DE3718304C2 - - Google Patents

Description

In der Hochfrequenztechnik insbesondere im Senderbau werden vielfach Schalter benötigt, mit denen relativ hohe Hochfrequenzspannungen und große Hochfrequenzströme ein- und ausgeschaltet bzw. übertragen werden müssen. Wenn aus schaltungstechnischen Gründen hierzu keine Koaxial­ schalter benutzt werden können, werden hierfür meist Vakuum-Relais-Schalter benutzt. Die zu den meist magneti­ schen Betätigungseinrichtungen solcher Schalter führenden Steuerleitungen schränken die Verwendungsmöglichkeiten solcher Relaisschalter stark ein, wenn die zu schalten­ den Leitungen bzw. Hochfrequenzbauelemente auf gegenüber Masse hochliegendem Hochfrequenzpotential liegen und damit die Relaisschalter mit zugehöriger Betätigungsvorrich­ tung ebenfalls unmittelbar auf hochliegendem Hochfrequenz­ potential betrieben werden müssen. Dies ist vor allem für solche Hochfrequenz-Geräte schwierig, bei denen zu Ab­ gleichzwecken oder dergleichen eine Vielzahl solcher Hochfrequenz-Leistungsschalter auf hochliegenden Hoch­ frequenzpotential betrieben werden müssen, wie dies bei­ spielsweise bei Antennenanpaßgeräten der Fall ist, die unmittelbar am Fußpunkt einer Antenne angeordnet sind und bei denen eine Vielzahl von Kondensatoren und Spulen, die am Antennenfußpunkt auf Hochfrequenzpotential gegen­ über Masse liegen, über eine Vielzahl von Ein-Aus-Schaltern in schneller Folge nach einem bestimmten Schema geschaltet werden müssen. Auch einfache Messerkontakte sind für die­ sen Zweck nicht geeignet, da nur bei relativ großen Kon­ taktabständen mit Sicherheit ein Überschlag der zu schal­ tenden Hochspannung vermieden werden kann und außerdem hiermit nicht die gewünschten möglichst kurzen Zuleitungen zu den Bauelementen realisierbar sind.

In der Starkstromtechnik sind an sich Schubtrennschalter bekannt, die aus zwei axial fluchtend im Abstand vonein­ ander und gegeneinander isoliert befestigten Kontakt­ hülsen bestehen, zwischen denen über einen Axialantrieb ein beweglicher zylindrischer Kontaktkolben verschiebbar ist (DD-PS 5 018). Der Kontaktkolben paßt dabei gleitend in die Kontakthülsen und er ist über ein Betätigungsge­ stänge aus Isoliermaterial und einen damit zusammenwirken­ den Axialantrieb zwischen den beiden Kontakthülsen axial verschiebbar. Zur Verbesserung der Kontaktgabe zwischen solchen ringförmigen Kontaktteilen und in diese einführ­ baren Kontaktkolben ist es auch bekannt, Federkontakt­ ringe zu verwenden, die in Ringlöcher von ringförmigen Kontaktteilen einsetzbar sind (Riedl und Binggelli, "Das MC-Kontaktlamellenprinzip", Sonderdruck aus Tech­ nische Rundschau 36 und 43, 1975). In der Starkstrom­ technik ist es außerdem bekannt, solche Kontakt-Ring­ körper mit radial nach außen abstehenden Halteteilen zu versehen, beispielsweise mit einem radial abstehenden Halteflansch (US-PS 30 87 038 und DE-AS 12 04 736). Schließlich ist es in der Starkstromtechnik bekannt, die Außenflächen solcher Kontakt-Ringkörper annähernd kugelförmig abzurunden und zur Vermeidung von Klimment­ ladungen Vertiefungen in diesen abgerundeten Kontakt­ teilen vorzusehen, wodurch die zu schützende Stelle der Kontaktanordnung gegen die Einwirkung elektrischer Fel­ der abgeschirmt ist (DE-AS 23 45 172). All diese in der Starkstromtechnik bekannten Maßnahmen sind für sich für Hochfrequenz-Leistungsschalter nicht geeignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Hochfrequenz-Leistungsschalter mit den Merkmalen laut Hauptanspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Hochfrequenz- Leistungsschalter zu schaffen, der die eingangs geschil­ derten Nachteile vermeidet und der ein Schalten hoher Leistung auf Hochfrequenzpotential mit möglichst kurzen Verbindungswegen zwischen den Kontaktteilen und den zu schaltenden Bauelementen ermöglicht.

