CN109616364A - 一种同轴水银继电器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的一种同轴水银继电器，包括：屏蔽壳体、空心线圈、第一中心导体、第二中心导体、水银管、同轴连接器和屏蔽层，空心线圈设置在屏蔽壳体内侧，屏蔽层设置在空心线圈内侧，第一中心导体、第二中心导体和水银管均设置在屏蔽层内侧，并与位于空心线圈的中心位置处的水银管的两端分别相连，第一中心导体和第二中心导体未与水银管相连的端部均连接有同轴连接器，同轴连接器、第一中心导体、第二中心导体及水银管同轴，屏蔽层内填充有耐高压的绝缘材料。本发明提供的同轴水银继电器为单刀单掷型，解决了目前同轴开关的触点氧化，易产生拉弧，抗高压能力不足的问题，同时弥补了既有水银开关端口阻抗失配问题。

Description

一种同轴水银继电器

技术领域

本发明涉及电子控制器技术领域，具体而言，涉及一种同轴水银继电器。

背景技术

现有的应用到高频电路中的主要开关器件为同轴开关，以目前技术而言同轴开关的传输损耗最小，比其他开关传输信号纯净度高；能够达到较好的测试效果。其主要技术手段是同轴开关在部件内部能够尽可能的匹配同轴电缆的特性阻抗，这是同轴开关的结构特点。

目前市场上的同轴开关主要以单刀双掷型(SPDT)、单刀三掷型(SP3T)和单刀多掷型，缺乏单刀单掷型开关，并且上述同轴开关的触点容易氧化，易产生拉弧现象，耐高压能力不足。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种同轴水银继电器，该同轴水银继电器为单刀单掷型，解决了目前的同轴开关的触点容易氧化，易产生拉弧现象，耐高压能力不足的问题。

本申请通过一实施例提供如下技术方案：

一种同轴水银继电器，包括：屏蔽壳体、空心线圈、第一中心导体、第二中心导体、水银管、同轴连接器和屏蔽层，所述空心线圈设置在所述屏蔽壳体内侧，所述屏蔽层设置在所述空心线圈内侧，所述第一中心导体、所述第二中心导体和所述水银管均设置在所述屏蔽层内侧，并与位于所述空心线圈的中心位置处的所述水银管的两端分别相连，所述第一中心导体和所述第二中心导体未与所述水银管相连的端部均连接有同轴连接器，所述第一中心导体、所述第二中心导体及水银管与屏蔽层之间填充有耐高压的绝缘材料。

优选地，所述耐高压的绝缘材料为：聚四氟乙烯和/或环氧树脂。

优选地，还包括：线圈骨架，所述线圈骨架套设在所述屏蔽层外侧，所述空心线圈缠绕在所述线圈骨架上。

优选地，所述屏蔽层为镀锌铜管。

优选地，所述屏蔽壳体包括：第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和第二壳体盖合形成中空结构。

优选地，所述第一壳体上设置有第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别连接在所述空心线圈的两端。

优选地，所述屏蔽壳体的材料为以下任一种或多种：铁、铝、铜、不锈钢或铝合金。

优选地，所述同轴连接器为SMA连接器。

优选地，所述空心线圈由漆包线构成。

优选地，所述水银管断开时的绝缘电压值大于2500V。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明提供的一种同轴水银继电器，包括：屏蔽壳体、空心线圈、第一中心导体、第二中心导体、水银管、同轴连接器和屏蔽层，所述空心线圈设置在所述屏蔽壳体内侧，所述屏蔽层设置在所述空心线圈内侧，所述第一中心导体、所述第二中心导体和所述水银管均设置在所述屏蔽层内侧，并与位于所述空心线圈的中心位置处的所述水银管的两端分别相连，所述第一中心导体和所述第二中心导体未与所述水银管相连的端部均连接有同轴连接器，所述第一中心导体、所述第二中心导体及水银管与屏蔽层之间填充有耐高压的绝缘材料。其中，第一中心导体和第二中心导体通过水银管连接，而水银管设置在空心线圈内侧，并且在第一中心导体和第二中心导体外侧均通过同轴连接器连接，可实现阻抗匹配；同时在屏蔽层内填充有耐高压的绝缘材料，可保证适用于高压环境；采用水银管缩短了开关动作的时间，避免了拉弧现象及氧化触点；其中屏蔽层和屏蔽壳体形成了双层屏蔽，测试中不会因为外在电磁干扰影响信号，并且不会有电磁辐射传出继电器到其他器件上，解决测试中的隔离问题。综上，本发明解决了目前的同轴开关容易产生存在拉弧现象，氧化触点，提升了继电器的抗高压能力，同时弥补了既有水银开关的端口阻抗失配问题，为高频高压电路测试提供了重要技术手段。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明较佳实施例提供的同轴水银继电器的整体结构示意图；

