EP0777918B1 - Commutateur pour signaux hyperfrequences - Google Patents
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- EP0777918B1 EP0777918B1 EP96910994A EP96910994A EP0777918B1 EP 0777918 B1 EP0777918 B1 EP 0777918B1 EP 96910994 A EP96910994 A EP 96910994A EP 96910994 A EP96910994 A EP 96910994A EP 0777918 B1 EP0777918 B1 EP 0777918B1
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/06—Contacts characterised by the shape or structure of the contact-making surface, e.g. grooved
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/10—Auxiliary devices for switching or interrupting
- H01P1/12—Auxiliary devices for switching or interrupting by mechanical chopper
Definitions
- the present invention relates to a switch for signals. microwave.
- switches which include, inside a metal cavity, two pads electrically conductors, each comprising a contact face, and a part electrically conductive movable between a closed position in which it rests on the contact faces of the pads and connects these electrically and an open position in which it is set back from said contact faces.
- the microwave signal is transmitted, at least by capacitive coupling, between the contact faces of the pads and the part electrically conductive.
- switches are often used to convey not only microwave signals, but also currents direct, for example bias currents, or currents medium or low frequency AC, for example currents feed.
- the switch operates satisfactory, whatever its conditions of use, for which is microwave signals but faults in operation may appear with regard to the currents of medium or low frequency, or direct currents.
- Friction wear would be even faster if the tops of the ripples had a sharp edge.
- the present invention aims to provide a switch for microwave signals, also usable for low frequency signals and continuous signals which solves the problems mentioned above and in particular has a very high reliability, whatever are the operating conditions to which it is subject.
- the subject of the present invention is a switch for microwave and continuous signals including inside a box metallic, an electrically conductive part and two studs electrically conductive, each having a contact face with a surface facing said piece, said piece electrically conductive being movable between a closed position in which it rests on the contact faces of the two studs and connects them electrically and an open position in which it is set back from said contact faces, characterized by the fact that at least one of the contact faces and / or the surface of said electrically conductive part are provided with protrusions comprising, according to at least one section plane perpendicular to the face contact, a sharp-edged section with an angle at the top less than 110 ° and a radius of curvature less than 0.05 mm.
- the device according to the invention allows, by reducing the bearing surface between the electrically conductive part and the faces contact pads, increase contact pressure.
- the grooves which separate two adjacent protrusions of the contact face of the pads allow to evacuate the impurities broken by the tops of the protuberances.
- protrusions are all contact zones between the studs and the electrically conductive part, which limits the risks false contacts.
- the protrusions extend along parallel section lines constant.
- these lines are rectilinear.
- these lines are circular and concentric.
- these lines are in a spiral.
- the face of contact of the studs may include a peripheral crown on which extend the circular or spiral lines while a recess is formed in the central part delimited by said crown of the contact face of the stud.
- the invention applies equally well to switches in which the contact face of the pads is provided with protuberances, while the surface of the electrically conductive part facing contact faces of the pads is smooth or provided with protrusions having the geometric characteristics defined above, that switches in which the contact face of the pads is smooth while the surface of the electrically conductive part facing contact faces of the pads is provided with said protrusions.
- the switch of Figure 1 has, inside a box 1 electrically conductive and earthed, two pads 2 electrically conductive, each connected to a terminal of a circuit electric, and an electrically conductive elongated part 3, is here in the form of a metal blade carried by a piston 4, axially movable as indicated by the double arrow.
- the metal blade 3 Due to the movements of the piston 4, the metal blade 3 is likely to assume a closed position, shown on the drawing, in which it rests on the end faces 5 pads 2, called contact faces in the sense of the invention, and a open position in which it is set back from the studs 2, preferably bearing against the wall of the housing 1 of so as not to be able to play the role of an antenna which would transmit electrical signals from one pad to another by radiation.
- the pads 2 of the switch of Figure 1 are circular and have protuberances 6 on their upper face 5 as visible in Figure 2.
- protrusions 6 are distributed over a crown peripheral 7 of the contact face 5 of the stud, a recess 8 being formed inside this crown 7 in the central part of the contact face of the stud.
- the protrusions 6 extend along lines of constant section, these lines being circular and concentric.
- the protrusions 6 have, according to an axial section plane of the stud, an acute section clearly visible in Figure 4.
- the radius has been transferred curvature (r) and the opening angle ⁇ at the top of each protuberance.
