JPS5986303A - 同軸・導波管スイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明にマイクロ波帯で用いられる切替スイッチ、さら
に詳しく云えば導波管を接続端子とする導波管スイッチ
と同軸コネクタを接続端子とする同軸スイッチとを一体
圧構成した同軸・導波管スイッチに関する。

マイクロ波領域を使用する通信方式は衛星通信方式、見
通し自通信方式等に幅広く用いられている。通信システ
ムには種々の条件からある一定の可用性（アベイラビリ
ティ）が要求される。限うれた信頼度のシステム構成要
素を用いて所定のアベイラビリティを確保するには種々
の手段があるが１つの有効な策は主要な構成要素を並列
にして冗長性を高める方法である。

第１図はその方法を示している。サブシステム２ａを現
用機とすると２ｂは予備機であり、それらの間を１対の
スイッチｌａ　、ｌｂによって切替えることでシステム
の信頼度を高めている。

ここで重要なことはスイッチはシステムの共通部処挿入
されているために非常に高い信頼度が要求されているこ
とである。

第１図に示したような回路構成は衛星通信方式利用され
る。この二うな長距離通信では、良好な品質の通信を確
保するために、衛星通信地球局の送信電力を数ＫＷない
し数十ＫＷに大きくする必要があり、逆に受信する場合
に＃：を極めて微弱な信号であるため低雑音増幅器を用
いることはもちろんのこと、アンテナから低雑音増幅器
までのフィーダ損失を非常に小さくすることが要求され
る。導波管スイッチはその損失が、例えば４〜６ＧＨｚ
付近の周波数域で０．０１ｄＢと非常に小さいことから
、低損失が要求される場合とか高電力を通過させる必要
がある場合などに最適である。

ここで、第１図の回路において２ａ　、２ｂが低雑音増
幅器である場合について説明する。アンテナで受信され
た極めて微弱な信号はＡよシ入り、スイッチ１ａを経由
して低雑音増幅器２ａに入力されここで十分に増幅され
たのち、スイッチ１ｂを経てＢよυ出力される。低雑音
増幅器２ａに異常が発生した場合、スイッチｌａ、ｌｂ
は切替えられ増幅器２ｂが信号増幅に使用される。この
系の場合、スイッチ１ａには低損失が要求されるので、
このスイッチに導波管スイッチでなければならない。一
方スイッチ１ｂｔＩ′ｉ十分増幅されたあとであるがら
、導波管スイッチはどの低損失特性は要求されず、した
がって同軸スイッチを用いるのがよい。

次に、衛星通信地球局の送信系の場合には２ａ、２ｂが
高電力増幅器となる。増幅すべき信号はＢより入りスイ
ッチ１ｂを通過して高電力増幅器２ａに入力される。高
電力増幅器２ａで増幅された信号はスイッチ１ａを経て
アンテナより送出される。スイッチ１ｂＦｉ高い電力が
通過しないので導波管スイッチに使用されずに同軸スイ
ッチが用いられる。これに対し、スイッチ１ａｔｉ高電
力を扱うので導波管スイッチが使用される。

以上説明した系においてはスイッチ１ａと１ｂは連動し
て切替動作がなされなければならない。

信頼性を考えた場合、最も良いと考えられるのに導波管
スイッチ１ａと同軸スイッチ１ｂを一体構造として連動
させる方式である。ただし連動させるための機構が複雑
で信頼性の低いものであっては一体構造とする意味ｔま
薄い。

そこで本件発明者はすでにこれに関する提案をしており
（特願昭５７−２６６７６　、発明の名称、同軸スイッ
チ付導波管スイッチ）、同軸スイッチと導波管スイッチ
の連動機構の改良を施こした。この出願によれば同軸ス
イッチケースより突出している駆動棒を作動させること
により所定の切替がなされる同軸スイッチ側にアーマチ
ュアを設け、一方、駆動装置の伝達部に磁気部材を設け
、この磁気部材の一定区間における往復動によってアー
マチュアをシーソ動作させ、前記の駆動棒を動作させて
連動切替を行なっている。この構成によれば同軸スイッ
チと導波管スイッチの連動機構の信頼性は非常に高くな
り、それに加えて切替時の駆動力が小、両スイッチ間の
連動部がコンパクト、組立てが容易である等の種々の利
点が得られる。

従来、２ＧＨ２〜６　ＧＨｚという比較的低い周波数に
おいては導波管口径が大きいゆえに上記構成を用いるこ
とができた。しかしながら１０ＧＨｚ以上の周波数にな
ると導波管スイッチ自体が小さくなり、同軸スイッチを
一体にして連動させることはサイズの問題からも、また
スイッチに必要な駆動力の点からも難く、ことに高い信
頼性を確保することは困難であった。

