JPH0376601B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は数10MHzからマイクロ波帯で使われる
高周波切替器に係り、特に機械的な接点を有した
４端子の切替器に関する。

数10MHz以上、ことにマイクロ波帯で用いられ
る切替器は、ダイオードを用いたもの、フエライ
ト等非可逆素子を用いたもの、あるいは導波管を
用いたもの等があり、それぞれに長所、短所をあ
わせ持つている。各種の切替器の中でもストリツ
プライン構造のものは小形であり、特性も切替速
度を除き優れているためによく使われる。この種
のストリツプライン構造の切替器は、一般に同軸
コネクタを入出力端子として用いているために同
軸スイツチと呼ばれることもある。かかる切替器
はマイクロ波という高い周波数を扱う関係上いろ
いろ制約が多い。特にVSWR（Voltage
Standing Wave Ratio）を小さく保つことと非
接続端子間の信号の漏れ量（通常これをアイソレ
ーシヨンと呼ぶ）を小さくすることの２点で厳し
い条件が課せられるため、回路構成手段に大幅な
制限が加わる。それゆえに一般に使われる切替器
の形式は比較的限られた種類しかない。その中で
も特によく用いられるのはSPDT（Single Pole
Double Throw）形と、DPDT（Double Pole
Double Throw）形の２種である。前記SPDT形
は第１図に示すように一直線に並んだ３個のコネ
クタまたは端子Ａ，Ｂ，Ｃを有するスイツチでＡ
−Ｂ間、Ｂ−Ｃ間のいずれが閉じるかを選択でき
る切替器である。SPDT形はその名の通り１対２
の切替動作がなされるのみで機能は限定される。
これに対し前記DPDT形は、４つの端子（又は
コネクタ）を正方形に配置したもので、その機能
を第２図ａ，ｂに示すが、基本的には２入力２出
力を互いに交換する機能がある。

一般に通信装置内で使われる切替器はDPDT
形であつてSPDT形ではない。その理由を述べれ
ば、SPDT形の切替器は非接続端子が開放終端さ
れるという問題がある。第１図では端子Ｃが開放
終端されている。なぜそれが問題かと言えば、切
替器につながる通信機器は無反射終端されること
が望ましいからであり、開放終端では通信機器が
異常動作したり、最悪の場合破損することもある
からである。一方、DPDT形切替器の場合には、
出力端子のいずれか一方を無反射終端しておけば
切替器がいずれの状態にあろうとも２つの入力信
号が開放終端されることはない。DPDT形切替
器がよく使われる他の理由は、通信機器内では２
入力２出力の切替の用途、すなわち現用通信機と
予備通信機の切替に用いられることが非常に多い
ということがあげられる。

以上説明したように通信機器内、あるいは通信
システムではDPDT形の切替器が適している。
ところでこのDPDT形も、通信装置内に実装す
る場合に問題がないというわけではなかつた。そ
れはDPDT形の構造に起因するものでSPDT形が
３つの端子（またはコネクタ）を一直線状に並べ
る形となつているため薄形にすることができるの
に対し、DPDT形は４つの端子（またはコネク
タ）を正方形の４隅に配置するという形態のため
どうしても立体的な箱形構造にならざるを得ない
ということである。即ち立体的な箱形構造とは厚
さないし高さが大であることで、近年小形化要求
の強い通信装置に実装する場合に非常に制約があ
り、最悪の場合装置の小形化のネツクとなつてい
た。

DPDT形切替器を同軸コネクタを有する形式
で実現する場合、その等価回路は第３図に示すよ
うな形になる。実線の端子１−２間と端子３−４
間が閉じている場合を示しているが、これを切替
ると破線の端子１−３間、及び端子２−４間が閉
じる。このDPDT形切替器の具体的な例を第４
図に示す。第４図はDPDT形切替器の内部構造
を説明する図で、４個の端子１，２，３，４の各
固定接点間を接続する４個のストリツプライン中
心導体５，６，７，８を設けてあり、この中心導
体を動かすことで前記第３図で述べたような切替
動作が行われる。

以上説明したようにDPDT形の切替器は４個
の端子を正方形に配する構成であつたので、どう
しても箱形構造になり、従つてその高さあるいは
厚さ寸法を薄くすることは困難であつた。

