TW202335357A - 電性開關 - Google Patents
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Abstract
一種電性開關，包括一絕緣座體、一絕緣可動件、至少兩輸出接點及至少兩傳輸接點。絕緣可動件可動地設置於絕緣座體，且適於相對於絕緣座體於至少兩切換位置之間作動。兩輸出接點配置於絕緣座體。兩傳輸接點配置於絕緣可動件。當絕緣可動件位於兩切換位置的其中之一時，兩輸出接點的其中之一對位於兩傳輸接點的其中之一且兩輸出接點的其中之另一錯位於兩傳輸接點的其中之另一。當絕緣可動件位於兩切換位置的其中之另一時，輸出接點的其中之一錯位於兩傳輸接點的其中之一且輸出接點的其中之另一對位於兩傳輸接點的其中之另一。
Description
本發明是有關於一種電性開關，且特別是有關於一種可切換的電性開關。
射頻開關(RF switch)用於電路中，用以在多個接點之間選擇性地建立導通路徑。目前的射頻開關多以機械式切換結構來進行導通路徑之切換。然而，機械式切換結構因其複雜的組成而於作動精度、可靠度及反應時間之表現較為不佳，且機械式切換結構大多由金屬構件構成，易對射頻開關的阻抗及/或其他電性表現有不良影響。
本發明提供一種電性開關，具有較佳的作動精度、可靠度及反應時間，且具有良好的阻抗及/或其他電性表現。
本發明的電性開關，包括一絕緣座體、一絕緣可動件、至少兩輸出接點及至少兩傳輸接點。絕緣可動件可動地設置於絕緣座體，且適於相對於絕緣座體於至少兩切換位置之間作動。兩輸出接點配置於絕緣座體。兩傳輸接點配置於絕緣可動件。當絕緣可動件位於兩切換位置的其中之一時，兩輸出接點的其中之一對位於兩傳輸接點的其中之一且兩輸出接點的其中之另一錯位於兩傳輸接點的其中之另一。當絕緣可動件位於兩切換位置的其中之另一時，輸出接點的其中之一錯位於兩傳輸接點的其中之一且輸出接點的其中之另一對位於兩傳輸接點的其中之另一。
在本發明的一實施例中，上述的絕緣座體具有一貫孔，兩輸出接點位於貫孔的內壁且延伸至絕緣座體的外側。
在本發明的一實施例中，上述的絕緣可動件可動地設置於貫孔內，絕緣可動件相對於絕緣座體作動的方向為貫孔的軸向，兩傳輸接點位於絕緣可動件的徑向外側。
在本發明的一實施例中，上述的電性開關包括至少一傳輸線路，其中傳輸線路配置於絕緣可動件，兩傳輸接點形成於傳輸線路。
在本發明的一實施例中，上述的電性開關更包括一輸入接點，其中輸入接點配置於絕緣座體且連接傳輸線路。
在本發明的一實施例中，上述的傳輸線路為一螺旋形線路，兩傳輸接點分別位於螺旋形線路的不同位置。
在本發明的一實施例中，上述的傳輸線路包括彼此分離的至少兩直線形線路，兩傳輸接點分別位於兩直線形線路。
在本發明的一實施例中，上述的電性開關更包括一主接地部，其中主接地部配置於絕緣可動件的內部，傳輸線路位於絕緣可動件的外表面而分離於主接地部。
在本發明的一實施例中，上述的電性開關更包括至少一子接地部，其中子接地部配置於絕緣可動件的外表面且連接於主接地部，傳輸線路的至少兩區段之間具有一間隙，子接地部位於間隙且分離於兩區段。
在本發明的一實施例中，上述的電性開關更包括至少兩導電塊，其中兩導電塊配置於傳輸線路上而分別構成兩傳輸接點。
在本發明的一實施例中，上述的各導電塊的幾何中心在絕緣可動件的作動方向上對位於傳輸線路。
在本發明的一實施例中，上述的各導電塊的幾何中心在絕緣可動件的作動方向上錯位於傳輸線路。
