CN114335929A - 一种新型结构的波导开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型结构的波导开关，包括控制装置和转子组件，控制装置的控制转轴与电机拨块连接，电机拨块上设有滑环，转子组件的转子转轴与转子拨块连接，滑环滑动卡设在转子拨块的滑槽内。本发明波导开关采用90°特微电机配合摇杆滑块传动机构，将电机的90°往复转动转换为转子90°转动，实现四通道切角转换；设计手动切换机构，适应机械装配及联试过程中手动控制的需要，实现电控制和手动控制的双控制；设置到位后自动断电措施保证波导开关安全性。本发明波导开关降低了控制电路的复杂程度，插损小、隔离度高、承受功率大，性能稳定可靠，安全性高。

Description

一种新型结构的波导开关

技术领域

本发明属于微波通信领域，具体为一种新型结构的波导开关。

背景技术

波导开关是信号通路控制的重要元器件，其主要功能是通过射频通道的切换来实现链路传输通道的选择，从而大幅度提升链路系统的可靠性。与其它波导开关相比机电微波波导开关具有，驻波低，插入损耗小，功率容量大的特点，广泛地用于大功率输出的雷达及通讯发射机的备份通路开关；同时也应用于卫星通讯系统的微波发射设备和微波测控工程中。

S频段波导开关，主要应用于高频接收及发射分系统链路中，能对信号的不同传输通道进行自动转换，要求波导开关具有高性能指标、高精度、抗低温，具有高可靠性和维护性，产品的环境适应性要求高。

目前常见的微波开关定位一般采用磁力定位，通过复杂的此路传动结构实现。这种方式不足之处在于其结构复杂，控制模块多，降低了产品可靠性，抗冲击能力低和成本偏高，难以满足复杂的环境使用要求。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供了一种新型结构的波导开关，解决了现有波导开关结构复杂的问题。本发明设计摇杆滑块传动组件，提升产品的抗力学性能；增加手动切换机构，可实现产品的电控制和手动控制。产品结构紧凑，力学性能优越，具有高性能指标、高精度、抗低温，高可靠性的特点。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种S频段新型结构的波导开关，包括控制装置、外壳组件、底板座、双法兰盘、护板、转子拨块、护板衬垫、盘密封圈。控制装置安装在双法兰盘上方，外壳组件安装在双法兰盘下方；转子拨块安装在外壳组件顶部的转子转轴上，转子拨块是波导开关的从动臂，可以使转子转位，调整控制装置和外壳组件的相对位置，使转子在0°和90°两个位置上与外壳的波导口精确对准后固定；底板座安装在外壳组件底部，护板和护板衬垫螺装在外壳组件四个侧面，盘密封圈安装在外壳组件顶部，以及双法兰盘和控制装置之间实现波导开关密封。

进一步的，所述控制装置包括PCB板、按键、电机罩、装置座板、弯角件、支柱、滑环、挡销、环轴、旋钮、电机拨块、安装衬垫、罩密封圈、微动开关、电机、电连接器。PCB板配合支柱螺装在装置座板底部，PCB板分别与微动开关、电连接器和电机通过线缆连接实现对电机的控制；微动开关配合弯角件螺装在装置座板底部，按键安装在弯角件对应槽孔中，按键绕轴灵活转动，触碰微动开关从而控制电机绕组供断电；旋钮安装在电机一端轴上，转动旋钮可以带动电机顺时针、逆时针转动，实现手动切换波导开关。

进一步的，所述电机拨块安装在电机的电机转轴的另一端上，滑环和环轴配合安装在电机拨块上，电机拨块是波导开关的主动转臂，主动转臂和从动臂之间利用滑环变为滚动副，电机通过主动臂拨动从动臂使转子转位；当电机顺时针或逆时针转动90°后，电机拨块会触碰按键使微动开关导通，将位置信号进行反馈；电机装在装置座板上，电机旋转90°，电机拨块的左右侧面与挡销接触，挡销可以起到机械限位作用；电机罩安装在装置座板上，电连接器配合安装衬垫安装在装置座板上方，罩密封圈安装在电机罩和座板之间实现密封。

进一步的，所述外壳组件包括转子组件、外壳座板、外壳、轴承、外壳密封圈、转子密封圈；转子组件两端通过轴承配合固定在外壳和外壳座板之中，外壳座板安装在外壳底部，装配后转子组件应灵活转动；外壳密封圈安装在外壳座板和外壳之间，转子密封圈安装在转子组件和外壳之间。

进一步的，所述转子组件包括介质板、转子转轴、转子；介质板粘接在转子两侧面，转子转轴通过螺钉和销钉安装在转子顶部。

进一步的，通过转子组件的转动使导形腔与外壳四个波导口配合形成稳定状态；状态1：波导口A与波导口D导通、波导口B与波导口C导通；状态2：波导口A与波导口B导通、波导口D与波导口C导通。

进一步的，控制转轴的转角α和转子转轴的转角β的关系为：

本发明的有益效果：

1.采用90°电机驱动，采用双绕组轮换供电工作方式，可以直接对绕组加电，不需要通过电刷滑环来实现静动转换。电机可以实现断电自锁，保证波导开关转子波导口与外壳波导口对准后能够自锁不松动。

