DE4330472C2

DE4330472C2 - Coaxial antenna selector switch

Info

Publication number: DE4330472C2
Application number: DE19934330472
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Ing Dr Pitschi
Original assignee: Spinner GmbH
Current assignee: Spinner GmbH
Priority date: 1993-09-08
Filing date: 1993-09-08
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2013-09-09
Also published as: DE4330472A1; AU677686B2; AU7285694A

Description

Die Erfindung betrifft einen koaxialen Antennenwahl schalter mit einem gegebenenfalls den gemeinsamen Außen leiter bildenden Gehäuse sowie einem Senderanschluß und mindestens zwei Antennenanschlüssen, wobei zumindest der Innenleiter des Senderanschlusses über ein bewegliches, insbesondere drehbewegliches Innenleiter-Schaltorgan mit dem Innenleiter eines wählbaren Antennenanschlusses ver bindbar ist.The invention relates to a coaxial antenna selection switch with a possibly the common outside conductor forming housing and a transmitter connection and at least two antenna connections, at least the Inner conductor of the transmitter connection via a movable, in particular with rotatable inner conductor switching element ver the inner conductor of a selectable antenna connection is binding.

Derartige Antennenwahlschalter sind bekannt, und zwar sowohl in Ausführungsformen, bei denen das Schalterge häuse den gemeinsamen Außenleiter aller Anschlüsse bil det, als auch in Ausführungsformen, bei denen nicht nur die Innenleiter sondern auch die Außenleiter geschaltet werden. Bei einer häufig anzutreffenden Bauform weist der Wahlschalter zusätzlich zu dem Sender- und den bei den Antennenanschlüssen noch einen vierten Anschluß für einen Absorber auf und das drehbewegliche Innenleiter schaltorgan umfaßt zwei zur Drehachse symmetrische, elektrisch voneinander getrennte Schaltstücke, die so angeordnet sind, daß gleichzeitig mit der Verbindung des Innenleiters des Senderanschlusses mit dem Innenleiter des einen Antennenanschlusses der Innenleiter des ande ren Antennenanschlusses mit dem Innenleiter des Absor beranschlusses verbunden wird. Der Absorber nimmt dann diejenige HF-Leistung auf, die die in dem jeweiligen Schaltzustand nicht benutzte Sendeantenne, die dann zwangsläufig als Empfangsantenne wirkt, unerwünschter maßen in den Antennenwahlschalter einspeist.Such antenna selector switches are known, namely both in embodiments in which the switch area housing the common outer conductor of all connections bil det, as well as in embodiments in which not only the inner conductor but also the outer conductor switched will. With a frequently encountered design the selector switch in addition to the transmitter and at a fourth connection for the antenna connections an absorber and the rotating inner conductor switching element comprises two symmetrical to the axis of rotation, electrically isolated contact pieces, so are arranged that simultaneously with the connection of the Inner conductor of the transmitter connection with the inner conductor one antenna connection of the inner conductor of the other Ren antenna connection with the inner conductor of the absorber is connected. The absorber then takes the RF power that in the respective Switching state not used transmitter antenna, which then inevitably acts as a receiving antenna, undesirable dimensions fed into the antenna selector switch.

Derartige koaxiale Antennenwahlschalter werden über einen großen Frequenzbereich und in einem bis zu 100 KW und mehr betragenden HF-Leistungsbereich eingesetzt. Sie können nicht unter Last geschaltet werden. Zum Umschal ten des Senders von einer Antenne auf eine andere wird daher der HF-Träger für die Dauer des Umschaltvorganges abgeschaltet. In der Regel sind Verriegelungen, also elektrisch/mechanische Schutzmaßnahmen vorgesehen, die sicherstellen, daß der Schalter erst betätigt werden kann, nachdem der HF-Träger abgeschaltet ist und daß der HF-Träger erst dann wieder angeschaltet werden kann, wenn der Umschaltvorgang - zumindest elektrisch gese hen - abgeschlossen ist. Die somit während des Umschal tens eintretende Unterbrechung des ausgestrahlten Pro gramms wurde bisher als unvermeidbar hingenommen.Such coaxial antenna selector switches are about a large frequency range and in up to 100 KW and more amounting RF power range used. she cannot be switched under load. To the shawl ten of the transmitter from one antenna to another hence the RF carrier for the duration of the switching process switched off. Usually there are interlocks, so electrical / mechanical protective measures are provided, the Make sure that the switch is operated first can after the RF carrier is turned off and that the RF carrier can only be switched on again if the switching process - at least electrically hen - is complete. The thus during the switching least interruption of the broadcast pro So far, gramms has been accepted as inevitable.