在本發明的一實施例中，上述的各導電塊包括彼此分離的兩導電部。
在本發明的一實施例中，上述的絕緣座體及絕緣可動件的材質包括一絕緣材料。
在本發明的一實施例中，上述的絕緣材料包括低溫共燒陶瓷。
在本發明的一實施例中，上述的電性開關更包括一驅動元件，其中驅動元件適於驅動絕緣可動件相對於絕緣座體作動。
在本發明的一實施例中，上述的驅動元件為壓電致動器或步進馬達。
基於上述，在本發明的電性開關中，絕緣可動件上的各傳輸接點隨著絕緣可動件相對於絕緣座體之作動而選擇性地對位於絕緣座體上的輸出接點，據以進行導通路徑之切換。相較於習知電性開關以機械式切換結構進行導通路徑之切換，本發明的電性開關藉由單一絕緣可動件相對於絕緣座體之作動而具有較佳的作動精度、可靠度及反應時間之表現。並且，相較於習知電性開關的機械式切換結構大多由金屬構件構成，本發明的電性開關中的絕緣座體及絕緣可動件可為非金屬材質，而不致對電性開關的阻抗及/或其他電性表現有不良影響。
圖1是本發明一實施例的電性開關的立體圖，其繪示出軸向X、Y、Z。圖2是圖1的電性開關於另一視角的立體圖。圖3是圖1的電性開關的剖面圖，其剖面對應於圖1的I-I線，而。請參考圖1至圖3，本實施例的電性開關100例如是射頻開關或其他種類的電性開關，其包括一絕緣座體110、一絕緣可動件120、多個輸出接點(繪示為輸出接點130A~130D)及多個傳輸接點(繪示為傳輸接點140A~140D)。絕緣可動件120沿軸向Z可動地設置於絕緣座體110。輸出接點130A~130D配置於絕緣座體110，且傳輸接點140A~140D配置於絕緣可動件120。絕緣可動件120適於相對於絕緣座體110沿軸向Z移動而於多個切換位置之間作動。本發明不對傳輸接點及輸出接點的數量加以限制，其可如前述般為四個，或可為兩個、三個、五個或更多數量。
圖4繪示圖3的絕緣可動件往下移動，其對應於圖1的II-II線。圖5繪示圖4的絕緣可動件往下移動，其對應於圖1的I-I線。圖6繪示圖5的絕緣可動件往下移動，其對應於圖1的II-II線。具體而言，當絕緣可動件120位於圖3所示的切換位置時，輸出接點130A對位於傳輸接點140A且輸出接點130B~130D分別錯位於傳輸接點140B~140D。當絕緣可動件120從圖3所示的切換位置往下移動而位於圖4所示的切換位置時，輸出接點130A、130C、130D分別錯位於傳輸接點140A、140C、140D且輸出接點130B對位於傳輸接點140B。當絕緣可動件120從圖4所示的切換位置繼續往下移動而位於圖5所示的切換位置時，輸出接點130A、130B、130D分別錯位於傳輸接點140A、140B、140D且輸出接點130C對位於傳輸接點140C。當絕緣可動件120從圖5所示的切換位置繼續往下移動而位於圖6所示的切換位置時，輸出接點130A、130B、130C分別錯位於傳輸接點140A、140B、140C且輸出接點130D對位於傳輸接點140D。其中，於圖3至圖5中，呈現實線的部分傳輸線路TL僅表示在視線中相對於被剖面的I-I或II-II中的絕緣可動件120而言，此部分傳輸線路TL應位於近側，並非表示在剖面中可直接觀察到此部分傳輸線路TL。
