JP4667498B2 - 同軸切替器及びその切替方法 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナへの接続を一の送信機の出力から別の送信機の出力に切り替える同軸切替器及びその切替方法に関する。

従来、アンテナへの接続を一の送信機の出力から別の送信機の出力に切り替える同軸切替器が知られている。同軸切替器は、切替時に送信機を停止し、２秒程度の停波を生じて切り替えるものが通常であるが、２４時間放送が常態化した現在においては、保守・補修等により、放送中に送信機を現用から予備にシームレスに切り替えることが求められている。そのため、同軸切替器を用いる同軸切替装置として、切替時に送信機を停止させずに起動状態のまま切り替える、完全無停波（シームレス）の切替が可能なクロスオーバー方式の同軸切替装置が提案されている（特許文献１、２参照）。

特許文献１の同軸切替装置は、結合度３ｄＢの方向性結合器の両方の主線路入力端子に送信機出力を接続し、両方の主線路出力端子に負荷を接続し、主線路の出力端子同士及び副線路の結合出力端子同士を結び、且つそれらの中間に２個の容量結合形同軸切替器を置き、これを同時に開閉することによって動作中の送信機出力を切り替えるものである。

特許文献２の同軸切替装置は、正規化インピーダンス１の１／２波長線路を各々介して第１及び第２の入力端子にそれぞれ接続し、正規化インピーダンス１の１／２波長線路を共通に介して第１の出力端子に共通に接続した第１の高周波スイッチ群と、正規化インピーダンス１の１／２波長線路を各々介して第１及び第２の入力端子にそれぞれ接続し、正規化インピーダンス１／√２及び１をそれぞれ有する１／４波長線路を共通に直列に介して第１の出力端子に共通に接続すると共に、正規化インピーダンス１乃至１／√２の１／４波長線路を共通に介して第２の出力端子に共通に接続した第２の高周波スイッチの群とを備え、合成切替のための高周波スイッチの閉成が完了した後に合成切替のための高周波スイッチの開放を行うものであり、特許文献１の２個の同軸切替器に代えて第１、第２の高周波スイッチの群を設け、２個の方向性結合器に代えて７つのインピーダンス整合線路を設けたものである。

実開昭５７−１０４６６８号公報 特開平１−２８０９０１号公報

ところで、上記クロスオーバー方式の同軸切替装置は、停波を生じさせずに送信機の出力を切り替えることが可能であるものの、２台の同軸切替器或いはこれに対応するスイッチ群が必要になるため、装置が大型化してしまうと共に、非常に高コストとなるという問題がある。そのため、地上デジタル放送において、受信機側で問題が生じない程度まで切替時間（クロスタイム）を短縮し、準シームレスで送信機を切り替えることを可能とすると共に、機器構成の小型化、低コスト化を図ることができる同軸切替器が求められている。

本発明は上記問題点に鑑みて提案するものであって、地上デジタル放送で使用した場合においては、受信機側で問題が生じない程度まで切替時間（クロスタイム）を短縮し、準シームレスで送信機を切り替えることを可能とすると共に、機器構成の小型化、低コスト化を図ることができるような同軸切替器及びその切替方法を提供することを目的とする。

本発明の同軸切替器は、第１の端子と第２の端子を短絡し、その短絡を解除する第１の内導体と、前記第２の端子と第３の端子を短絡し、その短絡を解除する第２の内導体と、前記第３の端子と第４の端子を短絡し、その短絡を解除する第３の内導体と、前記第４の端子と前記第１の端子を短絡し、その短絡を解除する第４の内導体とを備え、前記第２の内導体と前記第４の内導体での短絡を解除している状態で、且つ前記第１の内導体と前記第３の内導体で短絡している状態から、前記第１の内導体と前記第２の内導体と前記第３の内導体と前記第４の内導体で短絡している状態を経て、前記第１の内導体と前記第３の内導体での短絡を解除している状態で、且つ前記第２の内導体と前記第４の内導体で短絡している状態に至らせることを特徴とする。

また、本発明の同軸切替器は、前記第１〜前記第４の内導体を移動して前記短絡及び前記短絡解除の状態にすることを特徴とする。

また、本発明の同軸切替器は、前記第１〜前記第４の内導体を付勢体により前記各端子に付勢可能とすることを特徴とする。

また、本発明の同軸切替器は、前記第１〜前記第４の内導体の前記各端子への接触部を弾性部材とすることを特徴とする。

また、本発明の同軸切替器は、前記弾性部材をベローズ若しくはバネ材とすることを特徴とする。

また、本発明の同軸切替器は、モータで駆動するピニオンと連動するラックで、前記第１〜前記第４の内導体を前記付勢体による付勢方向と反対方向に付勢し、前記付勢体による付勢を規制可能とすることを特徴とする。

また、本発明の同軸切替器は、前記モータと前記ピニオンとの間に、前記付勢体の付勢により前記ピニオンに回転が生ずることを防止する逆回転防止機構を設けることを特徴とする。

また、本発明の同軸切替器は、前記モータのシャフトに一定以上の回転トルクの負荷で動力伝達を解除するフリクションクラッチを設けることを特徴とする。

また、本発明の同軸切替器は、駆動するカム部の突出部で、前記第１〜前記第４の内導体の前記付勢体による付勢を規制可能とすることを特徴とする。

また、本発明の同軸切替器は、第１の方向に於いて両側に突出する前記突出部を設け、前記第１の方向と略直交する第２の方向に於いて、前記第１の方向の前記突出部と異なる位置で両側に突出する突出部を設け、前記第１の方向と前記第２の方向と略直交する第３の方向に前記カム部を移動することにより、前記第１〜前記第４の内導体の前記付勢体による付勢を規制することを特徴とする。

