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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Hochfrequenzrelais zum Schalten
von Hochfrequenzsignalen.
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US-Patentschrift
Nr. 6.100.606 beschreibt ein Hochfrequenzrelais, das dafür vorgesehen
ist, einen elektrischen Weg oder Pfad wirksam abzuschirmen, der
ein Hochfrequenzsignal transportiert. Das Relais beinhaltet drei
feste Kontakte, die auf einer Relaisbasis montiert sind, um einen
gemeinsamen (COM-)Kontakt, einen normalerweise geöffneten (NO-)Kontakt
bzw. Schließer
und einen normalerweise geschlossenen (NC-)Kontakt bzw. Öffner zu
definieren. Eine erste bewegbare Kontaktfeder überbrückt den COM-Kontakt und den
NO-Kontakt, um einen ersten Signalweg zu öffnen und schließen, der zwischen
den Kontakten definiert ist, während
eine zweite bewegbare Kontaktfeder den COM-Kontakt und den NC-Kontakt überbrückt, um
einen zweiten Signalweg zu öffnen
und schließen,
der zwischen den Kontakten definiert ist. Die ersten und zweiten bewegbaren
Kontakte sind jeweils durch Streben unterstützt, die sich von einem bewegbaren
Teil aus erstrecken, um zwischen Kontaktschließ- bzw. -öffnungspositionen bewegbar
zu sein. Das Relais beinhaltet eine elektromagnetische Abschirmung,
die von der Basis absteht, um die drei festen Kontakt wie auch die
bewegbaren Kontaktfedern zu umgeben. Die Abschirmung ist in ihrer
Wand mit Ausnehmungen ausgebildet, die es den Streben gestatten,
sich zum Antreiben der bewegbaren Kontaktfedern zwischen den Kontaktschließ- und -öffnungspositionen innerhalb
der Abgrenzung der Abschirmung durch die Abschirmung zu erstrecken.
Jedoch sind auf Grund des Vorhandenseins der Ausnehmungen die bewegbaren
Kontaktfedern durch die Ausnehmungen hindurch freiliegend und können nicht
vollständig durch
die Abschirmung umgeben sein, wobei eine Hochfrequenzcharakteristik
des Relais verschlechtert wird. Ferner sind in diesem Patent die
Erdungsanschlüsse
von der Abschirmung getrennt ausgebildet und sind damit verbunden.
Somit müssen
die Erdungsanschlüsse
zusätzlich
zur Abschirmung hergestellt werden, wobei sich die Anzahl Teile
erhöht
bei einer zugeordneten Montagekostensteigerung.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Unzulänglichkeiten
verwirklicht, um ein verbessertes Hochfrequenzrelais bereitzustellen, das
in der Lage ist, einen Hochfrequenzsignalweg wirksam abzuschirmen,
jedoch eine Anzahl der Teile zu verringern, die die elektromagnetische
Abschirmung und die zugeordnete Struktur bilden. Das Relais gemäß der vorliegenden
Erfindung beinhaltet eine dielektrische Basis, auf der drei feste
Kontakte montiert sind, die einen gemeinsamen (COM-)Kontakt, einen Öffner (NC-Kontakt)
bzw. einen Schließer (NO-Kontakt)
definieren. Der NC- und der NO-Kontakt sind auf gegenüberliegenden
Seiten des COM-Kontakts angeordnet, und jeder der festen Kontakte
ist jeweils an einer Spitze eines entsprechenden von drei Kontaktanschlüssen definiert,
die sich durch die Basis erstrecken. Eine erste bewegbare Kontaktfeder
ist angeordnet, um den COM-Kontakt und den NC-Kontakt zu überbrücken, um
einen Hochfrequenzsignalweg zu schließen oder zu öffnen, der
dazwischen definiert ist. In ähnlicher
Weise ist eine zweite bewegbare Kontaktfeder angeordnet, um den
COM-Kontakt und den NO-Kontakt zu überbrücken, um einen anderen Hochfrequenzsignalweg
zu schließen
oder zu öffnen,
der dazwischen definiert ist. Das Relais beinhaltet ferner einen
Antriebsmechanismus, der ein Bewegen der ersten und zweiten bewegbaren
Kontaktfeder zum alternativen Schließen und Öffnen der Hochfrequenzsignalwege
bewirkt. Ebenfalls im Relais beinhaltet ist ein Paar elektromagnetischer
Abschirmungsplatten, die von der Basis abstehen, um einen abgeschirmten
Raum zwischen den Abschirmungsplatten zu definieren, um darin die
drei festen Kontakte, die erste und die zweite bewegbare Kontaktfeder
aufzunehmen. Jede der Abschirmungsplatten ist dafür konfiguriert,
in einen elektrischen Kontakt mit einer entsprechenden der ersten
und zweiten bewegbaren Kontaktfeder zu gelangen, die in die Kontaktöffnungsposition
bewegt sind. Jede der Abschirmungsplatten ist aus einem Stück mit zumindest
einem Erdungsanschluß ausgebildet,
der sich kontinuierlich von einer Unterseite der Abschirmungsplatte
durch die Basis hindurch erstreckt, und jede Abschirmungsplatte
ist konfiguriert, die erste und zweite bewegbare Kontaktfeder über die
gesamte Länge
derselben ohne irgendeine Unterbrechung abzudecken, um den ersten
und zweiten Hochfrequenzsignalweg vollständig abzuschirmen. Dementsprechend
können
die Hochfrequenzsignalwege einfach durch Verwendung der zwei Abschirmungsplatten,
die mit den Erdungsanschlüssen
aus einem Stück
ausgebildet sind, vollständig
abgeschirmt werden.
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Vorzugsweise
sind die Abschirmungsplatten von identischer Konfiguration, um die
Anzahl Teile zu verringern und daher die Produktivität des Relais
zu verbessern.
