DE3124830A1 - "mikrowellenschalter fuer mehrere schaltstellungen mit unabhaengigen abschluessen" - Google Patents

Description

Mikrowellenschalter für mehrere Schaltstellungen
mit unabhängigen Abschlüssen

Die vorliegende Erfindung betrifft Mikrowellenbauteile und
insbesondere elektromechanische Koaxialschalter mit mehreren Schaltstellungen, die winklig beabstandete radiale Kanäle und interne Abschlüsse enthalten.

Die US-PS 3 182 270 lehrt einen derartigen Koaxialschalter mit einem mittigen zylindrischen Hohlraum 12, indem eine Kontaktscheibe 22 auf dem Innenleiter 16 eines mittigen Koaxialverbinders 14 angeordnet ist, sowie einer Vielzahl von nicht abgeschirmten Abschlußwiderständen 31 unmittelbar über dem Hohlraum 12. Weiterhin weist diese Konstruktion eine Vielzahl von. frei auskragenden Zungen 23 auf, die an den Innenleitern 17 der um die Mittelachse herum angeordneten Verbinder befestigt
sind und von diesen zur Scheibe 22 verlaufen. Die Widerstände sind so konstruiert, daß sie die Umfangsverbinder impedanzrichtig abschließen, wenn die Zungen sie berühren. Weiterhin enthält diese Konstruktion eine Anzahl von relaisbetätigten
Blattfedern, mit deren Druck die Abschlüsse abgetrennt werden.

Bei dieser Anordnung treten zwei Probleme auf, nämlich die
Zuverlässigkeit .und die Sperrdämpfung. Die Zuverlässigkeit
hängt davon ab, wie lange die Zungen arbeiten, bis sie am Be-

j festigungspunkt auf den Außenverbindern abbrechen, und von ! . der Lebensdauer der Blattfedern. Die Zungen und Blattfedern J stellen im Prinzip einseitig eingespannte Federn dar, so daß j an ihren Einspannpunkten Spannungen auftreten. Das Problem '■ der Sperrdämpfung ergibt sich daraus, daß die Abschlußwider- ; stände sehr nahe am zentralen Mittelleiter liegen und gegen ■"" ihn nicht abgeschirmt sind.

Nach dem allgemeinen Stand der Technik haben derartige Schalter bis zu acht Schaltstellungen, einen Frequenzbereich von 0 bis etwa 3 GHz, ein maximales Stehwellenverhältnis (VSWR) von etwa 1,6:1 oder mehr, eine Sperrdämpfung von etwa 3OdB

j oder weniger und einen Außendurchmesser über alles von mehr als etwa 76 mm (3-1/2in.).

Die vorliegende Erfindung erbringt eine erhebliche Verbesserung

', dieser Arbeitswerte mit einer neuartigen Anordnung konstruk-

j '

tiver Besonderheiten und Bauteile und erweitert den Stand der

Technik erheblich, wie unten ausführlich erläutert.

Es ist gegenüber den oben erwähnten Einflußfaktoren und Beschränkungen des Standes der Technik das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen neuen und verbesserten Mikrowellenschalter für mehrere Schaltstellungen anzugeben.

Insbesondere schafft die vorliegende Erfindung einen Mikrowellenschalter für mehrere Schaltstellungen mit einem zylindrischen Metallgehäuse mit einem Unterteil und einer Deckplatte, in dem sich ein Hohlraum gleichmäßiger Höhe befindet. Der Hohlraum hat einen Mittelteil sowie eine Vielzahl beabstandeter radial vom Mittelteil weg verlaufender Teile gleichmäßiger Breite. Vom äußeren Ende jedes der Radialteile verläuft ein kürzerer Schenkel gleicher Breite unter einem spitzen Winkel ab. Ein Koaxialverbinder mit vorbestimmtem Wellenwider-

