；

安装座内开有微波腔体，安装座下端面开有三个与微波腔体相通的插接孔，每个插接孔包括下部的第一阶段孔和上部的第二阶段孔，第一阶段孔内壁上有螺纹，安装座还开有两个推动孔；

两个推杆组件对应装载在两个推动孔内，每个推杆组件包括绝缘的推动杆、弹簧和底座，推动杆伸出安装座上端面，弹簧放置在推动杆与底座之间；

接插组件包括壳体、绝缘子、压套和内导体，壳体与内导体之间固定有绝缘子和压套，壳体外壁有与插接孔的第一阶段孔配合的螺纹，内导体通过插接孔伸入微波腔体内；

所述接触簧片为上大下小的锥台状，接触簧片的上端面与接触簧片的两侧有倒角，接触簧片中部开有安装孔，接触簧片通过安装孔固定安装在推动杆上，接触簧片处于安装座的微波腔体中；接触簧片两端分别对准相邻两个接插组件的内导体上端。

同轴继电器功率的承载能力主要取决于：电压击穿和内部自热，但是上述同轴继电器的内部热源主要靠接插组件传导，少量热传导方式从推杆散出，当内部辐射的功率使微波单元温度升高足以软化或者破坏绝缘介质材料时，当同轴继电器已达到其功率承载极限时，推动杆先开始变软，然后正常的接触压力得不到保持，较低的接触压力增大了接触电阻，导致电压驻波比变差使反射功率增大，导致接触簧片与内导体温度过高热传导变差同时推动杆也因为温度升高出现熔化、烧焦现象，最终导致产品失效；

而且承载大功率的情况下，现有的接触簧片结构有许多尖点容易放电，导致电压击穿，当越过内部电压击穿极限时，内部传输线周围的空气便离子化，并且同轴继电器内发生放电型式的燃弧（即电晕），从而对内部零件造成破坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种散热效果好、不易电压击穿的大功率射频同轴继电器开关。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种大功率射频同轴继电器开关，包括微波单元、衔铁组件、电磁组件、和控制电路单元；

所述的微波单元包括至少一个推杆组件、若干个接插组件、安装座和至少一个接触簧片；

安装座内开有微波腔体，安装座下端面开有若干个与微波腔体相通的插接孔，插接孔包括下部的第一阶段孔和上部的第二阶段孔，安装座还开有至少一个推动孔；

至少一个推杆组件对应装载在至少一个推动孔内，每个推杆组件包括绝缘的推动杆、弹簧和底座，推动杆伸出安装座上端面，弹簧放置在推动杆与底座之间；

所述接触簧片上开有安装孔，接触簧片通过安装孔固定安装在推动杆上，接触簧片处于安装座的微波腔体中；

若干个接插组件分别与对应安装座的插接孔配合，所述的接插组件包括壳体、绝缘子和内导体，壳体与内导体之间通过绝缘子固定，相邻两个接插组件的内导体上端分别对准对应的接触簧片两端；

所述的微波腔体为长方体状，所述的接触簧片两端为半圆形，接触簧片上下端面的形状、面积相同，接触簧片前、后端面对应安装孔位置有阻抗补偿凸台；

所述接插组件的绝缘子下部使壳体与内导体之间固定，绝缘子的上部与内导体之间有与安装座的第二阶段孔上部对应的间隙。

采用这样的结构后，接触簧片的形状与微波腔体的形状使微波信号阻抗匹配良好，长方体状微波腔体与接触簧片公共构成了矩形同轴传输线结构，腔体的高程与接触簧片的厚度匹配，增大电压击穿距离并且使微波信号阻抗匹配良好，接触簧片的结构更合理，避免原有结构中接触簧片尖点容易放电，接触簧片上下端面的形状、面积相同，使得接触簧片与接插组件的内导体之间阻抗匹配，通过阻抗匹配增大电压击穿距离使高频大功率微波信号可以传输并且信号损耗很小，接触簧片的阻抗补偿凸台可以增加阻抗补偿；

接插组件的绝缘子上部与内导体之间的间隙对应第二阶段孔，减小微波信号的反射，改善本大功率射频同轴继电器开关的微波性能，而且该继电器到达功率承载极限时，微波单元内部辐射大、温度升高，绝缘子上部与内导体之间间隙可以提高本大功率射频同轴继电器开关的散热性能。

