CN105990626A - 射频同轴开关射频补偿结构 - Google Patents

Abstract

一个射频同轴开关具有至少一对同轴连接器和一个推杆组件，同轴连接器和推杆组件中具有射频补偿结构以使优化射频通道的射频特性及开关的机械稳定性。

Description

射频同轴开关射频补偿结构

【技术领域】

本发明涉及用于高（射）频同轴开关射频补偿结构。

【背景技术】

同轴射频开关是特殊类型的机电继电器 （或开关），其作用是接通或切断输入端子间的射频 (RF) 信号。通常一个同轴射频开关利用推杆推动一片内导体，同时接触一对同轴导体头并接接通该同轴导体之间的信号通道。常见的设计是把软磁性摇摇板放在一对电磁铁下推动推杆进行开关操作。由于需要接通高频信号，同轴高频开关的高频通道需要有恰当的设计以到达阻抗匹配和连续性。由于高频通道常常由不同的部件组成，这使得高频通道的复杂性增加，因此要同时达到宽频带（如0-40GHz或更高）较为理想的参数（如驻波，插损和隔离度等），在通道的某些部位需要做特殊的补偿设计。本发明公开这方面的几种补偿设计结构。

【发明内容】

一个射频同轴开关具有一对同轴连接器和一个推杆组件，同轴连接器和推杆组件中具有射频补偿结构以使优化射频通道的射频特性及开关的机械稳定性。

【附图说明】

本发明上述及其它的特性及优点在以下用例子及附图作出详细说明，其中所用相同的标号将指相同的部件；

图1是一种常见同轴高频开关的剖视图；

图2是本发明具有特殊补偿结构的高频同轴开关实施例的剖视图及细节图；

图3是本发明高频同轴开关的具有另一种特殊补偿结构实施例的推杆组件剖视图及细节及三维图；

图4是本发明高频同轴开关的具有另一种特殊补偿结构实施例的推杆组件剖视、细节及三维图；

图5是本发明高频同轴开关的具有另一种特殊补偿结构实施例的推杆组件剖视、细节及三维图。

【具体实施方式】

本说明书所用的某些实施例，只是本发明的一些例子，而没有任何意图从任何方面限制本发明的范围。为了简明起见，一些普通的电子制造及其它系统方面 (制系统零部件) 的说明未必详细。而且，本说明书常用电力及电子方面的例子来描述本发明，应被理解，很多其他制造方法可以被用来制作本高频同轴开关。而本说明书描述的方法，还可以被应用到单刀多掷、多刀多掷同轴开关中；

本说明书所用的空间安排及尺寸说明只是为了示意而已，具体的高频补偿结构可以有多种空间位置及取向安排，这些结构还可以适当方式相连并形成阵列；

图1是一种常见的同轴高频开关剖面图。如图1所示，同轴高频开关100包括一对线圈组件10和20、衔铁组件30、永磁体40、额铁80、推杆组件50和60、空腔70以及同轴连接器组件110、120和130；

线圈组件分别由绕在线圈骨架上的线圈12及铁芯11组成。衔铁组件30包含软磁性衔铁31、弹片32和转轴33。推杆组件50和60包含推杆51、反力弹簧52和内导体片53。空腔为下腔体71和盖板72组合所形成的一个封闭空间。同轴连接器110，120和130包含内导体芯111、绝缘子112和外壳113；

如图1所示当衔铁31被铁芯11吸引而顺时针旋转时，弹片32的右端推动推杆组件50向下移动并使内导体片53同时接触连接器110和120的内导体芯111，从而使射频信号能够从连接器110的输入端传递到连接器120的输出端（或反向传输）。此时左端推杆组件60被其反力弹簧52往上推起带动左端内导体片53移到空腔顶部，同轴连接器110到130的射频通道断开；

正如前面提到的，射频通道在接通时需要阻抗匹配连续，而通道的结构复杂性使的在宽频带（如0-40GHz）实现该目的较为困难，因此需要有特殊合理的补偿结构以达到宽频带理想的射频特性（如驻波和插损等）。本发明公开几种射频同轴开关的特殊补偿结构；

图2是本发明同轴高频开关的剖面图。如图2所示，同轴高频开关200包括一对线圈组件10和20、衔铁组件30、永磁体40、额铁80、推杆组件250和260、空腔70以及同轴连接器组件210、220和230；

推杆组件250和260包含推杆251、反力弹簧52和内导体片53。推杆251由绝缘材料制成，所述绝缘材料包括但不局限如下种类：聚碳酸酯【PC】、液晶聚合物【LCP】、聚醚酰亚胺【PEI】、聚酰胺【Nilon】、聚四氟乙烯【Teflon】等各类工程塑料，其介电常数可在1.1至100之间，甚至更高。内导体片53由具有弹性的金属片制成，其表面覆盖贵金属（如金、银或其他合金）。反力弹簧52由不锈钢或其他具有弹性的材料制成。反力弹簧52也可以做成反力弹片形式，其作用是使推杆组件在没有外力作用下回复原位。推杆251下端通过内导体片53中的开孔后热熔形成一个夹层夹住内导体片53、并使内导体片53可以随推杆251上下移动。本发明实施例中推杆251位于内导体片53的上方有一个阶梯结构，其体征在于推杆的直径从小变大，中间有一个斜角过渡连接，从而使推杆251接触内导体片53的部分直径相对较小，而上部直径相对较大，达到射频阻抗补偿及指标优化，同时不妨碍推杆251在盖板72对应通孔中上下运动的自由度。推杆组件261与251有相同的结构；