stand ist mittig im Unterteil angeordnet; sein Innenleiter steht in den Mittelteil des Hohlraums koaxial mit diesem hinein vor. Eine Vielzahl von außen liegenden Koaxialverbindern, deren Anzahl gleich der der Radialteile ist und die jeweils den gleichen Wellenwiderstand wie der mittlere Verbinder haben, sind im Unterteil parallel zum Mittelverbinder angeordnet, wobei ihre Innenleiter jeweils in das äußere Ende eines der Radialteile am übergang zu dessen Schenkel in den Radialteil· hinein vorstehen. Eine Vielzahl von Abschlußwiderständen, deren Anzahl gl·eich der der äußeren Verbinder ist, hat jeweils eine Impedanz gleich dem Wellenwiderstand des Mittelverbinders, ist im Unterteil des Schalters angeordnet und steht in das andere Ende des jeweiligen Schenkels vor. Eine der der Außenverbinder gleiche Anzahl von ersten Leitern ist schaltbar in den Radialteilen angeordnet; sie sind jeweils · lang genug, daß sie den Innenleiter des Mittelverbinders mit dem Innenleiter eines äußeren Verbinders verbinden können, wenn sie sich in einer von zwei Schaltstellungen befindet. In der zweiten Schaltstellung sind sie unter Federvorspannung an Masse gelegt. Eine der der äußeren Verbinder gleiche Anzahl von zweiten Leitern ist jeweils einem der ersten Leiter zugeordnet. Jeder zweite Leiter befindet sich in einem zugehörigen Schenkel und ist lang genug, um in einer erstenvon zwei komplementären Schaltstellungen den Widerstand mit dem Innenleiter seines äußeren Verbinders zu verbinden; in der zweiten der komplementären Schaltstellungen ist er unter Federvorspannung an Masse gelegt. Eine Betätigungseinrichtung ist über dem Gehäuse angeordnet und schaltet wahlweise die ersten Leiter zwischen den beiden Schaltstellungen und auch die zweiten Leiter zwischen den beiden komplementären Schaltstellungen hin und her, so daß jeder erste Leiter seine erste Stellung einnimmt, wenn der zugehörige zweite Leiter sich in seiner komplementären zweiten Stellung befindet, und seine zweite Stellung einnimmt, wenn der zugehörige zweite Verbinder

sich in seiner komplementären ersten Stellung befindet.

Bei der Betätigungseinrichtung kann es sich um ein Paar von Spulen mit einem zwischen ihnen liegenden Permanentmagneten sowie eine Wippenanordnung handeln, die bei Erregung der Spulen den ersten und den zweiten Leiter in ihre Schaltstellungen bewegt. Alternativ kann man einen Hub- bzw. Zugmagneten mit einer. Vorspannfeder verwenden, um die Wippe zu betätigen, wenn die Magnetspule erregt bzw. stromlos wird.

Die Besonderheiten der vorliegenden Erfindung sollen nun anhand bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten

; Zeichnung ausführlich erläutert werden.

Fig..1 ist eine Perspektivdarstellung

einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei teilweise
weggebrochener Abdeckung;

.Fig. 2 ist eine' Draufsicht auf den Schalterunterteil der Fig. 1 und zeigt die Anordnung des Hohlraums;

! Fig. 2a ist eine Draufsicht des Unterteils eines Schalters mit 8 Schaltstellungen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2b ist eine Draufsicht des Unterteils

eines Schalters mit 10 Schaltsteli

lungen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Teildarstellung des Unterteils der Fig. 2 und zeigt Einzelheiten des Mittelteils und eines der Radialteile mit dem züge-

hörigen Schenkel;

Fig. 4 ist eine weitere vergrößerte Darstellung des Mittelteils der Fig. 3;

Fig. 5 ist ein Schnitt durch den Unterteil der Fig. 2 auf der Ebene 5-5;

Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die Abdeckplatte der Fig. 1;

Fig. 7 ist ein Schnitt durch die Abdeckplatte der Fig. 6 auf der Ebene 7-7;

Fig. 8 ist eine teilgeschnittene Explosionsdarstellung eines typischen Teils der Anordnung in Fig. 1;

Fig. 9a und 9b sind Schnitte durch den Radialteil der Fig. 3 auf der Ebene 9-9 und zeigen den ersten Leiter in seinen bei- ·

den Schaltstellungen;

Fig. 10a und 10b sind Schnitte durch den Schenkel der Fig. 3 auf der Ebene 10-10 und zeigen den zweiten Leiter in den beiden Schaltstellungen entsprechend denen der Fig. 9a bzw. 9b; .

Fig. 11 ist eine teilgeschnittene Explosionsdarstellung eines typischen Teils einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zeigt den Elektromagneten und seine Vorspannfeder in der Zuordnung zum Wippenelement;

Fig. 12 ist ein Schnitt durch den in Fig. 11 ■

gezeigten Teil der alternativen Ausführungsform auf der Ebene 12-12 der Fig. 3; !

Fig. 13 ist eine Stromlaufdarstellung für j die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsformj und

! Fig. 14 ist eine Stromlaufdarstellung j ' für die in Fig. 11 gezeigte Aus- ; führungsform.