本发明具有散热效果好、不易电压击穿、工作频率高等优点。

为了更好的理解本发明的技术内容，以下将本大功率射频同轴继电器开关简称为本继电器开关。

本继电器开关的推动孔贯穿安装座的上、下端面，所述推杆组件的底座与推动孔下部螺纹配合；采用这样的结构后，方便推杆组件的更换。

本继电器开关的推动杆包括上杆体和下杆体，上杆体上端有外凸环，下杆体上端面开有与上杆体下端配合的凹槽，上杆体下端穿过接触簧片的安装孔，并套装在下杆体的凹槽内；采用这样的结构后，推动杆结构更为合理，而且上杆体的外凸环方便与衔铁组件之间接触。

本继电器开关安装座的微波腔体内固定有若干绝缘限位柱，所述绝缘限位柱分别分布在对应接触簧片两侧；采用这样的结构后，避免接触簧片在往复运动中位置移动，增强本继电器开关的可靠性。

本继电器开关安装座侧壁上开有若干个与插接孔的第一阶段孔相通的定位孔，定位螺栓与定位孔螺纹配合；采用这样的结构后，接插组件与安装座的插接孔配合后，定位螺栓伸入定位孔内，并抵靠在接插组件的壳体外侧，达到销紧接插组件的目的。

本继电器开关的接触簧片采用铍青铜材质；采用这样的结构后，采用铍青铜材质的接触簧片通过固溶和时效处理具有很高的强度、硬度、弹性极限和疲劳极限、耐腐蚀。

附图说明

图1是本继电器开关实施例的结构示意图之一。

图2是本继电器开关实施例的结构示意图之二。

图3是本继电器开关实施例微波单元的结构示意图。

图4是本继电器开关实施例安装座的结构示意图。

图5是本继电器开关实施例上杆体的结构示意图。

图6是本继电器开关实施例下杆体的结构示意图。

图7是本继电器开关实施例接触簧片的结构示意图。

图8是图7的俯视图。

图9是本继电器开关实施例安装座的微波腔体与接触簧片构成矩形同轴传输线截面图。

图10是本继电器开关实施例接插组件的结构示意图。

图11是本继电器开关实施例衔铁组件的结构示意图。

图12是本继电器开关实施例微波单元的散热途径示意图。

具体实施方式

如图1至2所示(图2中省略外壳5)

电器主要包括外壳5、微波单元、衔铁组件8、电磁组件和控制电路单元7。

如图3至6所示

微波单元包括两个推杆组件、三个接插组件4、安装座1和两个接触簧片3。

安装座1内开有微波腔体1a，微波腔体1a为长方体状，安装座1的微波腔体1a内固定有八根绝缘限位柱1b，绝缘限位柱1b采用聚四氟乙烯材质，安装座1下端面竖直开有三个与微波腔体1a相通的阶梯状插接孔，插接孔包括下部的第一阶段孔1c和上部的第二阶段孔1d，第一阶段孔1c具有内螺纹，安装座1还开有两个推动孔1j，推动孔1j贯穿安装座1的上、下端面，推动孔1j经过微波腔体1a，推动孔1j的下部具有内螺纹，安装座1上端面有两个前、后分布的凸台1e，凸台1e上开有轴孔1f，两个凸台1e的轴孔1f的中心线共线，安装座1侧壁上开有三个与插接孔的第一阶段孔1c相通的定位孔1g，定位螺栓1h与定位孔1g螺纹配合。

两个推杆组件对应装载在推动孔1j内，每个推杆组件包括绝缘的推动杆2a、弹簧2e和底座2f，推动杆2a包括上杆体2b和下杆体2c，上杆体2b上端有外凸环2d，下杆体2c上端面开有与上杆体2b下部配合的凹槽，推动杆2a的外凸环2d伸出安装座1上端面，底座2f与推动孔1j下部之间螺纹配合，弹簧2e放置在推动杆2a与底座2f之间。

如图7至9所示

接触簧片3大体呈扁平的长方体状，接触簧片3的长度走向与微波腔体1a的长度轴向一致，并且接触簧片3与微波腔体1a共同构成了矩形同轴传输线结构，接触簧片3两端为半圆形，接触簧片3上、下端面的形状、面积相同，接触簧片3上开有安装孔3a，接触簧片3通过安装孔3a套装载推动杆2a的上杆体2b下部，并且上杆体2b与下杆体2c配合将接触簧片3固定安装在推动杆2a上，使得接触簧片3处于安装座1的微波腔体1a中，安装座1微波腔体1a中的八根绝缘限位柱1b分别分布在对应两个接触簧片3两侧，绝缘限位柱1b需要与接触簧片3阻抗匹配，八根绝缘限位柱1b限制两个接触簧片3只能竖直上下移动，接触簧片3前、后端面对应安装孔3a位置有阻抗补偿凸台3b，接触簧片3采用铍青铜材质，并且接触簧片3通过固溶和时效处理，接触簧片3的厚度0.5mm，产品寿命10万次。