また、本発明の同軸切替器は、前記第１〜前記第４の内導体と前記第１〜前記第４の内導体が接触する前記各端子との間に誘電体を設けることを特徴とする。

また、本発明の同軸切替器は、前記第１〜前記第４の端子と前記第１〜前記第４の内導体とが配置される空間の寸法を、使用周波数に対する遮断領域を構成するように設定することを特徴とする。

また、本発明の同軸切替器は、前記第１〜前記第４の内導体のうち前記短絡解除の状態の内導体を接地することを特徴とする。

また、本発明の同軸切替器の切替方法は、第１の端子と第２の端子を短絡する第１の内導体と、前記第２の端子と第３の端子を短絡する第２の内導体と、前記第３の端子と第４の端子を短絡する第３の内導体と、前記第４の端子と前記第１の端子を短絡する第４の内導体とを備える同軸切替器の切替方法であって、前記第２の内導体と前記第４の内導体での短絡を解除し、且つ前記第１の内導体と前記第３の内導体で短絡している状態から、前記第１の内導体と前記第２の内導体と前記第３の内導体と前記第４の内導体で短絡している状態を経て、前記第１の内導体と前記第３の内導体での短絡を解除し、且つ前記第２の内導体と前記第４の内導体で短絡している状態に至らせることを特徴とする。

本発明の同軸切替器（請求項１）又はその切替方法（請求項１４）は、一の組の内導体（第２の内導体と第４の内導体）による短絡を解除している状態で、別の組の内導体（第１の内導体と第３の内導体）で短絡している状態から、別の組の内導体による短絡を解除している状態で、一の組の内導体で短絡している状態とする際に、一の組と別の組の内導体による短絡状態を経ることにより、切替時間（クロスタイム）を大幅に短縮できると共に、送信機を起動状態にしたまま出力を切り替えることができる。因みに、地上デジタル放送では、送信電力の低下等により伝送信号に誤りが生じても、切替時間（クロスタイム）が概ね１５ｍｓｅｃ以下ならば、受信機側の誤り訂正技術等により、映像・音声に影響を与えないシームレスに準じる切替が可能であることが実験により確認されているが、本発明では起動状態の２台の送信機の切替試験を行ったところ、切替時間は１３ｍｓｅｃを達成している。従って、地上デジタル放送において、受信機側で問題が生じない程度まで切替時間を短縮し、送信機を起動状態にしたまま送信機の出力を切り替えることで準シームレス切替ができる。また、単独の同軸切替器で準シームレスの切替が可能となるので、機器構成の大幅な小型化し、低コスト化することができる。

また、請求項２では、第１〜第４の内導体を移動して短絡及び短絡解除の状態にすることにより、簡単且つ小型化した構成で、準シームレスの切替が可能な同軸切替器を得ることができる。

また、請求項３では、第１〜第４の内導体を付勢体により各端子に付勢可能とすることにより、内導体を端子に確実に接触させて短絡することができる。

また、請求項４では、第１〜第４の内導体の各端子への接触部を弾性部材とすることにより、一の組と別の組の内導体を同時に短絡する状態を確実に得ることができる。

また、請求項５では、弾性部材をベローズ若しくはバネ材とすることにより、端子との接触が確保でき、且つ一の組と別の組の内導体による同時短絡状態をより一層確実に得ることができる。

また、請求項６では、モータで駆動するピニオンと連動するラックで、第１〜第４の内導体を付勢体による付勢方向と反対方向に付勢し、付勢体による付勢を規制可能とすることにより、内導体の移動機構の安定性や耐久性を高めることができる。

また、請求項７では、モータとピニオンとの間に、前記付勢体の付勢により前記ピニオンに回転が生ずることを防止する逆回転防止機構を設けることにより、付勢体の付勢で意図しないピニオンの回転が生ずることを防止し、所要の短絡状態及び短絡解除状態を確実に維持することができる。

また、請求項８では、モータのシャフトに一定以上の回転トルクの負荷で動力伝達を解除するフリクションクラッチを設けることにより、一定以上のトルク負荷時に動力が伝わらないようにし、動力伝達経路の各部に過大な負荷がかかることを防止し、強い衝撃を軽減することができると共に、モータに過大な負荷がかかることも防止できる。

また、請求項９では、駆動するカム部の突出部で、第１〜第４の内導体の付勢体による付勢を規制可能とすることにより、よりスムーズな切替動作が可能となる。

また、請求項１０では、第１の方向に於いて両側に突出する突出部を設け、第１の方向と略直交する第２の方向に於いて、第１の方向の突出部と異なる位置で両側に突出する突出部を設け、第１の方向と第２の方向と略直交する第３の方向にカム部を移動することにより、第１〜第４の内導体の付勢体による付勢を規制することにより、カム部を直線的に移動させる簡単な構成で切替を行うことが可能となる。

また、請求項１１では、第１〜第４の内導体と第１〜第４の内導体が接触する各端子との間に誘電体を設けることにより、端子と内導体を接触せずとも一定距離まで近付けるだけで、端子と内導体を高周波的に短絡状態（容量性結合）とすることができる。また、送信機の起動状態、即ち端子と内導体との間に高周波電力が印加された状態において、切り替えを行っても、端子と内導体との間に誘電体が存在することにより、端子と内導体との間で高周波放電が発生することを防止できる。

また、請求項１２では、第１〜第４の端子と第１〜第４の内導体とが配置される空間の寸法を、使用周波数に対する遮断領域を構成するように設定することにより、一方の端子から他方の端子への漏洩電波を遮断することが可能となり、端子間のアイソレーションを良くすることができる。

また、請求項１３では、第１〜第４の内導体のうち短絡解除の状態の内導体を接地することにより、内導体を介して一方の端子から他方の端子への漏洩電波を遮断することが可能となり、端子間のアイソレーションを良くすることができる。