Was nun die Zeichnungen und insbesondere die Fig. 1 anbetrifft, ! zeigten diese einen Koaxial-Mikrowellenschalter 2 mit mehreren

! Schaltstellungen mit einem Unterteil 6, der mit einem Absatz ! 8 ausgeführt ist, auf; den eine Abdeckung 10 aufgesetzt werden kann. Eine erste Deckplatte 12 ist auf den Unterteil 6 aufgelegt und deckt .diesen ab; sie enthält eine Vielzahl von Schwenkstiftlagern 14, die die Wippen 15 tragen, die unten anhand der Fig. 6, 1, 8 und 10 ausführlich beschrieben sind. Der Unterteil 6 und die erste Platte 12 bilden ein Gehäuse für einen Hohlraum, wie unten ausführlich erläutert.

Eine Anzahl Pfosten 16 zur Halterung zusätzlicher Platten ist

im Unterteil 6 festgelegt und trägt eine zweite Platte 18, an ι der eine Vielzahl von Permanentmagneten 20 mit zugeordneten : Spulenpaaren 22 befestigt ist, die dazu dienen, die Wippen 15 zu bewegen, wie unten ausführlicher erläutert. Die dritte und die vierte Platte 24 bzw. 26 sind auf den Pfosten über der zweiten Platte 18 gelagert und tragen nach Wunsch Schaltungselemente oder sichtbare Schaltstellungsanzeiger Auf der Abdeckung 10 können auch die Anschlüsse 28 vorgesehen sein, über die die Verbindung zur Schaltung hergestellt werden.

; Die Fig. 2 zeigt den Unterteil in der Draufsicht. Der bereits erwähnte Hohlraum 30 besteht aus einem Mittelteil 32 sowie einer Vielzahl gleichbeabstandeter radialer L-Teile 33, die jeweils aus einem radial verlaufenden Teil 34 und einem zugehörigen Schenkel 36 bestehen, der mit seinem einen Ende in

- ίο -

das äußere Ende 38 des Radialteils 34 übergeht und unter einem spitzen Winkel zum Radialteil verläuft. Diese spitzwinklige Verlängerung erlaubt, daß der Gesamtdurchmesser des. Schalters im wesentlichen von der Länge des Radialteils 34, nicht von der Summe der Länge des Radialteils 34 und der des Schenkels 36 bestimmt wird, wie wenn der Schenkel den Radialteil in Längsrichtung verlängern würde. Fig. 2 zeigt insgesamt sechs. L-Teile 33; die Fig. 2a, 2b zeigen den Unterteil 6 nach der vorliegenden Erfindung für einen Schalter mit acht bzw. 10 Teilen 33.

Die Fig. 3 zeigt einen typischen L-Abschnitt 33 und den Mittelteil 32 vergrößert. Der Hohlraum 30 hat eine konstante Höhe, wie in· Fig. 5 gezeigt. Der Mittelteil 32 stellt ein regelmäßiges vieleckiges Prisma dar, dessen Seiten von den inneren Enden 40 der Radialteile 34 gebildet werden. Der Mittelteil 32 der Fig. 2 ist also ein sechseckiges, der der Fig. 2a ein achteckiges und der der Fig. 2b ein zehneckiges Prisma.

Die Fig. 4 zeigt den Mittelteil 32 weiter vergrößert. Seine Größe ist definiert durch den rechtwinkligen Abstand (d) von der Mitte (c) des Mittelteils 32 zum inneren Ende 40 des Radialteils 34 der Breite (w). Für den Abstand (d) gilt die Beziehung d = (w/2).cot(a/2), wobei der Winkel (a) der Winkel ' zwischen den Eckpunkten der Breitenausdehnung · (w) am inneren Ende 40 und dem Mittelpunkt (c) ist; dabei ist der Winkel (a) gleich 360°, dividiert durch die Anzahl der . gleich- ■ mäßig beabstandeten L-Abschnitte.

; Der Unterteil 6 ist vorzugsweise ein einziges zylindrisches ' Stück aus elektrisch leitfähigem Metall wie Aluminium oder Messing, in das der erwähnte Hohlraum 30 eingearbeitet und das dann stromlos vernickelt wurde. Weiterhin enthält der ' Unterteil vorzugsweise eine gradzahlige Anzahl von L-Ab-

schnitten. 33, um deren Einarbeiten zu vereinfachen, obgleich auch eine ungrade Anzahl möglich ist. Dabei brauchen auch die L-Abschnitte nicht unter gleichen Winkelabständen im Uhter-.teil 6 angeordnet sein, wie die Fig. 2 es zeigt. Vielmehr müssen sie auf verschiedenen vielfachen eines gegebenen Win-. kels oder können auch in regellos verteilten Winkelabständen ■ verlaufen. Im letzteren Fall liegt der Mittelteil des Hohlraums jedoch nicht als regelmäßiges Vieleck vor.

