JPH0132615B2 - - 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マ
イクロ波スイツチに関する。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マイクロ波スイツチに
関する。

〔従来技術の説明〕

マイクロ波帯におけるスイツチのうち最も需要
の多いものは、通信装置の現用、予備切替に用い
られるスイツチである。このような用途に供せら
れるスイツチは、低損失で、アイソレーシヨン
（非接続端子間の漏洩減衰量）が大きいことが要
求されるため、半導体を切替素子に用いるものは
性能上の問題から使われず、機械的な接点を有す
るスイツチが多く用いられる。機械的な接点を有
するマイクロ波スイツチは、接点を駆動するのに
電磁アクチユエータを用いている。電磁アクチユ
エータは歴史的にも比較的長いため、一応の性能
と信頼性が得られているが、問題がないわけでは
なく、ことに最近の通信装置の小型化と消費電力
の低減、また、メンテナンスフリーの方向への進
展によるより高い信頼性の要求というニーズに対
し、電磁アクチユエータを駆動源とする従来のマ
イクロ波スイツチではすでに大幅な改善を望めな
い状況にあつた。

より具体的に述べると、電磁アクチユエータの
コイル銅損による消費電力およびそれによる発熱
が問題になる。電磁アクチユエータ自身およびア
クチユエータからマイクロ波スイツチの切替部分
へ変位と力を伝達する接点駆動機構の複雑さによ
る動作の信頼度向上の限界も存在する。このよう
なスイツチは通信装置の現用予備切替において、
共通路に挿入されるため極めて高い信頼性が要求
されている。

さらに、電磁アクチユエータの速度が速くない
ためスイツチング時間が長い欠点も、近年の通信
方式のデイジタル化の拡大と共に多きな問題にな
りつつある。スイツチ切替時にデイジタル方式で
は信号と欠落が問題になつている。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の欠点を改善し、低消費電力で
発熱量が少なく高信頼度であり、なおかつ、スイ
ツチング時間を大幅に短縮したマイクロ波スイツ
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、上記二つの駆動棒に
両端が係合され、上記梁状部材のほぼ中央がその
中央部分に連動する伝達用ばねとを備えたことを
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３図は第１図のＡ−Ａ断面を示
す図である。第４図は本発明のマイクロ波スイツ
チの部分拡大斜視図である。第１図において、本
体ケース１はマイクロ波信号が実際に切替が行わ
れる部分（以下、マイクロ波切替部と称する。）
においてストリツプライン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
と接触している状態では信号を伝送するストリツ
プラインとし機能する。駆動棒９は可動中心導体
８を担持してこれを駆動するもので、電気絶縁体
材料でできている。駆動棒９は本体１に設けられ
たガイド溝１ｂに嵌挿され、滑らかに摺動するよ
うに配置されている。電歪アクチユエータ２０は
セラミツク電歪素子２１を駆動源としている。

セラミツク電歪素子２１の変位はヒンジ２２を
介してレバーアーム２４をヒンジ２３を中心に回
転運動を起こし、一種の挺子の原理によつて変位
が拡大される。電歪アクチユエータ２０は、ビス
２７によつてマイクロ波スイツチの本体ケース１
に固定してある。レバーアーム２４の先端には板
ばね２５が取付けてあり、板ばね２５の中央付近
から左右に伝達用板ばね２６が伸びており、この
伝達用板ばね２６の先端はマイクロ波切替部の駆
動棒９と結合している。第１図に示す実施例では
伝達用板ばね２６の先端が駆動棒９の端部に設け
た穴９ａに挿入されることで結合がなされてい
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図は本発明のマイクロ波スイ
ツチの一つの状態を示しており、電歪アクチユエ
ータ２０の一つの状態に対応している。第２図は
スイツチの他の状態を示しており、電歪アクチユ
エータ２０の他の状態に対応するものである。マ
イクロ波スイツチは、第１図と第２図とに示す両
状態を交互に切替えることでスイツチング動作が
なされる。まず、第１図に示す状態では電歪素子
２１には電圧が印加されていない。板ばね２５は
ほとんど直線状に伸びきつている。伝達用板ばね
２６は駆動棒９を第１図では上方に引張りあげて
いる。そのため第１図の左側では駆動棒９に担持
された可動中心導体８は外導体内壁に押し付けら
れている。一方、第１図の右側では可動中心導体
８は共通端子と右側選択端子の両固定接点７に接
触している。ここで、可動中心導体８は非接続側
で壁面に、また信号接続側で固定接点７にそれぞ
れ適切な圧力で接触する必要がある。その理由を
以下に述べる。まず、壁面接触が必要な理由は大
きなアイソレーシヨンを得るためである。可動中
心導体８が接地されずにいると、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
路になるために大きなアイソレーシヨンは得られ
ない。最も理想的には可動中心導体８を全長にわ
たつて外導体内壁に接触せしめることである。第
１図に示す実施例では全面接触をさせないで、外
導体の内壁から突出している接地用突出部１ａに
可動中心導体８を接触させている。比較的低い周
波数ではこの方法が簡便である。

