CN104183423B - 一种小型化高频率单刀六掷同轴机电开关 - Google Patents
一种小型化高频率单刀六掷同轴机电开关 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种小型化高频率单刀六掷同轴机电开关，由控制电路组件、电磁驱动组件、微波信号传输通路组件以及外壳部件构成。通过控制电路组件控制电磁驱动组件中线圈内是否有电流流过，一旦电流流过线圈，线圈产生磁场，所产生的电磁力使定端子去吸引动端子带动顶杆运动，进而推动传输簧片动作，使得微波信号输入端与输出端连接或者断开，实现控制中间接头与外围六个接头中的任意一个接通。采用上述方案，具有体积小、频率高的优点，可以满足自动测试系统中开关矩阵对小型化机电开关的特殊要求。
Description
技术领域
本发明属于同轴机电开关技术领域，尤其涉及的是一种小型化高频率单刀六掷同轴机电开关。
背景技术
随着模拟信号频率和数字信号速率不断攀升，高频率高性能机电开关得到越来越广泛的应用，主要应用于无线通讯、卫星通讯、卫星导航、雷达系统、自动控制系统、自动测试设备(ATE)等。在当今电子设备向智能化、模块化和大功率方向发展的形势下，结构小、频带宽、损耗小、抗振性能好的高频率高性能机电开关越来越受到人们的青睐，已成为当今世界微波毫米波设备中重要的元件之一。如美国Agilent、Dowkey、Teledyne和法国Radiall等公司生产的大量宽带机电开关，已在航空、航天、通讯、自动测试系统中都得到了广泛的应用，这些设备通常要求开关能切换信号频率高达40GHz或更高。其中自动测试系统的应用广泛而重要，它一般由多个机电开关级联而成，因此对机电开关除了频率、性能等方面的要求外，对体积有着更严格的要求。
目前国内现有的40GHz单刀六掷同轴机电开关采用平衡旋转式控制法，规格为76.5mm×58mm×58mm，体积较大，不能满足自动测试系统中的要求。
而国外体积小的单刀六掷同轴机电开关频率却只能达到18GHz。同轴机电开关传输通路的核心是中同轴线到带状线转换部分的设计，其转换部分设计采用同轴线中间导体柱上端增粗来抵消转换部分的阻抗不匹配。这种结构的匹配补偿方式不能够使此开关在频率为40G的时候达到匹配，需要新的结构。
现有的高频率机电开关有两种与本设计相似的产品，一种是频率高，体积大的机电开关。该开关性能指标良好，但是体积约是本设计的4倍，不能满足自动测试系统中的重要组件开关矩阵的要求。因为开关矩阵的设计通常需要2到5级开关级联起来实现多种切换方式同时进行的目的，一般需要10到100个开关不等。这对机电开关的体积大小、重量都有严格的要求，迫切需要体积小、重量轻的小型化机电开关。
另一种是体积小，频率低的小型化机电开关。该开关在国内还没有设计先例，国外的开关频率也仅仅只能达到18GHz，不能满足现代测试系统的需求。因此我们需要设计一种频率高、体积小的小型化射频开关。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种小型化高频率单刀六掷同轴机电开关。
本发明的技术方案如下：
一种小型化高频率单刀六掷同轴机电开关，其中，包括控制电路组件(1)、电磁驱动组件(2)、微波信号传输通路组件(3)以及外壳(4)；所述控制电路组件(1)与所述电磁驱动组件(2)、所述微波信号传输通路组件(3)相互连接后设置于所述外壳(4)内；所述控制电路组件(1)用于通过外加电压变化控制电磁驱动组件动作；所述电磁驱动组件(2)用于加电后螺线管(6)驱动铁芯动作从而推动微波信号传输通路(3)的通断切换；所述微波信号传输通路组件(3)用于传输微波信号；所述外壳(4)用于使机电开关整件处于密闭状态。
所述的小型化高频率单刀六掷同轴机电开关，其中，所述控制电路组件(1)包括接线柱(5)和导线；所述接线柱(5)位于所述外壳(4)上，通过导线连接所述电磁驱动组件(2)；工作时，用户在所述接线柱(5)上加电，通过导线传输到所述电磁驱动组件(2)中的所述螺线管(6)内。
所述的小型化高频率单刀六掷同轴机电开关，其中，所述电磁驱动组件(2)包括上下两层共6个驱动螺线管(6)组成；所述6个驱动螺线管(6)中的每个螺线管包括线圈骨架(7)、漆包线(8)、动端子(9)、定端子(10)、顶杆(11)、弹簧(12)及线圈外壳(13)，所述顶杆(11)与所述动端子(9)连接在一起与所述定端子(10)安装在所述线圈骨架(7)内，所述漆包线(8)缠绕在所述线圈骨架(7)上；所述6个螺线管(6)分两层安装在固定支架(22)上，工作时只能有一个螺线管加电，加电后漆包线(8)内产生磁场使动端子(9)与定端子(10)间产生吸力，从而带动顶杆(11)运动，通过顶杆(11)来控制微波信号传输通路组件组件(3)的通断。