Der L-Abschnitt 33 hat am äußeren Ende 38 des Radialteils 34 ein erstes Loch 44, das einen Außenverbinder 46 aufnimmt, wie in Fig. 1 und ausführlicher in Fig. 8 dargestellt. Ein zweites Loch 48 am Ende 50 des Schenkels 36 nimmt einen Abschlußwiderstand 52 auf, wie in Fig. 10a, 10b gezeigt. Eine Zentralbohrung 54 liegt konzentrisch und koaxial mit dem Mittelteil 32 und nimmt einen koaxialen Mittelverbinder 56 auf, wie in den Fig. 9a, 9b gezeigt. Die Wellenwiderstände der Verbinder 4 6 und des Verbinders 56 sind gleich der Impedanz der Abschlußwiderstände 52 und betragen vorzugsweise 52 Ohm oder 75 Ohm. Indem man die Widerstände 52 vom mittleren Verbinder 56 abgesetzt anordnet, erhält man eine höhere Sperrdämpfung zwischen den an den verschiedenen Koaxialverbindern anstehenden Signalen,

Die Innenleiter 46', 56' der Koaxialverbinder 46 bzw. 56 des L-Abschnitts 33 stehen aufwärts in den Hohlraum 30 vor. Ein Führungsloch 58 im Unterteil liegt im Radialteil 34 und die Führungsstifte 62 befinden sich an den Innenwänden 64, 66 des Abschnitts 33. Eine erste leitfähige Zunge 68 verläuft im Radialteil 34, eine zugehörige zweite leitfähige Zunge 70 im Schenkel 36; beide Zungen werden von den Stiften 62 daran gehindert, die Innenflächen 64, 66 zu berühren. Das Führungsloch 58 und die Zungen 68, 70 sind unten ausführlich erläutert.

Die zu einem Kreis verteilten Schwenkstiftlager 14 der Fig.

ι 6,7 sind in gleicher Größe ausgeführt und gleichbeabstandet ι · ■

_ 12 —

angeordnet; ihre Anzahl entspricht der der L-Abschnitte 33 im Unterteil 6. Jeweils zwei aufeinanderfolgende Lagerstücke 14 bilden zwischen sich einen Kanal 80 mit einem inneren Ende 82 und einem äußeren Ende 84, so daß so viele Kanäle 80 wie Lager 14 entstehen. Jedes Lagerstück 14 hat einen Vorderteil 86 mit '. einem ersten Loch 88 und einen hinteren Teil 90 mit einem zweiten Loch 92. Der vordere Teil 86 eines Lagerstücks 14 und der hintere Teil 90 des nächstfolgenden Lagerstücks 14 bilden also gemeinsam zwei Lager für einen Schwenkstift 120 (vergl. Fig. 10a), auf dem die Wippe 25 schwenken kann. Am inneren Ende 82 jedes Kanals 80 befinden sich in der Deckplatte 12 ein Führungsloch 94, am äußeren Ende 84 ein äußeres Führungsloch 96. Die Löcher 94, 96 sind unten ausführlich erläutert.

Die Platte 12 ist vorzugsweise ein einziges Stück aus. elektrisch leitfähigem Metall wie Aluminium oder Messing., als mit den genannten Lagerstücken 14 Gußteil ausgebildet oder maschinell bearbeitet und dann stromlos vernickelt.Andere Einrichtungen zur Schwenklagerung der Wippen in den Kanälen wie beispielsweise Paare paralleler Stützelemente, die auf eine Metallscheibe geschweißt sind und Löcher zur Aufnahme der Schwenklagerstifte enthalten, sind ebenfalls möglich.