Bei dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Leistungsschalter können die Kontaktteile in unmittelbarer Nachbarschaft der zu schaltenden Hochfrequenz-Bauelemente angeordnet werden, so daß die galvanische Verbindung zwischen den Kontaktteilen und der Bauelemente extrem kurz und damit extrem kapazitäts- und induktionsarm ist. Die zum axialen Verschieben des Kontaktkolbens vorgesehene Betätigungs­ stange aus Isoliermaterial kann beliebig lang ausgebildet werden, so daß es möglich ist, den mechanischen Axialan­ trieb an einer beliebigen Stelle abgesetzt von den eigent­ lichen Kontaktteilen anzubringen. Damit ist es möglich, nur die Kontaktteile unmittelbar nahe den auf Hochfre­ quenzpotential liegenden zu schaltenden Hochfrequenz- Bauteilen im geringen gegenseitigen Abstand anzubringen und den dort nur störenden eigentlichen Axialantrieb abgesetzt davon in beliebigem Abstand an einem Teil des Hochfrequenzgeräts anzuordnen, der auf Massepotential liegt und an welchem die elektrischen Zuleitungen für den Axialantrieb hochfrequenzmäßig nicht mehr stören. Da die Betätigungsstangen beliebig lang ausgeführt wer­ den können, ist der Konstrukteur auch frei in der An­ ordnung der Kontaktteile auf der auf Hochfrequenz­ potential liegenden Montageplatte und dem auf Masse­ potential befestigten Axialantrieb. Da die Kontaktteile in an sich bekannter Weise außen annähernd kugelförmig abgerundet ausgebildet werden können, sind auch keine Überschläge der anliegenden Hochfrequenz-Hochspannung zu befürchten und die Kontaktteile können daher relativ nah nebeneinander angeordnet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Teilausschnitt eines Antennenanpaßgerä­ tes mit zwei nebeneinander angeordneten Hochfrequenz-Lei­ stungsschaltern in Draufsicht,

Fig. 2 zeigt die zugehörige Seitenansicht und einen der Schalter im Schnitt.

Die in diesem Ausführungsbeispiel miteinander zu verbinden­ den Bauelemente 1 wie Spulen und Kondensatoren des Antennen­ anpaßgerätes sind auf einer Montageplatte 2 aus Isolier­ material, beispielsweise Teflon, befestigt, die an einem Chassis 3 aus Metall befestigt ist, das hochfrequenzmäßig an Masse liegt. Über diese Montageplatte 2 können die Bau­ elemente 1 hochfrequenzmäßig auf gegenüber der Masse (Chassis 3) hochliegendem Hochfrequenzpotential angeordnet werden. Die Kontaktteile der Hochfrequenz-Leistungsschal­ ter sind ebenfalls unmittelbar an dieser Montageplatte 2 befestigt. Die Schalter sind in den Figuren zur besseren Veranschaulichung der Einzelteile etwa doppelt so groß dargestellt wie in einer praktischen Ausführungsform. Jeder Schalter besteht aus zwei sich im geringen Abstand x gegen­ überstehenden Kontaktteilen 4 und 5, die aus einem ge­ schlossenen Ringkörper 6 mit einem mittigen Ringloch 7 und einem davon radial abstehenden zylindrischen Halte­ stumpf 8 bestehen. Die Außenfläche 9 dieser Ringkörper ist nahezu kugelförmig gekrümmt, jeder Kontaktteil 4, 5 besitzt damit etwa die Form eines Befestigungsringes, wie er an Treppen zur Befestigung von Teppichstangen benutzt wird. Im Ringloch 7 ist ein Federkontaktring 10 eingesetzt, auf der zylindrischen Innenwand des Ringloches ist eine flache Ringnut 11 ausgeformt, in welcher der aus einem fla­ chen Blechstreifen mit davon abstehenden Kontaktzungen ge­ bogene Federkontaktring selbsthaltend federnd eingesetzt ist. Die beiden Kontaktteile 4 und 5 sind mit ihren Ring­ lochachsen 12 axial fluchtend angeordnet und zwischen ihnen ist ein zylindrischer Kontaktkolben 13 axial verschiebbar angeordnet. Am hinteren Ende des Kontaktkolbens ist eine Axialbohrung 14 vorgesehen, an deren Boden ein im Durch­ messer dünneres Befestigungsloch 15 für eine relativ dünne Stange 16 aus Isoliermaterial, beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten Epoxyd-Harz eingeklebt ist. Zwischen dem hinteren Rand des Kontaktkolbens und der Betätigungs­ stange 16 verbleibt ein schmaler Ringspalt und die Klebe­ stelle zwischen der Betätigungsstange 16 und dem Kontakt­ kolben 13 liegt damit spannungsfeldfrei im Inneren des Kol­ bens 13. Hierdurch wird vermieden, daß durch Feldkonzen­ tration an der Klebestelle bzw. an der Stangen-Austritts­ stelle der Kleber bzw. das Kunststoffmaterial der Betä­ tigungsstange verbrennt. Das untere Ende der Betätigungs­ stange 16 ist an einer Schiebeplatte 17 befestigt, die über eine Längsführung 18 am Chassis 3 axial in Richtung des Doppelpfeiles 19 verschiebbar ist. Am Chassis 3 ist ferner ein Motor 20 angebracht, der über einen ver­ schwenkbaren Hebel 21 und einen daran angebrachten Stift 22 mit einem Kulissenschlitz 23 der Platte 17 zusammenwirkt.

