CN106558458B - 具有光电耦合指示结构的射频同轴开关 - Google Patents

具有光电耦合指示结构的射频同轴开关 Download PDF

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Abstract

一种具有光电耦合指示结构的射频同轴开关包括一个发光二极管，一个光敏元件以及一个光栅组件。其中光栅组件与射频同轴开关中的衔铁组件形成联动并使发光二极管至光敏元件的光路开通或关闭，从而达到与射频信号通道相对应的状态(连通或断开)，给开关外部提供一个指示射频信号通道状态的辅助功能。

Description

具有光电耦合指示结构的射频同轴开关
【技术领域】
本发明涉及高(射)频同轴开关，特别是具有光电耦合指示结构的射频同轴开关。
【背景技术】
射频同轴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。通常一个射频同轴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式衔铁放在一对电磁铁下推动推杆进行开关操作，有的设计是基于螺线管产生电磁场驱动磁芯推动推杆进行开关操作。射频同轴开关常常需要有指示结构，其作用在于给开关外部提供一个可以指示射频同轴开关相应射频信号通道状态(连通或断开)的辅助功能。常见的辅助灯结构一般由一个动触点、一个静触点和一个推杆组成。其中动触点为可动的弹片，而推杆与射频同轴开关中的驱动机制形成联动并推动动触点使其与静触点连接或断开，从而达到与射频信号通道相对应的状态(连通或断开)，并给开关外部提供一个指示射频信号通道状态的辅助功能。由于触点可靠的接触需要恰当的压力，这个压力的调节增加了开关制作的复杂性。另外，由于指示动触点与开关中的驱动机制需要形成联动，这使动触点和静触点很难形成密封保护，因此触点很容易受到污染以致接触不良，使得指示功能不可靠。本发明公开一种具有光电耦合指示结构的射频开关，其大大改善了指示功能的可靠性，并减少了制作的复杂性。
【发明内容】
一种具有光电耦合指示结构的射频同轴开关，包括一个发光二极管，一个光敏元件以及一个光栅组件。其中光栅组件与射频同轴开关中的衔铁组件形成联动并使发光二极管致光敏元件的光路开通或关闭，从而达到与射频信号通道相对应的状态(连通或断开)，并给开关外部提供一个指示射频信号通道状态的辅助功能。
【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是一种常见具有触点指示功能的射频同轴开关的剖视图。
图2是本发明具有光电耦合指示结构的射频同轴开关实施例的剖视图及细节图。
图3是本发明具有另一种光电耦合指示结构的射频同轴开关实施例的剖视图及细节图。
图4是本发明具有另一种光电耦合指示结构的射频同轴开关实施例的剖视图及细节图。
图5是本发明具有另一种光电耦合指示结构的射频同轴开关实施例的剖视图及细节图。
【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是一种常见的具有触点指示功能的射频同轴开关剖面图。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、同轴连接器组件110、120和130、以及触点指示结构110。
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、衔铁弹片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。
触点指示结构150包括一对静触点153A和153B、一个动触点弹片151以及联动推杆152A和152B。其中动触点弹片151包括动触点151A和151B。静触点153A、153B和动触点弹片151的中部151C焊接固定在印刷线路板156上。联动推杆152A和152B穿过印刷线路板156和铁芯11中的开孔，使得联动推杆的两端可以分别接触衔铁31和动触点弹片151。
如图1所示当衔铁31被铁芯11吸引而顺时针旋转时，衔铁弹片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。对应于此状态，联动推杆152A被衔铁31的左端向上推起并推动动触点弹片151左部使动触点151A离开静触点153A，此时动触点弹片151中部151C与静触点153A为断开状态，与射频通道110致130状态对应。同时，动触点弹片151右部不受联动推杆152B的推力从而恢复到动触点151B与静触点153B接触的状态，此时动触点弹片151中部151C与静触点153B为接通状态，与射频通道110致120状态对应。
正如前面提到的，这种触点指示结构中触点可靠的接触需要恰当的压力，这个压力的调节增加了开关制作的复杂性。另外，由于指示动触点与开关中的驱动机制需要形成联动，这使动触点和静触点很难形成密封保护，因此触点很容易受到污染以致接触不良，使得指示功能不可靠。本发明公开一种具有光电耦合指示结构的射频开关，其大大改善了指示功能的可靠性，并减少了制作的复杂性。以下作出详细说明。
图2是本发明具有光电耦合指示结构的射频同轴开关实施例的剖面图及细节图。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50和60、空腔70、同轴连接器组件110、120和130、以及光电耦合指示结构250和260。
衔铁组件30包含软磁性衔铁31、衔铁弹片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。推杆51由绝缘材料制成。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51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51上下移动。