■Die Anordnung der verschiedenen Teile der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 8 in Verbindung mit den Fig. 9a, 9b," 10a, ■ 10b dargestellt. Die erste Zunge 68, die vorzugsweise aus einem hoch leitfähigen Werkstoff wie vergoldetem Berylliumkupfer besteht, ist an einem isolierenden Führungselement 100 befestigt und wird von einer ersten Feder 102 aufwärts gedrückt, die auf das untere Ende 104 des Elements 100 aufgesetzt ist und im Führungsloch 58 unter der Zunge 68 sitzt. Das obere Ende-106 des Elements 100 wird vomFührungsloch 95 geführt und seitlich festgehalten. Die zweite Zunge 70 besteht ebenfalls vorzugsweise aus vergoldetem Berylliumkupfer und liegt unter Feder-

j spannung an der Platte 12 an, wie insbesondere in Fig„ 10a , gezeigt« Dabei verläuft der Schaft 108 eines nietförmigen : Isolierelements 110 durch eine zweite Feder 112 und dann _t ■ durch das Führungsloch 96 in der Platte 12. Das Ende 114 •des Schafts 108 steht über das Führungsloch 96 hinaus vor .und ist an der Zunge 70 vorzugsweise nietartig befestigt. Das Führungsloch 96 hat einen weiteren oberen Abschnitt, der einen ringförmigen Sitz 116 für die Feder 112 bildet, die weiterhin vom Flachkopf 118 des Elements 110 festgehalten [ wird. Das Element 110 wird auf diese Weise von der Feder ι 112 nach oben gezogen.

■ . Wie einzusehen ist, kann die für die Zunge 68 gezeigte Feder-

; Vorspannanordnung auch für die Zunge 70 und die für die Zunge

ι. 70 gezeigte für die Zunge 68 vorgesehen werden. In beiden Fäl-

i len werden die Zungen 68 und/oder 70 aufwärts gegen die Platte

; 12 gedrückt.

; Der Magnet 20 und die beiden zugehörigen Spulen 22a,22b sind an ; der Platte 18 befestigt und stehen abwärts von ihr vor. Die ;- Wippe 15 mit einer untergelegten Blattfeder zur Stoßdämpfung ist schwenkbar im Kanal 80 auf einem Stift 120 gelagert, der durch ein Loch 122 in der Wippe 15 verläuft und mit beiden Enden im ersten und zweiten Loch 88 bzw. 92 zweier aufeinan-' derfolgender Lagerstücke 14 sitzt. Die Platte 18 ist bezüglich

der Platte 12 so angeordnet, daß die komplementären Spulen-' paare, 22a, 22b unmittelbar über den Enden 15a, 15b der Wip-I pe 15 liegen. Die Platte 12 ihrerseits ist bezüglich des Un-ί terteils so angeordnet, daß jedes Führungsloch 58 im Unter-J. teil 6 koaxial mit einem der inneren Führungslöcher 94 der ! Platte 12 fluchtet.

i Die Spulen 22 werden nach Wunsch mit einer herkömmlichen Er-' regerschaltung erregt, so daß, wenn die Spule 22b eines Spu-

lenpaares 22 ein Magnetfeld erzeugt, das das Ende 15b einer Wippe 15 anzieht, die komplementäre Spule 22a stromlos ist und das Ende 15a der Wippe nicht anzieht. In diesem Zustand ist (Fig. 9a) die Wippe 15 so geschwenkt, daß das Ende 15oa der Blattfeder 150 das Element 100 in das Führungsloch 58 hineinschiebt, die Zunge 68 die Leiter 46', 56' berührt und eine leitende Verbindung zwischen ihnen herstellt. Befindet die Wippe 15 sich in der in Fig. 9a gezeigten Lage, liegt in Fig. 10a die komplementäre Situation vor. In Fig. 10a befindet das Element 110 sich in der nach oben gedrückten Lage und die Zunge ist auf der Platte 12 kurzgeschlossen. Auf diese Weise wird die Sperrdämpfung verbessert.

Erzeugt die Spule 22a ein Magnetfeld, das das Ende 15a der Wippe 15 anzieht, ist die Spule 22b stromlos, so daß das Ende 150b der Blattfeder 150 abwärts auf das Element 100 drückt und die Zunge 70 den Leiter 46' und den Widerstand 52 berührt und sie miteinander verbindet (Fig. 10b). Gleichzeitig gilt der in Fig. 9b gezeigte Zustand: das Element 100 ist nach oben gedrückt und die Zunge 68 ist auf der Platte 12 kurzgeschlossen, ' so daß die Sperrdämpfung weiter verbessert wird. Die Umschaltung erfolgt, indem man abwechselnd die Spule 22a und die Spule 22b erregt. Schaltet man also die Zunge in die Durchschaltstellung (Fig. 9a), bringt man gleichzeitig die Zunge 70 in die komplementäre kurzgeschlossene Lage (Fig. 10a); schaltet man die Zunge 68 in den Kurzschluß (Fig. 9b), bringt man gleichzeitig die Zunge 70 in die in Fig. 10b gezeigte komplementäre Durchschaltstellung.

