JPH0132614B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、マイクロ波帯の通信装置に適するス
イツチに関する。特に、消費電力および発熱量が
少く、高信頼度でスイツチング時間の短い機械的
な接点を有するスイツチに関する。

〔従来技術の説明〕

機械的な接点を有するマイクロ波スイツチは、
低損失であること、非接続端子間の漏洩減衰量が
大きいこと、広帯域であることなどの特徴があ
り、半導体をスイツチング素子としたスイツチン
グに比較して優れているために多く用いられてい
る。従来の機械的な接点を有するマイクロ波スイ
ツチは、切替動作を行うためのアクチユエータと
して電磁アクチユエータが用いられている。電磁
アクチユエータは歴史的には経験が多いため、マ
イクロ波スイツチに利用する場合にも一応安定し
た性能が得られる。しかし、通信装置の進歩発展
に伴い種々の欠点が目立ち始めている。すなわち
電磁アクチユエータのコイルの銅損による電力消
費が大きく、通信装置の低消費電力化にとつて好
ましくないこと、またコイルが発熱することなど
のほか、スイツチング時間が10ｍsecから数10ｍ
secで比較的長く、デイジタル信号を切替える場
合に信号が欠落する欠点があつた。しかもスイツ
チング時間の大幅な改善は望めない状況である。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の欠点を解決し、スイツチング
時間が従来のマイクロ波スイツチより１桁以上短
かく、消費電力および発熱量が少なく、高信頼度
性のマイクロ波スイツチを提供することを目的と
する。

〔発明の特徴〕

本発明は、選択端子である二つの第一の固定接
点と、上記二つの第一の固定接点の中間に設けら
れた共通端子である一つの第二の固定接点と、こ
の第二の固定接点と上記二つの第一の固定接点と
の間にそれぞれ設けられ、この第二の固定接点と
この二つの第一の固定接点との間のいずれか一方
との間を短絡する二つの可動中心導体と、上記二
つの可動中心導体をそれぞれ担持する二つの駆動
棒とを備えたマイクロ波スイツチにおいて、外部
から加えられる電圧により長さが変位する電歪素
子と、この電歪素子の変位を拡大する二つのレバ
ーアームと、この二つのレバーアームの間に設け
られた可撓性の梁状部材と、この梁状部材のほぼ
中央に取付けられた連結棒と、この連結棒と上記
二つの駆動棒との間にそれぞれ係合する二つの揺
動部材と、この二つの揺動部材にそれぞれ設けら
れた支持点とを備えたことを特徴とする。

〔実施例による説明〕

本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は本発明一実施例マイクロ波スイツチ
の平面図であり、マイクロ波信号の切替えを行う
部分のカバーが取外された図である。第２図は第
１図のＡ−Ａ断面を示す図である。第３図は第１
図に示すマイクロ波スイツチの他の切替状態を示
す図である。第１図および第２図において、マイ
クロ波スイツチの本体ケース１はマイクロ波信号
の切替部分においてストリツプラインは外導体を
も兼ねている。三つの固定接点７のうち中央が共
通端子に相当し、スイツチとしては共通端子と左
右の固定接点７とのいずれか一つと接続されるか
たちで切替動作が行われる。可動中心導体８は、
固定接点７に接触している状態ではストリツプラ
イン形の伝送線路を形成する。駆動棒９は上記の
可動中心導体８を担持し、それをストリツプライ
ンの外部から動かすためのもので、電気絶縁体材
料でできている。駆動棒９はスイツチ本体ケース
１に設けられたガイド溝１ｂに嵌挿され、駆動棒
９の軸方向に滑らかに摺動する。駆動棒９がマイ
クロ波信号の伝播するストリツプライン部から外
に出た所に穴９ａがあけられ、そこに線状のばね
１０が挿入されている。ばね１０は支持点１２で
支持され、他端がアクチユエータ２０から変位と
力とを伝達する連結棒１１の先端の穴１１ａに挿
入されている。第１図は板ばね２５がほとんど撓
んでいない状態を示しているが、アクチユエータ
２０に電圧が印加すると撓んで連結棒１１を押
す。アクチユエータ２０はセラミツク電歪素子２
１を機械的な変位を得るための素子とし、セラミ
ツク電歪素子２１の変位を拡大し、一対のレバー
アーム２４の開閉運動に変換し、その開閉運動に
よつて板ばね２５を座屈させて撓ませたり、逆に
解除して直線状に戻すことを行う。

このアクチユエータ２０の基本的な構造および
動作について説明すると、セラミツク電歪素子２
１に電圧を印加してその長さが伸びるとヒンジ２
２を介してレバーアーム２４をヒンジ２３を中心
に回転運動を起こさせ、一種の挺子の原理によつ
て変位を拡大させる。上記セラミツク電歪素子２
１が伸びるとレバーアーム２４の先端部は閉じる
方向に動き、これによつて板ばね２５には座屈力
が働き撓むことになる。レバーアーム２４の変位
が板ばね２５の撓み量に変換されるときに再び変
位が拡大されるので、セラミツク電歪素子２１の
変位はレバーアーム２４と板ばね２５の２段階に
拡大される。

