JPS60180036A - マイクロ波スイツチ - 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】 〔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
スイッチに関する。特に、消費電力および発熱量が少く
、高信頼度でスイッ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ッチに関する。

（従来技術の説明〕 マイクロ波帯におりるスイッ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ッチ
である。このような用途に供せられるスイッチは、低損
失で、アイソレーション（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
有するスイッチが多く用いられる。機械的な接点を有す
るマイクロ波スイッチは、接点を駆動するのに電磁アク
チュエータを用いている。電磁アクチュエータは歴史的
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、電磁アクチュエータを駆動源とする従来のマ
イクロ波スイッチではすでに大幅な改善を望めない状況
にあった。

より具体的に述べると、電磁アクチュエータのコイル銅
…による消費電力およびそれによる発熱が問題になる。

電磁アクチュエータ自身およびアクチュエータからマイ
クロ波スイッ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。このようなスイッ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、電磁アクチュエータの速度が速くないためスイ
ッチング時間も長い欠点も、近年の通信方式のディジタ
ル化の拡大と共に大きな問題になりつつある。スイッチ
切替時にディジタル方式では信号の欠落が問題になって
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、スイッチング時間を
大幅に短縮したマイクロ波スイッ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設定の中間に設番フられた共通端子
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
のいずれが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ッチにおいて、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−実施例マイクロ波スイッチの平面図であり
、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面は第１図に示すマイクロ波スイッ
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
スイッ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！
−リソ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
ッ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ら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
伝送するストリッ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ｌに設けられたガ
イド１ｉｔｂに嵌挿され、滑らかに摺動するように配置
されている。電歪アクチュエータ２０はセラミック電歪
素子２１を駆動源としている。

セラミック電歪素子２１の変位はヒンジ２２を介してレ
バーアームＵをヒンジ２３を中心に回転運動を起こし、
一種の梃子の原理によって変位が拡大される。電歪アク
チュエータ２０ば、ビス２７によってマイクロ波スイッ
チの本体ケース１に固定しである。レバーアーム２４の
先端には板ばね２５が取付りてあり、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ッ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ッチの一つの状
態を示しており、電歪アクチュエ〜り２０の一つの状態
に対応している。第２図はスイッチの他の状態を示して
おり、電歪アクチュエータ２０の他の状態に対応するも
のである。マイクロ波スイッチは、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゛スイッチング動作
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。扱ばね２５はほとんど直
線状に伸びきっている。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ｉｉ１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ョン
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ョンは
得られない。最も理想的には可動中心導体８を全長にわ
たっ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との変位によって与えられる。

このスイッチを反転するには、電歪アクチュエータ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、したがってレバーアーム２４は
ヒンジ詔を中心に回転する。回転の中心となるヒンジ詔
と電歪素子２１の力の作用点であるヒンジ２２との距離
と、ヒンジ詔とレバーアーム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、その間にはさまっている板ばね２５は座屈し、撓
のを生じ、伝達用板ばね２６を介して駆動棒９を押す６
板ばね２５が駆動棒９を押ずと、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ば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
よって電歪アクチュエータ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５に溶接しであるが、一つの板材から両板ば
ね５．２６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δ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ッ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Ｖ　ＨＦ　’１１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２６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。

電歪アクチュエータ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機械的増幅
機構１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、電歪形のアクチュエー
タによっ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、したがって発熱量も少な
い。また、スイッチの構造は電気−機械工ネルギ変換系
の応答周波数も高いため、電研アクチュエータを用いた
従来のマイクロ波スイッチに比較して一桁以上速いスイ
ッチング時間（０，５ｍ５ｅｃ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。したがって、通信装置の低諸費電力化に寄与する
ところ大であり、またスイッチング時間の短縮によって
ディジタル通信がまずまず増大するＩｋ−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−実施例マイクロ波スイッチの平面図。 第２図は第１図に示すマイクロ波スイッチの他の切替状
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ッ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、２ｏ・・
・電歪アクチュエータ、２１・・・セラミック電歪素子
、２２．２３・・・ヒンジ、２４・・・レバーアーム、
２５・・・板ばね、２６・・・伝達用板ばね。 特許出願人　日本電気株式会社 代理人　弁理士　井　出　直　孝 篤　３　園 元　４　図 手続補正書 １　月１件の表示 昭和５９年特　許しＩＩ第３６８１８　号２　発明の名
称　マイ７０シヴ入イ・７す３　補正をする者 月１イｌｌとの関係　持りｎ出願人 ４、代理人 ５　補正命令の日付　（自発油止９ ６１１１ｉｊ１−により増加する発明の数　な　し＋１
１　特許請求の範囲を別紙のとおり補正する。 （２）明細書第４頁第４行目 １スイッチング時間も」を ］−スイッチング時間が」と補正する。 （３）　明細書第４頁第１５行目 「固定設定ｊを１−固定接点−１と補正する。 （４）明に、ｌｌ＋　＠第１１頁最終１１Ｌ１「低諸費
電力化」を １−低消費電力化］と補正する。 ［別　祇〕 〔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、上記ニ
ンフの第一の固定原産の中間に設げられた共通端子Ｉこ
ある−・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
、−ト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 を備えたマイクし）波スイッチにおいて、外部から力１
１えられる電圧により長さが変位する？Ｌｊ、歪素子と
、 ごの電歪素子の変位を拡大する二つのレハーアーＪ、と
、 この一つのし・バーアームの間に設４Ｊられた口Ｊ撓性
の梁状部月と、 ト記−Ｔつの駆動棒に両端が係合され、上記梁状部（Ａ
のほぼ中央か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１−１波スーイノチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　選択端子である二つの第一の固定接点と、上記
   二つの第一の固定設定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・ノチにおいて、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げ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ッチ。