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Die
Basis kann ausgeformt sein, um ein Paar Positionierstifte aus einem
Stück aufzuweisen,
die von der Basis vorragen, um gegen ein gegenüberliegendes Ende einer jeweiligen
Abschirmungsplatte anzuliegen, um so den Abstand zwischen den Abschirmungsplatten
genau einzuhalten, um dem Signalweg eine beabsichtigte Hochfrequenzcharakteristik
zu verleihen.
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Jede
Abschirmungsplatte ist vorzugsweise mit einer gebogenen Einbuchtung
ausgebildet, durch die Erdungsschultern an gegenüberliegenden gebogenen Enden
der Einbuchtung für
einen Kontakt mit den gegenüberliegenden
Enden der jeweils entsprechenden der ersten und der zweiten bewegbaren Kontaktfeder
definiert sind. Die Erdungsschulter befindet sich von einem inneren
Rand des entsprechenden festen Kontaktes im Verhältnis zu einer Längsrichtung
der entsprechenden bewegbaren Kontaktfeder nach außen. Bei
diesem Ergebnis kann die bewegbare Kontaktfeder ihre gegenüberliegenden
Enden auf der Schulter ruhend nur mit einem kleinen Vorsprung auf
den festen Kontakt zu aufweisen, wodurch die Isolierung der bewegbaren
Kontaktfeder vom festen Kontakt verbessert wird.
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Ferner
können
die gegenüberliegenden
Enden jeder bewegbaren Kontaktfeder sich jeweils an äußeren Rändern der
entsprechenden festen Kontakte im Verhältnis zur Längsrichtung der bewegbaren
Kontaktfeder befinden, um den Vorsprung der gegenüberliegenden
Enden der bewegbaren Kontaktfeder auf den festen Kontakt zu zu minimieren,
wenn sich der bewegbare Kontakt in der Kontaktöffnungsposition befindet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
die Abschirmungsplatte ein Paar der Erdungsanschlüsse, die
entlang einer Länge
der Abschirmungsplatte beabstandet sind und asymmetrisch derart
um ein longitudinales Zentrum der Abschirmungsplatte positioniert
sind, daß die
beiden Erdungsanschlüsse einer
Abschirmungsplatte in Bezug auf die beiden Erdungsanschlüsse der
anderen Abschirmungsplatte entlang der Längsrichtung der Abschirmungsplatte versetzt
sind. Bei dieser Anordnung kann ein Abstand zwischen jeder der Längsenden
der Abschirmungsplatte und dem benachbarten Erdungsanschluß in Bezug
auf eine Wellenlänge
des Hochfrequenzsignals ausreichend gekürzt werden, wodurch ein Antenneneffekt vermieden
wird, der anderenfalls zwischen dem Längsende der Abschirmungsplatte und
dem benachbarten Erdungsanschluß auftreten würde, während die
Abschirmungsplatte der identischen Konfiguration genutzt wird.
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In
diesem Zusammenhang sind die beiden beabstandeten Erdungsanschlüsse konfiguriert,
um sich von der Unterseite der Abschirmungsplatte durch jeweilige
Verankerungsabschnitte hindurch zu erstrecken, die mit der Basis
im Eingriff stehen und eine größere Breite
aufweisen als der Erdungsanschluß im Verhältnis zu der Längsrichtung
der Abschirmungsplatte. Einer der Verankerungsabschnitte neben dem
Kontaktanschluß des
COM-Kontakts ist davon um einen Abstand beabstandet, der größer ist als
ein Abstand, mit dem ein anderer der Verankerungsabschnitte neben
dem Kontaktanschluß des NC-
oder NO-Kontakts davon beabstandet ist. Mit diesem Ergebnis ist
es möglich,
eine Kapazität
zwischen dem Kontaktanschluß des
COM-Kontakts und den beiden benachbarten Erdungsanschlüssen als eine
Kapazität
zwischen dem Kontaktanschluß des NC-
oder NO-Kontakts und dem einen benachbarten Erdungsanschluß zu verringern,
wodurch das Erreichen einer Impedanzanpassung des Hochfrequenzsignalwegs
auf eine beabsichtigte Gesamtimpedanz unterstützt wird.
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Der
Antriebsmechanismus des Bewegens der ersten und der zweiten bewegbaren
Kontaktfeder umfaßt
einen Elektromagneten, einen Anker und eine Karte, die die erste
und zweite bewegbare Kontaktfeder an ihrem unteren Ende trägt. Der
Anker bewegt sich in Reaktion auf die Erregung des Elektromagneten,
um die Karte zum Öffnen
und Schließen der
Hochfrequenzsignalwege anzutreiben. Die Karte ist zu einer gestreckten
Konfiguration geformt, die entlang der Länge der Abschirmungsplatte
ausgerichtet ist und sich über
dem Abschirmungsraum befindet. Die Karte ist an ihren oberen Längsenden
mit Schwenkarmen ausgebildet, die schwenkbar auf der Oberseite von
Endwänden
unterstützt
sind, die von gegenüberliegenden
Längsenden
der Basis abstehen. Somit kann die Karte um eine Schwenkachse schwingen,
die vertikal relativ zur Basis fixiert ist. Bei diesem Ergebnis
kann die Karte die bewegbaren Kontaktfedern genau bewegen, während die
bewegbaren Kontaktfedern in nur einem kleinen Abstand von der Basis
gehalten werden. Dementsprechend kann die Höhe der Kontaktanschlüsse, die
von der Basis innerhalb des Abschirmungsraums vorragen, gekürzt werden
und kann leicht gerade vorzuragen sein, wodurch erleichtert wird,
dem Relais eine beabsichtigte Hochfrequenzcharakteristik zu verleihen. Der Schwenkarm
ist vorzugsweise so konfiguriert, daß er eine abgerundete Drehachse
aufweist, die auf einer flachen Oberfläche auf der Oberseite der Endwand
ruht.