连接器组件210包含内导体芯211、上绝缘子212，外壳213和下绝缘子214。内导体芯211由金属材料（如铜或铜合金等）制成，其表面覆盖贵金属（如金、银等或其合金材料）材料；外壳213由金属材料（如不锈钢、铜或铜合金等）制成；上绝缘子212和下绝缘子214由绝缘材料（如：聚碳酸酯【PC】、液晶聚合物【LCP】、聚醚酰亚胺【PEI】、聚酰胺【Nilon】、聚四氟乙烯【Teflon】等各类工程塑料或陶瓷及玻璃等绝缘材料）组成，其介电常数可在1.1至100之间，甚至更高。上绝缘子212与下绝缘子214可以用相同的材料制成，也可以用不同的材料制成。上绝缘子212与下绝缘子214可以具有相同的结构尺寸，也可以具有不同的结构尺寸。在内导体芯211中对应上绝缘子212和下绝缘子214的部位有相应的凹槽以便绝缘子能够卡进凹槽中并起到支撑内导体芯211的作用；另外对应的凹槽深度和高度、绝缘子的形状、尺寸及其介电常数等参数经过优化以到达整个通道射频的最佳效果。绝缘子212中的通孔（所示6个）及端面凹陷部分均为射频阻抗补偿及射频参数优化而设计形成的。通孔也可开为半通孔，其大小和个数（如0至6个或以上）可根据具体优化设计而定，开孔可以导体芯211的中心轴均匀分布，也可以非均匀分布；

如图2所示的同轴开关200中，当衔铁31左端被铁芯11吸引而顺时针旋转时，弹片32的右端推动推杆组件250向下移动并使内导体片53同时接触连接器210和220的内导体芯211，从而使射频信号能够从连接器210的输入端传递到连接器220的输出端（或反向传输）。此时左端推杆组件260被其反力弹簧52往上推起带动左端内导体片53移到空腔顶部，同轴连接器210到230的射频通道断开。反之，当衔铁31右端被铁芯21吸引而逆时针旋转时，相应的推杆组件会作与上述相反的运动并使210至220的射频通道断开，并使210至230的射频通道接通；

图3是本发明同轴高频开关中推杆组件另一实施例的剖面图。如图3所示，推杆组件350包含推杆351、反力弹簧52（未显示）和内导体片53。推杆351由上述绝缘材料组成，其介电常数可在1.1至100之间，甚至更高。内导体片53由具有弹性的金属片制成。推杆351下端通过内导体片53中的开孔后热熔形成一个夹层夹住内导体片53、并使内导体片53可以随推杆351上下移动。本发明实施例中推杆351位于内导体片53的上方有一个过渡结构，其体征在于推杆的直径从小变大，中间有一个圆角过渡连接，从而使推杆351接触内导体片53的部分直径相对较小，而上部直径相对较大，达到射频阻抗补偿及指标优化，同时不妨碍推杆351在盖板72对应通孔中上下运动的自由度；

图4是本发明同轴射频开关中推杆组件另一实施例的剖面图。如图4所示，推杆组件450包含推杆451、反力弹簧52（未显示）和内导体片53。推杆451由上述绝缘材料组成，其介电常数可在1.1至100之间，甚至更高。内导体片53由具有弹性的金属片制成，其表面覆盖贵金属（如金、银或其他合金）。推杆451下端通过内导体片53中的开孔后热熔形成一个夹层夹住内导体片53、并使内导体片53可以随推杆451上下移动。本发明实施例中推杆451位于内导体片53的上方有一个阶梯结构（阶梯具有小倒角），其体征在于推杆的直径从小变大，从而使推杆451接触内导体片53的部分直径相对较小，而上部直径相对较大，达到射频阻抗补偿及指标优化，同时不妨碍推杆451在盖板72对应通孔中上下运动的自由度；

图5是本发明同轴射频开关中推杆组件另一实施例的剖面图。如图5所示，推杆组件550包含推杆551、反力弹簧52（未显示）和内导体片53。推杆551由上述绝缘材料组成，其介电常数可在1.1至100之间，甚至更高。内导体片53由具有弹性的金属片制成，其表面覆盖贵金属（如金、银或其他合金）。推杆551下端通过内导体片53中的开孔后热熔形成一个夹层夹住内导体片53、并使内导体片53可以随推杆551上下移动。本发明实施例中推杆551位于内导体片53的上方有一个凹槽结构，其体征在于推杆的凹槽部分直径小于其邻近部分的直径，达到射频阻抗补偿及指标优化，同时不妨碍推杆551在盖板72对应通孔中上下运动的自由度；