如图10所示

三个接插组件4分别对应与安装座1的插接孔配合，所述的接插组件4包括壳体4a、绝缘子4b和内导体4c，壳体4a外壁上部有与插接孔的第一阶段孔1c配合的外螺纹，壳体4a与内导体4c之间通过绝缘子4b固定，内导体4c上部与绝缘子4b上部之间有间隙4d，间隙4d与插接孔的第二阶段孔1d对应，使得第二阶段孔1d与绝缘子4b之间匹配，相邻两个接插组件4的内导体4c上端分别对准对应的接触簧片3两端。

如图1至2所示

外壳5固定在安装座1的上侧，衔铁组件8、电磁组件和控制电路单元7都设置在外壳5内，控制电路单元7固定在外壳5的上部，电磁组件包括两个电磁线圈6a组成，两个电磁线圈6a处于控制电路单元7下侧，控制电路单元7与两个电磁线圈6a之间连接；

如图11所示

对应电磁线圈6a下侧设置有衔铁组件8，衔铁组件8包括支杆8a、板簧8b和可动铁片8c，板簧8b固定在可动铁片8c下侧，支杆8a支撑在安装座1的两个凸台1e上，并与两个轴孔1f配合，可动铁片8c中部与支杆8a铰接配合，使得可动铁片8c两端可以上、下移动，板簧8b的两端分别对准两个推杆组件的推动杆2a上端，控制电路单元7控制电磁组件带动衔铁组件8两端上、下移动。

如图12所示

使用中，当本继电器开关到达功率承载极限时，微波单元内部辐射大、温度升高，部分热量可以沿图中的箭头方向从绝缘子4b上部与内导体之间的间隙4d或推杆2a散出，提高本继电器开关的散热性能。

本继电器开关产品的工作频率范围：6GHz～18GHz，电压驻波：≤1.5＠12GHz、≤1.8＠18GHz，插入损耗：≤0.65dB，隔离度：≥50dB，射频功率传输能力：150W＠12GHz、100W＠18GHz，最大平均功率可达到146W，在高度为15250米、气压低（10kPa）、温度低(-55℃）的环境下工作可靠。

以上所述的仅是本发明的一种实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种大功率射频同轴继电器开关，包括微波单元、衔铁组件、电磁组件、和控制电路单元；

所述的微波单元包括至少一个推杆组件、若干个接插组件、安装座和至少一个接触簧片；

安装座内开有微波腔体，安装座下端面开有若干个与微波腔体相通的插接孔，插接孔包括下部的第一阶段孔和上部的第二阶段孔，安装座还开有至少一个推动孔；

至少一个推杆组件对应装载在至少一个推动孔内，每个推杆组件包括绝缘的推动杆、弹簧和底座，推动杆伸出安装座上端面，弹簧放置在推动杆与底座之间；

所述接触簧片上开有安装孔，接触簧片通过安装孔固定安装在推动杆上，接触簧片处于安装座的微波腔体中；

若干个接插组件分别与对应安装座的插接孔配合，所述的接插组件包括壳体、绝缘子和内导体，壳体与内导体之间通过绝缘子固定，相邻两个接插组件的内导体上端分别对准对应的接触簧片两端；其特征在于：

所述的微波腔体为长方体状，所述接触簧片两端为半圆形，接触簧片上下端面的形状、面积相同，接触簧片前、后端面对应安装孔位置有阻抗补偿凸台；

所述接插组件的绝缘子下部使壳体与内导体之间固定，绝缘子的上部与内导体之间有与安装座的第二阶段孔上部对应的间隙。

2.根据权利要求1所述的大功率射频同轴继电器开关，其特征是：所述的推动孔贯穿安装座的上、下端面，所述推杆组件的底座与推动孔下部螺纹配合。

3.根据权利要求1或2所述的大功率射频同轴继电器开关，其特征是：所述的推动杆包括上杆体和下杆体，上杆体上端有外凸环，下杆体上端面开有与上杆体下端配合的凹槽，上杆体下端穿过接触簧片的安装孔，并套装在下杆体的凹槽内。

4.根据权利要求1所述的大功率射频同轴继电器开关，其特征是：所述安装座的微波腔体内固定有若干绝缘限位柱，所述绝缘限位柱分别分布在对应接触簧片两侧。

5.根据权利要求1所述的大功率射频同轴继电器开关，其特征是：所述安装座侧壁上开有若干个与插接孔的第一阶段孔相通的定位孔，定位螺栓与定位孔螺纹配合。

6.根据权利要求1所述的大功率射频同轴继电器开关，其特征是：所述接触簧片采用铍青铜材质。