本発明の目的は上記同軸スイッチ付導波管スイツチと同
じような性能、すなわち連動機構およびその駆動力が小
で信頼性が高いという特徴を有しており、かつ１ＱＧＨ
ｚ以上の周波数帯の導波管スイッチに対しても適用可能
な同軸・導波管スイッチを提供することにある。

前記目的を達成するために本発明による同軸・導波管ス
イッチは複数の導波管開口を有するステータと前記ステ
ータ内に組み込凍れ、回動することにより前記複数の導
波管開口の結合を切替接続するロータとを基本構成要素
とする導波管スイッチと、同軸スイッチケースより突出
している駆動棒を作動させ、これに従って上下動する可
動中心導体により複数の固定接点間を接触・開離させる
ことによって所定の切替がなされる同軸スイッチと、前
記両スイッチに切替のための駆動力を与える駆動装置と
からなる同軸スイッチ付導波管スイッチにおいて、前記
駆動装置は前記導波管スイッチのロータシャフトの一端
が突出する面に固定し、その駆動力を前記ロータシャフ
トの一端に伝達し、前記ロータシャフトの他端に、この
ロータシャフトの駆動によって一定の区間往復動するよ
うに磁気部材を設けるととも忙前記ロータシャフトの他
端が突出する面に前記同軸スイッチを固定し、さらに磁
性体よりなるアーマチュアを設け、前記磁気部材の磁気
作用によって前記アーマチュアをシーソ的に動作させ前
記駆動棒を作動させることにより導波管スイッチと同軸
スイッチの連動切替を行なうように構成しである。

前記構成によれば、前述した同軸スイッチ付導波管スイ
ッチよりさらに小形となり、　ＩＱ　ＧＨｚ以上の導波
管に対しても適用できるようになる。

以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。

第２図は本発明による同軸・導波管スイッチの一実施例
を示す断面図である。図において、Ｗは導波管スイッチ
部、Ｃｆｌ同軸スイッチ部、Ｄｄ両スイッチを駆動する
ための駆動装置をそれぞれ示す。第３図は第２図の各部
の分解斜視図で、同図（ａ）　Ｆｉ導波管スイッチ部Ｗ
を底面側から見た斜視図、同図（ｂ）　Ｆｉ同軸スイッ
チ部Ｃをスイッチケースをはずして上面から見た斜視図
をそれぞれ示す。

導波管スイッチは導波管開口部１１を４個有し、かつ前
記開口部を結合させる空胴部を有するステータ１０と、
導波管となる貫通孔１３を有するロータ１２と、ロータ
１２を支持する軸受１５を主要構成部品としている。ロ
ータ１２はステータ１０の空胴部に組込１ｔＬ、回転可
能に支持されている。ロータ１２の回転位置はステータ
１０の互に対向する開口部間となる。開口部１１には切
替るべき外部装置、一般には通信装置が接続される。

導波管スイッチの上下面にはロータ１２に一体のシャツ
）　１６　、１９が突出している。上面に突出している
シャツ）　１６には径方向に平行溝１８を有する円板１
７が取付けられている。この円板１７の平行溝１８４Ｃ
駆動装置りのローラ５５が係合している。ローラ５５ｆ
ｌシヤフト５４と一体になっておシ、シャフト５４ハ駆
動装置りのシャフト３２の先端に取付けたアーム５３に
固定されている。駆動装置りのシャフト３２は９０°回
転の往復動作を行ない、この回転によりローラ５５が平
行溝１８を移動し、円板１７が回転し、前述の導波管ス
イッチが切替えられる。

この導波管スイッチの切替動作に連動して同軸スイッチ
も切替えられる。

駆動装置りの駆動力はロータ１２の底面より突出してい
るシャフト１９の回転動作で、同軸スイッチ部ＣＫ伝達
される。

ロータ１２のシャフト１９の先端１２ハ円板２０が取付
けてあり、その円板上にはマグネット２１が固定されて
いる。マグネット２１ハ円板２０の中心よシバずれた位
置忙固定されているので円板２０の回転に従い、回転す
る。本発明ではシャフト１９の回転からマグネット２１
に対しても同様に回転を与える機構を得ることを目的と
しているからマグネット２１をシャフト１９に保持する
部材ハその形状が円板ではなく、単なる腕木状のもので
もよい。支持筒２２は同軸スイッチ部を支持固定すると
ともに連動機構部を外気から保護するためのものである
。駆動装置りの駆動力はマグネット２１とアーマチュア
８８との磁気的作用によって同軸スイッチに伝えられる
。