- the radius of curvature r is equal to 0.01 mm and the angle at the top is 75 °.
- the protuberances result from a crossing of circular and concentric projecting lines and radial broken lines.
- the protuberances result from a crossing of protruding straight lines extending in two constant directions perpendicular to each other.
- the protrusions 6, which have have been described on the contact face 5 of each stud, can also be provided on the surface 9 of the part electrically conductor 3 opposite the contact faces 5 of the pads, as shown in Figure 10 where we see that the end of the part contact 3 is triangular in shape.
- the geometry of the protrusions 6 must then present the same geometrical characteristics as those defined above for the protrusions provided on the contact face of the studs.
- the contact face of the pads can be smooth or also have protuberances.
Landscapes
- Contacts (AREA)
Abstract
Commutateur pour signaux hyperfréquences comprenant, à l'intérieur d'une cavité métallique, une pièce électriquement conductrice, et deux plots électriquement conducteurs, comportant chacun une face de contact avec une surface en regard de ladite pièce, ladite pièce électriquement conductrice étant mobile entre une position de fermeture dans laquelle elle prend appui sur les faces de contact des deux plots et les relie électriquement et une position d'ouverture dans laquelle elle se trouve en retrait desdites faces de contact. L'une au moins des faces de contact (5) et/ou la surface (9) de ladite pièce électriquement conductrice (3) sont munies de protubérances (6) comportant, selon au moins un plan de coupe perpendiculaire à la face de contact, une section de forme aiguë, ayant un angle au sommet (υ) inférieur à 110° et un rayon de courbure (r) inférieur à 0,05 mm.
Description
La présente invention concerne un commutateur pour signaux
hyperfréquences.
On connaít déjà par exemple par JP-A-5075302 de tels commutateurs qui comprennent, à
l'intérieur d'une cavité métallique, deux plots électriquement
conducteurs, comportant chacun une face de contact, et une pièce
électriquement conductrice mobile entre une position de fermeture dans
laquelle elle prend appui sur les faces de contact des plots et relie
ces derniers électriquement et une position d'ouverture dans laquelle
elle se trouve en retrait desdites faces de contact.
Ces commutateurs sont utilisés pour constituer des relais
électriques pour des signaux hyperfréquences, pour lesquels ils
assurent convenablement leur fonction de fermeture et d'ouverture du
circuit hyperfréquence, même dans des conditions de fonctionnement
difficiles, par exemple dans un environnement pollué par des impuretés.
En effet, même en cas de mauvais contact électrique entre
la pièce électriquement conductrice et les faces de contact des plots,
le signal hyperfréquence se transmet, au moins par couplage capacitif,
entre les faces de contact des plots et la pièce électriquement
conductrice.
En revanche, pour de basses fréquences, voire pour des
courants continus, un contact électrique de qualité est nécessaire
pour réaliser une bonne liaison électrique entre les plots et la pièce
électriquement conductrice.
Or, ces commutateurs sont souvent utilisés pour véhiculer
non seulement des signaux hyperfréquences, mais également des courants
continus, par exemple des courants de polarisation, ou des courants
alternatifs de moyenne ou basse fréquence, par exemple des courants
d'alimentation.
Dans ces circonstances, le commutateur fonctionne de façon
satisfaisante, quelles que soient ses conditions d'utilisation, pour
ce qui est des signaux hyperfréquences, mais des défauts de
fonctionnement peuvent apparaítre en ce qui concerne les courants de
moyenne ou basse fréquence, ou les courants continus.
Ce dysfonctionnement occasionnel du commutateur est
d'autant plus gênant qu'il n'est pas reproductible.
Il est donc difficile de déterminer précisément quelles
seraient les conditions à respecter pour garantir un fonctionnement
fiable du commutateur, pour une large plage de fréquences du courant
transmis.
Il est par ailleurs connu d'après GB-A-579 365, dans un agencement de
contact électrique utilisé pour des conducteurs coaxiaux hautes fréquences, de munir
d'ondulations la surface périphérique d'un élément tubulaire coulissant axialement dans
un autre élément tubulaire. Lors du mouvement relatif des éléments, les sommets des
ondulations, qui s'étendent parallèlement à l'axe, frottent contre la surface en regard et
s'usent rapidement. Après un nombre réduit de cycles, l'effet de contact serré recherché
n'a plus lieu.
