DE9409770U1

DE9409770U1 - RF switch arrangement

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Publication number: DE9409770U1
Application number: DE9409770U
Authority: DE
Original assignee: BERENDSEN FRITZ A
Current assignee: BERENDSEN FRITZ A
Priority date: 1994-06-16
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 1995-10-12
Anticipated expiration: 2004-06-17

Description

K 40 134/6 piK 40 134/6 pi

HF-SchalteranordnungRF switch arrangement

Die Erfindung betrifft eine HF-CHochfrequenz^Schalteranordnung zum steuerbaren Schließen oder Unterbrechen mindestens eines zwischen zwei HF-Anschlüssen gebildeten HF-Signalweges, der einen Signalleiter und einen Masseleiter in einer zu einem vorbestimmten Wellenwiderstand führenden Konfiguration aufweist.The invention relates to an RF high frequency switch arrangement for controllably closing or interrupting at least one RF signal path formed between two RF connections, which has a signal conductor and a ground conductor in a configuration leading to a predetermined characteristic impedance.

Eine HF-Schalteranordnung dieser Art kann verwendet werden zum Umschalten von hochfrequenten Quellen, beispielsweise Sendern, auf verschiedene Lasten, beispielsweise Antennen, oder zum Umschalten von verschiedenen hochfrequenten Verbrauchern, beispielsweise Empfängern, an verschiedene Quellen, beispielsweise Antennen. Diese Schalteranordnung läßt sich als einfacher Umschalter oder auch als Mehrfach-Umschalter, beispielsweise Sechsfach-Umschalter, in dem für das jeweilige System erforderlichen Wellenwiderstand von beispielsweise 50 Ohm ausführen.An RF switch arrangement of this type can be used to switch from high-frequency sources, such as transmitters, to different loads, such as antennas, or to switch from different high-frequency consumers, such as receivers, to different sources, such as antennas. This switch arrangement can be designed as a simple switch or as a multiple switch, for example a six-way switch, with the characteristic impedance required for the respective system, for example 50 ohms.

Ein bekannter Mehrfach-Umschalter ist als mechanischer Rotorschalter ausgebildet. Dieser Rotorschalter weist in seiner Mitte eine Rotorachse auf. Ringförmig um die Rotorachse sind HF-Anschlüsse angeordnet, die durch bekannte HF-Verbinder gebildet sein können, beispielsweise BNC-Verbinder, UHF-Verbinder oder N-Verbinder. Einer der ringartig angeordneten HF-Anschlüsse dient als Einspeisungsanschluß. Ein mit dem Rotor in verschiedene Drehstellungen drehbarer Schleifer des Rotorschalters verbindet je nach Drehstellung den Einspeisungsanschluß mit einem der anderen ringförmig angeordneten HF-Anschlüsse.A well-known multiple changeover switch is designed as a mechanical rotor switch. This rotor switch has a rotor axis in its center. HF connections are arranged in a ring around the rotor axis, which can be formed by known HF connectors, for example BNC connectors, UHF connectors or N connectors. One of the ring-shaped HF connections serves as a feed connection. A wiper of the rotor switch, which can be rotated into different rotational positions with the rotor, connects the feed connection to one of the other ring-shaped HF connections, depending on the rotational position.

Ein derartiger mechanischer Rotorschalter ist problematisch. Er eignet sich nur für die Übertragung von Frequenzen bis etwa 100 MHz. Ein derartiger mechanischer Umschalter ist außerdem relativ störanfällig. Er ist außerdem korrosionsanfällig, was besonders problematisch ist, wennSuch a mechanical rotor switch is problematic. It is only suitable for the transmission of frequencies up to about 100 MHz. Such a mechanical switch is also relatively susceptible to interference. It is also susceptible to corrosion, which is particularly problematic when

ein solcher Umschalter auf einem Schiff vorgesehen und salzhaltigem Meereswasser ausgesetzt ist.such a switch is intended for use on a ship and is exposed to salty sea water.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine HF-Schalteranordnung verfügbar zu machen, die mechanisch wesentlich zuverlässiger ist und sich auch für Frequenzen eignet, die wesentlich höher als 100 MHz sind.The invention is based on the object of making available an RF switch arrangement that is mechanically much more reliable and is also suitable for frequencies that are much higher than 100 MHz.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer HF-Schalteranordnung der eingangs angegebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der HF-The solution to this problem consists in an RF switch arrangement of the type specified above, which is characterized in that the RF

Signalweg über einen Reed-Kontakt geführt ist, wobei der Reed-Kontakt wenigstens über einen Teil der Strecke zwischen den beiden HF-Anschlüssen den Signalleiter des HF-Signalweges im wesentlichen unter Aufrechterhaltung des vorbestimmten Wellenwiderstandes ersetzt.
15Signal path is guided via a reed contact, wherein the reed contact replaces the signal conductor of the RF signal path at least over part of the distance between the two RF connections, essentially while maintaining the predetermined characteristic impedance.
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Reed-Kontakte sind bisher nur in Gleichstrompfaden eingesetzt worden. Erfindungsgemäß werden Reed-Kontakte zum Schalten von HF-Signalwegen verwendet, wobei die Reed-Kontakte in eine den HF-Signalweg bildende Struktur derart eingefügt sind, daß der vorbestimmte Wellenwiderstand von beispielsweise 50 Ohm auch an der Stelle des Signalweges im wesentlichen aufrechterhalten wird, welche durch den Reed-Kontakt gebildet ist.Reed contacts have so far only been used in direct current paths. According to the invention, reed contacts are used to switch RF signal paths, whereby the reed contacts are inserted into a structure forming the RF signal path in such a way that the predetermined characteristic impedance of, for example, 50 ohms is also essentially maintained at the point in the signal path which is formed by the reed contact.