在本實施例中，輸出接點130A~130D例如在軸向Z上位於相同位置，且傳輸接點140A~140D例如在軸向Z上分別位於不同位置。從而，如前述般，當絕緣可動件120位於任一個切換位置時，輸出接點130A~130D僅其中之一會對位於傳輸接點140A~140D中的對應者，以達到導通路徑切換效果。在其他實施例中，亦可使輸出接點130A~130D在軸向Z上分別位於不同位置且傳輸接點140A~140D在軸向Z上位於相同位置，或使輸出接點130A~130D在軸向Z上分別位於不同位置且傳輸接點140A~140D在軸向Z上分別位於不同位置，以達到同樣的導通路徑切換效果，本發明不對此加以限制。此外，本實施例的絕緣可動件120除了可如前述般沿軸向Z以滑設的方式設置於絕緣座體110，亦可改為可旋轉地設置於絕緣座體110以進行導通路徑切換，或以其他適當方式相對於絕緣座體110作動以進行導通路徑切換，本發明不對此加以限制。
如上所述，在本實施例的電性開關100中，絕緣可動件120上的各傳輸接點140A~140D隨著絕緣可動件120相對於絕緣座體110之位置變化而選擇性地對位於絕緣座體110上的輸出接點130A~130D，據以進行導通路徑之切換。在本實施例中，絕緣座體110及絕緣可動件120的材質例如為低溫共燒陶瓷(Low-Temperature Cofired Ceramics，LTCC)或其他種類的絕緣材料，本發明不對此加以限制。
詳細而言，在本實施例中，絕緣座體110具有一貫孔110a，輸出接點130A~130D位於貫孔110a的內壁且延伸至絕緣座體110的外側。絕緣可動件120可動地設置於貫孔110a內，絕緣可動件120相對於絕緣座體110作動的方向為貫孔110a的軸向，傳輸接點140A~140D位於絕緣可動件120的徑向外側。並且，電性開關100更包括一傳輸線路TL，傳輸線路TL配置於絕緣可動件120，傳輸接點140A~140D形成於傳輸線路TL。此外，圖7是圖1的絕緣可動件的側視圖，傳輸線路TL的一延伸區段TL-C如圖4、圖6及圖7所示延伸至絕緣可動件120的外緣，電性開關100更包括一輸入接點150(繪示於圖4及圖6)，輸入接點150配置於絕緣座體110且連接傳輸線路TL的延伸區段TL-C。由此，不論絕緣可動件120移至圖3至圖6任一所示位置，傳輸線路TL藉其延伸區段TL-C而始終接觸輸入接點150。如圖3至圖6所示，本實施例的傳輸線路TL例如為螺旋形線路，傳輸接點140A~140D分別位於此螺旋形線路的不同位置。
本發明不對驅動絕緣可動件120作動的方式加以限制，以下對此舉例說明。圖8是圖1的電性開關的部分構件的方塊示意圖。請參考圖8，本實施例的電性開關100更包括一驅動元件160，驅動元件160連接於絕緣可動件120且適於驅動絕緣可動件120相對於絕緣座體110(繪示於圖1至圖6)作動(例如沿Z軸移動或是繞Z軸轉動)。驅動元件160例如為壓電致動器、步進馬達或其他種類的致動器，本發明不對此加以限制。
圖9是圖1的絕緣可動件的俯視圖。請參考圖9，在本實施例中，電性開關100(標示於圖1至圖8)更包括一主接地部170，主接地部170配置於絕緣可動件120的內部。傳輸線路TL如圖3至圖6所示位於絕緣可動件120的外表面而分離於主接地部170。
圖10是本發明另一實施例的絕緣可動件的立體圖。圖10所示實施例與前述實施例的主要差異在於，圖10的電性開關更包括子接地部180，子接地部180配置於絕緣可動件120的外表面且往內連接於主接地部170，傳輸線路TL的相鄰的兩區段之間具有間隙G，子接地部180位於間隙G且分離於傳輸線路TL的相鄰的兩區段。子接地部180除了可與主接地部170共同提供接地功能，更可在傳輸線路TL的相鄰的兩區段之間進行屏蔽，避免傳輸線路TL的相鄰的兩區段相互干擾。