本発明は従来のDPDT形切替器における厚味
が大という欠点をなくした薄形のDPDT形切替
器を提供しようとするものである。

本発明のDPDT形切替器は、薄形化を実現す
るために、直線上に配置した４個の同軸コネクタ
直結の固定接点とさらにその両側に各１個の固定
接点を設け、それらの固定接点の隣接するもの同
志を５個の可動中心導体で連結したものである。

本発明によれば、直線状に配置した６個の固定
接点を有し、そのうち両側の２個の固定接点間を
接続する高周波線路を有し、前記２個の固定接点
を除く内側の４個の固定接点は同軸コネクタない
し同軸端子に直結されており、前記６個の固定接
点の互いに隣接するもの同志の間には合計５個の
可動中心導体を有し、前記内側の４個の固定接点
に一方向から１，２，４，３と符号をつけたとき
に、１−２間と４−３間が閉路となる１つの状
態、また１−３間と２−４間が閉路となるもう１
つの状態の２つの状態の間を前記５個の可動中心
導体が前記一方向から交互に断、続、断、続、断
と、逆に続、断、続、断、続の２つの状態の間で
断続の状態を変えることで切替わるようにした高
周波切替器が提供される。

以下、本発明の実施例を図面にしたがつて詳細
に説明する。

第５図は本発明のDPDT形高周波切替器のコ
ネクタ中心を含む面の縦断面図である。まず始め
に構成を説明する。１，２，４，３の順に並んだ
コネクタは機能的には先に述べた第３図、第４図
の従来のスイツチに於ける同一番号の端子（また
はコネクタ）に対応するものであり、本発明の切
替器ではこれが正方形ではなく、一線に並んでい
ることに特徴がある。９ａ，９ｂはストリツプラ
インの外導体を兼ねたケースで、９ａが本体側ケ
ース、９ｂが蓋体側ケースである。ケース内部に
は空洞部分があり、ここは切替器の中枢部である
ところの可動中心導体と固定接点を含むストリツ
プライン切替部がある。１０はコネクタの中心導
体端部に形成された固定接点、１１は可動中心導
体で固定接点間に橋渡しされている。両側の２つ
の固定接点１２はコネクタには接続されず、スト
リツプライン切替部の側壁から別のシールドされ
たストリツプライン部へと導びかれ、結局両側の
固定接点１２は互いにつながつている。その構造
を第６図、第７図、第８図を用いて詳しく説明す
る。第６図は、ケース９ａと９ｂの分割部をコネ
クタ軸線方向から見た図である。両側の固定接点
１２は誘電体支持筒で支えられ、ストリツプライ
ン切替部から別のストリツプライン接続部２７へ
と導出せられ、接続用中心導体２６に接合されて
いる。このストリツプライン接続部は高周波切替
器として規定の特性インピーダンスになるように
断面寸法が決められている。これによつて前に述
べたように両側の固定接点１２は互いに連結され
る。尚、第６図の符号２８は、中心導体２６の反
り、及び外部からの機械的衝撃等による振動等を
防ぐための誘導体のサポートであるが必ずしも常
に必要というわけではない。第７図は、ストリツ
プライン接続部の立体的な構造をより詳しく説明
するための部分斜視図である。

ストリツプライン切替部とストリツプライン接
続部の相互関係を第８図ａ，ｂによつてさらに詳
しく説明する。第８図ａは、第５図にＸ−Ｘと印
した切断部端面図、第８図ｂは、第５図にＹ−Ｙ
と印した切断部端面図である。第８図ａは可動中
心導体１１の中ほどの部分とストリツプライン接
続部２７を含んでいるが、２つのストリツプライ
ンが互いに遮蔽されている構造を明らかにしてい
る。次に第８図ｂは両側の固定接点１２を含む断
面図である。但し、可動中心導体１１は固定接点
１２に接触している状態を示している。２９は、
固定接点１２の導体と接続用中心導体２６とを半
田付接合する場合に作業用穴を必要とするが、そ
れをふさぐためのネジ込み式の栓である。但しこ
れは必ずしも必要とされるものではない。