Beim Umschalten schwenkt die Wippe 15 aus der einen in die andere Lage, so daß sie mit einem Ende auf die erregte Spule und mit dem anderen auf das Element 100 oder 110 unter der Spule aufschlägt. Die Blattfeder 150 ist vorgesehen, um den dabei entstehenden Schlag aufzunehmen.

Ϊ Wie einzusehen ist, sind jedem L-Abschnitt 33 des Hohlraums

30 - entsprechend einer Schaltstellung des Schalters - eine ' Wippe 15 und ein Spulenpaar 22 zugeordnet. Jede Schaltstel- ! lung kann dabei als unabhängiger Verbindungskanal arbeiten,

so daß ein an den Mittelleiter 56' gelegtes Signal als Ausj gangssignal an einem der Außenleiter 46' erscheint; desgleichen erscheint eines der Eingangssignal^ an den Außenleitern 46' ^; als Ausgangssignal am Innenleiter 56', und zwar je nach der vom Benutzer gewünschten Verschaltung. Ein Schaltweg des Schalters wird als durch- bzw. eingeschaltet betrachtet, wenn

seine erste Zunge 68 die leitende Verbindung zwischen dem : Mittelleiter 56' und dem entsprechenden Außenleiter 46' herj stellt, und umgekehrt.

', Wahlweise läßt sich der Kern 130 jeder Spule 22 hohl ausführen, um einen Stift 132 aufzunehmen, der von der Wippe 15 bej wegt wird. Auf diese Weise kann, falls erwünscht, eine Schaltstellungsanzeige auf der Platte 26 ausgelöst werden.

Γ
.i
Die Fig. 11 und 12 zeigen eine weitere bevorzugte Ausführungs-

! formen der vorliegenden Erfindung. Eine Zylinderspule 156 ist dabei in einem Loch 158 in einer Lagerplatte 160 auf einen Spulenkörper 162 in einem Gehäuse 164 gewickelt. Der Spulenkörper 162 ist hohl zu einem Schacht 166 ausgebildet. Das Gehäuse 164 hat in der unteren Abschlußfläche 170 ein Loch 168. Im unteren Teil des Schachts 166 sitzt eine hohlzylindrische Hülse 172, deren Innendurchmesser größer als der des Lochs 168 ist. Der ringförmige Teil der Abschlußfläche 170 zwischen dem Loch 168 und der Hülse 172 bildet eine Ringlippe 174. Innerhalb des Zylinders 172 sitzt eine Feder 176, die auf der Lippe 174 aufliegt und durch die ein Kolben.stift 178 verläuft. Der Kolbenstift 178 endet mit einem Kopf 180, der in die Hülse 172 paßt und an dem die Feder 176 anliegt. Auf diese Weise wird der Kolben 178 vertikal"aufwärts gedrückt, über dem Kopf

180 befindet sich ein Anker 182, der seinerseits zu einem Flachkopf 184 ausläuft und der den Kolben 178 durch das Loch 168 abwärts drückt, wenn die ZyIInderspule 156 erregt wird. In dieser Stellung werden der Anker 182 und der Kolben 178 vom oberen Ende des Elements 100 gehalten. Bei stromloser Zylinderspule 156 wird der Anker 182 vom Kolben 178 aufwärts gedrückt. Der Kopf 184 des Ankers 182 liegt dann an der dritten Platte 24 an. ■

Die Zylinderspule 156 ist in der Platte so angeordnet, daß der Kolben 178 unmittelbar über dem inneren Ende 190a einer Wippe 190 liegt. Wird der Kolben 178 herabgedrückt, nimmt er das Ende 190a der.Wippe 190 mit, die das Element 100 abwärts zwingt, so daß die Zunge 68 die Leiter 46', 56' berührt, wie in Fig. 9a gezeigt.

Die Wippe 190 ist normalerweise in die in Fig. 12 gezeigte Lage durch eine Wippenfeder 192 vorgespannt, die unten in einer ringförmigen Ausnehmung 194 im äußeren Ende 190b der Wippe 190 und oben in einer weiteren ringförmigen Ausnehmung 196 in einer Madenschraube 198 sitzt, die in ein Gewindeloch 200 in der Platte 160 eingeschraubt und durch das Loch 202 in der Platte 24 hindurch verstellbar ist.