图2是本发明较佳实施例提供的同轴水银继电器的剖面结构示意图；

图3是本发明较佳实施例提供的同轴水银继电器的水银管的第一种实施方式的结构示意图；

图4是本发明较佳实施例提供的同轴水银继电器的水银管的第二种实施方式的结构示意图。

图标：100-同轴水银继电器；10-屏蔽壳体；11-第一壳体；11a-第一电极；12-第二壳体；12a-第二电极；20-空心线圈；31-第一中心导体；32-第二中心导体；40-水银管；41-第一连接部；42-第二连接部；43-延伸部；50-屏蔽层；60-线圈骨架；70-同轴连接器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1与图2，本发明提供的一种同轴水银继电器100，包括：屏蔽壳体10、空心线圈20、第一中心导体31、第二中心导体32、水银管40、屏蔽层50、线圈骨架60和同轴连接器70。

空心线圈20设置在所述屏蔽壳体10内侧，第一中心导体31和第二中心导体32设置在空心线圈20内侧，并在空心线圈20的中心位置处与水银管40的两端相连，水银管40中预放置有水银，水银基于空心线圈20的通电状态导通和断开所述第一中心导体31与所述第二中心导体32的连接。

进一步的，在所述空心线圈20内侧还设置有屏蔽层50，第一中心导体31、第二中心导体32和水银管40均设置在所述屏蔽层50内侧。两个同轴连接器70分别连接在第一中心导体31、第二中心导体32两端解决了既有水银开关阻抗失配的问题；进一步的，两个同轴连接器70可为同轴设计，更好的实现阻抗匹配；更进一步的，两个同轴连接器70、第一中心导体31、第二中心导体32及水银管40为同轴设计，提高阻抗匹配效果。线圈骨架60套设在所述屏蔽层50外侧，所述空心线圈20缠绕在所述线圈骨架60上。

屏蔽壳体10，用于屏蔽该同轴水银继电器100内部与外部，避免对屏蔽壳体10的内外两侧相互干扰。

具体的，屏蔽壳体10可包括：第一壳体11和第二壳体12，第一壳体11和第二壳体12盖合形成中空结构，其中，中空结构可容纳该同轴水银继电器100的其他结构。第一壳体11和第二壳体12可通过卡扣的方式扣合连接；也可通过在第一壳体11和第二壳体12上设置通孔，采用螺丝或螺栓进行固定和连接。在第一壳体11和第二壳体12之间可设置密封圈用于密封，提高防水、防潮、防尘等防护性能。密封圈可以是金属密封圈也可以是橡胶密封圈。

进一步的，第一壳体11和第二壳体12可为对称的(包括大致对称)两部分盖合构成，其形状不作限制。例如第一壳体11和第二壳体12所构成的屏蔽壳体10可为立方体状、(椭)球形，以及其他形状。该屏蔽壳体10由金属材料制成，例如，包括但不限于如下的一种或多种：铁、铝、铜、不锈钢、铝合金等。

在第一壳体11和第二壳体12上还可分别设置第一电极11a和第二电极12a，通过第一电极11a和第二电极12a可连接空心线圈20的两端，如可通过漆包线连接，用于提供该同轴水银继电器100的工作电压、电流。另外，在某些实施方式中，第一电极11a和第二电极12a也可同时设置在第一壳体11或第二壳体12上。

空心线圈20，用于通电产生磁场对水银管40中水银产生激励，使得连接第一中心导体31和第二中心导体32导通。

该空心线圈20可由漆包线组成，为了保证空心线圈20的稳定性，可设置一线圈骨架60，空心线圈20可缠绕在该线圈骨架60上，线圈骨架60对空心线圈20形成支撑。线圈骨架60所用材料包括但不限于：树脂、塑料、尼龙等。漆包线可为φ0.06mm紫铜漆包线，漆包线的直径还可为：0.03mm-0.1mm。

第一中心导体31、第二中心导体32，用于连接需要使用该同轴水银继电器100进行开关的电路的两个端点。

进一步的，第一中心导体31和第二中心导体32应当在同一轴线上。第一中心导体31、第二中心导体32及水银管40与屏蔽层50之间的其他空间中可进行填充来实现阻抗匹配，填充的材料应当为耐高压的绝缘材料，且物质介电常数稳定的绝缘材料，例如：聚四氟乙烯、环氧树脂，可为单独的绝缘材料，也可为混合的绝缘材料。其中，实现效果最好的为环氧树脂，环氧树脂在凝固前具有液体流动性强的特点，液体凝固后能填充到各个缝隙，凝固后能在屏蔽层50和第一中心导体31和第二中心导体32之间达到更好的隔离效果，进而实现高压传输。环氧树脂具有在高压条件下非常稳定的介电常数数值，从而实现既能高压传输，又能保证信号的完整性。

在第一中心导体31和第二中心导体32的端部位置可设置同轴连接器70，以方便该同轴水银继电器100的连接和使用，同轴连接器70可包括中心针和连接器插座，中心针位于连接器插座的中间位置。具体的，同轴连接器70为SMA连接器，包括：SMA、SMA 3.5mm、SMA2.92mm、SMA 2.4mm等。使用时，以指定连接器(SMA、SMA 3.5mm、SMA 2.92mm、SMA 2.4mm等)将被控信号接到同轴连接器70上，将控制信号接到第一电极11a和第二电极12a上即可。