本発明の実施形態の同軸切替器について図面に基づき説明する。尚、本発明は、準シームレスの切替が可能で、地上デジタル放送の送信局に使用すると有用であるが、地上デジタル放送用に限られることなく、通信用など他の用途にも当然適用できるものである。

〔第１実施形態の同軸切替器〕
第１実施形態の同軸切替器１０は、図１〜図３に示すように、平面視で方形の４辺に位置するようにそれぞれ配置される、内導体に相当する可動内導体２１ａ〜２１ｄと、平面視で方形の頂点に４箇所に略位置するようにそれぞれ配置される端子３１〜３４とを備える。第１の可動内導体２１ａは第１の端子３１と第２の端子３２を短絡／短絡解除可能に設けられ、第２の可動内導体２１ｂは第２の端子３２と第３の端子３３を短絡／短絡解除可能に設けられ、第３の可動内導体２１ｃは第３の端子３３と第４の端子３４を短絡／短絡解除可能に設けられ、第４の可動内導体２１ｄは第４の端子３４と第１の端子３１を短絡／短絡解除可能に設けられている。尚、図１では図３の筐体５０及び接触バネ５２を省略して図示している。

可動内導体２１ａ〜２１ｄは各々細長の板状であり、接触部である長手方向の両端近傍の内面には、弾性部材として導電性のベローズ２２ａ〜２２ｄが配設され、各端子３１〜３４にベローズ２２ａ〜２２ｄを介して接触するようになっている。可動内導体２１ａ〜２１ｄの中央には棒状の伝達部材２３ａ〜２３ｄが貫通され、可動内導体２１ａ〜２１ｄに固定されている。可動内導体２１ａ〜２１ｄの外側における伝達部材２３ａ〜２３ｄの端部には付勢体として弾性バネ２４ａ〜２４ｄが設けられており、各可動内導体２１ａ〜２１ｄはそれぞれ弾性バネ２４ａ〜２４ｄによって端子３１〜３４がある内方に付勢され、ベローズ２２ａ〜２２ｄを介して端子３１〜３４に接触するように付勢されている。

伝達部材２３ａ〜２３ｄの内端には、ラック２５ａ〜２５ｄの外端がそれぞれ対応して配置されている。ラック２５ａ、２５ｃと、ラック２５ｂ、２５ｄとは、外方に突出する動作と内方に引っ込む動作をそれぞれの組内で同様の方向に行うと共に、それぞれの組毎で相反して行うようになっており、可動内導体２１ａ〜２１ｄを弾性バネ２４ａ〜２４ｄによる付勢方向と反対方向に付勢し、付勢体である弾性バネ２４ａ〜２４ｄによる付勢を規制可能である。

即ち、図２に示すように、ラック２５ａ、２５ｃが内方に引っ込み、ラック２５ｂ、２５ｄが外方に突出した場合に、ラック２５ａ、２５ｃの付勢解除と弾性バネ２４ａ、２４ｃの付勢により、可動内導体２１ａが端子３１と端子３２を短絡し、可動内導体２１ｃが端子３３と端子３４を短絡すると共に、外方に突出するラック２５ｂ、２５ｄの付勢により、可動内導体２１ｂ、２１ｄが外方に移動し、可動内導体２１ｂによる端子３２と端子３３の短絡が解除され、可動内導体２１ｄによる端子３４と端子３１の短絡が解除される。逆に、ラック２５ｂ、２５ｄが内方に引っ込み、ラック２５ａ、２５ｃが外方に突出した場合には、ラック２５ｂ、２５ｄの付勢解除と弾性バネ２４ｂ、２４ｄの付勢により、可動内導体２１ｂが端子３２と端子３３を短絡し、可動内導体２１ｄが端子３４と端子３１を短絡すると共に、外方に突出するラック２５ａ、２５ｃの付勢により、可動内導体２１ａ、２１ｃが外方に移動し、可動内導体２１ａによる端子３１と端子３２の短絡が解除され、可動内導体２１ｃによる端子３３と端子３４の短絡が解除される。

同軸切替器１０の略中央には、図示省略するモータの動力によって回動するシャフト４０が設けられており、シャフト４０にはピニオン４１が取り付けられている。ピニオン４１にはピニオン４２、４３が噛み合わされており、ピニオン４２、４３は、同軸切替器１０の方形の対角線上に位置するように配置され、ピニオン４１の両側に位置している。ピニオン４２、４３は軸部を介して下側のピニオン４４、４５とそれぞれ連結されており、ピニオン４４にはラック２５ｃ、２５ｄが噛み合わされ、ピニオン４５にはラック２５ａ、２５ｂが噛み合わされている。

図１の一点鎖線矢印に示すように、モータを駆動してシャフト４０とピニオン４１を反時計周りに回転すると、ピニオン４１と噛合されているピニオン４２、４３は時計周りに回転し、ピニオン４２、４３と同軸配置されているピニオン４４、４５も時計回りに回転する。そして、図２の一点鎖線矢印に示すように、ピニオン４４の時計回りの回転により、ラック２５ｃが外方に突出し且つラック２５ｄが内方に引っ込められ、ピニオン４５の時計回りの回転により、ラック２５ａが外方に突出し且つラック２５ｂが内方に引っ込められる。逆に、モータを駆動してシャフト４０とピニオン４１を時計周りに回転すると、ピニオン４１と噛合されているピニオン４２、４３は反時計周りに回転し、ピニオン４２、４３と同軸配置されているピニオン４４、４５も反時計回りに回転する。そして、ピニオン４４の反時計回りの回転により、ラック２５ｄが外方に突出し且つラック２５ｃが内方に引っ込められ、ピニオン４５の反時計回りの回転により、ラック２５ｂが外方に突出し且つラック２５ａが内方に引っ込められる。