Eine derartige HF-Schalteranordnung eignet sich sowohl für das Schalten eines einzigen HF-Signalweges als auch für das Schalten einer Mehrzahl von HF-Signalwegen, die beispielsweise sternförmig verlaufen und einen zentralen HF-Sammelanschluß mit einer der Anzahl HF-Signalwege entsprechenden Anzahl Einzelanschlüsse verbinden. Der HF-Signal weg bzw. die einzelnen HF-Signal wege können mit Hilfe eines Permanen tmagneten geschaltet werden, der an die Stelle des bzw. eines jeden Reed-Kontaktes bewegt werden kann, um den bzw. diesen Reed-Kontakt zu schalten. Man kann aber auch jedem Reed-Kontakt eine Magnetisierungsspule zuordnen und den jeweiligen Reed-Kontakt dadurch schalten, daß man durch die zugehörige Magnetisierungsspule Magnetisierungsstrom hindurchschickt.Such an RF switch arrangement is suitable both for switching a single RF signal path and for switching a plurality of RF signal paths, which, for example, run in a star shape and connect a central RF collective connection with a number of individual connections corresponding to the number of RF signal paths. The RF signal path or the individual RF signal paths can be switched using a permanent magnet that can be moved to the location of the or each reed contact in order to switch the or this reed contact. However, one can also assign a magnetization coil to each reed contact and switch the respective reed contact by sending magnetization current through the associated magnetization coil.

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Die Kontaktzungen der Reed-Kontakte können entweder aus weichmagnetischem Material oder aus einem magnetisch halbharten Material bestehen. Weichmagnetische Kontaktzungen führen zu einem monostabilen Reed-Kontakt, bei welchem die Kontaktzungen sich nur so lange berühren und den zugehörigen HF-Signalweg leitend schalten, wie sie einem Magnetfeld ausgesetzt sind. Durch Verwendung von Kontaktzungen aus magnetisch halbharten Material kann man bistabile Reed-Kontakte schaffen. Diese benötigen ein Magnetfeld nur für den kurzen Zeitpunkt des Umschaltens des Reed-Kontaktes vom geschlossenen in den offenen Schaltzustand. Für das Rückschalten in den jeweils anderen Schaltzustand ist dann die kurzzeitige Beeinflussung des Reed-Kontaktes durch ein Magnetfeld umgekehrten Vorzeichens erforderlich.The contact tongues of the reed contacts can be made of either soft magnetic material or a magnetically semi-hard material. Soft magnetic contact tongues lead to a monostable reed contact, in which the contact tongues only touch each other and switch the associated HF signal path on as long as they are exposed to a magnetic field. By using contact tongues made of magnetically semi-hard material, bistable reed contacts can be created. These only require a magnetic field for the brief moment when the reed contact switches from the closed to the open switching state. To switch back to the other switching state, the reed contact must then be briefly influenced by a magnetic field of the opposite sign.

Reed-Kontakte haben wesentlich kürzere Umschaltzeiten als mechanische Umschalter. Außerdem sind Reed-Kontakte hermetisch in Glasröhren eingeschlossen, so daß sie vor aggressiver, korrodierender Umgebung geschützt sind. Da die Reed-Kontakte erfindungsgemäß in hochfrequenztaugliche Strukturen, die beispielsweise in Koaxialtechnik oder Streifenleitertechnik ausgebildet sind, so eingefügt werden, daß auch an der Stelle des Reed-Kontaktes der gewünschte Wellenwiderstand der Schaltungsanordnung aufrechterhalten wird, sind HF-Schalteranordnungen, die erfindungsgemäß mit Reed-Kontakten aufgebaut sind, bis in sehr hohe Frequenzbereiche, beispielsweise bis in den Gigahertz-Bereich tauglich.Reed contacts have significantly shorter switching times than mechanical switches. In addition, reed contacts are hermetically sealed in glass tubes so that they are protected from aggressive, corrosive environments. Since the reed contacts are inserted into high-frequency structures, which are designed using coaxial technology or stripline technology, in such a way that the desired characteristic impedance of the circuit arrangement is maintained even at the location of the reed contact, HF switch arrangements constructed with reed contacts according to the invention are suitable for very high frequency ranges, for example up to the gigahertz range.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen HF-Schalteranordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the HF switch arrangement according to the invention are specified in the subclaims.

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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The invention will now be explained in more detail using embodiments. The drawings show:

Fig. la eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßenFig. la shows a first embodiment of an inventive

HF-Schalteranordnung, die in Koaxialtechnik ausgebildet ist und mit einem in verschiedene Drehstellungen verdrehbaren Permanentmagneten versehen ist unvollständig, in perspektivischer Teilschnittansicht; 10RF switch arrangement, which is designed using coaxial technology and is provided with a permanent magnet that can be rotated into various rotational positions, incomplete, in perspective partial sectional view; 10

Fig. Ib die in Fig. la dargestellte Ausführungsform vervollFig. Ib completes the embodiment shown in Fig. la

ständigt;constantly;

Fig. Ic eine Modifikation der in den Fig. la und Ib gezeigtenFig. Ic a modification of the one shown in Fig. la and Ib

Ausführungsform;embodiment;

Fig. 2a eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fig. 2a shows a second embodiment of an inventive

HF-Schalteranordnung, die in Koaxialtechnik und mit einem linear verschiebbaren Permanentmagneten ausgebildet ist, unvollständig in perspektivischer TeilRF switch arrangement, which is designed in coaxial technology and with a linearly movable permanent magnet, incomplete in perspective part

schnittansicht;sectional view;

Fig. 2b die in Fig. 2a dargestellte Ausführungsform vervollständigt;
25 Fig. 2b completes the embodiment shown in Fig. 2a;
25

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßenFig. 3 shows a third embodiment of an inventive

HF-Schalteranordnung, die in Streifenleitertechnik ausgebildet und mit Magnetisierungsspulen versehen ist, in perspektivischer Teilschnittdarstellung; 30RF switch arrangement, which is designed using stripline technology and is provided with magnetization coils, in a perspective partial sectional view; 30

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine mit Reed-Kontakten bestückteFig. 4 a top view of a switch equipped with reed contacts

Leiterplatte, die bei der Ausführungsform nach Fig. 3 zur Anwendung kommt; undPrinted circuit board used in the embodiment according to Fig. 3; and

Fig. 5 eine Seitenansicht der in Fig. 4 gezeigten Leiterplatte.Fig. 5 is a side view of the circuit board shown in Fig. 4.