次に再び第５図に戻り、可動中心導体１１の接
触及び開離によりどのように切替動作がなされる
かを述べる。

第５図は端子（またはコネクタ）１と２、及び
３と４の間が接続状態となつている場合を示して
いるが、これは当該端子間の可動中心導体１１が
固定接点１０に接触させられているためである。
１３は可動中心導体駆動棒で、可動中心導体を支
持すると共に、これをストリツプライン切替部の
外から接触開離動作を行わしめる働きを有する。
１４は可動中心導体１１を外導体内壁に押しつけ
る働きをなすコイルバネである。１５はアクチユ
エータＤの力と変位を伝えるための連結棒で一対
備えてある。１６は、連結棒から可動中心導体駆
動棒１３へと力と変位を伝えるシーソー部材で、
これは３組ある。１７は該シーソー部材の回転中
心軸である。１８はアクチユエータＤの運動部で
あるところのアーマチユアで強磁性体材料ででき
ている。１９はその回転中心軸であり、２０はア
ーマチユアの先端に取り付けられた板バネで、こ
の板バネを介して前記の連結棒１５に力と変位が
伝えられる。ここでアクチユエータＤは第５図に
示すように回転中心軸１９を中心にシーソーのよ
うな交番動作をするものであれば、いかなる形式
のものでもよい。本発明の一実施例としてあげた
ものは、中央にマグネツト２１を有し、左右に磁
芯２２とコイル２４を対称に配した２つの安定状
態を有するアクチユエータである。第５図ではア
ーマチユア１８は図の左側の磁芯先端の磁極に吸
着保持されている。

以上本発明のDPDT形高周波切替器の構成に
ついて説明した。次はこの高周波切替器がいかに
して第３図の等価回路に示した切替動作を行うか
について述べる。前述の如く第５図の状態ではア
ーマチユア１８は左側の磁芯２２に吸着されてい
る。アーマチユアに取り付けられた板バネ２０は
左側の連結棒１５を持ちあげ、逆に右側の連結棒
を押し下げている。左側の連結棒１５は左側のシ
ーソー部材１６を持ちあげているので、このシー
ソー部材はコネクタ１−２間の可動中心導体１１
を動かす中心導体駆動棒１３の頭を押し下げ、従
つてこの可動中心導体を固定接点に押し付けコネ
クタ１−２間を閉路状態にせしめている。また左
側の連結棒１５は持ち上がつているので、左側の
固定接点１２と、コネクタ１につながる固定接点
１０の間の可動中心導体１１はバネ１４によつて
外導体内壁に接触させられている。次に右側の連
結棒に着目すれば、これは直下にあるコネクタ３
−４間の可動中心導体を固定接点に接触せしめる
と共に、連結棒１５の左右に配されたシーソー部
材１６を押し下げている。シーソー部材が押し下
げられることで、シーソー部材の回転軸１７から
反対側は持ち上がり、従つてコネクタ２−４間、
及びコネクタ３と右側の固定接点１２の間の可動
中心導体はコイルバネ１４によつて外導体内壁に
押し付けられている。以上まとめるとコネクタ１
−２及びコネクタ３−４間が閉路状態であり、コ
ネクタ２−４間、コネクタ１−３間が開路状態に
あることになり、これは第３図の等価回路に於い
て実線で表わされた接続状態にあることを示して
いる。

次にこの高周波切替器を反転すると、アクチユ
エータＤのアーマチユア１８が反転し、該アーマ
チユアは右側の磁芯に吸着される。その結果、左
側の連結棒１５は押し下げられ、右側の連結棒は
持ち上げられる。切替器の反転が終了した状態を
第９図に示す。この状態ではコネクタ２−４間が
閉路になる。またコネクタ１と左側の固定接点
間、及びコネクタ３と右側の固定接点間がそれぞ
れ閉路状態になる。前に述べたように左右の固定
接点１２の間はストリツプライン連結部によつて
つながつている。ということはコネクタ１とコネ
クタ３の間が閉路状態にあることになる。すなわ
ち、この状態は第３図の等価回路に於いて破線で
表わした接続状態を実現していることになる。

以上実施例によつて説明したように本発明の高
周波切替器は、第４図に示した従来のDPDT形
の高周波切替器の形状が厚高のために実装上の所
要スペースが大きいという欠点があるのに対し、
端子（またはコネクタ）を一線上に配した形状で
非常に薄く、小形化要求の著しい通信装置にとつ
てきわめて有用である。