2.设计手动切换机构，适应机械装配及联试过程中手动控制的需要，实现电控制和手动控制的双控制，防止电气控制失灵，提高波导开关安全性。

3.设计摇杆滑块驱动机构，具有高精度的90°转角和定位自锁能力，当开关处在始末位置时，转子转臂的驱动力矩通过电机轴心，转动力臂为零，则驱动力矩为零呈自锁状态；电机主动转臂的始末位置设置机械限位、切换到位反馈指示信号和到位自动断电措施，整个驱动机构结构简单紧凑，安全可靠。

4.开关各功能部分采用销钉定位，螺装连接，保证性能可靠，装卸维修方便；开关各接合面间全部采用密封橡胶圈，保证整体密封性。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

附图说明

图1是本发明波导开关的外形图。

图2是本发明波导开关的爆炸图。

图3是本发明控制装置的主视图。

图4是本发明控制装置的俯视图局部剖视图。

图5是本发明电机驱动部分爆炸图。

图6是本发明转子外壳组件爆炸图。

图7是本发明转子组件爆炸图。

图8是本发明开关通路示意图。

图9是本发明开关电机转角和转子转角关系图。

图中：1-控制装置，2-外壳组件，3-底板座，4-双法兰盘，5-护板，6-转子拨块，7-护板衬垫，8-盘密封圈，9-PCB板，10-按键，11-电机罩，12-装置座板，13-弯角件，14-支柱，15-滑环，16-挡销，17-环轴，18-旋钮，19-电机拨块，20-安装衬垫，21-罩密封圈，22-微动开关，23-电机，24-电连接器，25-转子组件，26-外壳座板，27-外壳，28-轴承，29-外壳密封圈，30-转子密封圈，31-转子转轴，32-转子，33-导形腔，34-波导口，35-介质板。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本发明。

实施例1：

如图1、图2所示，本发明一种新型结构的波导开关，包括控制装置1、外壳组件2、底板座3、双法兰盘4、护板5、转子拨块6、护板衬垫7和盘密封圈8。控制装置1通过螺钉安装在双法兰盘4上，外壳组件2通过螺钉安装在双法兰盘4下方；转子拨块6通过螺钉安装在外壳组件2顶部的转子转轴31上，转子拨块6的滑槽内涂低温润滑脂；装配时调整控制装置1和外壳组件2的相对位置，使转子在0°和90°两个位置上与外壳的波导口精确对准后固定；底板座3安装在外壳组件2底部，护板5和护板衬垫7螺装在转子外壳组件2的四个侧面，盘密封圈8放置在转子外壳组件顶部以及双法兰盘4对应的密封槽中。总装完毕，进行电性能测试及高低温试验后，打定位销。

如图3、图4所示，PCB板9配合支柱14螺装在装置座板12底部，PCB板9分别与微动开关22、电连接器24和电机23通过线缆连接，实现对电机23的控制；微动开关22和弯角件13通过螺钉安装在装置座板12底部，按键10两端轴卡入弯角件13对应槽孔中，按键10绕轴灵活转动触碰微动开关22，从而控制电机23的绕组供断电。

如图3～图7所示，旋钮18通过螺钉安装在电机23的电机转轴的一端上，转动旋钮18可以带动电机23顺时针或逆时针转动，实现手动切换波导开关。电机拨块19通过销钉安装在电机23电机转轴的下端上，滑环15和环轴17配合安装在电机拨块19上，滑环15需涂润滑脂。电机拨块19是波导开关的主动转臂，主动转臂和从动臂之间利用滑环15变为滚动副，电机23通过主动臂拨动从动臂使转子32转位。电机23通过螺钉安装在装置座板12上，旋转90°，应使电机拨块19的左右侧面与挡销16接触，挡销16可以起到机械限位作用。电机罩11上有外螺纹，可以旋入装置座板12上，罩密封圈21安装在电机罩11和装置座板12之间实现密封；电连接器24配合安装衬垫20螺装在装置座板12上方。

如图3～图7所示，电机23为90°特微电机，电机23定位力矩大于250gcm，可以确保转子32波导口与外壳27波导口对准后能够自锁不松动。电机23中轴有2个绕组，中轴绕组固定在开关基座上，外电源可以直接对绕组加电实现静动转换。装置座板12上的2个微动开关22可实现对绕组供断电的控制，并且为延长微动开关的使用寿命，控制电路中设置有保护元件。

如图6所示，转子外壳组件2由转子组件25、外壳座板26、外壳27、轴承28、外壳密封圈29、转子密封圈30组成。转子组件25两端通过轴承28配合固定在外壳27和外壳座板26之中，轴承需涂低温润滑脂。装配时需要精测转子组件25与外壳27的轴向尺寸，以按需装入调整垫圈，使波导口面轴向对齐。外壳座板26通过螺钉安装在外壳27底部，装配后转子组件25应灵活转动，测转矩应不小于150gcm。外壳密封圈29安装在外壳座板26和外壳27之间，转子密封圈30安装在转子组件25和外壳27之间。