同軸切替器１０は、図３に示すように、可動内導体２１ａ〜２１ｄの外側に平面視方形の箱形である導電性の筐体５０を有し、筐体５０の各側壁５０１の内面には、その内面に沿って平面的配置されている導電性の板バネ、メッシュ状のバネ等の接触バネ５２が配設され、筐体５０と導通することにより接地電位になっている。筐体５０の側壁５０１と接触バネ５２には貫通穴が設けられ、その貫通穴に各伝達部材２３ａ〜２３ｄが遊挿するようにして貫通されており、各伝達部材２３ａ〜２３ｄの外端部に設けられている弾性バネ２４ａ〜２４ｄは側壁５０１の外面に固定されている。接触バネ５２には、ラック２５ａ〜２５ｄで外方に付勢された可動内導体２１ａ〜２１ｄが当接されるようになっており、短絡解除状態の可動内導体２１ａ〜２１ｄが接触バネ５２と接触した際に接地するようになっている。また、筐体５０の中央には、平面視略十字状に形成された内側壁５１が設けられ、内側壁５１内には、シャフト４０、ピニオン４１〜４５、ラック２５ａ〜２５ｄから構成される可動機構６０が収容され、伝達部材２３ａ〜２３ｄが各内側壁５１を遊挿するように貫通するようにして設けられている。

図３（ｂ）に示す筐体５０の側壁５０１と下板５０２と上板５０３と内側壁５１で形成され、可動内導体２１ａ〜２１ｄが配置される空間は、その断面視縦横の寸法で規定される周波数超の高周波のみを通し、その周波数以下の電波を減衰して遮断する導波管のようになっており、使用周波数に対する遮断領域を構成している。

第１実施形態の同軸切替器１０を使用する場合には、例えば図４（ａ）に示すように、ラック２５ａ、２５ｃで伝達部材２３ａ、２３ｃを外方に付勢し弾性バネ２４ａ、２４ｃの内方付勢を規制して、可動内導体２１ａ、２１ｃを端子３１、３２や端子３３、３４に非接触とし、弾性バネ２４ｂ、２４ｄの内方付勢で、可動内導体２１ｂ、２１ｄをベローズ２２ｂ、２２ｄを介して端子３２、３３や端子３４、３１と接触させた状態とする（第１の状態）。尚、端子３１〜３４の接続は、一方の対角線に位置するものを送信機に接続し、他方の対角線に位置するものをアンテナと擬似負荷に接続するものであれば適宜であり、例えば端子３１を現用の送信機、端子３３を予備の送信機、端子３２をアンテナ、端子３４を擬似負荷に接続する。

その後、モータを駆動してシャフト４０やピニオン４１〜４５を回転し、ラック２５ａとラック２５ｃを引き込むと共にラック２５ｂとラック２５ｄを突出する。尚、ラック２５ａ〜２５ｄの各先端部には、その歯と逆の背面側に段差部が形成されており、引き込み時に対抗するラック２５ａと２５ｃ或いはラック２５ｂと２５ｄが先端部で重なるようにして引き込まれ、狭いスペースで十分なストロークがとれるようになっている（図２参照）。

図４（ｂ）に示すように、ラック２５ａとラック２５ｃの引き込みにより、弾性バネ２４ａ、２４ｃで内方に付勢されている可動内導体２１ａ、２１ｃが内方に移動し、ベローズ２２ａが端子３１、３２に、ベローズ２２ｃが端子３３、３４に接触し、可動内導体２１ａ、２１ｃにより端子３１、３２と端子３３、３４が短絡される。また、ラック２５ｂとラック２５ｄの外方突出により、伝達部材２３ｂ、２３ｄが外方に押圧され、弾性バネ２２ｂ、２４ｄの付勢を規制して可動内導体２１ｂ、２１ｄが外方に移動する。この時、蛇腹状のベローズ２２ｂ、２２ｄは、その弾性的な復元により、可動内導体２１ｂ、２１ｄが所定距離だけ外方移動するまでは、端子３２、３３と端子３４、３１と接触し続け、端子３１と３２、端子３２と３３、端子３３と３４、端子３４と３１が、可動内導体２１ａ〜２１ｄで一度に短絡される状態となる（第２の状態）。

その後、図４（ｃ）に示すように、可動内導体２１ａ、２１ｃの内方移動が進行し、ベローズ２２ａ、２２ｃがより端子３１、３２や端子３３、３４に押し付けられ、可動内導体２１ａ、２１ｃにより端子３１、３２や端子３３、３４がより安定して短絡される。他方で、可動内導体２１ｂ、２１ｄの外方移動が進行し、可動内導体２１ｂ、２１ｄが所定距離を超えて外方に移動すると、ベローズ２２ｂ、２２ｄが自由長まで復元して端子３２、３３と端子３４、３１とから離れ、短絡が解除される（第３の状態）。尚、第３の状態から第１の状態に至る際にも、同様に端子３１〜３４を可動内導体２１ａ〜２１ｄで全短絡した第２の状態を経て変更される。

第１実施形態の同軸切替器１０は、第１の状態から第３の状態或いは第３の状態から第１の状態に至る際に、端子３１〜３４を可動内導体２１ａ〜２１ｄで全短絡した第２の状態を経る構成により、切替時間（クロスタイム）を大幅に短縮することができる。従って、地上デジタル放送において、受像機側で問題が生じない程度まで切替時間を短縮し、送信機を起動状態にしたまま送信機の出力を切り替えることで、準シームレスに切り替えることができる。また、単独の同軸切替器で準シームレスの切替を行うことができるので、機器構成を大幅に小型化し、低コスト化することができる。