In vielen Fällen dient die Umschaltung des Senders von einer Antenne auf eine andere Antenne nur dem Zweck, das Antennendiagramm zu ändern, z. B. um ein anderes Gebiet versorgen oder geänderten Ausbreitungsbedingungen Rech nung tragen zu können. Wenn in solchen Fällen mehrere Sender - in der Regel über getrennte, jedoch zu einem sogenannten Matrixschalter baulich zusammengefaßte An tennenwahlschalter - mehrere zur Erzielung eines be stimmten Diagramms im Verbund arbeitende Antennen spei sen, werden diese Sender in der Regel auch dann abge schaltet, wenn nur einer der Sender auf eine andere An tenne umgeschaltet werden muß. Dadurch wird erreicht, daß die Umschaltung leistungslos erfolgt, also ohne von benachbarten Antennen eingekoppelte HF-Leistung.In many cases the transmitter is switched from one antenna to another antenna only for the purpose of that To change the antenna pattern, e.g. B. another area supply or changed dispersion conditions to be able to wear. If in such cases several Transmitter - usually separate, but one so-called matrix switch structurally summarized An Tennenwahlschalter - several to achieve a be agreed diagram of antennas working in the network sen, these stations are usually also abge switches if only one of the transmitters switches to another on tenne must be switched. This ensures that the switchover takes place without power, that is, without RF power coupled into adjacent antennas.

In bestimmten Fällen, z. B. wenn eine quasi-kontinuierli che Diagrammschwenkung erreicht werden soll, kann jedoch nur die Abschaltung des HF-Trägers des auf eine andere Antenne umzuschaltenden Senders, nicht aber die Abschal tung aller Sender für die Dauer des Umschaltvorganges hingenommen werden. Das Umschalten von Antennenwahl schaltern unter solchen Bedingungen führt nun zu einer sehr beträchtlichen Verkürzung deren Lebensdauer, und zwar deshalb, weil die dem jeweils umzuschaltenden Sen der zugeordneten Antennen von den übrigen, weiterhin von den anderen Sendern gespeisten Antennen des Antennen systems eine beträchtliche HF-Leistung empfangen und in den zugehörigen Antennenwahlschalter sozusagen rückwärts einspeisen, so daß dessen Innenleiter-Schaltorgan unter - wenn auch verminderter - Last schalten muß, was die bekannten Folgen wie Entstehung von Lichtbögen, Kontakt abbrand, Entstehung von Metalldämpfen und Metalloxyden usw. hat, da die von den Antennen in den Schalter einge speiste Leistung häufig im Bereich von mehreren Kilowatt liegt.In certain cases, e.g. B. if a quasi-continuous che chart pivoting can be achieved, however just switching off the RF carrier to another Antenna switchable transmitter, but not the shutdown tion of all transmitters for the duration of the switching process to be accepted. Switching antenna selection switching under such conditions now leads to a very considerable shortening of their lifespan, and this is because the Sen to be switched over of the assigned antennas from the rest, still from antennas of the antennas fed to the other transmitters systems received and received considerable RF power the associated antenna selector switch backwards, so to speak feed so that its inner conductor switching element under - even if reduced - load must switch what the known consequences such as arcing, contact erosion, formation of metal vapors and metal oxides etc. because the antennas are turned on in the switch fed power often in the range of several kilowatts lies.

Ein Antennenwahlschalter mit den Merkmalen des Oberbe griffs des Anspruches 1 und den oben erwähnten Nachteilen ist beispielsweise aus dem vorläufigen Datenblatt "2-Wege-Schalter", Liste S2, März 1966 der Dr. Ing. Georg Spinner GmbH bekannt.An antenna selector switch with the characteristics of the Oberbe handles of claim 1 and the disadvantages mentioned above is for example from the preliminary data sheet "2-way switch", List S2, March 1966 by Dr. Ing. Georg Spinner GmbH known.