所述的小型化高频率单刀六掷同轴机电开关，其中，所述微波信号传输通路组件(3)包括上腔体(14)、推杆(15)、复位弹簧(16)、限位柱(17)、簧片(18)、下腔体(19)、接头内导体(20)、接头外导体(21)；所述复位簧片(16)套在所述推杆(15)上，所述推杆(15)穿过所述上腔体(14)与所述簧片(18)连接在一起；所述接头内导体(20)在所述接头外导体(21)内一起安装在所述下腔体(19)上；工作时，所述电磁驱动组件(2)的所述顶杆(11)推动所述推杆(15)带动所述簧片(18)向下运动，直到所述簧片(18)与所述接头内导体(20)接触，形成通路，完成微波信号传输。
所述的小型化高频率单刀六掷同轴机电开关，其中，所述电磁驱动组件的控制方式为上下两层平分六路控制线的控制方式，并将所述电磁驱动组件内的开关的轴向面积减小至原开关轴向面积的25-35％。
所述的小型化高频率单刀六掷同轴机电开关，其中，所述微波信号传输通路组件中的所述接头内导体(20)与所述簧片(18)的接触端先变细后变粗，形成双台阶来抵消转换部分的不连续性。
所述的小型化高频率单刀六掷同轴机电开关，其中，所述簧片(18)的限位方式为在所述簧片(18)两边用4个所述限位柱(17)限位，4根所述限位柱(17)平分放置在簧片两侧，使其上下运动时能始终保持垂直运动。
本发明的电磁驱动组件的控制方式为上下两层平分六路控制线的控制方式，此设计可以大大减小开关的轴向面积。微波信号传输通路组件中的中间接头到带状线的转换部分采用内导体导体柱上端先细后粗的形式来抵消转换部分的不连续性。同时在传输簧片两边用4个限位柱限位，将4根限位柱平分放置在簧片两侧，使其上下运动时能始终保持垂直运动，此设计可以保证簧片运动时的位置，减少簧片漂移带来的误差。
采用上述方案，具有体积小、频率高的优点，可以满足自动测试系统中开关矩阵对小型化机电开关的特殊要求。
附图说明
图1为本发明的内部结构示意图。
图2为本发明的外部结构示意图。
图3为本发明电磁驱动组件结构示意图。
图4为本发明螺线管示意图。
图5为本发明传输线变换部分示意图。
图6为本发明中间接头示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1-图2所示，本发明提供一种小型化高频率单刀六掷同轴机电开关，其中，包括控制电路组件1、电磁驱动组件2、微波信号传输通路组件3以及外壳4；所述控制电路组件1与所述电磁驱动组件2、所述微波信号传输通路组件3相互连接后设置于所述外壳4内；所述控制电路组件1用于通过外加电压变化控制电磁驱动组件动作；所述电磁驱动组件2用于加电后螺线管6驱动铁芯动作从而推动微波信号传输通路3的通断切换；所述微波信号传输通路组件3用于传输微波信号；所述外壳4用于使机电开关整件处于密闭状态。
上述中，所述控制电路组件1包括接线柱5和导线；所述接线柱5位于所述外壳4上，通过导线连接，所述电磁驱动组件2；工作时，用户在所述接线柱5上加电，通过导线传输到所述电磁驱动组件2中的所述螺线管6内。
上述中，进一步如图3-图4所示，所述电磁驱动组件2包括上下两层共6个驱动螺线管6组成；所述6个驱动螺线管6中的每个螺线管包括线圈骨架7、漆包线8、动端子9、定端子10、顶杆11、弹簧12及线圈外壳13，所述顶杆11与所述动端子9连接在一起安装在所述线圈外壳13上，所述漆包线8缠绕在所述线圈骨架7上套在所述动端子9和所述定端子10外面，所有上述零件都安在线圈外壳13内；所述6个螺线管6分两层安装在固定支架22上，工作时只能有一个螺线管加电，加电后漆包线8内产生磁场使动端子9与定端子10间产生吸力，从而带动顶杆11运动，通过顶杆11来控制微波信号传输通路组件3的通断。
进一步，如图5-图6所示，所述微波信号传输通路组件3包括上腔体14、推杆15、复位弹簧16、限位柱17、簧片18、下腔体19、接头内导体20、接头外导体21；所述复位簧片16套在所述推杆15上，所述推杆15穿过所述上腔体14与所述簧片18连接在一起；所述接头内导体20在所述接头外导体21内一起安装在所述下腔体19上；工作时，所述电磁驱动组件2的所述顶杆11推动所述推杆15带动所述簧片18向下运动，直到所述簧片18与所述接头内导体20接触，形成通路，完成微波信号传输。
上述中，所述电磁驱动组件2的控制方式为上下两层平分六路控制线的控制方式，并将所述电磁驱动组件内的开关的轴向面积减小至原开关轴向面积的25-35％。