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Die
Karte kann auch an ihren gegenüberliegenden
Längsenden
mit Halteelementen ausgebildet sein, die jeweils mit den Endwänden in
Eingriff stehen, um die Karte an einer korrekten Position zu halten,
um eine konstante Schwenkachse zu definieren, um welche die Karte
schwenkt. Das Halteelement kann mit der Form einer Welle geformt
sein, die einen gleichmäßigen Durchmesser
aufweist und in einer Lageraussparung am oberen Ende der Endwand
in einem Rollkontakt mit gegenüberliegenden
Seitenwänden
der Lageraussparung aufgenommen ist. Die gegenüberliegenden Seitenwände sind
mit einem Abstand voneinander beabstandet, der gleich dem Durchmesser
der Welle ist. Somit kann die Schwenkachse der Karte auch horizontal
fixiert sein, um eine präzise
Schwenkbewegung der Karte und daher ein zuverlässiges Kontaktöffnen und
-schließen
sicherzustellen.
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Ferner
kann das Relais eine Abdeckung umfassen, die über der Basis befestigt ist,
um verschiedene Komponenten des Relais zu umschließen. Die Abdeckung
weist eine obere Wand auf, deren innere Oberfläche mit zumindest einem Vorsprung
ausgebildet ist, der in zumindest eine Schwenkarretierung eingreift.
Die Schwenkarretierung ist in der Karte ausgebildet, um die Karte
um die Schwenkachse schwenkbar zu halten. Somit kann die Karte erfolgreich
schwenken, um zuverlässiges
Kontaktschließen
und -öffnen
auch dann sicherzustellen, wenn das Relais über Kopf eingebaut ist.
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Das
Relais ist ferner mit einer Rückholfeder ausgestattet,
um die Karte in eine Richtung eines Außer-Eingriff-Bringens der zweiten
bewegbaren Kontaktfeder vom COM-Kontakt und NO-Kontakt zu zwingen. Die Rückholfeder
liegt an ihrem einen Ende gegen die Karte an demselben Punkt entlang
der Länge
der Karte an wie der Anker, der gegen die Karte anliegt, um ein
Schwenken der Karte zu bewirken, wodurch eine ausgeglichene Bewegung
der Karte und daher zuverlässiges
Kontaktschließen
und -öffnen
sichergestellt ist.
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Jeder
der Kontaktanschlüsse
und Erdungsanschlüsse
kann konfiguriert sein, um geeignet zu sein, an einem Biegepunkt
von der Basis nach außen gebogen
zu werden, um zu ermöglichen,
daß das Relais
auf einer Schaltungsplatine Oberflächen-montiert bzw. aufgelötet werden
kann, wobei ein gebogener Abschnitt auf die Schaltungsplatine gelötet ist. Jeder
dieser Anschlüsse
ist auch so geformt, daß er denselben
Querschnitt vom Biegepunkt zum unteren Ende weg von der Basis aufweist.
Somit können
diese Anschlüsse
in solch einer Weise gleichförmig
gebogen sein, daß eine
konstante Höhe
von der Schaltungsplatine zum gebogenen Abschnitt der Anschlüsse verbleibt,
wodurch ein genaues Auflöten des
Relais auf der Schaltungsplatine sichergestellt wird. Der Erdungsanschluß erstreckt
sich von der Unterseite der Abschirmungsplatte durch einen Verankerungsabschnitt
hindurch, der mit der Basis im Eingriff steht und eine größere Breite
aufweist als der Erdungsanschluß im
Verhältnis
zu einer Längsrichtung der
Abschirmungsplatte. Der Verankerungsabschnitt ist mit einem rechten
Winkel von der Unterseite der Abschirmungsplatte gebogen, so daß er sich
davon vertikal nach unten erstreckt. Somit kann der Erdungsanschluß leicht
entlang eines Breitenmaßes des
Verankerungsabschnitts zu biegen sein, damit der Erdungsanschluß genau
nach unten vorragt.
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Jede
der bewegbaren Kontaktfedern kann einen Abschnitt umfassen, dessen
Form sich vom Rest der bewegbaren Kontaktfeder unterscheidet, um
eine Impedanzanpassung der Hochfrequenzsignalwege durchzuführen. In
der bevorzugten Ausführungsform
ist der längsgerichtete
zentrale Abschnitt jeder bewegbaren Kontaktfeder in eine Strebe
eingebettet, die aus einem Kunststoffmaterial ausgeformt ist, so
daß sie
von der Karte herabhängt.
Die bewegbare Kontaktfeder ist so geformt, daß sie eine gleichförmige Dicke
und eine Breite aufweist mit Ausnahme des längsgerichteten zentralen Abschnitts,
der den obigen Abschnitt definiert, der zur Herstellung der Impedanzanpassung
verantwortlich ist. Somit kann unter Berücksichtigung der Kapazität der Strebe
die Impedanzanpassung nur in dem Abschnitt hergestellt werden, der
in der Strebe eingebettet ist.
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Vorzugsweise
ist die bewegbare Kontaktfeder so geformt, daß sie einen geraden oberen
und unteren Rand mit Ausnahme des längsgerichteten zentralen Abschnitts
aufweist. Der längsgerichtete zentrale
Abschnitt ist so geformt, daß er
einen erhöhten
oberen Rand aufweist, um die Breite des längsgerichteten zentralen Abschnitts
zu erhöhen.
Somit kann die bewegbare Kontaktfeder nur in einem kleinen Abstand
von der Basis positioniert werden, um es zu erleichtern, dem Relais
die beabsichtigte Hochfrequenzcharakteristik zu verleihen.