Aus dem Aufsatz von A. Berndt, "Koaxialschalter in Breitband-Richtfunksystemen" in SEL-Nachrichten 10. Jg. (1962), H. 3, Seiten 138 bis 141 ist ein Koaxialschalter für Richtfunksysteme bekannt, bei dem der Innenleiter inaktiver HF-Anschlüsse entweder geerdet oder wellenwi derstandsrichtig abgeschlossen wird. Diese Maßnahme un terstützt jedoch nicht den Schaltvorgang, sondern dient nur dazu, die Übersprechdämpfung zwischen den einzelnen Anschlüssen zu erhöhen. Zur Optimierung des Schaltvor gangs bleibt es bei dem Vorschlag, Relais mit möglichst kurzen Schaltzeiten zu verwenden, um die Signalunterbre chungen klein zu halten.From the essay by A. Berndt, "Koaxialschalter in Broadband Directional Radio Systems "in SEL 10. 10. Jg. (1962), H. 3, pages 138 to 141 is a coaxial switch known for directional radio systems, in which the inner conductor inactive RF connections either grounded or wave-wi which is completed correctly. This measure un does not support the switching process, but serves only to the crosstalk attenuation between the individual Increase connections. To optimize the switching In general, the proposal remains with relays as possible use short switching times to interrupt the signal keep small.

Ebenso zielt die DE-AS 23 01 455 lediglich darauf ab, eine Unterbrechung des Signalflusses am Signalausgang beim Schaltvorgang zu vermeiden. Hierzu wird eine Schal tungsanordnung aus Dioden und Widerständen vorgeschla gen, in der die Ansprechzeiten und Abfallzeiten von die Signalwege schaltenden Relais derart aufeinander abge stimmt sind, daß ein bisheriges Signal erst von der Sig nalleitung abgeschaltet wird, wenn ein anderes Signal bereits zugeschaltet ist. Die oben erwähnten Probleme der Entstehung von Lichtbögen usw. werden jedoch durch die se Anordnung eher verstärkt, da im Schaltvorgang die HF-Leistungen zweier Signale mit entsprechend höheren Spannungen anliegen.Likewise, DE-AS 23 01 455 only aims to an interruption of the signal flow at the signal output to avoid when switching. For this, a scarf arrangement of diodes and resistors in which the response times and fall times of the Signal paths switching relays so abge are true that a previous signal from the Sig nalleitung is switched off when another signal is already switched on. The problems mentioned above However, arcing etc. are prevented by the This arrangement tends to be reinforced because the gearshift during the switching process RF powers of two signals with correspondingly higher Tensions are present.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anten nenwahlschalter der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, der auch unter den angegebenen, ungünstigen Bedingungen schaltbar ist, ohne daß dies seine Lebens dauer, also die Zahl der Schaltvorgänge bis zum Eintre ten einer spezifizierten Funktionsverschlechterung, ver kürzt.The invention has for its object an antenna selector switch of the initially specified type create, even under the specified, unfavorable Conditions can be switched without this being his life duration, i.e. the number of switching operations until entry ten of a specified deterioration in function, ver cuts.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Innenleiter jedes Antennenanschlusses über einen einzeln steuerbaren Schaltkontakt mit Masse verbindbar ist, und daß jeder der steuerbaren Schaltkontakte über eine Steuerschaltung betätigbar ist, die ein den Schalt kontakt schließendes Steuersignal in einem Zeitfenster abgibt, das innerhalb des Zeitfensters liegt, während dessen der Träger des Senders zum Umschalten des Anten nenwahlschalters abgeschaltet ist, jedoch seinerseits das Zeitfenster umgibt, innerhalb dessen sich das Innen leiter-Schaltorgan von der einen in die andere kontakt gebende Stellung bewegt und mindestens eine der galvani schen Verbindungen unterbrochen ist. This object is achieved in that the inner conductor of each antenna connection via one individually controllable switch contact can be connected to ground is, and that each of the controllable switching contacts over a control circuit is actuated, the one switching contact closing control signal in a time window that is within the time window while whose the carrier of the transmitter for switching the antenna selector switch is turned off, however, in turn surrounds the time window within which the inside is conductor switching element from one contact to the other giving position moves and at least one of the galvani connections is broken.