圖11是本發明另一實施例的絕緣可動件的立體圖。圖12繪示圖11的傳輸線路連接輸出接點。圖11及圖12所示實施例與前述實施例的主要差異在於，圖11及圖12的電性開關更包括多個導電塊B，導電塊B配置於傳輸線路TL上而分別構成多個傳輸接點(例如前述實施例中的傳輸接點140A~140D)。導電塊B例如為矩形體，其用以提供較大的接觸面積來接觸輸出接點(圖12中以輸出接點130A為例)。
在圖11及圖12所示實施例中，各導電塊B位於傳輸線路TL的上方，而使得各導電塊B的幾何中心在絕緣可動件120的作動方向(即軸向Z)上錯位於傳輸線路TL。本發明不對導電塊B的配置方式加以限制，以下對此舉例說明。圖13是本發明另一實施例的傳輸線路及導電塊的示意圖。圖13所示實施例與前述實施例的主要差異在於，圖13的導電塊B位於傳輸線路TL的下方，而非位於傳輸線路TL的上方。圖14是本發明另一實施例的傳輸線路及導電塊的示意圖。圖14所示實施例與前述實施例的主要差異在於，圖14的導電塊B在傳輸線路TL的延伸方向上具有更大的寬度，且導電塊B的幾何中心在絕緣可動件的作動方向上對位於傳輸線路TL。圖15是本發明另一實施例的傳輸線路及導電塊的示意圖。圖15所示實施例與前述實施例的主要差異在於，圖15的導電塊B包括彼此分離的兩導電部C。
此外，本發明不對傳輸線路的形式加以限制，以下對此舉例說明。圖16是本發明另一實施例的絕緣可動件的立體圖。圖16所示實施例與前述實施例的主要差異在於，圖16的傳輸線路TL’包括彼此分離的多條直線形線路，多個傳輸接點140A~140D分別位於這些直線形線路，且各直線形線路的下端用以連接電性開關的輸入接點(如圖4及圖6所示的輸入接點150)。在其他實施例中，傳輸線路可為其他形式及數量，只要能夠使各傳輸接點140A~140D隨著絕緣可動件120相對於絕緣座體110之作動而選擇性地對位於絕緣座體110上的輸出接點130A~130D即可。
綜上所述，在本發明的電性開關中，絕緣可動件上的各傳輸接點隨著絕緣可動件相對於絕緣座體之作動而選擇性地對位於絕緣座體上的輸出接點，據以進行導通路徑之切換。相較於習知電性開關以機械式切換結構進行導通路徑之切換，本發明的電性開關藉由單一絕緣可動件相對於絕緣座體之作動而具有較佳的作動精度、可靠度及反應時間之表現。並且，相較於習知電性開關的機械式切換結構大多由金屬構件構成，本發明的電性開關中的絕緣座體及絕緣可動件可為非金屬材質，而不致對電性開關的阻抗及/或其他電性表現有不良影響。
100:電性開關
110:絕緣座體
110a:貫孔
120:絕緣可動件
130A~130D:輸出接點
140A~140D:傳輸接點
150:輸入接點
160:驅動元件
170:主接地部
180:子接地部
C:導電部
B:導電塊
G:間隙
TL、TL’:傳輸線路
TL-C:延伸區段
X、Y、Z:軸向
圖1是本發明一實施例的電性開關的立體圖。
圖2是圖1的電性開關於另一視角的立體圖。
圖3是圖1的電性開關的剖面圖。
圖4繪示圖3的絕緣可動件往下移動。
圖5繪示圖4的絕緣可動件往下移動。
圖6繪示圖5的絕緣可動件往下移動。
圖7是圖1的絕緣可動件的側視圖。
圖8是圖1的電性開關的部分構件的方塊示意圖。
圖9是圖1的絕緣可動件的俯視圖。
圖10是本發明另一實施例的絕緣可動件的立體圖。
圖11是本發明另一實施例的絕緣可動件的立體圖。
圖12繪示圖11的傳輸線路連接輸出接點。
圖13是本發明另一實施例的傳輸線路及導電塊的示意圖。