第４図は同軸スイッチ部の断面を、第５図はカバープレ
ート７５を取除いた平面をそれぞれ示す図である。同軸
コネクタ７１は同軸スイッチの本体ケース７４に固定さ
れており、絶縁体で覆われている中心導体７２Ｆ１本体
ケース７４内に突出している。このように構成された同
軸コネクタ７１は正方形状に合計４個配置されている。

各コネクタ７１の中心導体７２の先端は固定接点罠なっ
ており、互に隣接した固定接点７３間には可動中心導体
７８が掛は渡たされている。各可動中心導体７８はそれ
ぞれ駆動棒７７により担持され、各駆動棒７７の一端は
カバープレート７５の各貫通孔７５ａに、他端は本体ケ
ース７４に設けられた各ガイド孔７５ｂにそれぞれ嵌合
させられている。

各ガイド孔７５ｂの中にはコイルバネ７６が遊嵌されて
おシ、このコイルバネ７６の反発力によって各可動中心
導体７８Ｉｒｉカバープレート７５の内壁に押し付けら
れている。各可動中心導体７８に沿つてそれぞれ２個づ
つ本体ケース７４に植設されているガイド棒７９は可動
中心導体７８が矢印Ａ方向に上下動したとき横振れを防
ぐためのものである。駆動棒７７の一端をコイルバネ７
６の反発力に逆って押し付けると互に隣接した固定接点
７３間が中心導体７８によって電気的に接続される。同
軸スイッチの切替動作は互に対面する１対の駆動棒７７
′ｔ−押し、かつ、他の互に対面する１対の駆動棒を押
していない状態から上記押している１対の駆動棒を押し
ていない状態とし、かつ上記押していない、他の互に対
面する１対の駆動棒を押すことによりなされる。例えば
第５図上の上下の駆動棒７７を押して左上と右上のコネ
クタ間および左下と右下のコネクタ間のみを閉じた状態
から切替を行なうには左と右の駆動棒を押し、左上と左
下のコネクタ間および右上と右下のコネクタ間のみを閉
じれば良い。

第６図は上記のように動作させるための連動機構のシー
ン部の構成を示す図である。第５図において互に隣り合
った駆動棒７７の上に被る工うにシーン機構を設けであ
る。第６図はそのシーンの一つを横から見た図である。

第６図において、８１ハシーソの本体、８３Ｖｉシーソ
のシャフト、８５はシーソを片側に倒しておくためのネ
ジリコイルバネ、９０は板バネ、９１ハ板バネ固定ビン
、９２はネジリコイルバネの一端を引掛ける突起、９３
は板バネ９０に一定の初期変位を与えるためのフックで
ある。８９ハ後述するアーマチュアに設けられたシーソ
駆動レバーの突起である。シーン駆動レバー８９がシー
ソ８１に触れていないときはシーソ８１はネジリコイル
８５の反発力によって片側に倒れ、１つの駆動棒７ｉ−
押す。シーン駆動レバー８９がシーン８１ヲ押すと、今
度は反対側の駆動棒７７が板バネ９０を介して押される
。

第６図（Ａ）　、　（Ｂ）は各動作を示した図である。

第７図はさらにこのシーソ８１を押す機構を示した図で
あり、同図（Ａ）　Ｆｉ平面図、同図（Ｂ）は正面図で
ある。２つのシーソ８１の上に被るようにシーン運動機
構を設けである。２個のシーソ８工は一つの軸８３で支
持されており、軸８３の中心部には２個のシーン８１を
分離するための七ノくし　　　　　一タ８４が挿入され
、各ネジリコイルバネ８５を通した軸８３の両端部は軸
受８２によって支持されている。８８ハシーンのような
動作をする強磁性体でできたアーマチュアであり、これ
にシーソ駆動レバー８９が一体に設けである。８７はア
ーマチュア８８の回転軸、８７Ｖｉその軸受である。

了−マチュア８８がシーソのように交番往復動作すると
駆動レバー８９は２つのシーソ８１を交互に押すことに
なる。これによって、互に対面した一対の駆動棒７７の
みが交互に押されることになり、同軸スイッチの切替が
行われる゛。この工うに連動機構部が構成され、取付け
られた同軸スイッチ部Ｃは第２図に示すように支持筒２
２に１、つて導波管スイッチ部Ｗの底部にネジ止めされ
る。