Bei zeitlich korrekt auf den Umschaltvorgang abgestimm ter Ansteuerung der Schaltkontakte wird somit die von den angeschlossenen Antennen eingespeiste, unerwünschte HF-Leistung für die Dauer des mittels des Innenleiter- Schaltorgans bewirkten elektrischen Schaltvorganges zu mindest im wesentlichen kurzgeschlossen, so daß die von dem Innenleiter-Schaltorgan vorgenommenen, galvanischen Kontakttrennungen und -verbindungen zumindest im we sentlichen lastfrei erfolgen.If timed correctly to the switching process ter control of the switch contacts is thus the of undesired feeds to the connected antennas RF power for the duration of the by means of the inner conductor Switching organ caused electrical switching operation at least essentially short circuited so that the of the inner conductor switching element, galvanic Contact separations and connections at least in the week substantial load-free.

Um die elektrische und thermische Belastung der steuer baren Schaltkontakte während des Umschaltvorganges zu verringern, kann zwischen jedem steuerbaren Schaltkon takt und Masse ein Absorber, also ein wellenwiderstands richtig angepaßter Hochlastwiderstand, liegen.To the electrical and thermal tax burden switch contacts during the switching process can decrease between each controllable switching con clock and mass an absorber, so a wave resistance properly adjusted high-load resistance.

Zweckmäßig ist der steuerbare Schaltkontakt ein Relais kontakt.The controllable switching contact is expediently a relay Contact.

Als Relais empfiehlt sich ein an sich bekanntes Hoch strom-HF-Vakuumrelais.A high known per se is recommended as a relay current RF vacuum relay.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Antennen wahlschalter einen weiteren Anschluß zur Verbindung mit einem Absorber und ein Innenleiter-Schaltorgan, das die Innenleiter der nicht mit dem Senderanschluß verbundenen Antennenanschlüsse mit dem Innenleiter des Absorberan schlusses verbindet. Der letztgenannte Innenleiter be nötigt jedoch keinen steuerbaren Schaltkontakt.In a preferred embodiment, the antenna has selector switch another connection for connection with an absorber and an inner conductor switching element, which the Inner conductor of the not connected to the transmitter connection Antenna connections with the inner conductor of the absorber conclusion connects. The latter inner conductor be however, does not require a controllable switching contact.

In der Zeichnung ist der Antennenwahlschalter nach der Erfindung in zwei stark schematisierten Ausführungsbei spielen vereinfacht dargestellt. Es zeigt: In the drawing, the antenna selector switch is after the Invention in two highly schematic execution play simplified. It shows:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine ersten Ausführungs form in der Ebene der Anschlüsse, Fig. 1 shows a section through a first form of execution in the plane of the terminals,

Fig. 2 eine Prinzipskizze einer zweiten Ausführungs form und Fig. 2 is a schematic diagram of a second embodiment and

Fig. 3 ein erläuterndes Zeitdiagramm. Fig. 3 is an explanatory timing chart.