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Der
Elektromagnet beinhaltet eine Erregungsspule, die um einen zentralen
Kern gewickelt ist, und ein Joch, das außerhalb der Spule angeordnet
ist, um zusammen mit dem Anker einen Magnetflußweg zu bilden. In der bevorzugten
Ausführungsform
ist das Joch konfiguriert, eine Jocherweiterung aufzuweisen, die
auf der unteren Oberfläche
der Basis vorragt, während
die Abschirmungsplatte auch geformt ist, eine Abschirmungserweiterung
aufzuweisen, die auf der Unterseite der Basis für eine elektrische Verbindung
mit der Jocherweiterung auf der Unterseite der Basis vorragt. Somit
kann das Joch eines elektrisch leitfähigen Elements erfolgreich
elektrisch mit der Abschirmung gekoppelt werden, um mögliche Leckage
des Hochfrequenzsignals zu verhindern und daher gute Isolierungseigenschaft
des Relais sicherzustellen. Die Abschirmungserweiterung kann dicht neben
dem Erdungsanschluß ausgebildet
sein, um die Isolierungseigenschaft weiter zu verbessern. Die Abschirmungserweiterung
ist mit der Jocherweiterung zur leichten elektrischen Verbindung
dazwischen mittels eines elektrisch leitenden Klebstoffs verbunden.
In diesem Zusammenhang kann die Basis mit Nuten ausgebildet sein,
die sich zwischen der Abschirmungserweiterung und der Jocherweiterung zur
Aufnahme des elektrisch leitenden Klebstoffs erstrecken.
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Vorzugsweise
ist die Basis mit Barrieren auf der Unterseite der Basis ausgebildet,
welche die Nuten von den Kontaktanschlüssen trennen, um den in die
Nut gefüllten
elektrisch leitenden Klebstoff von einem Dichtungsmittel abzusondern,
das um die Kontaktanschlüsse
gleichzeitig mit oder unmittelbar nach der Auftragung des Klebstoffs
verfüllt
ist. Somit können
der elektrisch leitende Klebstoff und das Dichtmittel nahezu gleichzeitig
auf der Unterseite der Basis aufgetragen und gehärtet werden, ohne jedoch miteinander
vermischt zu werden. Vorzugsweise umfaßt der elektrisch leitende
Klebstoff eine Silberpaste, um das Härten bei einer relativ niedrigen
Temperatur zu ermöglichen,
ohne bei den Komponenten des Relais Wärmeschäden zu bewirken.
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Diese
und noch andere Aufgaben und vorteilhafte Merkmale der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Hinzuziehung der beigefügten Zeichnungen
offensichtlicher.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Hochfrequenzrelais
gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Draufsicht des Relais, gezeigt mit teilweise entfernter Abdeckung;
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3 ist
eine teilweise geschnittene Vorderansicht des Relais;
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4 ist
eine Unteransicht des Relais;
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5 ist
eine Teil-Vorderansicht, die eine schwenkbar unterstützende Struktur
einer Karte des Relais darstellt;
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6 ist
eine Teil-Seitenansicht, die die obige unterstützende Struktur darstellt;
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7 ist
eine perspektivische Teilansicht, die die obige unterstützende Struktur
darstellt;
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8 ist
eine Draufsicht eines Kontaktblocks und einer elektromagnetischen
Abschirmung desselben, die im Relais benutzt werden;
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9 ist
ein Schnitt von vorn, der eine Abschirmungsplatte und zugeordnete
Teile des Relais darstellt;
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10 ist
eine Vorderansicht der Abschirmungsplatte;
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11 ist
eine Draufsicht der Abschirmungsplatte;
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12 ist
eine Schnittansicht, die eine elektrische Verbindung einer Rückholfeder
und der Abschirmungsplatte darstellt;
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13 ist
eine Teil-Draufsicht, die eine elektrische Verbindung einer Haltefeder
und der Abschirmungsplatte darstellt;
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14 ist
eine Vorderansicht einer bewegbare Kontaktfeder, die im Relais benutzt
wird; und
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15 ist
eine Teil-Vorderansicht einer modifizierten bewegbaren Kontaktfeder,
die im obigen Relais benutzt werden kann;
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16 ist
eine Teil-Draufsicht, die eine Positionsbeziehung zwischen einem
Längsende
der bewegbaren Kontaktfeder, die auf der Abschirmplatte ruht, und
einem entsprechenden festen Kontakt darstellt; und
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17 ist
eine Teil-Draufsicht, die eine Positionsbeziehung zwischen einem
Längsende
der bewegbaren Kontaktfeder, die auf der Abschirmplatte ruht, und
einem entsprechenden festen Kontakt gemäß einer Modifikation der obigen
Ausführungsform darstellt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
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Bezug
nehmend nun auf 1, ist dort ein Hochfrequenzrelais
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Relais wird in einer Schaltung
zum Schalten eines Hochfrequenzsignals von 30 MHz bis 3 GHz benutzt.
Das Relais beinhaltet eine dielektrische Basis 1, worauf
ein abgeschirmter Kontaktblock und eine Elektromagneteinheit 50 montiert
sind. Über
der Basis 1 ist eine Abdeckung 70 befestigt, um
verschiedene Komponenten des Relais zu umschließen. Der Kontaktblock besteht
aus drei horizontal beabstandeten Kontaktanschlüssen 21, 22 und 23,
wobei sich jeder durch die Basis 1 hindurch erstreckt und
einen festen Kontakt 24, 25 und 26 an
seinem oberen Ende definiert, und einem Paar bewegbarer Kontaktfedern 31 und 32,
jeweils in der Form eines Federblattes gleichförmiger Dicke, das sich horizontal über die
beiden benachbarten festen Kontakte 24, 25 und 25, 26 erstreckt.
Der zentrale feste Kontakt 25 definiert einen gemeinsamen
Kontakt (COM), während
die beiden äußeren festen
Kontakte 24 und 26 normalerweise geöffneten
Kontakt (NO) bzw. Schließer
und normalerweise geschlossenen Kontakt (NC) bzw. Öffner definieren.
Die bewegbaren Kontaktfedern 31 und 32 werden
durch die Elektromagneteinheit 50 angetrieben, um zwei
alternative Kontaktpositionen herzustellen. In einer Position, bei
der es sich um eine Arbeitsstellung (set position) handelt, wie
in 8 gezeigt, verbindet die linke bewegbare Kontaktfeder 31 die
beiden benachbarten Kontakte (COM) und (NO) 25 und 24 miteinander,
um einen Hochfrequenzsignalweg dazwischen zu schließen, während die
rechte bewegbare Kontaktfeder 32 von den beiden benachbarten
Kontakten (COM) und (NC) 25 und 26 fort außer Eingriff
gebracht ist, um einen anderen Hochfrequenzsignalweg dazwischen
zu öffnen.