连接器组件110包含内导体芯111、绝缘子112和外壳113。内导体芯111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；绝缘子212由绝缘材料(如：聚碳酸酯、液晶聚合物、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚四氟乙烯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。
左端光电耦合指示结构260包括发光二极管254A、光敏元件255A、和包括折弯挡片251A的光栅弹片251。右端光电耦合指示结构250包括发光二极管254B、光敏元件255B、和包括折弯挡片251B的光栅弹片251。发光二极管254A和254B可以是可见光或者是红外发光二极管，光敏元件255A为对应发光二极管254A所发光的感应元件(如感光二极管或感光三极管)，光敏元件255B为对应发光二极管254B所发光的感应元件(如感光二极管或感光三极管)。光敏元件255(A和B)的主要特征在于当对应发光二极管254(A或B)所发的光被其接收时，光敏元件255(A和B)呈导通状态；反之当对应发光二极管254(A或B)所发的光不被其接收时，光敏元件255(A和B)呈关闭状态。当然其他类似的在光照情况下会改变其导电特性的元件也可组成光敏元件255(A和B)。在本实施例中发光二极管254(A和B)为表贴侧面发光类型，光敏元件255(A和B)为表贴侧面接收类型。左端光栅组件260可以由有折弯挡片251A的光栅弹片251组成。右端光栅组件250可以由有折弯挡片251B的光栅弹片251组成。发光二极管254(A和B)、光敏元件255(A和B)和光栅弹片251的一端被焊接固定在印刷线路板256上。光栅弹片251可以由具有弹性的金属材料制成。光栅弹片251位于衔铁31的下方。其中折弯挡片251A或251B可以随光栅弹片251的弯曲而上下移动。如图2所示的右端光电耦合指示结构250中，当其折弯挡片251受衔铁31下压时，其折弯挡片251B下移并完全遮挡发光二极管254B到光敏元件255B之间的光路，使光敏元件255B处于关闭状态。同时如图2所示的左端光电耦合指示结构260中，其光栅弹片251不受衔铁的下压而自然上抬，其折弯挡片251A处于上抬状态，使得发光二极管254A的光线可以到达(或部分到达)光敏元件255A，使光敏元件255A处于导通状态。
印刷线路板256在发光二极管254A(或254B)和光敏元件255A(或255B)之间具有与折弯挡片相对应的开槽257，以使折弯挡片251A(或251B)能够部分插入开槽257中，避免妨碍折弯挡片251A(或251B)的运动，同时使折弯挡片251A(或251B)下移时能够更完全地遮挡(关闭)相应发光二极管到光敏元件之间的光路。
如图2所示的射频同轴开关200中，当衔铁31左端被铁芯11吸引而顺时针旋转时，衔铁弹片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)。对应于上述状态，衔铁31的左端向上抬起，这时左端光栅弹片251及其折弯挡片251A抬起，使光敏元件255A能够接收(或部分接收)发光二极管254A所发射的光，此时光敏元件255A为导通状态，与射频通道110致120导通状态对应。与此同时，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；此时衔铁31的右端向下移动并压迫右端光栅弹片251并使其折弯挡片251B下移，完全遮挡发光二极管254B到光敏元件255B之间的光路，使光敏元件255B处于关闭状态，与射频通道110致130状态对应。
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110至120的射频通道断开以及使110至130的射频通道接通。对应于此，衔铁31左右端的移动使折弯挡片251B抬起以及251A下移，使255A关闭以及255B导通，起到指示对应射频通道状态的作用。
同理，光栅弹片251或其一部分也可位于衔铁之上并受衔铁的作用达到上述折弯挡片251A和251B的上下移动，使255A关闭以及255B导通，起到指示对应射频通道状态的作用，在此不一一阐述。
图3是本发明具有光电耦合指示结构的射频同轴开关实施例的剖面图及细节图。如图3所示，同轴高频开关300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、同轴连接器组件110、120和130、以及光电耦合指示结构350和360。
如图3所示，左端光电耦合指示结构360包括发光二极管254A、光敏元件255A、和包括折弯挡片351A的光栅弹片351。右端光电耦合指示结构350包括发光二极管254B、光敏元件255B、和包括折弯挡片351B的光栅弹片351。左端光栅组件360可以由有折弯挡片351A的光栅弹片351组成。右端光栅组件350可以由有折弯挡片351B的光栅弹片351组成。光栅弹片351的一端被焊接固定在印刷线路板256上。光栅弹片351可以由具有弹性的金属材料制成。光栅弹片351的另一端位于衔铁31和衔铁弹片32之间。其中折弯挡片351A或351B可以随光栅弹片351的弯曲而上下移动。如图3所示的右端光电耦合指示结构350中，当其光栅弹片351受衔铁31下压或不受外力作用时，其折弯挡片351B处于下面位置并完全遮挡发光二极管254B到光敏元件255B之间的光路，使光敏元件255B处于关闭状态。同时如图3所示的左端光电耦合指示结构360中，其光栅弹片251受衔铁弹片32的上推，其折弯挡片351A处于上抬状态，使得发光二极管254A的光线可以到达(或部分到达)光敏元件255A，使光敏元件255A处于导通状态。
如图3所示的射频同轴开关300中，当衔铁31左端被铁芯11吸引而顺时针旋转时，衔铁弹片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)。对应于上述状态，衔铁31及衔铁弹片32的左端向上抬起，这时衔铁弹片32向上推动左端光栅弹片251并使其折弯挡片351A抬起，使光敏元件255A能够接收(或部分接收)发光二极管254A所发射的光，此时光敏元件255A为导通状态，与射频通道110致120导通状态对应。与此同时，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；此时衔铁弹片32的右端向下移动并离开右端光栅弹片251，其折弯挡片351B由于光栅弹片251的自然恢复力(或衔铁31向下的压力)而下移，完全遮挡发光二极管254B到光敏元件255B之间的光路，使光敏元件255B处于关闭状态，与射频通道110致130状态对应。