Fig. la zeigt unvollständig einen sternförmigen HF-Umschalter 11 in Koaxialtechnik, der einen zentralen HF-Sammelanschluß 13 und sechs ringförmig darum angeordnete HF-Einzelanschlüsse 15 aufweist, von denen in Fig. 1 fünf zu sehen sind. Ein sechster HF-Einzelanschluß 15 befindet sich in dem weggeschnittenen Teil des HF-Umschalters 11.Fig. 1a shows an incomplete star-shaped RF switch 11 in coaxial technology, which has a central RF collective connection 13 and six RF individual connections 15 arranged in a ring around it, five of which can be seen in Fig. 1. A sixth RF individual connection 15 is located in the cut-away part of the RF switch 11.

Bei jedem der HF-Anschlüsse 13 und 15 handelt es sich beispielsweise um eine N-Buchse mit einem zentralen Stiftkontakt 17 und einer Masseplatte 19.
10For example, each of the RF connectors 13 and 15 is an N-socket with a central pin contact 17 and a ground plate 19.
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Der HF-Umschalter 11 weist eine metallene Grundplatte 21 auf, in der für jeden HF-Anschluß 13, 15 eine Stiftkontaktdurchführungsöffnung 23 für die Durchführung des Stiftkontaktes 17 je eines der HF-Anschlüsse 13, 15 gebildet ist. Die Masseplatte 19 eines jeden HF-Anschlusses 13, 15 ist mit der Rückseite (gesehen in Fig. la) der Grundplatte 21 elektrisch leitend verbunden. Die Stiftkontaktdurchführungsöffnungen 23 haben einen Durchmesser, der so viel größer als der Durchmesser der Stiftkontakte 17 ist, daß die Stiftkontakte 17 bei koaxialer Positionierung innerhalb der zugehörigen Stiftkontaktdurchführungsöffnungen 23 die Grundplatte 21 nicht berühren sondern rundum von Luft umgeben sind.The HF switch 11 has a metal base plate 21 in which a pin contact feedthrough opening 23 is formed for each HF connection 13, 15 for the feedthrough of the pin contact 17 of each of the HF connections 13, 15. The ground plate 19 of each HF connection 13, 15 is electrically connected to the rear side (seen in Fig. 1a) of the base plate 21. The pin contact feedthrough openings 23 have a diameter that is so much larger than the diameter of the pin contacts 17 that the pin contacts 17 do not touch the base plate 21 when positioned coaxially within the associated pin contact feedthrough openings 23, but are surrounded by air on all sides.

Die Stiftkontakte 17 sind in elektrisch isolierender Weise durch die je zugehörige Masseplatte 19 hindurchgeführt. Auf der Rückseite (gesehen in Fig. la) einer jeden Masseplatte 19 befindet sich eine Steck- oder Schraubverbindungsbuchse 25 des HF-Anschlusses 13 bzw. 15.The pin contacts 17 are passed through the respective ground plate 19 in an electrically insulating manner. On the back (as seen in Fig. 1a) of each ground plate 19 there is a plug or screw connection socket 25 of the RF connection 13 or 15.

In die Vorderseite (in Fig. la gesehen) der Grundplatte 21 sind Vertiefungen 27 eingearbeitet, die je einen mittleren, breiten Vertiefungsbereich 29 und an dessen beide Längsenden anschließend je einen schmalen Vertiefungsbereich 31 aufweisen. Die beiden schmalen Vertiefungsbereiche 31 einer jeden Vertiefung 27 münden an ihren von dem breiten Vertiefungsbereich 29 abliegenden Ende je in eine Stiftkontaktdurchführungsöffnung 23.In the front side (as seen in Fig. 1a) of the base plate 21, recesses 27 are incorporated, each of which has a central, wide recess area 29 and, at both longitudinal ends, a narrow recess area 31. The two narrow recess areas 31 of each recess 27 each open into a pin contact feedthrough opening 23 at their end remote from the wide recess area 29.

In jede der Vertiefungen 27 ist ein Reed-Kontakt 33 eingelegt. Jeder Reed-Kontakt 33 besitzt einen Glaskörper 35, in dem zwei federnde Kontaktzungen 37 in der für Reed-Kontakte bekannten Weise und ausA reed contact 33 is inserted into each of the recesses 27. Each reed contact 33 has a glass body 35 in which two spring-loaded contact tongues 37 are inserted in the manner known for reed contacts and made of

den für Reed-Kontakte bekannten Materialien untergebracht sind. Verlängerungen der Kontaktzungen 37 bilden Anschlußleiter 39 des jeweiligen Reed-Kontaktes 33. Deren vom Glaskörper 35 abliegende Enden sind mit dem Stiftkontakt 17 des HF-Sammelanschlusses 13 bzw. mit dem Stiftkontakt 17 eines der HF-Einzelanschlüsse 15 elektrisch verbunden. the materials known for reed contacts. Extensions of the contact tongues 37 form connecting conductors 39 of the respective reed contact 33. Their ends remote from the glass body 35 are electrically connected to the pin contact 17 of the HF collective connection 13 or to the pin contact 17 of one of the HF individual connections 15.

Die die Reed-Kontakte 33 und deren Anschlußleiter 39 aufnehmenden Vertiefungen 27 sind mittels einer in der dargestellten Ausführungsform nur teilweise gezeigten, jedoch mindestens alle Vertiefungen 27, vorzugsweise die gesamte Grundplatte 21 abdeckenden, metallischen Deckplatte 22 geschlossen, welche den in Fig. la gezeigten HF-Umschalter vervollständigt.The recesses 27 receiving the reed contacts 33 and their connecting conductors 39 are closed by means of a metallic cover plate 22, which is only partially shown in the embodiment shown, but covers at least all recesses 27, preferably the entire base plate 21, and which completes the HF switch shown in Fig. 1a.

Die Vertiefungen 27 sind derart dimensioniert, daß zwischen den Vertiefungswänden der breiten Vertiefungsbereiche 29 und den Glaskörpern 35 der Reed-Kontakte 33 einerseits und zwischen den Vertiefungswänden der schmalen Vertiefungsbereiche 31 und den Anschlußleitern 39 andererseits ein Abstand für das Ausfüllen mit einem Dielektrikum bleibt.The recesses 27 are dimensioned such that a gap remains between the recess walls of the wide recess areas 29 and the glass bodies 35 of the reed contacts 33 on the one hand and between the recess walls of the narrow recess areas 31 and the connecting conductors 39 on the other hand for filling with a dielectric.