Die Wippe 190 ist auf der Abdeckplatte 12 auf die gleiche Weise wie die Wippe 15 in den Fig. 9, 10 gelagert. Die Platte 12, der Unterteil 6 und die Zunge 68 sind ebenfalls die gleichen. Befindet sich also die Wippe 190 in ihrer normalen vorgespannten Lage (Fig. 12), verbindet die Zunge 70 (die in Fig. 12.im Schnitt nicht eigentlich zu sehen, aber gestrichelt in einer Stirnansicht dargestellt ist) den äußeren Leiter 46' mit seinem Abschlußwiderstand 52 (in Fig. 12 nicht zu sehen und nicht dargestellt) wie im Fall der Fig. 10b. In dieser Aus·

i - 17 -

] führungsform erfolgt das Umschalten durch Erregen (bzw. Stromj losmachen) der Zylinderspule 156 aus einer herkömmlichen Stromi quelle.

j Erwünschte Leistungswerte erhält man mit einem typischen Schal-

j ter nach der vorliegenden Erfindung mit den folgenden Abmesj sungens Breite der Radialabschnitte und Schenkel w = 4,36 9

j + 0,127 mm (0,172+ 0,005 in.); Höhe des Hohlraums h = 2,540 j + 0,127 mm (0,100 + 0,005 in.); Abstand zwischen dem Abschlußj widerstand eines L-Abschnitts und dem nächsten L-Abschnitt

! = 0,508 mm (0,020 in.); Länge des Radialteils vom zentralen

j Innenleiter zum äußeren Innenleiter: 1 =21,082 + 0,127 mm j (0,830 +0,005 in.) für einen Schalter mit sechs Schaltstelj lungen, 24,892 + 0,127 mm (0,980 + 0,005 in.) für einen Schal-I ter mit acht Stellungen bzw. 30,734 mm + 0,127 mm (1,201 + I 0,005 in.) für einen Schalter mit zehn Stellungen. Wünschenswerte Leistungen erhält, man mit einem Schalter nach der vorliegenden Erfindung auch mit folgenden Kombinationen der Höhe (h) und der Breite (w): w = 3,962 + 0,127 mm (0,156 + 0,005 in.) und h = 1,52 + 0,127 mm (0,060 + 0,005 in.); W = 4,369 + 0,127 mm (0,172 + 0,005 in.) und h = 1,778 + 0,127 mm (0,07 + 0,005 in.); w = 6,35 + 0,127 mm (0,250 +0,005 in.) und h = 0,254 + 0,127 mm (0,100 + 0,005 in.).

Die Leistungsfähigkeit von Schaltern nach der vorliegenden I Erfindung mit den oben angegebenen Abmessungskombinationen j ergibt sich- aus der folgenden .Zusammensetzung:

Zahl der	Frequenz	VSWR	Min.Sperr	Max.Einfügungs-
Schalter	bereich		dämpfung	verlust
stellungen	(GHz)	(max.)	(dB)	(dB)
3 bis 6	0 -	1,1	100	0,1
	3 -	1,2	80	0r15
	8 -	1,35	60	0,3
	12,4 -	1,5	60	0,5
7 oder 8	0 -	1,1 .	100	0,1
	3 -	1,2	80	0,15
	8 -	1,35	60	0,3
	12,4 -	1,5	60	0,5
9 oder 10	0 -	1,1	10.0	0,1
	3 -	1,1	80	0,15
	8 -	1,35	60	0,4
- 3
- 8
- 12,4
- 18
- 3
- 8
- 12,4
- 15
■ 3
■ 8
■ 11,5

Weicht die Länge (1) für die.Schalter mit sechs oder acht Schaltstellungen um nicht mehr als + 0,254 mm (0,1 in.) und für den Schalter mit zehn. Schaltstellungen um nicht mehr als + 0,508 mm (0,200 in.) ab oder wenn die Abweichung der Breite (w) und der Höhe (h) nicht mehr als + 0,381 mm (0,015 in.) betragen, verschlechtern sich die Leistungswerte um nicht mehr als etwa 5 %. Für größere Abweichungen dieser Abmessungswerte steigt die Verschlechterung geometrisch.