次に、本発明のマイクロ波スイツチの動作につ
いて説明する。第１図はセラミツク電歪素子２１
が変位しない状態で、したがつて板ばね２５もほ
とんど撓んでいない。しかしながら無拘束状態で
はない。それは、第１図において左側の可動中心
導体８は良好な導通を得るため固定接点７に対し
一定の接触圧が押しつけられている必要があり、
一方右側の可動中心導体８はストリツプラインの
外導体に接地されている必要があるためである。

この実施例では、ストリツプラインの外導体内
壁より導電性の突出部１ａを張出させ、この部分
に可動中心導体８を接触させることで可動中心導
体８を接地させているが、上記のような突出部１
ａを設けないで可動中心導体８の全長にわたつて
外導体壁に密着させてもよい。可動中心導体８を
接地させる必要があるのは、可動中心導体８が接
地されてないと、インピーダンスは低いが実エネ
ルギを伝播することができる伝送路となるため
で、完全接地していれば、あたかも遮断域導波管
のようになり、非常に大きな減衰量が得られるた
めである。

いま、説明したように左側の可動中心導体８側
では接点接触圧力、右側では接地圧力が必要であ
るため、板ばね２５が無拘束ではそれに必要な力
がない。上記の力は線状ばね１０の変位で与えら
れ、その力は板ばね２５の僅かな変位と釣り合つ
ている。

次に、セラミツク電歪素子２１に電圧を印加し
た状態ではマイクロ波スイツチは信号の接続状態
を反転させるが、それを第３図によつて説明す
る。第３図において、セラミツク電歪素子２１は
長手方向（上下方向）に変位し、ヒンジ２２を持
ち上げる。この変位はヒンジ２３を中心に回転運
動に変換されレバーアーム２４で拡大され、二つ
のレバーアーム２４の間は狭まる方向に変位す
る。一対のレバーアーム２４の間隔が狭められる
と板ばね２５が座屈して撓み、連結棒１１を押
す。連結棒１１がおされると、シーソ状の働きを
する線状ばね１０が支持部１２を中心にしてその
変位を駆動棒９に伝える。第１図および第３図で
は支持部左右のアームの長さが異なり、板ばね２
５の変位を拡大しているが、変位を拡大すること
は必ずしも必要ではない。駆動棒９が線状ばね１
０によつて引上げられると、左側の可動中心導体
８は外導体内壁に接地し、一方側の可動中心導体
８は固定接点７に接触する。接地圧力および接点
圧力は線状ばね１０の変位で与えられる。以上の
ようにして、第３図の状態になりスイツチの反転
動作が終了する。

ここで固定接点７は直接に他の信号を切替える
回路につながつてもよいが、通常は第２図に示す
ようにコネクタ２に接続される。第２図におい
て、３は本体ケース１のカバー、４はコネクタ、
５は絶縁体、６はコネクタ４の中心導体である。

本発明のマイクロ波スイツチはマイクロ波に限
定されず低い周波数、例えばVHF帯で使うこと
はもちろん可能である。

また、以上のように第１図に示す実施例によつ
て説明したが、種々の変形が可能である。

電歪形のアクチユエータ２０も板ばね２５を撓
ませるものであれば他の型式でもよい。例えば、
「特願昭58−049248（特開昭59−175386号）機械的
増幅機構」で提案された形式などが使える。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、電歪形のアク
チユエータによつて接点の開閉を行うことによ
り、定常状態においては電力消費は極めて少く、
したがつて発熱量も少ない。また、スイツチの構
造は電気−機械エネルギ変換系の応答周波数も高
いため電磁アクチユエータに比例して１桁以上速
いスイツチング時間（0.5ｍsec以下）が得られる
優れた効果がある。さらに、構造が簡単で信頼性
が高い利点がある。したがつて、高信頼性が要求
される通信装置の現用予備切替に用いた場合従来
の電磁アクチユエータを用いたマイクロ波スイツ
チより優ることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例マイクロ波スイツチの
平面図。第２図は第１図のＡ−Ａ断面図。第３図
は第１図に示すマイクロ波スイツチの他の切替状
態を示す図。 １……本体ケース、３……本体カバー、７……
固定接点、８……可動中心導体、９……駆動棒、
１０……線状ばね、１１……連結棒、１２……支
持点、２０……アクチユエータ、２４……レバー
アーム、２５……板ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 選択端子である二つの第一の固定接点と、 上記二つの第一の固定接点の中間に設けられた
   共通端子である一つの第二の固定接点と、 この第二の固定接点と上記二つの第一の固定接
   点との間にそれぞれ設けられ、この第二の固定接
   点とこの二つの第一の固定接点との間のいずれか
   一方との間を短絡する二つの可動中心導体と、 上記二つの可動中心導体をそれぞれ担持する二
   つの駆動棒と を備えたマイクロ波スイツチにおいて、 外部から加えられる電圧により長さが変位する
   電歪素子と、 この電歪素子の変位を拡大する二つのレバーア
   ームと、 この二つのレバーアームの間に設けられた可撓
   性の梁状部材と、 この梁状部材のほぼ中央に取付けられた連結棒
   と、 この連結棒と上記二つの駆動棒との間にそれぞ
   れ係合する二つの揺動部材と、 この二つの揺動部材にそれぞれ設けられた支持
   点と を備えたことを特徴とするマイクロ波スイツチ。