Bei der in Fig. la und b dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist als Dielektrikum Luft vorgesehen. Es kann jedoch auch ein andersartiges Dielektrikum verwendet werden, beispielsweise aus einem isolierenden Kunststoff.In the embodiment of the invention shown in Fig. la and b, air is provided as the dielectric. However, a different type of dielectric can also be used, for example made of an insulating plastic.

Die Kontaktzungen 37 und die Anschlußleiter 39 der Reed-Kontakte 33 bilden zusammen mit den Vertiefungswänden der sie aufnehmenden Vertiefungen 27 ein HF-Koaxialsystem mit den Kontaktzungen 37 und Anschlußleitern 39 als Innenleitern und den Vertiefungswänden der Grundplatte 21 als quasi-koaxialen Außenleitern. Die Breiten und Tiefen der breiten Vertiefungsbereiche 29 einerseits und der schmalen Vertiefungsbereiche 31 andererseits sind so dimensioniert, daß sowohl im Bereich der Kontaktzungen 37 als auch im Bereich der Anschlußleiter 39 im Zusammenwirken mit den Vertiefungswänden und der Deckplatte 22 ein Wellenwiderstand der Koaxialanordnung von im wesentlichen 50 Ohm gebildet ist. Da auch die HF-Anschlüsse 13 und 15 für diesen Wellenwiderstand ausgebildet sind, kann eine Übertragung von HF-SignalenThe contact tongues 37 and the connecting conductors 39 of the reed contacts 33, together with the recess walls of the recesses 27 that accommodate them, form an RF coaxial system with the contact tongues 37 and connecting conductors 39 as inner conductors and the recess walls of the base plate 21 as quasi-coaxial outer conductors. The widths and depths of the wide recess areas 29 on the one hand and the narrow recess areas 31 on the other hand are dimensioned such that both in the area of the contact tongues 37 and in the area of the connecting conductors 39, in cooperation with the recess walls and the cover plate 22, a characteristic impedance of the coaxial arrangement of essentially 50 ohms is formed. Since the RF connections 13 and 15 are also designed for this characteristic impedance, RF signals can be transmitted

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über die durch die Reed-Kontakte 33 gebildeten HF-Signalwege im wesentlichen reflexionsfrei und damit störungsfrei verlaufen.The RF signal paths formed by the reed contacts 33 are essentially reflection-free and therefore interference-free.

Koaxial zu dem Stiftkontakt 17 des HF-Sammelanschlusses 13 ist eine Drehachse 41 eines Drehknopfes 43 drehbar gehalten, der mit einer radial abstehenden Halterung 45 versehen ist. Die Halterung 45 trägt einen sich in Radialrichtung erstreckenden länglichen Permanentmagneten 47. Durch Verdrehen des Drehknopfes 43 kann der Permanentmagnet 47 wahlweise über jedem der Reed-Kontakte 33 positioniert werden, um den ausgewählten Reed-Kontakt 33 magnetisch umzuschalten. Je nach dem, ob die Kontaktzungen 37 aus weichmagnetischem Material oder aus magnetisch halbhartem Material bestehen und die Reed-Kontakte somit monostabil bzw. bistabil sind, bleibt der Permanentmagnet 47 während der gesamten Zeitdauer, während welcher der ausgewählte Reed-Kontakt 33 leitend geschaltet sein soll, über dem ausgewählten Reed-Kontakt 33 positioniert oder reicht es aus, den Permanentmagneten 47 kurzfristig über dem ausgewählten Reed-Kontakt 33 zu positionieren. Im Fall der Verwendung bistabiler Reed-Kontakte wäre ein zweiter drehbarer Permanentmagnet mit einer zu dem Permanentmagnet 47 entgegengesetzten magnetischen Polarisierung erforderlich, um die jeweils leitend geschalteten Reed-Kontakte 33 nachträglich wieder in den nicht-leitenden oder unterbrechenden Zustand schalten zu können. Ein solcher weiterer Permanentmagnet könnte auf einer zweiten Drehachse und einer zweiten Magnethalterung angeordnet sein, die relativ zur Halterung 45 für den Permanentmagneten 47 verdrehbar ist.Coaxially to the pin contact 17 of the RF collective connection 13, a rotation axis 41 of a rotary knob 43 is rotatably mounted, which is provided with a radially projecting holder 45. The holder 45 carries an elongated permanent magnet 47 extending in the radial direction. By turning the rotary knob 43, the permanent magnet 47 can be selectively positioned over each of the reed contacts 33 in order to magnetically switch the selected reed contact 33. Depending on whether the contact tongues 37 are made of soft magnetic material or of magnetically semi-hard material and the reed contacts are thus monostable or bistable, the permanent magnet 47 remains positioned above the selected reed contact 33 for the entire period during which the selected reed contact 33 is to be switched to conductive, or it is sufficient to position the permanent magnet 47 briefly above the selected reed contact 33. If bistable reed contacts are used, a second rotatable permanent magnet with a magnetic polarization opposite to that of the permanent magnet 47 would be required in order to be able to subsequently switch the reed contacts 33 that are switched to conductive back to the non-conductive or interrupting state. Such a further permanent magnet could be arranged on a second rotation axis and a second magnet holder that can be rotated relative to the holder 45 for the permanent magnet 47.

Wie die breiten Vertiefungsbereiche 29 und die schmalen Vertiefungsbereiche 31 für die speziellen Reed-Kontakte, die für den praktischen Einzelfall gewählt werden, zu dimensionieren sind, um zu dem gewünschten Wellenwiderstand zu kommen, ist dem Fachmann geläufig und braucht hier nicht im einzelnen diskutiert zu werden.How the wide recess areas 29 and the narrow recess areas 31 for the special reed contacts, which are selected for the practical individual case, are to be dimensioned in order to achieve the desired characteristic impedance is familiar to the person skilled in the art and does not need to be discussed in detail here.