Der in Fig. 1 dargestellte koaxiale Antennenwahlschalter umfaßt ein Gehäuse 1, das gleichzeitig den gemeinsamen Außenleiter für alle Anschlüsse bildet, sowie vier An schlüsse, nämlich einen Sendeanschluß A, einen ersten Antennenanschluß B, einen Absorber- oder Lastanschluß c und einen zweiten Antennenanschluß D. Die vier Anschlüs se sind im wesentlichen durch die betreffenden Innenlei ter 1.1, 1.2, 1.3 und 1.4 symbolisiert, die in dem Ge häuse 1 durch die angedeuteten Isolierstoffstützen 2.1 bis 2.4 gehalten sind und im Umfangsbereich eines zylin drischen Schaltraumes 3 enden, in welchem ein um eine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Achse 4 in 90°-Schritten drehbares Innenleiter-Schaltorgan angeord net ist, das aus zwei symmetrischen Schaltstücken 5.1 und 5.2 besteht, die an einem Isolierstoffstück 5.3 ge halten sowie durch dieses elektrisch voneinander ge trennt sind. In der gezeichneten Stellung arbeitet somit der Sender auf die erste, mit dem Anschluß B verbundene Antenne, während die von der nichtgespeisten, zweiten Antenne (zwangsläufig) empfangene HF-Leistung in dem mit dem Anschluß C verbundenen Absorber vernichtet wird. Bei Drehung des Innenleiter-Schaltorgans 5 um 90° im oder gegen den Uhrzeigersinn speist dementsprechend der Sen der die zweite Antenne, während die ersten Antenne mit dem Absorber verbunden ist.The coaxial antenna selector switch shown in Fig. 1 comprises a housing 1 , which simultaneously forms the common outer conductor for all connections, and four connections, namely a transmission connection A, a first antenna connection B, an absorber or load connection c and a second antenna connection D. The four connections are essentially symbolized by the relevant Innenlei ter 1.1 , 1.2 , 1.3 and 1.4 , which are held in the Ge housing 1 by the indicated insulating material supports 2.1 to 2.4 and end in the circumferential area of a cylindrical control room 3 , in which a a perpendicular to the plane of the axis 4 in 90 ° steps rotatable inner conductor switching element is angeord net, which consists of two symmetrical contact pieces 5.1 and 5.2 , which hold ge on an insulating piece 5.3 and are electrically separated by this ge. In the position shown, the transmitter thus works on the first antenna connected to connection B, while the RF power received (inevitably) from the non-powered second antenna is destroyed in the absorber connected to connection C. When the inner conductor switching element 5 is rotated 90 ° clockwise or counterclockwise, the sensor accordingly feeds the second antenna, while the first antenna is connected to the absorber.

Die Innenleiter 1.2 des ersten Antennenanschlusses B und 1.4 des zweiten Antennenanschlusses D sind jeweils über ein kurzes Leitungsstück 6.2 bzw. 6.4 mit dem einen An schluß eines als Schließer ausgebildeten Schaltkontakt 7.2 bzw. 8.4 eines Hochstrom-HF-Vakuumrelais 7 bzw. 8 verbunden. Der jeweilige andere Anschluß der Schaltkon takte 7.2 bzw. 8.4 ist bei 9.2 bzw. 9.4 mit dem Gehäuse 1 verbunden und liegt damit auf Masse.The inner conductors 1.2 of the first antenna connection B and 1.4 of the second antenna connection D are each connected via a short line section 6.2 or 6.4 to the one circuit of a switching contact 7.2 or 8.4 formed as a make contact of a high-current HF vacuum relay 7 or 8 . The respective other connection of the switching contacts 7.2 or 8.4 is connected to the housing 1 at 9.2 or 9.4 and is therefore grounded.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform des Antennen wahlschalters unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 nur dadurch, daß der andere Anschluß der Schalt kontakte 7.2 bzw. 8.4 nicht unmittelbar sondern über Ab sorber 10 (angepaßte Hochlastwiderstände) mit Masse ver bunden ist. Deshalb ist diese Ausführungsform nur skiz zenhaft dargestellt.The embodiment of the antenna selector switch shown in FIG. 2 differs from that of FIG. 1 only in that the other connection of the switching contacts 7.2 or 8.4 is not directly but via sorber 10 (adapted high-load resistors) with ground connected. Therefore, this embodiment is only shown sketchily.