Der Hebel 21 wird durch eine Feder 33 in seiner jewei­ ligen Endstellung gehalten.

Durch Verschwenken des Hebels 21 in Richtung des Doppel­ pfeiles 24 kann so die Platte zwischen zwei vorbestimm­ ten Endstellungen axial in Richtung des Pfeiles 19 hin- und hergeschoben werden. Die Endstellungen der Linearbewegung der Platte sind hierbei durch den Schlitz 23 bestimmt, die Endstellungen des Motors 20, dessen Drehrichtung ein­ fach durch Umpolen der ihm zugeführten Schaltimpulse geändert wird, sind durch mit Gummihülsen versehene An­ schlagbolzen 30 bestimmt, die Dauer der elektrischen Schaltimpulse ist um ca. 10% länger als der Anschlag­ zeitpunkt gewählt, so daß ein Zurückprellen an den An­ schlägen vermieden ist.

Die Kontaktteile 4, 5 sind über die kurzen radial abstehen­ den Haltestümpfe 8 auf der Montageplatte 2 befestigt. Die Haltestümpfe 8 werden hierzu in die Montageplatte 2 eingepreßt, bis die Wulste 31 auf der Plattenoberfläche anliegen. Auf dem auf der anderen Seite der Montageplatte hervorstehenden Ende wird dann ein Haltering 32 aufge­ preßt. Die Haltestümpfe 8 sind durch Abflachungen gegen Verdrehen geschützt. Über eine axial in den Haltestumpf eingeschraubte Schraube 25 können am Haltestumpf unmittel­ bar die zu schaltenden Bauelemente 1 angeschlossen sein, hierdurch wird ein extrem kapazitäts- und induktivitäts­ armer Anschluß erreicht. Auf der Vorderseite können über geeignete Querbohrungen 26 unmittelbar galvanische Verbindungsleitungen 27 zwischen benachbarten Kontakt­ teilen hergestellt werden. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Kontaktteile 4, 5 in beliebigem Abstand gegenüber dem zugehörigen Axialantrieb angeordnet werden können, da die Länge der Betätigungsstange 16 beliebig gewählt werden kann. Damit können die Kontaktteile 4, 5 jeweils unmittelbar an der Stelle der Montageplatte 2 angebracht werden, an der mit kürzesten Verbindungen ein Schalten der dort angebrachten Bauelemente gewünscht wird. Wenn wie bei einem Antennenanpaßgerät eine Vielzahl solcher Schalter nebeneinander betrieben werden soll, so können die zugeordneten Axialantriebe, von denen in der Figur nur zwei dargestellt sind, nebeneinander in einer Reihe unten am Chassis 3 angebracht werden, die zugehörigen Motoren 20 können ohne Beeinflussung der eigentlichen Hochfrequenzschaltung dort über Steuerleitungen ange­ steuert werden, während die eigentlichen Kontaktteile 4, 5 der zugehörigen Hochfrequenzschalter elektrisch isoliert durch die Betätigungsstangen 16 aus Isolier­ material in beliebiger Verteilung auf der darüber im Abstand angeordneten Montageplatte 2 montiert sind.