Fig. Ic zeigt eine Modifizierung der in Fig. Ib gezeigten Ausführungsform, bei welcher die Vertiefungen 27 durch Bohrungen 28 ersetzt sind, deren Längsachsen parallel zu den Hauptoberfächen der Grundplatte 21 verlaufen und in welche die Reed-Kontakte 33 eingeschoben sind. DabeiFig. Ic shows a modification of the embodiment shown in Fig. Ib, in which the recesses 27 are replaced by holes 28, the longitudinal axes of which run parallel to the main surfaces of the base plate 21 and into which the reed contacts 33 are inserted.

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sind die Bohrungen 28 derart dimensioniert, daß sie zusammen mit den in sie eingeschobenen Reed-Kontakten 33 zu dem gewünschten Wellenwiderstand von z. B. 50 Ohm führen.the holes 28 are dimensioned in such a way that, together with the reed contacts 33 inserted into them, they lead to the desired characteristic impedance of, for example, 50 ohms.

Fig. 2a zeigt eine unvollständige Ausführungsform eines HF-Umschalters 49 mit parallelen HF-Signal wegen in Form von parallel angeordneten Reed-Kontakten 33. Deren in Fig. 2a untere Anschlußleiter 39 sind in Abständen voneinander mit dem Innenleiter 51 einer eine metallische Grundplatte 21 in Querrichtung durchlaufenden Koaxialleitung 53 elektrisch verbunden. Die Koaxialleitung 53 weist an ihren beiden Enden je einen HF-Sammelanschluß 13 auf. In der Grundplatte 21 sind mehrere parallel verlaufende Vertiefungen 27 in gleicher Art und Form wie bei der Ausführungsform in Fig. 1 gebildet, in welchen Reed-Kontakte 33 mit ihren Anschlußleitern 39 untergebracht sind. Die in Fig. 2a oberen Anschlußleiter 39 sind je mit dem Stiftkontakt 17 eines HF-Einzelanschlusses 15 verbunden. In einer zu der Koaxialleitung 53 parallelen Richtung ist ein verschiebbarer Magnethalter 55 linear verschiebbar. Der Magnethalter 55 trägt einen länglichen Permanentmagneten 47, der über jedem der mehreren Reed-Kontakte 33 positionierbar ist. Durch dessen Verschiebung über einen ausgewählten Reed-Kontakt 33 kann ein bestimmter HF-Signalweg über den zugehörigen Reed-Kontakt 33 leitend geschaltet werden.Fig. 2a shows an incomplete embodiment of an HF switch 49 with parallel HF signal paths in the form of parallel reed contacts 33. The lower connecting conductors 39 in Fig. 2a are electrically connected at intervals from one another to the inner conductor 51 of a coaxial line 53 running transversely through a metal base plate 21. The coaxial line 53 has an HF collective connection 13 at each of its two ends. Several parallel recesses 27 of the same type and shape as in the embodiment in Fig. 1 are formed in the base plate 21, in which reed contacts 33 with their connecting conductors 39 are accommodated. The upper connecting conductors 39 in Fig. 2a are each connected to the pin contact 17 of an individual HF connection 15. A movable magnet holder 55 can be moved linearly in a direction parallel to the coaxial line 53. The magnet holder 55 carries an elongated permanent magnet 47 that can be positioned over each of the several reed contacts 33. By moving it over a selected reed contact 33, a specific RF signal path can be switched to conduction via the associated reed contact 33.

Der Drehknopf 43 und die Halterung 45 in Fig. la, b oder c und der verschiebbare Magnethalter 55 in Fig. 2a bestehen aus nicht-magnetischem Werkstoff. Sie können mit einem Rastmechanismus gekoppelt sein, der Raststellungen des Drehknopfes 43 bzw. des verschiebbaren Magnetschalters 55 an solchen Stellen aufweist, an welchen der Dauermagnet 47 jeweils dicht über einem der Reed-Kontakte 33 positioniert ist. Dies erleichtert eine eindeutige Positionierung des Dauermagneten 47 über dem jeweils ausgewählten Reed-Kontakt 33.The rotary knob 43 and the holder 45 in Fig. 1a, b or c and the slidable magnet holder 55 in Fig. 2a are made of non-magnetic material. They can be coupled with a locking mechanism that has locking positions of the rotary knob 43 or the sliding magnetic switch 55 at such points at which the permanent magnet 47 is positioned close to one of the reed contacts 33. This facilitates a clear positioning of the permanent magnet 47 over the selected reed contact 33.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2a ist in Fig. 2b durch eine (nur zum Teil gezeigte) metallische Deckplatte 22 vervollständigt dargestellt.The embodiment according to Fig. 2a is shown in Fig. 2b completed by a (only partially shown) metallic cover plate 22.

Diese dient wie bei Fig. Ib zum Schließen der die Reed-Kontakte 33 aufnehmenden Vertiefungen 27, um den gewünschten WellenwiderstandAs in Fig. Ib, this serves to close the recesses 27 that accommodate the reed contacts 33 in order to achieve the desired characteristic impedance

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sicher zu stellen. Wie in Fig. Ib ist auch in Fig. 2b nur ein Teil der Deckplatte 22 gezeigt.As in Fig. 1b, only a part of the cover plate 22 is shown in Fig. 2b.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen HF-Umschalters 57, welche sich der Streifenleitertechnik bedient. Diese Ausführungsform besitzt eine Platine 59 in Form einer Platte aus dielektrischem Material, deren eine Oberfläche im wesentlichen vollflächig mit einer als Masseleiter dienenden Metallisierungsschicht 79 und deren entgegengesetzte Oberfläche mit Signalleitern in Form von elektrisch leitenden Metallstreifen versehen ist.Fig. 3 shows a third embodiment of an RF switch 57 according to the invention, which uses stripline technology. This embodiment has a circuit board 59 in the form of a plate made of dielectric material, one surface of which is provided essentially over its entire area with a metallization layer 79 serving as a ground conductor and the opposite surface of which is provided with signal conductors in the form of electrically conductive metal strips.