In der anderen Position, bei der es sich um eine Reset-Stellung handelt,
ist die obige Beziehung umgekehrt. Der Kontaktblock beinhaltet ferner
ein Paar Abschirm- oder Abschirmungsplatten 40, die aus
einem elektrisch leitenden Metallblech ausgebildet sind, um die
festen Kontakte 24 bis 26 wie auch die bewegbaren
Kontaktfedern 31 und 32 zu umgeben, um die Hochfrequenzsignalwege
von der Elektromagneteinheit 50 zu isolieren. Der so abgeschirmte
Kontaktblock befindet sich in einem länglichen Fach 7, das
auf einer seitlichen Seite der Basis 1 ausgebildet ist
und durch gegenüberliegende
Endwände 2 der
Basis 1, eine Trennwand 5 und eine der Seitenwände 3 der
Basis begrenzt ist. Ein anderes Fach 8 ist zwischen der Trennwand 5 und
der anderen Seitenwand 3 zum Aufnehmen der Elektromagneteinheit 50 ausgebildet.
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Die
Elektromagneteinheit 50 beinhaltet einen Elektromagneten,
der aus einer Erregungsspule 53, die um einen zentralen
Kern 52 gewickelt ist, einem L-förmigen Joch 56 und
einem L-förmigen
Anker 58 besteht. Die gegenüberliegenden Enden der Spule 53 sind
jeweils an Spulenanschlüssen 54 angeschlossen,
die sich zur Verbindung mit einer Ansteuerschaltung des Relais durch
die Basis 1 hindurch erstrecken. Wie in 2 gezeigt,
ist der Anker 58 an seiner inneren Ecke schwenkbar zu einem
Ende des Jochs 56 mit Hilfe einer Haltefeder 18 unterstützt, um einen
Magnetflußweg
zu schaffen. Wenn die Spule 53 angesteuert wird, schwenkt
der Anker 58, damit sein eines Ende zum zentralen Kern 52 angezogen wird.
Auf diesen Vorgang hin zwingt der Anker 58 eine Karte 60,
die die bewegbaren Kontaktfedern trägt, dadurch die eine bewegbare
Kontaktfeder 32 von den NC- und COM-Kontakten 26 und 25 fort
außer
Eingriff zu bringen und zur selben Zeit die andere bewegbare Kontaktfeder 31 mit
den COM- und NO-Kontakten 25 und 24 in
Eingriff zu bringen. Auf das Ausschalten der Spule 53 hin
kehrt der Anker 58 durch die Zwangskraft einer Rückholfeder 68,
die durch die Karte 60 hindurch auf den Anker 58 wirkt, in
eine nichtangezogene Position zurück. Die Rückholfeder 68 besitzt
die Form einer Blattfeder, wobei ihr eines Ende an der Basis 1 befestigt
ist und wobei das andere Ende gegen die Karte 60 gedrückt gehalten
ist.
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Die
Karte 60 ist aus einem dielektrischen Kunststoffmaterial
ausgeformt, um an ihren oberen Längsenden
integrierte Schwenkarme 61 aufzuweisen, um die Karte 60 auf
der Oberseite der gegenüberliegenden
Endwände 2 schwenkbar
zu halten, die von der Basis 1 abstehen, so daß die Karte 60 zum Öffnen und
Schließen
der Kontakte auf das Angetrieben-Sein durch den Anker 58 hin
um eine horizontale Schwenkachse schwenkt. Wie am besten in 5 bis 7 gezeigt,
ruht eine abgerundete untere Fläche
des Schwenkarms 61 auf einer flachen oberen Fläche der
Endwand 2, um an der Berührfläche dazwischen die Schwenkachse
zu definieren. Die Karte 60 ist auch mit einem Paar Wellen 62 ausgebildet, wobei
sich jede aus einem Stück
aus dem Schwenkarm 61 erstreckt und in eine entsprechende
Lageraussparung 10 im oberen Ende der Endwand 2 eingebaut
ist. Die Welle 62 ist von kreisförmigem Querschnitt gleichmäßigen Durchmessers,
dessen Mittelpunkt mit der Schwenkachse ausgerichtet ist. Die Aussparung 10 ist
zwischen gegenüberliegenden Wandflächen definiert,
die in einem Abstand gleich dem Durchmesser der Welle 62 beabstandet
sind, so daß die
Welle 62 in Rollkontakt mit den Wandflächen gehalten ist, wenn die
Karte 60 um die Schwenkachse schwenkt, wodurch die Schwenkachse
an einer festen Position gehalten wird und wodurch eine genaue Schwenkbewegung
der Karte 60 sichergestellt wird. Ferner ist die Oberseite
der Aussparung 16 zum Einführen der Welle 62 geöffnet, wobei
die Montage der Karte 60 an der Basis 1 erleichtert
wird. Wie in 5 und 6 gezeigt,
ist die Aussparung 16 so geformt, daß zwischen der Unterseite der
Aussparung und der Welle 62 ein Zwischenraum verbleibt, um
unerwünschte
Reibung der Welle 62 an der Unterseite der Aussparung zu
vermeiden, wobei die Schwenkachse nur an der Berührfläche zwischen dem Schwenkarm 61 und
der Oberseite der Endwand 2 bestimmt ist, um die Schwenkachse
genau zu definieren.
