JPS6365241B2 - - Google Patents

Description

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

マイクロ波領域を使用する通信方式は衛星通信
方式、見通し内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（アベイラビリテイ）が要求される。限ら
れた信頼度のシステム構成要素を用いて所定のア
ベイラビリテイ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対のスイツチ１ａ，１ｂによつて切替
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ツチはシステムの共通部に挿
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図に示したように回路構成は衛星通信方式
で用いられることが多い。衛星通信では一般に高
度約３万６千Kmの静止軌道上にある静止衛星が利
用される。このよ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は極めて微弱な信号
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イー
ダ損失を非常に小さくすることが要求される。導
波管スイツチはその損失が、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より入り、
スイツチ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、スイツチ１ｂ
を経てＢより出力される。低雑音増幅器２ａに異
常が発生した場合、スイツチ１ａ，１ｂ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、スイツチ１ａには低損失が要求されるの
で、このスイツチは導波管スイツチでなければな
らない。一方スイツチ１ｂは十分増幅されたあと
であるから、導波管スイツチほどの低損失特性は
要求されず、したがつて同軸スイツチを用いるの
がよい。

次に、衛星通信地球局の送信系の場合には２
ａ，２ｂが高電力増幅器となる。増幅すべき信号
はＢより入りスイツチ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
れた信号はスイツチ１ａを経てアンテナより送出
される。スイツチ１ｂは高い電力が通過しないの
で導波管スイツチは使用されずに同軸スイツチが
用いられる。これに対し、スイツチ１ａは高電力
を扱うので導波管スイツチが使用される。

以上説明した系においてはスイツチ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は
導波管スイツチ１ａと同軸スイツチ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つて
は一体構造とする意味は薄い。

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
スイツチ付導波管スイツチ）、同軸スイツチと導
波管スイツ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ツ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
される同軸スイツチ側にアーマチユアを設け、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つてアーマ
チユ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つている。この構成によれば
同軸スイツチと導波管スイツ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、両スイツ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、2GHz〜6GHz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ツチ自体が小さくなり、
同軸スイツチを一体にして連動させることはサイ
ズの問題からも、またスイツ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
は困難であつた。

本発明の目的は上記同軸スイツチ付導波管スイ
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10GHz上の周波数帯の導波管スイツ
チに対しても適用可能な同軸・導波管スイツチを
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・
導波管スイツ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まれ、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ツ
チと、同軸スイツチケースより突出している駆動
棒を作動させ、これに従つ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
ことによつて所定の切替がなされる同軸スイツチ
と、前記両スイツ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ツチ付導波管スイ
ツチにおいて、前記駆動装置は前記導波管スイツ
チのロータシヤ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ヤフトの一端に伝
達し、前記ロータシヤフトの他端に、このロータ
シヤフトの駆動によつ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ヤフ
トの他端が突出する面に前記同軸スイツチを固定
し、さらに磁性体よりなるアーマチユアを設け、
前記磁気部材の磁気作用によつて前記アーマチユ
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ツチと同軸スイツチの連動
切替を行なうように構成してある。

前記構成によれば、前述した同軸スイツチ付導
波管スイツチよりさらに小形となり、10GHz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
ツチの一実施例を示す断面図である。図におい
て、Ｗは導波管スイツチ部、Ｃは同軸スイツチ
部、Ｄは両スイツ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は導波管スイツチ部Ｗを底面側から
見た斜視図、同図ｂは同軸スイツチ部Ｃをスイツ
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。

導波管スイツチは導波管開口部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はスチー
タ１０の空胴部に組込まれ、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。導波管スイツチの上下面にはロータ１２に一
体のシヤフト１６，１９が突出している。上面に
突出しているシヤフト１６には径方向に平行溝１
８を有する円板１７が取付けられている。この円
板１７の平行溝１８に駆動装置Ｄのローラ５５が
係合している。ローラ５５はシヤフト５４と一体
になつており、シヤフト５４は駆動装置Ｄのシヤ
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Ｄのシヤフト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
導波管スイツチが切替えられる。

この導波管スイツチの切替動作に連動して同軸
スイツチも切替えられる。

駆動装置Ｄの駆動力はロータ１２の底面より突
出しているシヤフト１９の回転動作で、同軸スイ
ツチ部Ｃに伝達される。

ロータ１２のシヤフト１９の先端１２は円板２
０が取付けてあり、その円板上にはマグネツト２
１が固定されている。マグネツト２１は円板２０
の中心よりずれた位置に固定されているので円板
２０の回転に従い、回転する。本発明ではシヤフ
ト１９の回転からマグネツト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
からマグネツト２１をシヤフト１９に保持する部
材は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は同軸スイツチ部を支持
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Ｄの駆動力はマグネ
ツト２１とアーマチユア８８との磁気的作用によ
つて同軸スイツチに伝えられる。