如图7所示，转子组件25包括介质板35、转子转轴31、转子32。介质板35通过聚四氟乙烯胶粘接在转子32两侧面，转子转轴31通过螺钉和销钉安装在转子32顶部。

如图6和图8所示，转子组件25的转动使导形腔33与外壳27的四个波导口34配合形成稳定状态；状态1：波导口A与波导口D导通、波导口B与波导口C导通；状态2：波导口A与波导口B导通、波导口D与波导口C导通。

控制转轴的转角α和转子转轴的转角β的关系为：

式中α为电机23转角，单位为°，β为转子32转角，单位为°。

如图9所示，电机23转角在0～20°初始阶段和70～90°末尾阶段，相应的转子32转速很慢，机构为降速增力机构，有利于开关启动；在45°时，转子32的转速最高，具有最大的动能。当转子32处在始末位置时，转子32转臂的驱动力矩通过电机23轴心，转子32力臂为零，则驱动力矩为零，呈自锁状态。

本发明的工作原理为：电连接器24给电机23输入信号，电机23会顺时针或逆时针转动90°，转到始末位置触碰微动开关22后断电，在永久磁钢作用下，电机23内部转子始终吸在始末位置上，电机23本身实现自锁；电机23、电机拨块19、转子32、转子拨块6、滑环15组成开关的摇杆滑块机构，电机拨块19是波导开关的主动转臂，转子拨块6是从动转臂，滑环15为滚动副，电机23通过主动臂拨动从动臂使转子转位90°，此时导形腔33与外壳27的四个波导口34配合形成稳定状态；转子32相对于外壳27做90°往复转动实现开关的状态切换。

前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型结构的波导开关，包括控制装置(1)和转子组件(25)，其特征在于：所述的控制装置(1)的控制转轴与电机拨块(19)连接，电机拨块(19)上设有滑环(15)，转子组件(25)的转子转轴(31)与转子拨块(6)连接，滑环(15)滑动卡设在转子拨块(6)的滑槽内。

2.根据权利要求1所述的新型结构的波导开关，其特征在于：所述的控制装置(1)与双法兰盘(4)连接，双法兰盘(4)与外壳组件(2)连接，外壳组件(2)与底板座(3)连接，转子组件(25)旋转设在外壳组件(2)与底板座(3)之间。

3.根据权利要求2所述的新型结构的波导开关，其特征在于：根据权利要求1所述的新型结构的波导开关，其特征在于：所述的控制装置(1)与双法兰盘(4)之间、双法兰盘(4)与外壳组件(2)之间均设有盘密封圈(8)，外壳组件(2)与转子组件(25)之间设有转子密封圈(30)，外壳组件(2)与底板座(3)之间设有外壳密封圈(29)。

4.根据权利要求1所述的新型结构的波导开关，其特征在于：所述的控制装置(1)包括装置座板(12)和电机(23)，装置座板(12)上设有电连接器(24)、PCB板(9)和微动开关(22)，电连接器(24)与PCB板(9)连接，PCB板(9)分别与微动开关(22)、电机(23)连接，按键(10)旋转设在装置座板(12)上，按键(10)的另一端与微动开关(22)、电机拨块(19)相对。

5.根据权利要求4所述的新型结构的波导开关，其特征在于：所述的电连接器(24)通过安装衬垫(20)固定在装置座板(12)的外部，PCB板(9)通过支柱(14)固定在装置座板(12)的内部，按键(10)的一端旋转设在弯角件(13)上，微动开关(22)设在弯角件(13)上，弯角件(13)固定在装置座板(12)上。

6.根据权利要求4所述的新型结构的波导开关，其特征在于：所述的电机(23)的控制转轴与旋钮(18)连接，电机(23)上罩设有电机罩(11)，电机罩(11)与装置座板(12)可拆卸连接，电机罩(11)与装置座板(12)之间设有罩密封圈(21)。

7.根据权利要求4所述的新型结构的波导开关，其特征在于：所述的装置座板(12)上设有限位电机拨块(19)转动角度的挡销(16)，滑环(15)通过环轴(17)旋转设在电机拨块(19)上。

8.根据权利要求2所述的新型结构的波导开关，其特征在于：所述的外壳组件(2)包括外壳(27)和外壳座板(26)，外壳(27)的四个侧面设有波导口(34)，护板(5)和护板衬垫(7)设在外壳(27)并罩设在波导口(34)，护板衬垫(7)位于外壳(27)与护板(5)之间，转子组件(25)通过轴承(28)旋转设在外壳(27)与外壳座板(26)之间，外壳(27)与外壳座板(26)之间设有外壳密封圈(29)，外壳(27)与转子组件(25)之间设有转子密封圈(30)。

9.根据权利要求1或8所述的新型结构的波导开关，其特征在于：所述的转子组件(25)包括转子(32)，转子(32)与转子转轴(31)连接，转子(32)的两侧面设有介质板(35)，转子(32)上设有两道导形腔(33)。

10.根据权利要求1所述的新型结构的波导开关，其特征在于：所述的控制转轴的转角α和转子转轴(31)的转角β的关系为：

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