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Wie
in 1 und 3 gezeigt, ist die Karte 60 in
ihrem oberen Ende auch mit einem Paar horizontal beabstandeter Schwenkarretierungen 64 ausgebildet,
um darin entsprechende Vorsprünge 71 auf der
oberen Innenfläche
der Abdeckung 70 aufzunehmen. Die Schwenkarretierung 64 weist
eine abgerundete Unterseite auf, die mit einem flachen Ende des Vorsprungs 71 in
Berührung
kommt, um eine andere Schwenkachse zu definieren, die mit der Schwenkachse
ausgerichtet ist, die durch den Schwenkarm 61 definiert
ist, so daß die
Karte 60 auch dann erfolgreich und genau zum Kontaktöffnen und
-schließen schwenken
kann, wenn das Relais über
Kopf eingebaut ist.
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Aus
einem Stück
hängen
vom unteren Ende der Karte 60 ein Paar horizontal beabstandeter
Streben 66 herab, wobei jede das longitudinale Zentrum jeder
der bewegbaren Kontaktfedern 31 und 32 hält. Das
heißt,
daß das
longitudinale Zentrum der bewegbaren Kontaktfeder in der Strebe 66 ausgeformt
ist, um sich horizontal zu erstrecken. Die Streben 66 sind auch
in einer Dickenrichtung beabstandet, so daß sich die beiden bewegbaren
Kontaktfedern 31 und 32 parallel erstrecken, während sie
in Bezug auf die Länge
der Federn teilweise überlappt
sind. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß, wie am besten in 2 gezeigt,
die Karte 60 die Vorspannkraft von der Rückholfeder 68 am
selben Punkt in Bezug auf die Länge
der Karte 60 aufnimmt, wie der Anker 58 eine Antriebskraft
auf die Karte 60 ausübt.
Dadurch kann die Karte 60 frei von Torsionskraft sein,
die anderenfalls die Schwenkbewegung der Karte behindern würde, und
kann daher eine genaue Schwenkbewegung für zuverlässiges Kontaktschließen und -öffnen ausführen.
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Die
bewegbaren Kontaktfedern 31 und 32 wie auch die
drei festen Kontakte 24 bis 26 sind innerhalb
eines abgeschirmten Raumes aufgenommen, der zwischen den beiden
Abschirmungsplatten 40 identischer Konfiguration definiert
ist, um so ohne irgendeine Unterbrechung der Abschirmungsplatten 40 vollständig abgeschirmt
zu sein. Somit ist der Hochfrequenzsignalweg, der sich zwischen
dem COM-Kontakt 25 und NC-Kontakt 26 wie auch
zwischen dem COM-Kontakt 25 und dem NO-Kontakt 24 durch
die entsprechende bewegbare Kontaktfeder 31, 32 erstreckt,
nach Art einer sogenannten „strip-line
shielding" oder
Leiterbahnabschirmung zwischen den beiden gegenüberliegenden Abschirmungsplatten 40 elektromagnetisch
abgeschirmt. Wie in 8 und 11 gezeigt,
ist jede Abschirmungsplatte 40 geformt, um eine gebogene
Einbuchtung 48 aufzuweisen, die sich über etwa eine halbe Länge der
Platte erstreckt und Erdungsschultern 49 an gegenüberliegenden
gebogenen Enden der Einbuchtung 48 definiert. Die Erdungsschultern 49 kommen
jeweils in elektrischen Kontakt mit gegenüberliegenden Längsenden
der bewegbaren Kontaktfeder 31, 32, die in die
Kontaktöffnungsposition
bewegt sind. Dadurch weist die bewegbare Kontaktfeder in ihrer Stellung
bei geöffnetem
Kontakt dasselbe elektrische Potential wie die Abschirmungsplatte 40 auf. Wie
in 10 und 11 gezeigt,
ist die Abschirmungsplatte 40 geformt, um ein Paar integrierter
Erdungsanschlüsse 41 und 42 aufzuweisen,
die von der Unterseite der Platte in asymmetrischer Relation um
ein longitudinales Zentrum der Platte herabhängen. Das heißt, daß der eine
Erdungsanschluß 41 an einem
Bereich dicht an einem Längsende
der Platte herabhängt,
während
der andere Erdungsanschluß 42 an
einem Bereich dicht am Zentrum der Platte herabhängt. Die Abschirmungsplatten 40 sind
auf der Basis 1 in solch einer Weise montiert, daß die beiden Erdungsanschlüsse 41 und 42 der
einen Platte im Verhältnis
zu den Erdungsanschlüssen 41 und 42 der anderen
Platte versetzt sind, wie in 8 gezeigt.
Mit dieser versetzten Anordnung der Erdungsanschlüsse ist
es problemlos möglich,
einen längeren
Abstand D zwischen dem einen Längsende
der Platte und dem benachbarten Erdungsanschluß auf 1/30 oder weniger einer
Wellenlänge
des Hochfrequenzsignals herunterzukürzen, um eine Möglichkeit
des Verursachens eines unerwünschten
Antenneneffekts dazwischen zu beseitigen, während die beiden identischen Abschirmungsplatten
verwendet werden. Dieser Effekt ist leicht bestätigt, wenn man sich einen Vergleichsfall
unter Nutzung zweier identischer Abschirmungsplatten vorstellt,
die jede die Erdungsanschlüsse
auf einer Hälfte
ihrer Längen
aufweisen.