上述中，所述微波信号传输通路组件3中的所述接头内导体(20)与所述簧片(18)的接触端先变细后变粗，形成双台阶来抵消转换部分的不连续性。
上述中，所述簧片18的限位方式为在所述簧片18两边用4个限位柱17限位，4根限位柱17平分放置在簧片两侧，使其上下运动时能始终保持垂直运动。
本发明的电磁驱动组件的控制方式为上下两层平分六路控制线的控制方式，此设计可以大大减小开关的轴向面积。微波信号传输通路组件中的中间接头到带状线的转换部分采用内导体导体柱上端先细后粗的形式来抵消转换部分的不连续性。同时在传输簧片两边用4个限位柱限位，将4根限位柱平分放置在簧片两侧，使其上下运动时能始终保持垂直运动，此设计可以保证簧片运动时的位置，减少簧片漂移带来的误差。
本发明的关键部分有两点，一是电磁驱动组件2的设计采用上下两层平分六路控制线的方式，将开关轴向面积变为原先的四分之一，大大减小了体积。这对开关矩阵的设计意义重大，因为开关矩阵要求同一支路所有开关都平摆在一个平面上，但是由于需要开关较多，其对开关轴向面积要求非常高，而对开关纵向长度要求不高，本发明能完美解决这一问题。
二是微波信号传输通路组件3中的中间接头到带状线的转换部分，本射频开关设计使导体柱上端先变细后变粗，从而抵消转换部分的不连续性，使其指标达到目标要求。
本发明小型化高频率单刀六掷同轴机电开关由控制电路组件1、电磁驱动组件2、微波信号传输通路组件3以及外壳4、等部件构成。通过控制电路组件1控制电磁驱动组件2中线圈内是否有电流流过，一旦电流流过线圈，线圈产生磁场，所产生的电磁力去吸引顶杆动作，进而带动传输簧片动作，使得微波信号输入端与输出端连接或者断开，实现控制中间接头与外围六个接头中的任意一个接通。
采用上述方案，具有体积小、频率高的优点，可以满足自动测试系统中开关矩阵对小型化机电开关的特殊要求。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种小型化高频率单刀六掷同轴机电开关，其特征在于，包括控制电路组件(1)、电磁驱动组件(2)、微波信号传输通路组件(3)以及外壳(4)；所述控制电路组件(1)与所述电磁驱动组件(2)、所述微波信号传输通路组件(3)相互连接后设置于所述外壳(4)内；所述控制电路组件(1)用于通过外加电压变化控制电磁驱动组件动作；所述电磁驱动组件(2)用于加电后螺线管(6)驱动铁芯动作从而推动微波信号传输通路组件(3)的通断切换；所述微波信号传输通路组件(3)用于传输微波信号；所述外壳(4)用于使机电开关整件处于密闭状态，所述控制电路组件(1)包括接线柱(5)和导线；所述接线柱(5)位于所述外壳(4)上，通过导线连接所述电磁驱动组件(2)；工作时，用户在所述接线柱(5)上加电，通过导线传输到所述电磁驱动组件(2)中的所述螺线管(6)内，所述电磁驱动组件(2)包括上下两层共6个驱动螺线管(6)组成；所述6个驱动螺线管(6)中的每个螺线管包括线圈骨架(7)、漆包线(8)、动端子(9)、定端子(10)、顶杆(11)、弹簧(12)及线圈外壳(13)，所述顶杆(11)与所述动端子(9)连接在一起与所述定端子(10)安装在所述线圈骨架(7)内，所述漆包线(8)缠绕在所述线圈骨架(7)上；所述6个螺线管(6)分两层安装在固定支架(22)上，工作时只能有一个螺线管加电，加电后漆包线(8)内产生磁场使动端子(9)与定端子(10)间产生吸力，从而带动顶杆(11)运动，通过顶杆(11)来控制微波信号传输通路组件(3)的通断，所述微波信号传输通路组件(3)包括上腔体(14)、推杆(15)、复位弹簧(16)、限位柱(17)、簧片(18)、下腔体(19)、接头内导体(20)、接头外导体(21)；所述复位簧片(16)套在所述推杆(15)上，所述推杆(15)穿过所述上腔体(14)与所述簧片(18)连接在一起；所述接头内导体(20)在所述接头外导体(21)内一起安装在所述下腔体(19)上；工作时，所述电磁驱动组件(2)的所述顶杆(11)推动所述推杆(15)带动所述簧片(18)向下运动，直到所述簧片(18)与所述接头内导体(20)接触，形成通路，完成微波信号传输，所述电磁驱动组件的控制方式为上下两层平分六路控制线的控制方式，并将电磁驱动组件内的开关的轴向面积减小至原开关轴向面积的25-35％，所述微波信号传输通路组件中的接头内导体(20)与簧片(18)的接触端先变细后变粗，形成双台阶来抵消转换部分的不连续性，所述簧片(18)的限位方式为在所述簧片(18)两边用4个限位柱(17)限位，4根限位柱(17)平分放置在簧片两侧，使其上下运动时能始终保持垂直运动。
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