Die Kontaktteile 4, 5 sind vorzugsweise als Messing-Dreh­ teile oder Bronze-Gußteile ausgebildet und versilbert, der Kontaktkolben 13 besteht z. B. aus Kupferberrylium­ bronze und ist vorzugsweise hartvergoldet, der Feder­ blechstreifen mit den davon abstehenden Federzungen, der zum Federkontaktring gebogen ist, besteht vor­ zugsweise aus Berylliumbronze und ist ebenfalls hart­ vergoldet. Das Kopfende 28 des Kontaktkolbens 13 ist vorzugsweise ebenfalls abgerundet und etwa kugelförmig gekrümmt und steht in der in Fig. 2 voll gezeichneten zurückgezogenen Stellung nur wenig über den Rand des Ringloches 7 vor, so daß auch hierdurch die Gefahr von Koronaentladungen zwischen den beiden getrennten Kontakt­ teilen 4 und 5 ausgeschaltet ist. Bei axial nach oben in die gestrichelt eingezeichnete Stellung vorgeschobenen Kontaktkolben 13 verbindet dieser die beiden an seiner Außenfläche federnd anliegenden Federkontaktringe 10 der beiden Kontaktteile 4 und 5 und stellt so den ge­ wünschten galvanischen Kontakt her. In dieser Stellung ist das untere Ende des Kolbens 13 möglichst in dem unteren Kontaktteil 5 eingefahren, um auch in dieser Stellung ideale Feldverteilungen zu gewährleisten. Zur mechanischen Zentrierung des Kolbens 13 gegenüber den leicht verbiegbaren Kontaktzungen der Federkontaktringe 10 kann bei Bedarf am unteren Kontaktteil 5 noch ein zusätzlicher Zentrierring 29 eingesetzt sein, der die seitliche Bewegung des Kolbens 13 begrenzt.

Nach dem erfindungsgemäßen Prinzip können nicht nur einfache Ein-Aus-Hochfrequenzschalter aufgebaut werden, sondern ggf. auch Umschalter, indem einfach axial fluchtend hintereinander drei ringförmige Kontaktteile angeordnet werden, so daß der darinnen gleitende Kontakt­ kolben einmal das mittlere Kontaktteil mit dem oberen Kontaktteil und einmal in der anderen Endstellung mit dem unteren Kontaktteil verbindet.

Claims (3)

1. Hochfrequenz-Leistungsschalter, gekenn­ zeichnet durch

• a) mindestens zwei ringförmige Kontaktteile (4, 5) mit je einem im Ringloch (7) eingesetzten Feder­ kontaktring (10), die mit ihren Ringlöchern (7) axial fluchtend im Abstand voneinander auf einer Montageplatte (2) aus Isoliermaterial befestigt sind, an welcher auch die zu schaltenden und auf Hochfrequenzpotential liegenden Hochfrequenz-Bau­ elemente (1) befestigt sind,
• b) einen zylindrischen Kontaktkolben (13), der glei­ tend in die Federkontaktringe (10) der Kontakt­ teile (4, 5) paßt, und
• c) eine mit einem Axialantrieb (17-24) zusammenwir­ kende Betätigungsstange (16) aus Isoliermaterial, die am Boden (15) einer Axialbohrung (14) am hinte­ ren Stirnende des Kontaktkolbens (13) befestigt ist, so daß zwischen Betätigungsstange (16 und Innenwand der Axialbohrung (14) ein Ringspalt ver­ bleibt.

2. Hochfrequenz-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialantrieb (17-24) an einem hochfrequenz­ mäßig auf Masse liegenden Teil (3) befestigt ist.

3. Hochfrequenz-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktteile (4, 5) über einen von ihren an­ nähernd kugelförmig abgerundeten Ringkörper (6) radial abstehenden Haltestumpf (8) an der Montageplatte (2) befestigt sind.