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Wie
in 10 und 11 gezeigt,
erstrecken sich die Erdungsanschlüsse 41 und 42 jeweils durch
Stege 43 und 44 hindurch und ferner durch Verankerungsabschnitte 45 und 46 hindurch,
die im rechten Winkel zu den Stegen gebogen sind. Die Verankerungsabschnitte 45 und 46 sind
in entsprechende Schlitze 11 in der Unterseite der Basis 1 eingepreßt, um die
Abschirmungsplatte 40 fest zu befestigen. Zu diesem Zweck
ist jeder der Verankerungsabschnitte 45 und 46 auf
seinen gegenüberliegenden Seiten
mit Widerhaken 47 versehen, die in die Wände des
Schlitzes eingreifen. Die Verankerungsabschnitte 45 und 46 sind
geformt, um eine Breite größer als
jene der Erdungsanschlüsse 41 und 42 aufzuweisen,
die von identischer Breite und Länge
sind, und jeder Erdungsanschluß hängt derart
von einem Breitende des entsprechenden Verankerungsabschnitts herab,
daß die
Erdungsanschlüsse
und die Kontaktanschlüsse
gleichmäßig entlang
der Länge der
Basis 1 beabstandet sind, wie in 9 gezeigt. Die
Kontaktanschlüsse 21, 22 und 23 sind
vom selben Querschnitt wie der Erdungsanschluß und in Schlitze 12 in
der Unterseite der Basis eingepreßt, um fest an der Basis befestigt
zu sein. Ferner weist, wie in 10 und 11 gezeigt,
der eine Verankerungsabschnitt 45 neben dem einen Längsende
der Abschirmungsplatte 40 eine Breite größer als
der andere Verankerungsabschnitt 46 neben dem longitudinalen
Zentrum der Abschirmungsplatte 40 auf, so daß, wenn
die Abschirmungsplatten auf der Basis befestigt sind, wie in 9 gezeigt,
die Verankerungsabschnitte 46 von dem benachbarten zentralen
Kontaktanschluss 22 des COM-Kontakts 25 um einen Abstand
X größer als
ein Abstand Y beabstandet sind, um den die Verankerungsabschnitte 45 vom
benachbarten Kontaktanschluss 21 oder 22 des NO- oder
NC-Kontakts beabstandet
sind. Demzufolge ist die Herstellung derart, daß eine Kapazität zwischen dem
Kontaktanschluß 22 des
COM-Kontakts und den beiden benachbarten Erdungsanschlüssen 42 als
eine Kapazität
zwischen dem Kontaktanschluß 21 oder 23 des
NO- oder NC-Kontakts und des benachbarten Verankerungsabschnitts 45 vermindert
wird, wodurch erleichtert wird, eine Impedanzanpassung des Hochfrequenzsignalwegs
auf eine beabsichtigte Gesamtimpedanz zu erreichen.
-
Die
Basis 1 ist aus einem Stück mit einem Paar Positionierstifte 13 ausgebildet,
die auf der Unterseite des Faches 7 an den Längsenden
desselben vorragen, um die beiden gegenüberliegenden Abschirmungsplatten 40 genau
zu positionieren, d.h., einen konstanten Abstand zwischen den Abschirmungsplatten 40 einzuhalten.
Wenn die Abschirmungsplatten 40 im Fach 7 als
auf ihrer Rückseite
jeweils durch die Trennwand 5 und die Seitenwand 3 der
Basis 1 beschränkt
befestigt sind, liegen die Längsenden
jeder Abschirmungsplatte 40 gegen die Positionierstifte 13 an,
um den konstanten Abstand dazwischen einzuhalten und daher dem Signalweg eine
konsistente Hochfrequenzcharakteristik zu verleihen. In diesem Zusammenhang
sind die Trennwand 5 und die Seitenwand 3 jeweils
mit Nasen 4 und 6 versehen, die gegen die Abschirmungsplatte 40 in
anderen Abschnitten als der Rückseite
der Einbuchtung 48 anliegen.
-
Wie
in 9 gezeigt, ragen die Verankerungsabschnitte 45 und 46 der
Erdungsanschlüsse 41 und 42 auf
der unteren Unterseite der Basis 1 vor, um jeweilige Abschirmungserweiterungen 45X und 46X zur
elektrischen Verbindung mit dem Joch 56 auf der unteren
Unterseite der Basis 1 zu definieren. Das Joch 56,
das aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist, ist
auf seiner Unterseite mit Jocherweiterungen 57 ausgebildet,
die, wie in 4 gezeigt, auf der unteren Unterseite
der Basis 1 neben den Abschirmungserweiterungen 45X und 46X vorragen.
In der unteren Unterseite der Basis 1 sind Nuten 14 ausgebildet,
wobei sich jede zwischen einem benachbarten Paar der Jocherweiterung
und der Abschirmungserweiterung erstreckt und darin einen elektrisch
leitenden Klebstoff aufnimmt, der zur elektrischen Verbindung zwischen
den Erweiterungen eingefüllt
ist. Der elektrisch leitende Klebstoff umfaßt eine Silberpaste, um eine relativ
niedrige Härtetemperatur
von 100 bis 160°C
aufzuweisen. Auf Grund der elektrischen Verbindung zwischen dem
Joch 56 und der Abschirmungsplatten 40 kann das
Relais gute Isolierung insbesondere in Bezug auf ein Hochfrequenzsignal
von bis zu 500 MHz zeigen. In diesem Zusammenhang ist die Jocherweiterung
elektrisch mit der Abschirmungserweiterung 45X, 46X unmittelbar
neben dem Erdungsanschluß 41, 42 verbunden, um
die Isolierungseigenschaft zu verbessern.
-
Zusätzlich zu
den Abschirmungserweiterungen 45X und 46X sind
die Nuten 14 von den Kontaktanschlüssen 21, 22 und 23 wie
auch von den Spulenanschlüssen 54 mittels
Barrieren 15 und eines Walls 16 getrennt, die
auf der Unterseite der Basis 1 vorragen. Somit kann der
in die Nuten 14 gefüllte Klebstoff
erfolgreich von einem Dichtmittel wie z.B. einem Epoxidharz abgesondert
werden, das um die Kontaktanschlüsse
und die Spulenanschlüsse
verfüllt
ist. Bei diesem Ergebnis kann der Klebstoff gleichzeitig mit oder
unmittelbar vor der Auftragung des Dichtmittels aufgetragen werden.
-
Ferner
ist, wie in 12 gezeigt, die Rückholfeder 68,
die aus einem elektrisch leitenden Metall hergestellt ist, elektrisch
mit der Abschirmungsplatte 40, d.h., mit dem Massepotential
gekoppelt, um die Isolierungseigenschaft des Relais zu verbessern.