また、可動内導体２１ａ〜２１ｄを弾性バネ２４ａ〜２４ｄにより各端子３１〜３４に付勢可能とし、接触部をベローズ２２ａ〜２２ｄとすることにより、可動内導体２１ａ〜２１ｄを端子３１〜３４に確実に接触させ、短絡することができると共に、一の組の可動内導体２１ａ、２１ｃの短絡と別の組の可動内導体２１ｂ、２１ｄの短絡を同時に実現する状態を確実に得ることができる。また、モータで駆動するピニオン４１〜４５と連動するラック２５ａ〜２５ｄで、可動内導体２１ａ〜２１ｄを付勢体である弾性バネ２４ａ〜２４ｄの方向に付勢し、弾性バネ２４ａ〜２４ｄによる付勢を規制可能とすることにより、可動内導体２１ａ〜２１ｄの移動機構の安定性や耐久性を高めることができる。また、端子３１〜３４と可動内導体２１ａ〜２１ｄとが配置される空間の寸法を、使用周波数に対する遮断領域を構成するように設定することにより、又、短絡解除の状態の可動内導体２１ａ〜２１ｄを接触バネ５２で接地することにより、端子３１〜３４間の漏洩電波を遮断することが可能となり、端子３１〜３４間のアイソレーションを高めることができる。

〔第２実施形態の同軸切替器〕
第２実施形態の同軸切替器は、図５に示すように、モータ７０とピニオン４１との間に、モータ７０からの入力のトルクを増幅するトルク増幅機構と、ピニオン４１の回転や、ピニオン４１からモータ７０への動力の入力を防止する逆回転防止機構を設けるものである。尚、これらに関わる構成以外は第１実施形態と同様であり、その説明を省略する。

モータ７０のシャフト７１の先端にはギア７２が設けられ、ギア７２はギア７２より大径のギア７３と噛合されており、ギア７３でトルクが増幅され、ギア７２とギア７３でトルク増幅機構を構成している。

更に、ギア７３にはシャフト７４の一方の端部が連結され、シャフト７４の他方の端部には、細長板状のローラアーム７５の一方の端部が取り付けられている。ローラアーム７５の他方の端部には、ローラアーム７５のギア７３とは逆の面から突出するローラ７６が設けられている。また、一方の端部にピニオン４１が取り付けられているシャフト４０の他方の端部には、細長板状のローラガイド７７の一方の端部が取り付けられている。ローラガイド７７の他方の端部よりには長手方向に延びる長穴７８が形成され、長穴７８にローラアーム７５のローラ７６が係合されている。前記シャフト７４、ローラアーム７５、ローラ７６、ローラガイド７７、長穴７８、シャフト４０により、逆回転防止機構を構成している。

モータ７０の回転時には、モータ７０の回転力がギア７２からギア７３に伝達され、ギア７３でトルクを増幅されてシャフト７４の回転として伝達される。そして、シャフト７４に取り付けられているローラアーム７５が回転し、ローラ７６が長穴７８内を摺動する。ローラ７６は摺動の開始時に長穴７８の内端に位置し、ローラアーム７５の回転の進行に応じて長穴７８の外端に至り、その後、ローラ７６は外端から長穴７８の内端に至って摺動が終了する。更に、ローラ７６の長穴７８内の前記移動に応じて、ローラガイド７７が回転し、シャフト４０を介してピニオン４１に回転が伝達され、例えばギア７３、ローラアーム７５の略２７０度の回転と対応してピニオン４１が略９０度回転するようになっている。また、ピニオン４１を逆方向に回転する際には、モータ７０を逆方向に回転して、上記と同様の逆方向の動作を行う。この際、モータ７０の正逆回転の何れにおいても、ローラ７６がシャフト４０と最も近い長穴７８の内端から回転を開始することから、モータ７０の起動時にかかる負荷を軽くすることができる。

一方、弾性バネ２４ａ、２４ｃ又は弾性バネ２４ｂ、２４ｄが付勢する力が、モータ７０による意図する回転方向とは逆方向の回転力として、ピニオン４１に加わり、ローラガイド７７に伝達される。しかし、前記ローラガイド７７に伝達された力は、ローラガイド７７をシャフト４０を中心に回転する方向、即ちローラガイド７０の長手方向と略直角方向に作用し、ローラ７６を長穴７８に沿って移動するローラガイド７７の長手方向への力が作用しないため、ローラガイド７７は摺動することができず、逆回転が防止される。

第２実施形態の同軸切替器を用いることにより、第１実施形態と同様の効果が得られることに加え、モータ７０からより大きな回転力を得ることができる。従って、モータ７０から大きなトルクを取り出せるので、大型のモータを使用する必要が無い等、モータ等の可動機構の構造を小型化し、同軸切替器の一層の小型化を図ることができる。また、付勢体である弾性バネ２４ａ、２４ｃ又は弾性バネ２４ｂ、２４ｄの付勢で、意図しない回転が生ずることを防止し、所要の短絡状態及び短絡解除状態を確実に維持することができる。

〔第３実施形態の同軸切替器〕
第３実施形態の同軸切替器は、図６に示すように、平面視で方形の頂点の４箇所に略位置するようにしてそれぞれ配置される端子３１〜３４を有し、前記方形の４辺の各中央に位置するようにして、内導体に相当する各々細長板状である可動内導体２１ａ〜２１ｄが配置されている。可動内導体２１ａには、両側に位置する端子３１、３２にそれぞれ向かい両側部から突出するようにして、弾性部材のバネ材に相当する板バネ２６ａ・２６ａが設けられている。一対の板バネ２６ａ・２６ａは、弾性変形する厚さ方向の面が端子３１、３２に面するように配置され、それぞれ端子３１と端子３２に前記方形の外側から当接可能である。他の可動内導体２１ｂ〜２１ｄについても同様の配置で板バネ２６ｂ〜２６ｄが設けられ、各端子３１〜３４に当接可能である。