水银管40，用于对第一中心导体31与第二中心导体32进行连接和断开。

请参阅图3和图4，在水银管40内设置第一连接部41和第二连接部42。第一连接部41与第一中心导体31连接，第二连接部42与第二中心导体32连接，第一连接部41和第二连接部42之间预留有间隙。其中，可为第一连接部41和第二连接部42在长度方向上具有重合位置，在重合位置预留有间隙，如图3所示。当空心线圈20产生磁场时对水银管40中的水银产生激励，水银浮动到第一连接部41和第二连接部42之间的间隙处将第一连接部41和第二连接部42触点导通，即导通了第一中心导体31和第二中心导体32；当空心线圈20磁场消失时，水银管40中水银失去激励，水银下降到水银管40的端部或底部位置，第一连接部41和第二连接部42的触点断开。需要说明的是，在本发明中采用的水银管应当满足在水银管处于断开状态时具有较大的绝缘值。例如，绝缘电压值大于2500V，以满足高压工作环境。因此，同轴水银继电器100在-38℃到125℃之间均可正常工作，被控信号最高电压可达到2kV。

优选地，水银管40可设置在空心线圈20的中心截面上或中心截面附近，此时应当保证第一连接部41和第二连接部42之间的间隙位于空心线圈20的中心，由于空心线圈20的中心位置磁场最强，可使水银的移动到中心位置导通第一连接部41和第二连接部42。更进一步的，水银管40可设置在空心线圈20的中央位置。

进一步的，请参阅图4，在水银管40内还设置有延伸部43，延伸部43与第二中心导体32连接；延伸部43延伸至第一连接部41的一端，并与第一连接部41及第二连接部42之间形成间隙。通过该延伸部43，在空心线圈20产生磁场后可更快的引导水银导通第一连接部41和第二连接部42。

本实施例中的同轴水银继电器100的结构可减少同轴开关的动作时间，将继电器开关时间由数十毫秒提升至数毫秒，大大的提升了测试效率。

综上所述：

本发明提供的一种同轴水银继电器100，第一中心导体和第二中心导体通过水银管连接，而水银管设置在空心线圈内侧，并且所述同轴连接器、所述第一中心导体、所述第二中心导体及水银管为同轴设计，可实现阻抗匹配；同时在屏蔽层内填充有耐高压的绝缘材料，可保证适用于高压环境；采用水银管缩短了开关动作的时间，避免了拉弧现象及氧化触点；其中屏蔽层和屏蔽壳体形成了双层屏蔽，测试中不会因为外在电磁干扰影响信号，并且不会有电磁辐射传出继电器到其他器件上，解决测试中的隔离问题。因此，本发明解决了目前的同轴开关容易产生存在拉弧现象，氧化触点，提升了继电器的抗高压能力，同时弥补了既有水银开关的端口阻抗失配问题，为高频高压电路测试提供了重要技术手段。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同轴水银继电器，其特征在于，包括：屏蔽壳体、空心线圈、第一中心导体、第二中心导体、水银管、同轴连接器和屏蔽层，所述空心线圈设置在所述屏蔽壳体内侧，所述屏蔽层设置在所述空心线圈内侧，所述第一中心导体、所述第二中心导体和所述水银管均设置在所述屏蔽层内侧，并与位于所述空心线圈的中心位置处的所述水银管的两端分别相连，所述第一中心导体和所述第二中心导体未与所述水银管相连的端部均连接有同轴连接器，所述第一中心导体、所述第二中心导体及水银管与屏蔽层之间填充有耐高压的绝缘材料。

2.根据权利要求1所述的同轴水银继电器，其特征在于，所述耐高压的绝缘材料为：聚四氟乙烯和/或环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的同轴水银继电器，其特征在于，还包括：线圈骨架，所述线圈骨架套设在所述屏蔽层外侧，所述空心线圈缠绕在所述线圈骨架上。

4.根据权利要求1所述的同轴水银继电器，其特征在于，所述屏蔽层为镀锌铜管。

5.根据权利要求1所述的同轴水银继电器，其特征在于，所述屏蔽壳体包括：第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和第二壳体盖合形成中空结构。

6.根据权利要求5所述的同轴水银继电器，其特征在于，所述第一壳体上设置有第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别连接在所述空心线圈的两端。

7.根据权利要求1所述的同轴水银继电器，其特征在于，所述屏蔽壳体的材料为以下任一种或多种：

铁、铝、铜、不锈钢或铝合金。

8.根据权利要求1所述的同轴水银继电器，其特征在于，所述同轴连接器为SMA连接器。

9.根据权利要求1所述的同轴水银继电器，其特征在于，所述空心线圈由漆包线构成。

10.根据权利要求1所述的同轴水银继电器，其特征在于，所述水银管断开时的绝缘电压值大于2500V。