Hinter der Platine 59, in Fig. 3 gesehen, befindet sich eine Metallplatte 61 für die Montage eines zentralen HF-Sammelanschlusses 13 und mehrerer ringförmig darum angeordneter HF-Einzelanschlüsse 15. Diese sind wie in Fig. la, b und c gezeigt und im Zusammenhang mit Fig. la beschrieben ausgebildet, wobei deren Masseplatten 19 elektrisch mit der Rückseite der Metallplatte 61 verbunden sind und deren Stiftkontakte 17 durch Stiftkontaktdurchführungsöffnungen 23 der Metallplatte 61 hindurchgeführt sind.Behind the circuit board 59, as seen in Fig. 3, there is a metal plate 61 for mounting a central RF collective connection 13 and several RF individual connections 15 arranged in a ring around it. These are designed as shown in Fig. la, b and c and described in connection with Fig. la, with their ground plates 19 being electrically connected to the rear of the metal plate 61 and their pin contacts 17 being passed through pin contact feedthrough openings 23 of the metal plate 61.

Zwischen dem Stiftkontakt 17 des zentralen HF-Sammelanschlusses 13 und jedem der ringförmig darum angeordneten HF-Einzelanschlüsse 15 befindet sich je ein Reed-Kontakt 33, dessen beide Anschlußleiter 39 mit dem Kontaktstift 17 des HF-Sammelanschlusses 13 bzw. mit dem Stiftkontakt 17 des je zugehörigen HF-Einzelanschlusses 15 elektrisch verbunden sind, z. B. durch Verlöten, was in den Figuren nicht dargestellt ist.Between the pin contact 17 of the central HF collective connection 13 and each of the HF individual connections 15 arranged in a ring around it there is a reed contact 33, the two connection conductors 39 of which are electrically connected to the contact pin 17 of the HF collective connection 13 or to the pin contact 17 of the respective associated HF individual connection 15, e.g. by soldering, which is not shown in the figures.

Die Glaskörper 35 der einzelnen Reed-Kontakte 33 sind je aus einer Folie oder Hülse 63 aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus Kupfer, umgeben. Diese elektrisch leitende Folie oder Hülse 63 ist elektrisch mit der Masse-Metallisierungsschicht 79 auf der Rückseite (in Fig. 3 gesehen) der Platine 59 verbunden.The glass bodies 35 of the individual reed contacts 33 are each surrounded by a foil or sleeve 63 made of electrically conductive material, for example copper. This electrically conductive foil or sleeve 63 is electrically connected to the ground metallization layer 79 on the back (as seen in Fig. 3) of the circuit board 59.

Wenn die Strecken zwischen den Glaskörpern 35 und den Stiftkontakten 17 der HF-Anschlüsse 13 und 15 genügend kurz sind, können dieIf the distances between the glass bodies 35 and the pin contacts 17 of the RF connectors 13 and 15 are sufficiently short, the

Anschlußleiter 39 der Reed-Kontakte 33 als Streifenleiterersatz verwendet werden. Durch geeignete Wahl des Materials und der Dicke der dielektrischen Platte der Platine 59 und im Zusammenwirken mit der Massemetallisierung 79 auf der Rückseite der Platine 59 kann man im Bereich dieser kurzen Anschlußleiter 39 den gewünschten Wellenwiderstand von beispielsweise 50 Ohm im wesentlichen erreichen. Im Bereich der Glaskörper 35 der Reed-Kontakte 33 wird der gewünschte Wellenwiderstand mit den leitenden Folien oder Hülsen 63 erreicht.Connecting conductors 39 of the reed contacts 33 can be used as a stripline replacement. By appropriately selecting the material and thickness of the dielectric plate of the circuit board 59 and in conjunction with the ground metallization 79 on the back of the circuit board 59, the desired characteristic impedance of, for example, 50 ohms can be essentially achieved in the area of these short connecting conductors 39. In the area of the glass bodies 35 of the reed contacts 33, the desired characteristic impedance is achieved with the conductive foils or sleeves 63.

Um die umhüllende Folie oder Hülse 63 eines jeden Reed-Kontaktes 33 ist eine Spulenwicklung 65 angeordnet, deren beide freie Enden mit den beiden Polen einer nicht dargestellten, schaltbaren Gleichstromquelle verbunden sind. Durch Ein- und Ausschalten der je zugehörigen Gleichstromquelle kann der zur entsprechenden Spulenwicklung 65 gehörende Reed-Kontakt 33 geschaltet werden. Dies kann entweder durch einfache mechanische Schalter geschehen oder vorzugsweise durch elektronische Schalter, beispielsweise in Form von Transistoren oder Tyristoren, die mittels einer Auswahlschaltung ansteuerbar sind. Diese Ansteuerung kann auch mit Hilfe eines programmierbaren Prozessors geschehen, der entsprechend der jeweiligen Steuerdateneingabe einen oder mehrere der Reed-Kontakte 33 leitend bzw. nicht-leitend schaltet.A coil winding 65 is arranged around the enveloping film or sleeve 63 of each reed contact 33, the two free ends of which are connected to the two poles of a switchable direct current source (not shown). The reed contact 33 belonging to the corresponding coil winding 65 can be switched by switching the respective direct current source on and off. This can be done either by simple mechanical switches or preferably by electronic switches, for example in the form of transistors or thyristors, which can be controlled by means of a selection circuit. This control can also be done with the help of a programmable processor, which switches one or more of the reed contacts 33 conductive or non-conductive according to the respective control data input.

Wenn monostabile Reed-Kontakte verwendet werden, reichen Stromquellen aus, die Erregungsstrom einer einzigen Polarität durch die Spulenwicklungen 65 schicken können, und zwar so lange, wie ein bestimmter Reed-Kontakt leitend geschaltet sein soll. Im Fall der Verwendung von bistabilen Reed-Kontakten werden die einzelnen Spulenwicklungen 65 von bezüglich der Stromrichtung umschaltbaren Stromquellen gespeist, um durch einen (kurzen) Einschaltstromimpuls leitend geschaltete Reed-Kontakte 33 nach gewünschter Zeitdauer wieder nicht-leitend schalten zu können.If monostable reed contacts are used, current sources are sufficient that can send excitation current of a single polarity through the coil windings 65 for as long as a specific reed contact is to be switched to conducting. If bistable reed contacts are used, the individual coil windings 65 are fed by current sources that can be switched to the current direction in order to be able to switch reed contacts 33 that have been switched to conducting again after the desired period of time by means of a (short) inrush current pulse.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Platine 69, die der Platine 59 der Fig. 3 ähnlich ist, in Draufsicht bzw. in Seitenansicht. Dabei zeigt die Seitenansicht in Fig. 5 eine gegenüber der Draufsicht in Fig. 4 modifizierte Ausführungsform hinsichtlich der Montage der Reed-Kontakte 33.Fig. 4 and 5 show a circuit board 69, which is similar to the circuit board 59 in Fig. 3, in a top view and a side view respectively. The side view in Fig. 5 shows a modified embodiment compared to the top view in Fig. 4 with regard to the mounting of the reed contacts 33.