即ち、可動内導体２１ａ及び板バネ２６ａ、可動内導体２１ｂ及び板バネ２６ｂ、可動内導体２１ｃ及び板バネ２６ｃ、可動内導体２１ｄ及び板バネ２６ｄは、それぞれ前記方形の４辺に位置するように配置されており、第１の可動内導体２１ａ或いはこれと板バネ２６ａは第１の端子３１と第２の端子３２を短絡／短絡解除可能に設けられ、第２の可動内導体２１ｂ或いはこれと板バネ２６ｂは第２の端子３２と第３の端子３３を短絡／短絡解除可能に設けられ、第３の可動内導体２１ｃ或いはこれと板バネ２６ｃは第３の端子３３と第４の端子３４を短絡／短絡解除可能に設けられ、第４の可動内導体２１ｄ或いはこれと板バネ２６ｄは第４の端子３４と第１の端子３１を短絡／短絡解除可能に設けられ、可動内導体２１ａ〜２１ｄは各端子３１〜３４に板バネ２６ａ〜２６ｄを介して接触する。

また、第１実施形態と同様に、可動内導体２１ａ〜２１ｄの中央には棒状の伝達部材２３ａ〜２３ｄが貫通され、可動内導体２１ａ〜２１ｄに固定されている。可動内導体２１ａ〜２１ｄの外側における伝達部材２３ａ〜２３ｄの端部には付勢体として弾性バネ２４ａ〜２４ｄが設けられており、各可動内導体２１ａ〜２１ｄはそれぞれ弾性バネ２４ａ〜２４ｄによって端子３１〜３４がある内方に付勢され、板バネ２６ａ〜２６ｄを介して端子３１〜３４に接触するように付勢されている。尚、図６では第１実施形態と同様に筐体５０及び接触バネ５２を省略して図示している。

伝達部材２３ａ〜２３ｄの内端に対応する位置にはカム部８３が配置されている。カム部８３は、平面視略十字形の部材であり、その上面８３１の中央から突出するようにしてシャフト８２が設けられ、カム部８３と反対側のシャフト８２の端部はソレノイド８１に取り付けられている。ソレノイド８１は例えばラッチングソレノイドで構成され、ソレノイド８１内のコイルに電流を流してソレノイド８１を駆動することにより、シャフト８２が直線的に移動し、そのシャフト８２を介してカム部８２が直線的に移動するようになっている。

図７に示すように、カム部８３の可動内導体２１ａ、２１ｃに向いている各側面８３２には、その下端部に外側に突出する突出部８３３が設けられており、第１の方向に相当する可動内導体２１ａ、２１ｃと対向する方向で突出部８３３・８３３が両側に突出して設けられている。突出部８３３は、垂直に平面状に延びる側面８３２から略下端に向かって傾斜する形状で形成されており、突出部８３３が形成されていない側面８３２から突出部８３３の側面にはなだらかに移行するようになっている。また、カム部８３の可動内導体２１ｂ、２１ｄに向いている各側面８３４には、その上端部から中間部にかけて外側に突出する突出部８３５が設けられており、第１の方向と略直交する第２に方向に相当する可動内導体２１ｂ、２１ｄと対向する方向において、突出部８３３・８３３と異なる位置或いは高さで突出部８３５・８３５が両側に突出して設けられている。突出部８３５は、垂直に平面状に延びる側面８３４から略上端に向かって略弧状に凸となるように傾斜する形状で形成されており、突出部８３５が形成されていない側面８３４から突出部８３５の側面にはなだらかに移行するようになっている。

伝達部材２３ａと２３ｃの内端は、弾性バネ２４ａ、２４ｃの付勢により、カム部８３の突出部８３３が形成されていない側面８３２の部分又は突出部８３３に当接しており、伝達部材２３ｂと２３ｄの内端は、弾性バネ２４ｂ、２４ｄの付勢により、カム部８３の突出部８３５又は突出部８３５が形成されていない側面８３４の部分に当接している。

図６の状態では、第１の方向において伝達部材２３ａと２３ｃの内端がカム部８３の突出部８３３が形成されていない側面８３２の部分に当接し、弾性バネ２４ａ、２４ｃの付勢により、可動内導体２１ａが板バネ２６ａ・２６ａを介して端子３１と３２に、可動内導体２１ｃが板バネ２６ｃ・２６ｃを介して端子３３と３４にそれぞれ接触し、可動内導体２１ａが端子３１と端子３２を短絡し、可動内導体２１ｃが端子３３と端子３４を短絡している。同時に、第１の方向と略直交する第２の方向において伝達部材２３ｂと２３ｄの内端がカム部８３の突出部８３５に当接し、弾性バネ２４ｂ、２４ｄの付勢の突出部８３５による規制により、可動内導体２１ｂによる端子３２と３３の短絡と、可動内導体２１ｄによる端子３４と３１の短絡を解除している（第３の状態）。

図６の状態から、端子３１と３２の短絡解除、端子３３と３４の短絡解除、端子３２と３３の短絡、端子３４と３１の短絡の状態（第１の状態）に切り替える際には、ソレノイド８１を駆動し、前記第１の方向と前記第２の方向と略直交する第３の方向に相当する上下方向において、シャフト８２を介してカム部８３を上方向に移動する。カム部８３の上方向の移動により、伝達部材２３ａ、２３ｃの内端は側面８３２に沿って突出部８３３の側面の位置まで移動していくと共に、伝達部材２３ｂ、２３ｄの内端は突出部８３５の側面から突出部８３５が形成されていない側面８３４まで移動していくが、その移動過程において、端子３１と３２の短絡と端子３３と３４の短絡が解除される前で且つ端子３２と３３及び端子３４と３１が短絡された状態、即ち全ての可動内導体２１ａ〜２１ｄで、端子３１と３２、端子３２と３３、端子３３と３４、端子３４と３１と一度に短絡する中間状態（第２の状態）を経る。前記中間状態は、カム部８３における、突出部８３３が形成されていない側面８３２から突出部８３３に至る傾斜部と、突出部８３５から突出部８３５が形成されていない側面８３４に至る傾斜部で生ずる。