本発明の高周波切替器は５本の可動中心導体と
４個の端子（またはコネクタ）の両外側のもの同
志を接続する接続線路を有していることに本質的
な特徴があり、実施例以外にこの発明の本質を逸
脱しない範囲で種々の変形が考えられる。その変
形の可能性のうち有用なものをいくつか述べる
と、まず第１に上記実施例では入出力のコネクタ
を備えていたが、これは本文中でも述べたように
固定接点１０の先は必ずしもコネクタにつながら
なくともよい。例えば通信装置等の回路内に組み
込む場合には、端子形状の方が都合がよい。また
可動中心導体の駆動機構にも種々の変形が考えら
れる。要は１，２，３，４の４個の端子間に
DPDT形の切替状態になるよう接続・開離操作
をなさしめればよい。また可動中心導体はその両
端が固定接点から離れるようにしていたが、これ
はマイクロ波帯という高い周波数で回路の不連続
を小さくし信号の不整合反射を小さく抑えると共
に、非接続端子間の信号漏れを小さくするためで
ある。しかしながら比較的低い周波数では必ずし
も可動中心導体は両切りとしなくても良い。特に
左右の固定接点１２と可動中心導体は始めから接
合して、片切れの接点としてもよい。この場合は
この部分の可動中心導体は可撓性の板バネとする
のがよい。またストリツプライン切替器の線路断
面形状は矩形断面のストリツプ線路としたが、こ
の部分は所定の特性インピーダンスが得られるな
ら、他の形式あるいは形状の線路であつてもよ
い。また同様にストリツプライン接続部も空気を
媒質とするストリツプラインとしたが、これも要
は接続がなされればよいのであつて、例えば印刷
配線基板を用いたもの、セラミツクあるいはガラ
スの板上に線路となる薄膜を形成したものでもよ
い。また固定接点の形状等も種々の変形が考えら
れる。アクチユエータも上記実施例に述べたもの
以外に種々の形式のものが使用可能である。要は
２つの状態が得られるものであれば良い。また特
に遠隔操作を要求されないなら、アクチユエータ
を用いずに人間が手で切替える構造とすることも
可能である。また可動中心導体はすべて固定接点
の片側（すなわち第５図では固定接点の上方）に
配置した例を示したが、これは必ずしもそうしな
ければならないというものではない。例えば可動
中心導体を１つおきに固定接点との接触面が逆に
なるように配置すれば、すべての可動接点を押し
たり、逆に戻したりすることによつて同等の
DPDT形の接続切替状態をつくり出すことも可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は３つの端子を有するSPDT形高周波切
替器の端子切替態様を示す図、第２図ａ，ｂおよ
び第３図は４つの端子を有するDPDT形高周波
切替器の切替態様を示す図、第４図は従来の
DPDT形高周波切替器の接点切替構造を示す横
断面図、第５図は本発明の高周波切替器の縦断面
図、第６図は本発明の高周波切替器のケース分割
部の断面図、第７図は両側の固定接点間を接続す
る線路部の斜視図、第８図ａ，ｂはそれぞれ第５
図のＸ−Ｘ線およびＹ−Ｙ線における接続線路部
の断面図、第９図は本発明の高周波切替器の第５
図の状態から反転した切替状態を示す図である。 １，２，４，３……コネクタまたは端子、９
ａ，９ｂ……ケース、１０……固定接点、１１…
…可動中心導体、１２……両側固定接点、１３…
…可動中心導体駆動棒、１４……コイルバネ、１
５……連結棒、１６……シーソー部材、１８……
アーマチユア、Ｄ……アクチユエータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直線状に配置した６個の固定接点を有し、そ
   のうち両側の２個の固定接点間を接続する高周波
   線路を有し、前記２個の固定接点を除く内側の４
   個の固定接点は同軸コネクタないし同軸端子に直
   結されており、前記６個の固定接点の互いに隣接
   するもの同志の間には合計５個の可動中心導体を
   有し、前記内側の４個の固定接点に一方向から
   １，２，４，３と符号をつけたときに、１−２間
   と４−３間が閉路となる１つの状態、また１−３
   間と２−４間が閉路となるもう１つの状態の２つ
   の状態の間を前記５個の可動中心導体が前記一方
   向から交互に断、続、断、続、断と、逆に続、
   断、続、断、続の２つの状態の間で断続の状態を
   変えることで切替わるようにしたことを特徴とす
   る高周波切替器。