Fig. 3 veranschaulicht das Zeitdiagramm von zwei Um schaltvorgängen, nämlich von dem Sender/Antennen-Weg HFI zu dem Weg HFII, anschließend von dem Weg HFII zurück zu dem Weg HFI. Die Abszisse bildet die Zeitachse. Die oberste Zeile "HF-Kontakte" veranschaulicht mit den Be zeichnungen A bis D der Fig. 1 den jeweiligen mechani schen Schaltzustand des Innenleiter-Schaltorgans mit den Schaltstücken 5.1 und 5.2. Die zweitoberste Zeile "Trä gerkontakte" veranschaulicht die Zeiten, während derer der Wahlschalter von der Senderseite her leistungslos (HF-Trägerkontakte offen) geschaltet ist. Fig. 3 illustrates the timing diagram of two switching operations, namely from the transmitter / antenna path HFI to the path HFII, then from the path HFII back to the path HFI. The abscissa is the time axis. The top line "RF contacts" illustrates with the drawings A to D of FIG. 1, the respective mechanical switching state of the inner conductor switching element with the contact pieces 5.1 and 5.2 . The second top line "Carrier contacts" illustrates the times during which the selector switch is switched off from the transmitter side (RF carrier contacts open).

Die dritte und die vierte Zeile lassen erkennen, daß die beiden Schaltkontakte 7.2 und 8.4 zeitgleich angesteuert werden, und zwar im Normalfall, also während der Sender entweder auf die erste Antenne oder auf die zweite An tenne arbeitet, geöffnet sind, jedoch während jedes in nerhalb der Zeit t1 stattfindenden Umschaltvorganges, dessen Beginn durch das Abschalten und dessen Ende durch das Einschalten des HF-Trägers definiert ist, während einer Zeit t2 geschlossen sind, die kürzer als t1, je doch länger als t3 ist. Dabei ist t3 die Zeitspanne, während derer keine galvanische Verbindung zwischen dem Innenleiter 1.1 und entweder dem Innenleiter 1.2 oder dem Innenleiter 1.4 (vergl. Fig. 1) besteht. Die Zeiten t1, t2 und t3 bilden also Zeitfenster, von denen das Zeitfenster t2 in das Zeitfenster t1 und das Zeitfenster t3 in das Zeitfenster t2 einbeschrieben sind.The third and fourth lines show that the two switch contacts 7.2 and 8.4 are activated at the same time, namely in the normal case, i.e. while the transmitter is working on either the first antenna or the second antenna, are open, but during each within the time t1 switching process, the beginning of which is defined by the switching off and the end by the switching on of the HF carrier, are closed during a time t2 which is shorter than t1, but longer than t3. Here, t3 is the period of time during which there is no galvanic connection between the inner conductor 1.1 and either the inner conductor 1.2 or the inner conductor 1.4 (see FIG. 1). Times t1, t2 and t3 thus form time windows, of which time window t2 is written into time window t1 and time window t3 into time window t2.

Claims

1.Coaxial antenna selector switch with a transmitter connection and at least two antenna connections, at least the inner conductor of the transmitter connection being connectable via a movable inner conductor switching element to the inner conductor of a selectable antenna connection, characterized in that the inner conductor ( 1.2 , 1.4 ) of each antenna connection ( B, D) can be connected to ground via an individually controllable switch contact ( 7.2 , 8.4 ), and that each of the controllable switch contacts ( 7.2 , 8.4 ) can be actuated via a control circuit which emits a control signal closing the switch contact in a time window (t2) , which is within the time window (t1), during which the transmitter carrier for switching the antenna selector switch is switched off, but in turn surrounds the time window (t3) within which the inner conductor switching element ( 5.1 , 5.2 , 5.3 ) moves from one to the other other contact position moved and at least one of the galvanic hen connections is broken.

2. Antenna selector switch according to claim 1, characterized in that between each of the controllable switching contacts ( 7.2 , 8.4 ) and ground is an absorber ( 10 ).

3. Antenna selector switch according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the controllable switching contact Relay contact is.

4. Antenna selector switch according to claim 3, characterized records that the relay is a high current RF vacuum relay.

5. Antenna selector switch according to one of claims 1 to 4, characterized by a further connection (C) for connection to an absorber and an Innenlei ter switching element ( 5.1 , 5.2 ), which the inner conductor of which is not connected to the transmitter connection (A) Antenna connections (D) with the inner conductor of the absorber connection (C).

6. antenna selection switch according to one of claims 1 to 5, characterized in that this one the common Casing forming outer conductor comprises.

7. antenna selector switch according to one of claims 1 to 6, characterized in that the inner conductor switching organ is rotatable.