一方、導通側の接点接触圧も必要である。しか
し、大きければよいというものではなく、駆動電
力、耐久力および信頼性などを勘案して最適値を
決めなければならない。

以上説明した壁面接触圧と接点接触圧とは伝達
用板ばね２６と板ばね２５との変位によつて与え
られる。

このスイツチを反転するには、電歪アクチユエ
ータ２０の電歪素子２１に電圧を加え、電歪素子
２１を第２図において上下方向に伸長させる。電
歪素子２１が伸長するとヒンジ２２を持上げ、し
たがつてレバーアーム２４はヒンジ２３を中心に
回転する。回転の中心となるヒンジ２３と電歪素
子２１の力の作用点であるヒンジ２２との距離
と、ヒンジ２３とレバーアーム２４の先端の距離
の比は大きいため、電歪素子２１の変位は拡大さ
れ、一対のレバーアーム２４の先端の間隔は狭め
られる方向（互いに近づく方向）に動く。レバー
アーム２４の間隔が狭められると、その間にはさ
まつている板ばね２５は座屈し、撓みを生じ、伝
達用板ばね２６を介して駆動棒９を押す。板ばね
２５が駆動棒９を押すと、可動中心導体８の第２
図の左側のものは、共通端子と左側の選択端子と
の両固定接点７に接触させられ両固定接点７間が
閉路になる。右側の可動中心導体８は外導体に接
地される。接点接触圧と壁面接触圧とは伝達用板
ばね２６と板ばね２５とによつて電歪アクチユエ
ータ２０から伝達される。

第３図において、固定接点７は同軸コネクタ２
に接続されている。固定接点７の先は直接切替え
るべき回路に接続されることもあるが、第３図に
示すように同軸コネクタ２へ導かれ、同軸コネク
タ２を介して他の切替えるべき回路、あるいは通
信機に接続される場合もある。

第４図は伝達用板ばね２６と板ばね２５との部
分拡大斜視図である。ここでは伝達用板ばね２６
は別の部材として板ばね２５に溶接してあるが、
一つの板材から両板ばね２５，２６を一体に成形
してもよい。また板ばね２６は板状でなくてもよ
く、例えば線状のばねでも可能である。板ばね２
５も板状でなくとも可能でるあるが、方向性が容
易に出るためには板ばねを用いるのが良い。

本発明のマイクロ波スイツチはマイクロ波に限
定されることなく低い周波数、例えばVHF帯な
どで使うことももちろん可能である。また、種々
の変形が可能である。可動中心導体８、固定接点
７の形状、駆動棒９のガイド方法と変形はいろい
ろ考えられる。例えば駆動棒９を伝達用板ばね２
６に比較的強固に係合、あるいは取付けることに
より駆動棒９を実施例のように両側を本体の溝に
て案内せずに片側の溝だけとすることも可能であ
る。

電歪アクチユエータ２０も板ばね２５（これも
可撓性の部材なら板ばねでなくともよい）を撓ま
せる形式であればよい。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用可能である。

〔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を用いた従来のマイ
クロ波スイツチに比較して一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、通信装置の低消費電力化に
寄与するところ大であり、またスイツチング時間
の短縮によつてデイジタル通信がますます増大す
る時代に使い途を拡大することが可能である。

【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図に示すマイクロ波スイツ
チの他の切替状態を示す図。第３図は第２図のＡ
−Ａ断面図。第４図は本発明のマイクロ波スイツ
チの部分拡大斜視図。 １……本体ケース、２……カバー、７……固定
接点、８……可動中心導体、９……駆動棒、２０
……電歪アクチユエータ、２１……セラミツク電
歪素子、２２，２３……ヒンジ、２４……レバー
アーム、２５……板ばね、２６……伝達用板ば
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、 上記二つの駆動棒に両端が係合され、上記梁状
   部材のほぼ中央がその中央部分に連動する伝達用
   ばねと を備えたことを特徴とするマイクロ波スイツチ。