その後、伝達部材２３ａ、２３ｃの内端が突出部８３３の側面の位置まで移動し、伝達部材２３ｂ、２３ｄの内端が突出部８３５が形成されていない側面８３４まで移動すると、弾性バネ２４ａ、２４ｃによる付勢の突出部８３３の規制により、伝達部材２３ａ、２３ｃの外方への移動を介して可動内導体２１ａ、２１ｃ及び板バネ２６ａ、２６ｃが外方へ移動し、可動内導体２１ａ、２１ｃ或いはこれと板バネ２６ａ、２６ｃによる端子３１と３２の短絡及び端子３３と３４の短絡が解除される。また、弾性バネ２４ｂ、２４ｄによる付勢により、伝達部材２３ｂ、２３ｄの内方への移動を介して可動内導体２１ｂ、２１ｄ及び板バネ２６ｂ、２６ｄが内方へ移動し、可動内導体２１ｂ、２１ｄ或いはこれと板バネ２６ｂ、２６ｄにより端子３２と３３、端子３４と３１が短絡される。

端子３２と３３、端子３４と３１が短絡され、端子３１と３２、端子３３と３４の短絡が解除された状態から、図６の状態とする際には、ソレノイド８１を駆動し、前記第３の方向である上下方向において、シャフト８２を介してカム部８３を下方向に移動する。カム部８３が下方向に移動すると、上記中間状態を得ながら上記と逆の動作を経て、図６の端子３２と３３、端子３４と３１の短絡が解除され、端子３１と３２、端子３３と３４が短絡された状態となる。その他の構成や変形・適用可能な構成については第１実施形態と同様である。

第３実施形態の同軸切替器１０も、第１の状態から第３の状態或いは第３の状態から第１の状態に至る際に、端子３１〜３４を可動内導体２１ａ〜２１ｄで全短絡した第２の状態を経る構成により、切替時間（クロスタイム）を大幅に短縮することができる。従って、地上デジタル放送において、受像機側で問題が生じない程度まで切替時間を短縮し、送信機を起動状態にしたまま送信機の出力を切り替えることで、準シームレスに切り替えることができる。また、単独の同軸切替器で準シームレスの切替を行うことができるので、機器構成を大幅に小型化し、低コスト化することができる。

また、可動内導体２１ａ〜２１ｄを弾性バネ２４ａ〜２４ｄにより各端子３１〜３４に付勢可能とし、カム部８３のなだらかな面で突出部８３３、８３５と突出部８３３、８３５でない側面８３２、８３４との間を形成することにより、可動内導体２１ａ〜２１ｄを端子３１〜３４に確実に接触させ、短絡することができると共に、一の組の可動内導体２１ａ、２１ｃの短絡と別の組の可動内導体２１ｂ、２１ｄの短絡を同時に実現する状態を確実に得ることができる。また、カム部８３を直線的に移動させる簡単な構成でスムーズな切替動作を行うことができる。

〔実施形態の変形例等〕
尚、本明細書開示の発明には、各発明や各実施形態の構成の他に、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものも含まれる。

例えば第１実施形態では付勢体として、圧縮コイルバネ等の弾性バネ２４ａ〜２４ｄを用いる例について説明したが、本発明の付勢体は、内側に可動内導体を引き寄せることができるものであれば適宜である。また、第１実施形態では弾性部材としてベローズ２２ａ〜２２ｄ、第３実施形態では弾性部材としていた板バネ２６ａ〜２６ｄを用いる例について説明したが、本発明の弾性部材は、端子３１〜３４への接触状態から被接触状態に移行する際に、弾性的な復元で接触状態を所要期間維持できるものであれば適宜である。また、本発明の逆回転防止機構は、ラック２３ａ〜２３ｄを駆動させるピニオン４１の逆回転を防止可能なのものであれば適宜である。

また、第１実施形態では、可動内導体２１ａ〜２１ｄのベローズ２２ａ〜２２ｄが端子３１〜３４に直接接触する構成、第３実施形態では、可動内導体２１ａ〜２１ｄの板バネ２６ａ〜２６ｄが端子３１〜３４に直接接触する構成について説明したが、可動内導体２１ａ〜２１ｄの接触部に誘電体を設ける構成としてもよく、例えば誘電率１０のアルミナ等を溶射してベローズ２２ａ〜２２ｄの先端に誘電体層を設ける構成等とすることが可能である。前記誘電体を設けることにより、端子３１〜３４と可動内導体２１ａ、２１ｂを接触せずとも一定距離まで近付けるだけで、端子３１〜３４と可動内導体２１ａ〜２１ｄを高周波的に短絡状態（容量性結合）とすることができる。また、端子３１〜３４と可動内導体２１ａ〜２１ｄとの間に高周波電力が印加された状態において、切り替えを行っても、端子３１〜３４と可動内導体２１ａ〜２１ｄとの間で高周波放電が発生することを防止できる。