Die Draufsicht in Fig. 4 zeigt diejenige Seite der Platine 69, die mit Streifenleitern versehen ist. Die nicht zu sehende Rückseite der Platine 69 ist mit einer großflächigen Masse-Metallisierungsschicht 79 versehen. Wie insbesondere Fig. 5 zeigt, werden bei dieser Ausführungsform die Anschlußleiter 39 der mit Folien oder Hülsen 63 umgebenen Reed-Kontakte 33 nicht als Streifenleiterersatz verwendet sondern lediglich dazu, die Kontaktzungen 37 der Reed-Kontakte 33 mit durch die dielektrische Schicht der Platine 39 durchkontaktierten Anschlußleiteraugen 71 elektrisch zu verbinden. Die Anschlußleiteraugen 71 sind über Streifenleiter 73 mit einem zentralen Sammelanschlußauge 75 bzw. mit je einem Einzelanschlußauge 77 verbunden. Die Streifenleiter 73 sind nach bekannten Methoden derart dimensioniert, daß sie im Zusammenwirken mit der dielektrischen Platte der Platine 69 und der Masse-Metallisierungsschicht 79 auf deren Rückseite den gewünschten Wellenwiderstand von beispielsweise 50 Ohm bilden. Die Anschlußaugen 75 und 77 werden mit den Stiftkontakten 17 des HF-Sammelanschlusses 13 bzw. der HF-Einzelanschlüsse 15 elektrisch verbunden, beispielsweise durch (in den Zeichnungen nicht dargestelltes) Verlöten.The top view in Fig. 4 shows the side of the circuit board 69 that is provided with strip conductors. The back of the circuit board 69, which cannot be seen, is provided with a large-area ground metallization layer 79. As Fig. 5 in particular shows, in this embodiment the connecting conductors 39 of the reed contacts 33 surrounded by foils or sleeves 63 are not used as a strip conductor replacement but only to electrically connect the contact tongues 37 of the reed contacts 33 to connecting conductor eyes 71 plated through the dielectric layer of the circuit board 39. The connecting conductor eyes 71 are connected via strip conductors 73 to a central collective connecting eye 75 or to an individual connecting eye 77. The strip conductors 73 are dimensioned using known methods in such a way that, in conjunction with the dielectric plate of the circuit board 69 and the ground metallization layer 79 on its back, they form the desired characteristic impedance of, for example, 50 ohms. The connection eyes 75 and 77 are electrically connected to the pin contacts 17 of the RF collective connection 13 or the RF individual connections 15, for example by soldering (not shown in the drawings).

Wie Fig. 5 zeigt, sind die Anschlußleiter 39 der einzelnen Reed-Kontakte 33 rechtwinklig abgebogen, so daß deren freie Enden durch die Anschlußleiteraugen 71 hindurchgesteckt und mit diesen elektrisch verbunden werden können, beispielsweise durch (in den Figuren nicht gezeigtes) Verlöten. Fig. 4 zeigt eine Modifikation, bei welcher sich die Reed-Kontakte 33 über der die Streifenleiter 73 tragenden Oberfläche der Platine 69 befinden. Bei der in Fig. 5 gezeigten Modifikation befinden sich die Reed-Kontakte 33 über derjenigen Oberfläche der Platine 69, welche mit der Masse-Metallisierungsschicht 79 versehen ist. Diese Modifikation hat den Vorteil, daß die leitende Folie oder Hülse 63 leichter als bei der in Fig. 4 gezeigten Modifikation mit der Masse-Metallisierungsschicht 79 verbindbar ist.As Fig. 5 shows, the connecting conductors 39 of the individual reed contacts 33 are bent at right angles so that their free ends can be pushed through the connecting conductor eyes 71 and electrically connected to them, for example by soldering (not shown in the figures). Fig. 4 shows a modification in which the reed contacts 33 are located above the surface of the circuit board 69 that carries the strip conductors 73. In the modification shown in Fig. 5, the reed contacts 33 are located above the surface of the circuit board 69 that is provided with the ground metallization layer 79. This modification has the advantage that the conductive foil or sleeve 63 can be connected to the ground metallization layer 79 more easily than in the modification shown in Fig. 4.

Bei der Darstellung in Fig. 5 sind die gezeigten Durchgangsöffnungen durch die Platine 69 alle elektrisch durchkontaktiert, d. h. sind dieIn the illustration in Fig. 5, the through holes shown through the board 69 are all electrically plated through, i.e. the

Wände der Durchgangsöffnungen mit einer elektrisch leitenden Metallschicht versehen, wenn dies in Fig. 5 auch nicht extra dargestellt ist.Walls of the through holes are provided with an electrically conductive metal layer, even if this is not specifically shown in Fig. 5.

Diejenigen Teile der Anschlußleiter 39, die sich zwischen den Enden der Glaskörper 35 und dem zugehörigen Anschlußleiterauge 71 befinden, wirken induktiv. Diese Induktivitäten können mit Hilfe von Kapazitäten kompensiert werden, die durch kapazitiv wirkende Metallisierungsflächen in Nachbarschaft der Anschiußleiteraugen 71 angeordnet werden können, in den Zeichnungen jedoch nicht dargestellt sind.Those parts of the connecting conductors 39 that are located between the ends of the glass bodies 35 and the associated connecting conductor eye 71 have an inductive effect. These inductances can be compensated with the help of capacitances that can be arranged by means of capacitively acting metallization surfaces in the vicinity of the connecting conductor eyes 71, but are not shown in the drawings.

Wie die Platine 69 und die einzelnen Streifenleiter 73 zu dimensionieren sind, um zu einem gewünschten Wellenwiderstand zu kommen, ist dem einschlägigen Fachmann hinreichend bekannt und braucht daher nicht erläutert zu werden.How the circuit board 69 and the individual strip conductors 73 are to be dimensioned in order to achieve a desired characteristic impedance is sufficiently known to the relevant expert and therefore does not need to be explained.