L'usure par frottement serait encore plus rapide si les sommets des
ondulations présentaient une arête vive.
La présente invention vise à fournir un commutateur pour
des signaux hyperfréquences, également utilisable pour des signaux à fréquences faibles et des signaux continus qui résout les problèmes mentionnés
ci-dessus et présente notamment une très grande fiabilité, quelles que
soient les conditions de fonctionnement auxquelles il est soumis.
La présente invention a pour objet un commutateur pour
signaux hyperfréquences et continus comprenant à l'intérieur d'un boitier
métallique,une pièce électriquement conductrice et deux plots
électriquement conducteurs comportant chacun une face de contact avec
une surface en regard de ladite pièce, ladite pièce électriquement
conductrice étant mobile entre une position de fermeture dans laquelle
elle prend appui sur les faces de contact des deux plots et les relie
électriquement et une position d'ouverture dans laquelle elle se
trouve en retrait desdites faces de contact, caractérisé par le fait
que l'une au moins des faces de contact et/ou la surface de ladite
pièce électriquement conductrice sont munies de protubérances
comportant, selon au moins un plan de coupe perpendiculaire à la face
de contact, une section à arête vive, ayant un angle au sommet
inférieur à 110° et un rayon de courbure inférieur à 0,05 mm.
Le dispositif selon l'invention permet, en diminuant la
surface d'appui entre la pièce électriquement conductrice et les faces
de contact des plots, d'augmenter la pression de contact.
Ainsi, lorsque la pièce électriquement conductrice arrive
au contact des faces de contact des plots, l'arête vive des
protubérances brise d'éventuels films d'impuretés qui se seraient
déposés sur la pièce électriquement conductrice ou au sommet des
protubérances.
L'action néfaste d'impuretés dans l'environnement du
commutateur peut donc être évitée.
De même, lorsque le commutateur est soumis à de fortes
variations de température, il se produit des cycles de vaporisation,
condensation et solidification de l'eau présente dans l'air ambiant,
ce qui engendre la formation de pellicules de givre sur les faces de
contact des plots et sur la pièce électriquement conductrice.
L'action mécanique des protubérances permet, là encore, de
briser le film de givre et assure un bon contact électrique entre les
plots et la pièce électriquement conductrice.
Conformément à l'invention, les gorges qui séparent deux
protubérances adjacentes de la face de contact des plots permettent
d'évacuer les impuretés brisées par les sommets des protubérances.
Un autre avantage procuré par la présence de protubérances
sur les faces de contact des plots provient du fait que lesdites
protubérances sont autant de zones de contact entre les plots et la
pièce électriquement conductrice, ce qui permet de limiter les risques
de faux contacts.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les
protubérances s'étendent selon des lignes parallèles de section
constante.
Selon une première variante, ces lignes sont rectilignes.
Selon une seconde variante, ces lignes sont circulaires et
concentriques.
Selon une troisième variante, ces lignes sont en spirale.
Dans ces seconde et troisième variantes, la face de
contact des plots peut comporter une couronne périphérique sur
laquelle s'étendent les lignes circulaires ou en spirale tandis qu'un
évidement est ménagé dans la partie centrale délimitée par ladite
couronne de la face de contact du plot.
L'invention s'applique aussi bien à des commutateurs dans
lesquels la face de contact des plots est munie de protubérances,
tandis que la surface de la pièce électriquement conductrice en regard
des faces de contact des plots est lisse ou munie de protubérances
présentant les caractéristiques géométriques définies ci-dessus, qu'à
des commutateurs dans lesquels la face de contact des plots est lisse
tandis que la surface de la pièce électriquement conductrice en regard
des faces de contact des plots est munie desdites protubérances.
Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va
en décrire maintenant des modes de réalisation, donnés à titre
d'exemples non limitatifs, en référence au dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 est une vue en coupe d'un commutateur selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 est une vue en perspective d'un plot du commutateur de la figure 1,
- la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 2,
- la figure 4 est une vue rapprochée des protubérances du plot de la figure 3,
- la figure 5 est une vue de détail de la partie 5 de la figure 4,
- les figures 6 à 9 sont des vues de dessus de plots comportant des protubérances de différents types, et
- la figure 10 est une vue en perspective d'une pièce électriquement conductrice d'un commutateur selon la figure 1.