また、第１、第２実施形態のモータ７０等のシャフト７１等に、一定以上のトルクの負荷で動力伝達を解除するフリクションクラッチを設けると良好であり、一定以上のトルク負荷時に動力が伝わらないようにして、短い切替時間で高速駆動が要求される動力伝達経路の各部に過大な負荷がかかることを防止し、強い衝撃を軽減することができると共に、モータに過大な負荷がかかることを防止できる。特に、第２実施形態の如く、モータ７０とピニオン４１との間にトルク増幅機構を設ける場合には、フリクションクラッチを設けることで、高速で駆動するトルク増幅機構にかかる負担を大幅に軽減することができる。

本発明は、例えば地上デジタル放送の送信局において、アンテナへの接続を複数の送信機の出力に切り替える同軸切替器として利用することができる。

第１実施形態の同軸切替器の要部構成を示す斜視図。 第１実施形態の同軸切替器におけるピニオンとラックの噛合部分を示す平面説明図。 （ａ）は第１実施形態の同軸切替器を示す平面説明図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ―Ａ線断面図。 （ａ）〜（ｃ）は端子に対する可動内導体の動作を示す説明図。 第２実施形態の同軸切替器におけるモータと逆回転防止機構を示す斜視説明図。 第３実施形態の同軸切替器の要部構成を示す斜視図。 図６の同軸切替器のカム部を示す斜視図。

符号の説明

１０…同軸切替器 ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ…可動内導体 ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ…ベローズ ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ…伝達部材 ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ…弾性バネ ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ…ラック ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ…板バネ ３１、３２、３３、３４…端子 ４０…シャフト ４１、４２、４３、４４、４５…ピニオン ５０…筐体 ５０１…側壁 ５０２…下板 ５０３…上板 ５１…内側壁 ５２…接触バネ ６０…可動機構 ７０…モータ ７１…シャフト ７２、７３…ギア ７４…シャフト ７５…ローラアーム ７６…ローラ ７７…ローラガイド ７８…長穴 ８１…ソレノイド ８２…シャフト ８３…カム部 ８３１…上面 ８３２、８３４…側面 ８３３、８３５…突出部

Claims (14)

1. 第１の端子と第２の端子を短絡し、その短絡を解除する第１の内導体と、
   前記第２の端子と第３の端子を短絡し、その短絡を解除する第２の内導体と、
   前記第３の端子と第４の端子を短絡し、その短絡を解除する第３の内導体と、
   前記第４の端子と前記第１の端子を短絡し、その短絡を解除する第４の内導体とを備え、
   前記第２の内導体と前記第４の内導体での短絡を解除している状態で、且つ前記第１の内導体と前記第３の内導体で短絡している状態から、
   前記第１の内導体と前記第２の内導体と前記第３の内導体と前記第４の内導体で短絡している状態を経て、
   前記第１の内導体と前記第３の内導体での短絡を解除している状態で、且つ前記第２の内導体と前記第４の内導体で短絡している状態に至らせることを特徴とする同軸切替器。
2. 前記第１〜前記第４の内導体を移動して前記短絡及び前記短絡解除の状態にすることを特徴とする請求項１記載の同軸切替器。
3. 前記第１〜前記第４の内導体を付勢体により前記各端子に付勢可能とすることを特徴とする請求項２記載の同軸切替器。
4. 前記第１〜前記第４の内導体の前記各端子への接触部を弾性部材とすることを特徴とする請求項２又は３記載の同軸切替器。
5. 前記弾性部材をベローズ若しくはバネ材とすることを特徴とする請求項４記載の同軸切替器。
6. モータで駆動するピニオンと連動するラックで、前記第１〜前記第４の内導体を前記付勢体による付勢方向と反対方向に付勢し、前記付勢体による付勢を規制可能とすることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の同軸切替器。
7. 前記モータと前記ピニオンとの間に、前記付勢体の付勢により前記ピニオンに回転が生ずることを防止する逆回転防止機構を設けることを特徴とする請求項６記載の同軸切替器。
8. 前記モータのシャフトに一定以上の回転トルクの負荷で動力伝達を解除するフリクションクラッチを設けることを特徴とする請求項６又は７記載の同軸切替器。
9. 駆動するカム部の突出部で、前記第１〜前記第４の内導体の前記付勢体による付勢を規制可能とすることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の同軸切替器。
10. 第１の方向に於いて両側に突出する前記突出部を設け、
    前記第１の方向と略直交する第２の方向に於いて、前記第１の方向の前記突出部と異なる位置で両側に突出する突出部を設け、
    前記第１の方向と前記第２の方向と略直交する第３の方向に前記カム部を移動することにより、前記第１〜前記第４の内導体の前記付勢体による付勢を規制することを特徴とする請求項９記載の同軸切替器。
11. 前記第１〜前記第４の内導体と前記第１〜前記第４の内導体が接触する前記各端子との間に誘電体を設けることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の同軸切替器。
12. 前記第１〜前記第４の端子と前記第１〜前記第４の内導体とが配置される空間の寸法を、使用周波数に対する遮断領域を構成するように設定することを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の同軸切替器。
13. 前記第１〜前記第４の内導体のうち前記短絡解除の状態の内導体を接地することを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の同軸切替器。
14. 第１の端子と第２の端子を短絡する第１の内導体と、
    前記第２の端子と第３の端子を短絡する第２の内導体と、
    前記第３の端子と第４の端子を短絡する第３の内導体と、
    前記第４の端子と前記第１の端子を短絡する第４の内導体とを備える同軸切替器の切替方法であって、
    前記第２の内導体と前記第４の内導体での短絡を解除し、且つ前記第１の内導体と前記第３の内導体で短絡している状態から、
    前記第１の内導体と前記第２の内導体と前記第３の内導体と前記第４の内導体で短絡している状態を経て、
    前記第１の内導体と前記第３の内導体での短絡を解除し、且つ前記第２の内導体と前記第４の内導体で短絡している状態に至らせることを特徴とする同軸切替器の切替方法。

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