第４図は同軸スイツチ部の断面を、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は同軸スイツチの本
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７２は本体ケース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の先端は固定接点になつて
おり、互に隣接した固定接点７３間には可動中心
導体７８が掛け渡たされている。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
されており、このコイルバネ７６の反発力によつ
て各可動中心導体７８はカバープレート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７６の反
発力に逆つ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によつて電気的に接続され
る。同軸スイツチの切替動作は互に対面する１対
の駆動棒７７を押し、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
上と右下のコネクタ間および右上と左下のコネク
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
構のシーソ部の構成を示す図である。第５図にお
いて互に隣り合つた駆動棒７７の上に被るように
シーソ機構を設けてある。第６図はそのシーソの
一つを横から見た図である。第６図において、８
１はシーソの本体、８３はシーソのシヤフト、８
５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は板バネ固定ピン、
９２はネジリコイルバネの端を引掛ける突起、９
３は板バネ９０に一定の初期変位を与えるための
フツクである。８９は後述するアーマチユアに設
けられたシーソ駆動レバーの突起である。シーソ
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の反発力によつ
て片側に倒れ、１つの駆動棒７７を押す。シーソ
駆動レバー８９がシーソ８１を押すと、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は平面図、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ソ運
動機構を設けてある。２個のシーソ８１は一つの
軸８３で支持されており、軸８３の中心部には２
個のシーソ８１を分離するためのセパレータ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によつて支持されてい
る。８８はシーソのような動作をする強磁性体で
できたアーマチユアであり、これにシーソ駆動レ
バー８９が一体に設けてある。８７はアーマチユ
ア８８の回転軸、８７はその軸受である。アーマ
チユア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。これによつて、互に対面した一対の
駆動棒のみが交互に押されることになり、同軸ス
イツチの切替が行われる。このように連動機構部
が構成され、取付けられた同軸スイツチ部Ｃは第
２図に示すように支持筒２２によつて導波管スイ
ツチ部Ｗの底部にネジ止めされる。

そのように同軸スイツチ部Ｃを固定した状態
で、シヤフト１９に固定された円板２０に取けら
れたマグネツト２１は第７図Ａ，Ｂで示すように
アーマチユア８８の近接した位置になる。マグネ
ツト２１は導波管スイツチのロータ１２の回転動
作によつ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，B2点鎖線に示すような軌跡
を描いて動くことになる。したがつてアーマチユ
ア８８はマグネツト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ツチのロータの回転に従
つて同時に同軸スイツチの切替えも行なわれる。

本発明による同軸・導波管スイツチは以上詳し
く説明したように導波管スイツチ部を駆動装置に
よつて切替え、導波管スイツチ部のロータのシヤ
フトに取付けたマグネツトと同軸スイツチ部に設
けた連動機構のアーマチユアを磁気作用によつて
結合せしめることによつて同軸スイツチを連動さ
せているので、切替の同時性は確実で信頼性が高
い。また導波管スイツチ部と同軸スイツチ部は非
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
スイツ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。また広い温度範囲で信頼度の高
い動作が能である。以上の利点に加えて、同軸ス
イツチ部が駆動装置を設けた導波管スイツチの反
対面に取付けられる構造であるので、導波管スイ
ツチの同一面に駆動装置および同軸スイツチを設
けるよりはさらに小さな同軸・導波管スイツチの
作成が可能となる。具体的には10GHz以上の同
軸・導波管スイツ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。例えばアーマチユアは強磁性体としたがマグ
ネツトであつても良い。また駆動装置は電磁的な
アクチユエータを用いることが一般的であるが、
必ずしもそれに限つたものではなく、空気圧ある
いは手動によつ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・導波管スイツチの一実
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図の同軸スイツチ部の部分縦断
面図、第５図は同じく同軸スイツチのカバーを取
り除いた平面図、第６図は連動機構のシーソ部分
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……導波管スイツチ部、Ｃ……同軸スイツチ
部、Ｄ……駆動装置部、１０……ステータ、１２
……ロータ、１５……軸受、１６，１９………シ
ヤフト、１７……割り出し円板、１８……溝、２
０……マグネツト取付板、２１……マグネツト、
５５……ローラ、５２……アクチユエータシヤフ
ト、７１……同軸コネクタ、７３……固定接点、
７８……可動中心導体、８１……シーソ、８２…
…ネジリコイルバネ、８８……アーマチユア、８
９……駆動レバー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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ツチと、同軸ス
   イツチケースより突出している駆動棒を作動さ
   せ、これに従つ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つ
   て所定の切替がなされる同軸スイツチと、前記両
   スイツ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ツチ付導波管スイツチにおい
   て、前記駆動装置は前記導波管スイツチのロータ
   シヤフトの一端が突出する面に固定し、その駆動
   力を前記ロータシヤフトの一端に伝達し、前記ロ
   ータシヤフトの他端に、このロータシヤフトの駆
   動によつ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ヤフトの他端が突
   出する面に前記同軸スイツチを固定し、さらに磁
   性体よりなるアーマチユアを設け、前記磁気部材
   の磁気作用によつて前記アーマチユアをシーソ的
   に動作させ前記駆動棒を作動させることにより導
   波管スイツチと同軸スイツチの連動切替を行なう
   ことを特徴とする同軸・導波管スイツチ。