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110至120的射频通道断开以及使110至130的射频通道接通。对应于此，衔铁31和衔铁弹片32左右端的移动使折弯挡片351A下移以及351B抬起，使255A关闭以及255B导通，起到指示对应射频通道状态的作用。
图4是本发明具有光电耦合指示结构的射频同轴开关实施例的剖面图及细节图。如图4所示，同轴高频开关400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、同轴连接器组件110、120和130、以及光电耦合指示结构450和460。
如图4所示，左端光电耦合指示结构460包括发光二极管254A、光敏元件255A、和包括折弯挡片451A的光栅弹片451。右端光电耦合指示结构450包括发光二极管254B、光敏元件255B、和包括折弯挡片451B的光栅弹片451。左端光栅组件460可以由有折弯挡片451A的光栅弹片451组成。右端光栅组件450可以由有折弯挡片451B的光栅弹片451组成。在此实施例中，光栅组件460和450可以与衔铁弹片32由同一具有弹性的金属材料制成，也可以用另一不透光的薄片制成并与衔铁弹片32叠加在一起随衔铁31联动。其中折弯挡片451A或451B可以随光栅弹片351的弯曲而上下移动。如图4所示的右端光电耦合指示结构450中，当其右端光栅弹片451随衔铁31右端下移，其折弯挡片451B处于下面位置并完全遮挡发光二极管254B到光敏元件255B之间的光路，使光敏元件255B处于关闭状态。同时如图4所示的左端光电耦合指示结构460中，其左端光栅弹片451随衔铁31上移，其折弯挡片451A处于上抬状态，使得发光二极管254A的光线可以到达(或部分到达)光敏元件255A，使光敏元件255A处于导通状态。
如图4所示的射频同轴开关400中，当衔铁31左端被铁芯11吸引而顺时针旋转时，衔铁弹片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)。对应于上述状态，左端光栅弹片451及其折弯挡片451A随衔铁31上抬，使光敏元件255A能够接收(或部分接收)发光二极管254A所发射的光，此时光敏元件255A为导通状态，与射频通道110致120导通状态对应。与此同时，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；右端光栅弹片451及其折弯挡片451B随衔铁31下移，使折弯挡片451B完全遮挡发光二极管254B到光敏元件255B之间的光路，使光敏元件255B处于关闭状态，与射频通道110致130状态对应。
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110至120的射频通道断开以及使110至130的射频通道接通。对应于此，光栅弹片451随衔铁31左右端上下移动使折弯挡片451A下移以及451B抬起，使255A关闭以及255B导通，起到指示对应射频通道状态的作用。
图5是本发明具有光电耦合指示结构的射频同轴开关实施例的剖面图及细节图。如图5所示，同轴高频开关400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、同轴连接器组件110、120和130、以及光电耦合指示结构550和560。
如图5所示，左端光电耦合指示结构560包括发光二极管254A、光敏元件255A和挡片551A。右端光电耦合指示结构550包括发光二极管254B、光敏元件255B和挡片551B。在此实施例中，挡片551A和551B与衔铁31由同一软磁材料制成。其中挡片551A和551B为薄片结构形成于衔铁31的左右两端，并且挡片551A可以随衔铁31上下移动于发光二极管254A和光敏元件255A之间，挡片551B可以随衔铁31上下移动于发光二极管254B和光敏元件255B之间。如图5所示的右端光电耦合指示结构550中，其右端挡片551B随衔铁31右端下移并完全遮挡发光二极管254B到光敏元件255B之间的光路，使光敏元件255B处于关闭状态。同时如图5所示的左端光电耦合指示结构560中，其左端挡片551A随衔铁31上移使发光二极管254A的光线可以到达(或部分到达)光敏元件255A，使光敏元件255A处于导通状态。
如图5所示的射频同轴开关500中，当衔铁31左端被铁芯11吸引而顺时针旋转时，衔铁弹片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)。对应于上述状态，左端挡片451A随衔铁31上抬，使光敏元件255A能够接收(或部分接收)发光二极管254A所发射的光，此时光敏元件255A为导通状态，与射频通道110致120导通状态对应。与此同时，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；右端挡片451B随衔铁31下移并完全遮挡发光二极管254B到光敏元件255B之间的光路，使光敏元件255B处于关闭状态，与射频通道110致130状态对应。
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110至120的射频通道断开以及使110至130的射频通道接通。对应于此，随衔铁31左右端上下移动，挡片551A下移以及551B抬起，使255A关闭以及255B导通，起到指示对应射频通道状态的作用。
应被理解还有许多其它可能的设计和方法来制作本射频同轴开关，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。
在以下的权利要求里，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力要求及其法律同类型，而不应受到上述例子的限制。