Gleiches gilt für Bohrungen 28 in Fig. Ic und für die mit den Deckplatten 22 abgedeckten Vertiefungen 27 in den Grundplatten 21 der in den Figuren la, Ib und 2a, 2b dargestellten Ausführungsformen.The same applies to bores 28 in Fig. 1c and to the recesses 27 covered by the cover plates 22 in the base plates 21 of the embodiments shown in Figures 1a, 1b and 2a, 2b.

Claims

- 13 - Claims

1. High frequency OHF switch arrangement for controllably closing or interrupting at least one RF signal path formed between two RF connections (13, 15) which has a signal conductor and a ground conductor in a configuration leading to a predetermined characteristic impedance,

dadurch gekennzeichnet,characterized,

that the RF signal path is guided via a reed contact (33), wherein the reed contact (33) at least over a part of the distance between the two RF connections (13, 15) the signal conductor of the RF signal path essentially while maintaining the

certain wave impedance.

2. RF switch arrangement according to claim 1,
characterized,

that the RF signal path is formed by a coaxial-like arrangement

which has a solid metal plate (21) as a ground conductor, which is provided with a bore (28) running parallel to its surface for receiving the reed contact (33) and its connecting conductor (39), wherein the reed contact (33) is spaced all around from the bore wall by a distance which is filled with a dielectric, such as air.

3. RF switch arrangement according to claim 1,

characterized in that the RF signal path is formed by a coaxial-like arrangement which has a solid metal plate (21) as a ground conductor, which is provided with a recess (27) for receiving the reed contact (33) and its connecting conductor (39), the reed contact (33) and its connecting conductor (39) maintaining a distance from the recess walls which is filled by a dielectric, such as air.

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and wherein the recess (27) is closed with an electrically conductive cover plate (22) after insertion of the reed contact.

4. RF switch arrangement according to claim 3,

characterized in that the recess has a narrow recess region (31) receiving the connecting conductors (39) of the reed contact (33) and a wide recess region (29) receiving a tubular glass body (35) of the reed contact (33).
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5. RF switch arrangement according to claim 2, 3 or 4,

characterized in that each of the RF connections (13, 15) is formed by a coaxial connection with an internal pin contact (17) and an external ground contact (19), that the pin contact (17) is connected by a pin contact feedthrough

opening (23) of the metal plate (21; 61) is passed through in such a way that a gap remains between the pin contact feedthrough wall and the pin contact (17), which gap is filled with a dielectric, such as air,

and that the recess (27) or bore (28) for receiving the reed contact (33) opens at both ends into a pin contact feedthrough opening (23).

6. RF switch arrangement according to claim 1,

characterized in that the RF signal path is formed by a strip conductor arrangement which has a substantially planar ground metallization layer (79) on one surface of a circuit board (59; 69) made of dielectric material and a conductor strip (73) on the opposite surface for forming a signal conductor,

that the conductor strip (73) is at least partially replaced by the reed contact (33),

and that the glass body (35) of the reed contact (33) is surrounded by a metal foil or metal sleeve (63) made of an electrically conductive metal, preferably copper, which is electrically connected to the ground metallization layer (79).

7. RF switch arrangement according to claim 6,

characterized in that the glass body (35) with the metal foil or metal sleeve (63) enveloping it is arranged above the flat ground metallization layer (79) and the connecting conductors (39) of the reed contact (33) are led through through-openings (71) extending through the circuit board (59; 69) to the surface of the circuit board (59; 69) carrying the strip conductors (73) and are electrically connected there to strip conductors (73). 10

8. RF switch arrangement according to claim 7,

characterized in that the strip conductors (73) in the region of the through openings (71) for the connecting conductors (39) of the reed contact (33) are provided with capacitive strip conductor elements, by means of which the predetermined

The inductances of the inductively acting connecting conductors (39) of the reed contacts (33) are compensated by the characteristic impedance.

9. RF switch arrangement according to one of claims 1 to 8,

characterized by a movable permanent magnet (47) which, in order to magnetically influence the reed contact, can be moved into a position close to the reed contact (33), in which the magnetic field of the permanent magnet (47) switches the reed contact (33), and into a position remote from the reed contact (33), in which the magnetic field of the permanent magnet (47) does not influence the reed contact (33).

10. RF switch arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the reed contact (33) is assigned a coil winding (67) which can be connected to a direct current source and which switches the reed contact (33) when direct current flows through it.

11. RF switch arrangement according to one of claims 1 to 10,

characterized in that a plurality of RF signal paths are provided, each with a reed contact (33), each of which has a

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Connect the RF collective connection (13) common to the RF signal paths with an RF individual connection (15) assigned to the respective RF signal path.

12. RF switch arrangement according to claim 11,

characterized in that the individual RF signal paths extend from different locations along a collective signal conductor (51) forming the RF collective connection.

13. RF switch arrangement according to claim 11,

characterized in that the individual RF signal paths extend in a star shape from the RF collective connection (13).

14. RF switch arrangement according to claims 9 and 12,

characterized in that a along the collective signal conductor

(51) to the reed contacts (33) of the individual RF signal paths linearly displaceable permanent magnet (47) is provided.

15. RF switch arrangement according to claims 9 and 13,

characterized in that a rotatable permanent magnet holder (43,

45) is provided, the axis of rotation (41) of which corresponds to the longitudinal axis of the pin contact (17) of the HF collective connection (13) and which holds the permanent magnet (47) rotatably at a radial distance from the axis of rotation (41) which corresponds to the radial distance of the reed contacts (33) from the pin contact (17) of the HF collective connection (13).

16. RF switch arrangement according to claim 14 or 15,

characterized in that the permanent magnet (47) can be latched at positions corresponding to the positions of the individual reed contacts (33).

17. RF switch arrangement according to claim 10 and one of claims 11 to 13,

characterized in that each reed contact (33) is assigned a coil winding (65)

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and that a coil winding selection circuit is provided, by means of which the reed contact or contacts to be switched (33) can be selected,

18. RF switch arrangement according to claim 17,

characterized in that the coil winding selection circuit is formed by a programmable processor.