Die elektrische Verbindung ist mittels einer integrierten Fahne 69 geschaffen,
die aus einem Abschnitt der Feder herausgeholt ist und in konstantem
Kontakt mit der Abschirmungsplatte 40 gehalten ist. Zum
selben Zweck kann auch die Haltefeder 18 aus einem elektrisch
leitenden Metall durch die Abschirmungsplatte 40 hindurch
mit dem Massepotential gekoppelt sein. Zu diesem Zweck weist die
Haltefeder 18 einen Ausleger 19 für konstanten
Kontakt mit dem benachbarten Längsende
der Abschirmungsplatte 40 auf, wie in 13 gezeigt.
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Wie
in 14 gezeigt, ist die bewegbare Kontaktfeder 31, 32 geformt,
um parallele obere und untere Ränder
aufzuweisen, mit Ausnahme eines Abschnitts im longitudinale Zentrum,
von dem ein größerer Abschnitt
in die Strebe 66 der Karte 60 eingeformt ist.
Der zentrale Abschnitt ist geformt, um erhöhte Ränder 35, Bohrungen 36 und
eine Ausnehmung 37 aufzuweisen, um einen Unterschied in
der Dielektrizitätskonstante
zwischen dem zentralen Abschnitt, der in die Strebe eingeformt ist,
und dem anderen freiliegenden Abschnitt der bewegbaren Kontaktfeder
zu kompensieren, wodurch erleichtert wird, dem Hochfrequenzsignalweg
des Relais die beabsichtigte Gesamtimpedanz von 50 Ω oder 75 Ω zu verleihen.
Da die Impedanzanpassung nur um den zentralen Abschnitt herum erfolgt,
der in die Strebe 66 eingeformt ist, kann der untere Rand
der bewegbaren Feder gerade parallel zum oberen Rand sein, wodurch
ermöglicht
wird, die bewegbare Feder 31, 32 so dicht an der
Basis 1 wie möglich
anzuordnen, was wiederum dazu beiträgt, die Höhe der zugeordneten festen
Kontakte zu verringern, die innerhalb des Abschirmungsraums begrenzt
ist, um eine gute Hochfrequenzcharakteristik für das Relais zu realisieren.
Wie in 17 gezeigt, kann die bewegbare Kontaktfeder 31, 32 geformt
sein, um Kontaktenden 33 einer vergrößerten Breite für stabilen
und zuverlässigen
Kontakt mit den zugeordneten festen Kontakten aufzuweisen, um eine
lange Betriebslebensdauer der Relais zu erreichen, wobei Vorteil
daraus gezogen wird, daß kleinere
Formunterschiede an den Längsenden
der Feder die Impedanz der Feder kaum beeinflussen.
-
Wie
in 15 gezeigt, ist die Abschirmungsplatte 40 derart
konstruiert, daß die
Schulter 49, auf der die bewegbare Feder 31, 32 ruht,
von einem inneren Rand des zugeordneten festen Kontakts 24 um einen
Spaltabstand G längs
nach außen
beabstandet ist. Bei dieser Anordnung ist die bewegbare Feder in der
Kontaktöffnungsposition
gehalten, während
es den Längsenden
derselben, um die Isolierung der Feder zu verbessern, nur in kleinem
Ausmaß gestattet
ist, sich auf den zugeordneten festen Kontakt zu zu verziehen. In
diesem Zusammenhang ist die Schulter 49 geformt, um über eine
große
Fläche
eine schräge
Stirnfläche
zum Kontakt mit der Feder aufzuweisen.
-
Ferner
kann, wie in 16 gezeigt, die Abschirmungsplatte 40 derart
konstruiert sein, daß die Schulter 49 mit
dem Distalende der bewegbaren Kontaktfeder 31, 32 an
einer Stelle in Kontakt kommt, die in Bezug auf die Länge der
Feder einem äußeren Rand
des zugeordneten festen Kontakts 24 entspricht, um so das
Verziehen des Distalendes der Feder auf den zugeordneten festen
Kontakt zu zu minimieren, um die Isolierung der Feder weiter zu
verbessern. Obgleich 15 und 16 nur
eine der Schultern 49 der Abschirmungsplatte 40 zeigen,
ist die andere Schulter in Bezug auf den benachbarten festen COM-
oder NO-Kontakt 25, 24 in ähnlicher Weise angeordnet.
-
- 1
- Basis
- 2
- Endwand
- 3
- Seitenwand
- 4
- Nase
(Stub)
- 5
- Trennwand
- 6
- Nase
(Stub)
- 7
- Fach
- 8
- Fach
- 10
- Lageraussparung
- 11
- Schlitz
- 12
- Schlitz
- 13
- Positionierstift
- 14
- Nut
- 15
- Barriere
- 16
- Wall
- 18
- Haltefeder
- 19
- Ausleger
- 21
- Kontaktanschluß
- 22
- Kontaktanschluß
- 23
- Kontaktanschluß
- 24
- fester
Kontakt (NO)
- 25
- fester
Kontakt (COM)
- 26
- fester
Kontakt (NC)
- 31
- bewegbare
Kontaktfeder
- 32
- bewegbare
Kontaktfeder
- 33
- Kontaktende
- 40
- Abschirmplatte
- 41
- Erdungsanschluß
- 42
- Erdungsanschluß
- 43
- Steg
- 44
- Steg
- 45
- Verankerungsabschnitt
- 45X
- Abschirmungserweiterung
- 46
- Verankerungsabschnitt
- 46X
- Abschirmerweiterung
- 47
- Widerhaken
- 48
- gebogene
Einbuchtung
- 49
- Schulter
- 50
- Elektromagneteinheit
- 52
- zentraler
Kern
- 53
- Erregungsspule
- 54
- Spulenanschluß
- 56
- Joch
- 57
- Jocherweiterung
- 58
- Anker
- 60
- Karte
- 61
- Schwenkarm
- 62
- Welle
- 64
- Schwenkarretierung
- 66
- Strebe
- 68
- Rückholfeder
- 69
- Fahne
- 70
- Abdeckung
- 71
- Vorsprung