Claims (11)

1.一种具有光电耦合指示结构的射频同轴开关，包括一个射频通道以及一个光电耦合指示结构；所述光电耦合指示结构包括一个发光二极管，一个光敏元件以及一个光栅组件，所述光电耦合指示结构安装在一个印刷线路板上，其中光栅组件与射频同轴开关中的衔铁组件形成联动并使发光二极管至光敏元件的光路开通或关闭，从而达到与射频信号通道相对应的状态，并给开关外部提供一个指示射频信号通道状态的辅助功能。
2.根据权利要求1所述的一种具有光电耦合指示结构的射频同轴开关，其特征在于所述发光二极管为可见光发光二极管；所述光敏元件为可见光光敏元件。
3.根据权利要求1所述的一种具有光电耦合指示结构的射频同轴开关，其特征在于所述发光二极管为红外发光二极管；所述光敏元件为红外光敏元件。
4.根据权利要求1所述的一种具有光电耦合指示结构的射频同轴开关，其特征在于所述发光二极管为表贴侧面发光二极管；所述光敏元件为表贴侧面接收光敏元件。
5.根据权利要求1所述的一种具有光电耦合指示结构的射频同轴开关，其特征在于所述光栅组件包括一个具有折弯挡片的光栅弹片，所述折弯挡片位于所述发光二极管和光敏元件之间并可上下移动，从而开通或关闭所述发光二极管到光敏元件之间的光路。
6.根据权利要求5所述的一种具有光电耦合指示结构的射频同轴开关，其特征在于所述印刷线路板在所述发光二极管和所述光敏元件之间具有与所述折弯挡片相对应的开槽，以使折弯挡片能够部分插入所述开槽中，避免妨碍所述折弯挡片的运动，同时使所述折弯挡片能够更完全地遮挡相应发光二极管到光敏元件之间的光路。
7.根据权利要求5所述的一种具有光电耦合指示结构的射频同轴开关，其特征在于所述衔铁组件包括一个衔铁和一个衔铁弹片，所述光栅弹片位于所述衔铁下方，当所述衔铁旋转时，其一个端部下移并下压光栅弹片，并使所述光栅弹片中的折弯挡片下移，所述折弯挡片位于所述发光二极管和光敏元件之间并可上下移动，从而开通或关闭所述发光二极管到光敏元件之间的光路。
8.根据权利要求5所述的一种具有光电耦合指示结构的射频同轴开关，其特征在于所述衔铁组件包括一个衔铁和一个衔铁弹片，所述光栅弹片位于所述衔铁弹片上方，当衔铁弹片随所述衔铁旋转时，衔铁弹片的一个端部上移并抬起光栅弹片，并使所述光栅弹片中的折弯挡片抬起，所述折弯挡片位于所述发光二极管和光敏元件之间并可上下移动，从而开通或关闭所述发光二极管到光敏元件之间的光路。
9.一种具有光电耦合指示结构的射频同轴开关，包括一个射频通道，一个衔铁组件以及一个光电耦合指示结构；所述光电耦合指示结构包括一个发光二极管和一个光敏元件，所述光电耦合指示结构安装在一个印刷线路板上；所述衔铁组件包括一个衔铁，一个衔铁弹片以及一个挡片，所述挡片位于所述发光二极管和光敏元件之间并可随衔铁旋转而上下移动，以达到遮挡或开通发光二极管至光敏元件的光路，从而达到与射频信号通道相对应的状态，并给开关外部提供一个指示射频信号通道状态的辅助功能。
10.根据权利要求9所述的一种具有光电耦合指示结构的射频同轴开关，其特征在于所述挡片于衔铁弹片端部折弯形成。
11.根据权利要求9所述的一种具有光电耦合指示结构的射频同轴开关，其特征在于所述挡片于衔铁端部形成。
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