圖14是本發明另一實施例的傳輸線路及導電塊的示意圖。
圖15是本發明另一實施例的傳輸線路及導電塊的示意圖。
圖16是本發明另一實施例的絕緣可動件的立體圖。
100:電性開關
110:絕緣座體
110a:貫孔
120:絕緣可動件
130B、130D:輸出接點
140A~140D:傳輸接點
150:輸入接點
TL:傳輸線路
TL-C:延伸區段
X、Y、Z:軸向
Claims (17)
- 一種電性開關，包括： 一絕緣座體； 一絕緣可動件，可動地設置於該絕緣座體，且適於相對於該絕緣座體於至少兩切換位置之間作動； 至少兩輸出接點，配置於該絕緣座體；以及 至少兩傳輸接點，配置於該絕緣可動件， 其中當該絕緣可動件位於該至少兩切換位置的其中之一時，該至少兩輸出接點的其中之一對位於該至少兩傳輸接點的其中之一且該至少兩輸出接點的其中之另一錯位於該至少兩傳輸接點的其中之另一， 當該絕緣可動件位於該至少兩切換位置的其中之另一時，該至少兩輸出接點的該其中之一錯位於該至少兩傳輸接點的該其中之一且該至少兩輸出接點的該其中之另一對位於該至少兩傳輸接點的該其中之另一。
- 如請求項1所述的電性開關，其中該絕緣座體具有一貫孔，該至少兩輸出接點位於該貫孔的內壁且延伸至該絕緣座體的外側。
- 如請求項2所述的電性開關，其中該絕緣可動件可動地設置於該貫孔內，該絕緣可動件相對於該絕緣座體作動的方向為該貫孔的軸向，該至少兩傳輸接點位於該絕緣可動件的徑向外側。
- 如請求項1所述的電性開關，包括至少一傳輸線路，其中該至少一傳輸線路配置於該絕緣可動件，該至少兩傳輸接點形成於該至少一傳輸線路。
- 如請求項4所述的電性開關，更包括一輸入接點，其中該輸入接點配置於該絕緣座體且連接該至少一傳輸線路。
- 如請求項4所述的電性開關，其中該至少一傳輸線路為一螺旋形線路，該至少兩傳輸接點分別位於該螺旋形線路的不同位置。
- 如請求項4所述的電性開關，其中該至少一傳輸線路包括彼此分離的至少兩直線形線路，該至少兩傳輸接點分別位於該至少兩直線形線路。
- 如請求項4所述的電性開關，更包括一主接地部，其中該主接地部配置於該絕緣可動件的內部，該至少一傳輸線路位於該絕緣可動件的外表面而分離於該主接地部。
- 如請求項8所述的電性開關，更包括至少一子接地部，其中該至少一子接地部配置於該絕緣可動件的該外表面且連接於該主接地部，該至少一傳輸線路的至少兩區段之間具有一間隙，該至少一子接地部位於該間隙且分離於該至少兩區段。
- 如請求項4所述的電性開關，更包括至少兩導電塊，其中該至少兩導電塊配置於該至少一傳輸線路上而分別構成該至少兩傳輸接點。
- 如請求項10所述的電性開關，其中各該導電塊的幾何中心在該絕緣可動件的作動方向上對位於該至少一傳輸線路。
- 如請求項10所述的電性開關，其中各該導電塊的幾何中心在該絕緣可動件的作動方向上錯位於該至少一傳輸線路。
- 如請求項10所述的電性開關，其中各該導電塊包括彼此分離的兩導電部。
- 如請求項1所述的電性開關，其中該絕緣座體及該絕緣可動件的材質包括一絕緣材料。
- 如請求項14所述的電性開關，其中該絕緣材料包括低溫共燒陶瓷。
- 如請求項1所述的電性開關，更包括一驅動元件，其中該驅動元件適於驅動該絕緣可動件相對於該絕緣座體作動。
- 如請求項16所述的電性開關，其中該驅動元件為壓電致動器或步進馬達。
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