Le commutateur de la figure 1 comporte, à l'intérieur d'un
boítier 1 électriquement conducteur et relié à la masse, deux plots 2
électriquement conducteurs, reliés chacun à une borne d'un circuit
électrique, et une pièce allongée 3 électriquement conductrice, se
présentant ici sous la forme d'une lame métallique portée par un
piston 4, axialement mobile comme indiqué par la double flèche.
Du fait des déplacements du piston 4, la lame métallique 3
est susceptible de prendre une position de fermeture, représentée sur
le dessin, dans laquelle elle prend appui sur les faces d'extrémité 5
des plots 2, appelées faces de contact au sens de l'invention, et une
position d'ouverture dans laquelle elle se situe en retrait des plots
2, en prenant appui de préférence contre la paroi du boítier 1 de
manière à ne pas pouvoir jouer le rôle d'une antenne qui transmettrait
des signaux électriques d'un plot à l'autre par radiation.
Les plots 2 du commutateur de la figure 1 sont circulaires
et présentent des protubérances 6 sur leur face supérieure 5 comme
visible sur la figure 2.
Ces protubérances 6 sont réparties sur une couronne
périphérique 7 de la face de contact 5 du plot, un évidement 8 étant
ménagé à l'intérieur de cette couronne 7 dans la partie centrale de la
face de contact du plot.
Dans l'exemple représenté sur les figures 2 et 3, les
protubérances 6 s'étendent selon des lignes de section constante, ces
lignes étant circulaires et concentriques.
Conformément à l'invention, les protubérances 6
présentent, selon un plan de coupe axial du plot, une section aiguë
clairement visible sur la figure 4.
Sur la vue de détail de la figure 5, on a reporté le rayon
de courbure (r) et l'angle d'ouverture au sommet de chaque
protubérance.
Dans l'exemple illustré, le rayon de courbure r est égal à
0,01 mm et l'angle au sommet est égal à 75°.
D'autres variantes de protubérances sont représentées aux
figures 6 à 9.
Sur la figure 6, les lignes de protubérance s'étendent
radialement par rapport au plot.
Sur la figure 7, elles s'étendent parallèlement entre
elles suivant une direction constante.
Sur la figure 8, les protubérances résultent d'un
croisement de lignes saillantes circulaires et concentriques et de
lignes brisées radiales.
Sur la figure 9, les protubérances résultent d'un
croisement de lignes saillantes rectilignes s'étendant suivant deux
directions constantes perpendiculaires entre elles.
Conformément à l'invention, les protubérances 6, qui ont
été décrites sur la face de contact 5 de chaque plot, peuvent
également être prévues sur la surface 9 de la pièce électriquement
conductrice 3 en regard des faces de contact 5 des plots, comme
représenté sur la figure 10 où l'on voit que l'extrémité de la pièce
de contact 3 est de forme triangulaire.
La géométrie des protubérances 6 doit alors présenter les
mêmes caractéristiques géométriques que celles définies ci-dessus pour
les protubérances prévues sur la face de contact des plots.
Dans cette variante, la face de contact des plots peut
être lisse ou comporter également des protubérances.
Il est bien entendu que les modes de réalisation qui
viennent d'être décrits ne présentent aucun caractère limitatif et
qu'ils pourront recevoir toutes modifications désirables sans sortir
pour cela du cadre de l'invention.
Claims (5)
- Commutateur pour signaux hyperfréquences et continus comprenant, à l'intérieur d'un boitier métallique, une pièce électriquement conductrice, et deux plots électriquement conducteurs, comportant chacun une face de contact avec une surface en regard de ladite pièce, ladite pièce électriquement conductrice étant mobile entre une position de fermeture dans laquelle elle prend appui sur les faces de contact des deux plots et les relie électriquement et une position d'ouverture dans laquelle elle se trouve en retrait desdites faces de contact, caractérisé par le fait que l'une au moins des faces de contact (5) et/ou la surface (9) de ladite pièce électriquement conductrice (3) sont munies de protubérances (6) comportant, selon au moins un plan de coupe perpendiculaire à la face de contact une section à arête vive, ayant un angle au sommet ( ) inférieur à 110° et un rayon de courbure (r) inférieur à 0,05 mm.
- Commutateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les protubérances (6) s'étendent selon des lignes parallèles de section constante.
- Commutateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les lignes sont rectilignes.
- Commutateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les lignes sont circulaires et concentriques.
- Commutateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les lignes sont en spirale.
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