应被理解还有许多其它可能的设计和方法来制作本同轴射频开关，其制作细节在此省略；

应被理解在不脱离本发明范畴下，还有许多其它可能实施型以及不同材料的选择与组合，同样也有很多不同结构或几何尺寸可被用在本同轴开关里；

在本发明的权利要求里，相关的结构、材料、操作和同等的元件将意味包括能够达到所需功能的任何结构、材料或操作，并可与其它要求里的元件相结合。另外在方法要求里的步骤可以任意次序进行。本发明的范围应取决于以下的权利要求及其法律同类型，而不应受到上述例子的限制。

Claims (20)

1.一个具有下列部件的射频同轴开关：

一个射频通道；

一对位于射频通道两端的同轴连接器；

一个推杆组件，所述推杆组件包含一个推杆、一个内导体芯和一个反力弹簧，推杆下端有一个夹层用以夹住内导体芯并使内导体芯能随推杆上下运动；所述推杆在其位于内导体片上方具有一个阶梯结构，其体征在于所述推杆的直径从小变大，从而使所述推杆接触内导体片的部分直径相对较小，而上部直径相对较大；

当所述推杆带动所述内导体芯在所述射频通道中向下运动时，所述内导体芯连接所述同轴连接器，并使该射频通道连通；而当所述推杆带动所述内导体芯在所述射频通道中向上运动时，所述内导体芯离开所述同轴连接器，并使该射频通道断开。

2.根据权利要求1所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述推杆的所述阶梯结构由一个斜角过渡形成。

3.根据权利要求1所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述推杆的所述阶梯结构由一个园角过渡形成。

4.根据权利要求1所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述推杆由绝缘材料制成。

5.根据权利要求1所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述推杆由塑料制成。

6.一个具有下列部件的射频同轴开关：

一个射频通道；

一个推杆组件，所述推杆组件包含一个推杆、一个内导体芯和一个反力弹簧，推杆下端有一个夹层用以夹住内导体芯并使内导体芯能随推杆上下运动；

一对位于射频通道两端的同轴连接器，所述同轴连接器包含一个内导体芯、上绝缘子、下绝缘子和外壳；

当所述推杆带动所述内导体芯在所述射频通道中向下运动时，所述内导体芯连接所述同轴连接器，并使该射频通道连通；而当所述推杆带动所述内导体芯在所述射频通道中向上运动时，所述内导体芯离开所述同轴连接器，并使该射频通道断开。

7.根据权利要求6所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述同轴连接器中所述上绝缘子和下绝缘子由绝缘材料制成。

8.根据权利要求7所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述同轴连接器中所述上绝缘子和下绝缘子的绝缘材料相对介电常数在1.1至10之间。

9.根据权利要求7所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述同轴连接器中所述上绝缘子的绝缘材料由以下材料之一制成：聚碳酸酯【PC】、液晶聚合物【LCP】、玻璃、聚醚酰亚胺【PEI】、陶瓷、聚酰胺【Nilon】、聚四氟乙烯【Teflon】。

10.根据权利要求7所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述同轴连接器中所述下绝缘子的绝缘材料由以下材料之一制成：聚碳酸酯【PC】、液晶聚合物【LCP】、玻璃、聚醚酰亚胺【PEI】、陶瓷、聚酰胺【Nilon】、聚四氟乙烯【Teflon】。

11.根据权利要求6所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述同轴连接器中所述上绝缘子具有通孔补偿结构。

12.根据权利要求6所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述同轴连接器中所述上绝缘子具6个通孔补偿结构。

13.根据权利要求6所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述同轴连接器中所述上绝缘子的端面具有凹陷补偿结构。

14.根据权利要求13所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述同轴连接器中所述上绝缘子具6个通孔补偿结构。

15.根据权利要求6所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述同轴连接器为2.92毫米（K-型）同轴连接器。

16.根据权利要求6所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述同轴连接器外壳主体内径为2.92毫米。

17.根据权利要求6所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述推杆在其位于内导体片上方具有一个阶梯结构，其体征在于所述推杆的直径从小变大，从而使所述推杆接触内导体片的部分直径相对较小，而上部直径相对较大。

18.一个具有下列部件的射频同轴开关：

一个射频通道；

一对位于射频通道两端的同轴连接器；

一个推杆组件，所述推杆组件包含一个推杆、一个内导体芯和一个反力弹簧，推杆下端有一个夹层用以夹住内导体芯并使内导体芯能随推杆上下运动；所述推杆在其位于内导体片上方具有一个凹槽结构，其体征在于所述推杆的直径在凹槽部分小于其邻近部分；

当所述推杆带动所述内导体芯在所述射频通道中向下运动时，所述内导体芯连接所述同轴连接器，并使该射频通道连通；而当所述推杆带动所述内导体芯在所述射频通道中向上运动时，所述内导体芯离开所述同轴连接器，并使该射频通道断开。

19.根据权利要求18所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述同轴连接器包含一个内导体芯、上绝缘子、下绝缘子和外壳。

20.根据权利要求19所述的一个射频同轴开关，其特征在于所述同轴连接器为2.92毫米（K-型）同轴连接器。