そのように同軸スイッチ部Ｃを固定した状態で、シャツ
）１９１Ｃ固定された円板２０に取付けられたマグネジ
）２１Ｆｉｍ７図（Ａ）　（Ｂ）で示すようにアーマチ
ュア８８の近接した位置になる。マグネツ）　２１は導
波管スイッチのロータ１２の回転動作によって円弧上を
角度にして９０’往復動作する。すなわち第７図（Ａ）
　（Ｂ）　２点鎖線に示すような軌跡を描いて動くこと
になる。したがってアーマチュア８８ハマグネツト２１
が近接して円弧上に往復動作すると軸８７を支点に吸引
されるので、上述の交番動作が行なわれる。

以上により導波管スイッチのロータの回転に従って同時
に同軸スイッチの切替も行なわれる。

本発明による同軸・導波管スイッチは以上詳しく説明し
たように導波管スイッチ部を駆動装置によって切替え、
導波管スイッチ部のロータのシャフトに取付けたマグネ
ットと同軸スイッチ部に設けた連動機構のアーマチュア
を磁気作用によって結合せしめることによって同軸スイ
ッチを連動させているので、切替の同時性は確実で信頼
性が高い。また導波管スイッチ部と同軸スイッチ部は非
接触で結合するので構成が簡単で組立は容易であり、め
んどうな調整も必要としない。さらに同軸スイッチ部に
設けられた連動機構は機械的に接触する部分が少ないの
で、力の伝送損失が少なく駆動電力も小さい。捷だ広い
温度範囲で信頼度の高い動作が可能である。

以上の利点に加えて、同軸スイッチ部が駆動装置を設け
た導波管スイッチの反対面に取付けられる構造であるの
で、導波管スイッチの同一面に駆動装置および同軸スイ
ッチを設けるよりばさらに小さな同軸・導波管スイッチ
の作成が可能となる。具体的にｔ４１０ＧＨｚ以上の同
軸・導波管スイッチを作成できるようになる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明の
範囲内で種々の変形を施すことができる。例えばアーマ
チュアは強磁性体としたがマグネットであっても良い。

また駆動装置は電磁的なアクチュエータを用いることが
一般的であるが、必ずしもそれに限ったものではなく、
空気圧あるいは手動によって回転動作させるものでもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は通信システムの一部構成を示す図、第２図は本
発明による同軸・導波管スイッチの一実施例を示す縦断
面図、第３図は第２図の分解斜視図、第４図は第２図の
同軸スイッチ部の部分縦断面図、第５図は同じく同軸ス
イッチのカバーを取り除いた平面図、第６図は連動機構
のシーン部分の構成と動作を説明するための図、第７図
（Ａ）は連動機構の平面図、第７図（Ｂ）は同じく連動
機構の側面図である。 Ｗ・・・導波管スイッチ部　Ｃ・・・同軸スイッチ部Ｄ
・・・駆動装置部　１０・・・ステータ　１２・・・ロ
ータ１５・・・軸受１６　、１９・・・シャフト１７・
・・割り出し円板　　　１８・・・溝２０・・・マグネ
ット取付板　２１・・・マグネット５５・・・ローラ　
５２・・・アクチュータシャフト７１・・・同軸コネク
タ　　　７３・・・固定接点７８・・・可動中心導体　
　　８１・・・シーン８２・・・ネジリコイルバネ　８
８・・・アーマチュア８９・・・駆動レバー 二に −１０− ’−，，−，−，，，，−，−−一ノ ント４　　図 ｇ’５ｒ；ｉ ０ 牙６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の導波管開口を有するステータと前記ステータ内に
   組み込まれ、回動することによシ前記複数の導波管開口
   の結合を切替接続するロータとを基本構成要素とする導
   波管スイッチと、同軸スイッチケースよシ突出している
   駆動棒を作動させ、これに従って上下動する可動中心導
   体により複数の固定接点間を接触・開離させることに工
   って所定の切替がなされる同軸スイッチと、前記両スイ
   ッチに切替のための駆動力を与える駆動装置とからなる
   同軸スイッチ付導波管スイッチにおいて、前記駆動装置
   は前記導波管スイッチのロータシャフトの一端が突出す
   る面に固定し、その駆動力を前記ロータシャフトの一端
   に伝達し、前記ロータシャフトの他端に、このロータシ
   ャフトの駆動によって一定の区間往復動するように磁気
   部材を設けるとともに前記ロータシャフトの他端が突出
   する面に前記同軸スイッチを固定し、さらに磁性体より
   なるアーマチュアを設け、前記磁気部材の磁気作用によ
   って前記アーマチュアをシーソ的に動作させ前記駆動棒
   を作動させることに↓り導波管スイッチと同軸スイッチ
   の連動切替を行なうことを特徴とする同軸・導波管スイ
   ッチ。