Der Vollständigkeit halber sind herkömmliche Schaltbilddarstellungen der Betätigungsmechänik der bevorzugten Ausführungsformen gezeigt. Die Fig. 13 entspricht dabei der Ausführungsform der Fig. 8, die Fig. 14 der der Fig.. 11. Die Bezugszeichen bezeichnen jeweils die gleichen Teile wie in den anderen Zeichnungen. Wenn also beispielsweise in Fig. 13 der Strom in der Diode 220 der ersten Schalterstellung fließt, wird das Ende der Wippe 15 zur zugehörigen Spule angezogen und der Schalter in die erste Schaltstellung geschaltet. Fließt entr ' sprechend in der Fiq. 14 Strom in der Diode 210 der ersten

Schaltstellung, wird der Stift 178 herabgedrückt und drückt auf das innere Ende 190a der Wippe 190, so daß die erste Schaltstellung eingeschaltet wird.

Für die Ausführungsformen der Fig. 8 und 13 beträgt der maximal erforderliche Arbeitsstrom 60 mA (bei 28 V und 22°C (72⁰F)), multipliziert mit der Anzahl der Schaltstellungen. Für die Ausführungsformen der Fig. 11 und 14 beträgt der maximale Arbeitsstrom (bei 28 V und 22°C (72⁰F)) nur 140 mA.

Es ist also ein neuartiger und vorteilhafter Mikrowellenschalter für mehrere Schaltstellungen mit unabhängigen Abschlüssenbeschrieben, der über einen breiten Bereich von Mikrowellenfrequenzen eine niedrige maximale Welligkeit bei niedriger Einfügungsdämpfung, verhältnismäßig niedrigem Arbeitsstrom und einer verhältnismäßig hohen Sperrdämpfung bietet. '

Claims (2)

1. ' D- 1927 A
   DYNATECH-UZ, INC.,
   9522 Wo Jefferson Boulevard, Culver City, California,. V. St. A.

   p-a tentan sprüche

   \J Mikrowellenschalter mit mehreren Schaltstellungen, gekennzeichnet durch (a) ein im wesentlichen zylindrisches Metallgehäuse mit einem Unterteil, einer Abdeckplatte und einem konstant hohen Hohlraum aus einem Mittelteil und einer Vielzahl winkelbeabstandeter Teile konstanter Breite aufweist, die radial vom Mittelteil wegverlaufen und jeweils am äußeren Ende spitzwinklig zu einem kürzeren Schenkel der im wesentlichen
   gleichen konstanten Breite abgeknickt sind, (b) einen mittleren Koaxialverbinder mit vorbestimmtem Wellenwiderstand, der im Unterteil so angeordnet ist, daß sein Innenleiter mit dem Mittelteil koaxial in diesen hinein vorsteht, (c) mehrere
   außenliegende Koaxialverbinder, deren Anzahl nicht größer als die der Radialteile ist und deren Wellenwiderstand jeweils
   gleich dem des Mittelverbinders ist, wobei die Außenverbinder im Unterteil parallel angeordnet sind und ihre Innenleiter
   in das äußere Ende jedes der Radialteile hinein am Übergang
   zu dessen Schenkel vorstehen, (d) eine der der Außenverbinder gleiche Anzahl von Abschlußwiderständen mit einer dem Wellen-

   widerstand des Mittelverbinders gleichen Impedanz, die im Unterteil angeordnet sind und in das freie Ende des Schenkels hinein vorstehen, (e) eine der der Außenverbinder gleiche Anzahl von ersten Leitern, die jeweils schaltbar in einem der Radialteile angeordnet und lang genug sind, um den Innenleiter des Mittelverbinders in einer ersten von zwei Schaltstellungen mit dem Innenleiter des zugehörigen Außenverbinders zu verbinden und in der zweiten der Schaltstellungen durch Federspannung an Masse gelegt sind, (f) eine der der Außenverbinder gleiche Anzahl von zweiten Leitern, die jeweils einem der ersten Leiter zugeordnet, im zugehörigen Schenkel angeordnet und lang genug sind, um in einer ersten von zwei komplementären Schaltstellungen den Widerstand mit dem Innenleiter des Außenverbinders zu verbinden und in der zweiten der komplementären Schaltstellungen unter Federspannung nach Masse gelegt sind, und (g) eine über dem Gehäuse angeordnete Betätigungseinrichtung, die wahlweise die ersten Leiter zwischen ihren beiden Schaltstellungen und die zweiten Leiter zwischen ihren beiden komplementären Schaltstellungen hin- und herschalten, wobei jeder erste Leiter sich in seiner ersten Stellung befindet, wenn der zugehörige zweite Leiter die komplementäre zweite Stellung einnnimmt, und sich in seiner zweiten Stellung befindet, wenn der zugehörige zweite Leiter seine komplementäre erste Stellung einnimmt.
2. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung jeweils eine auf dem Gehäuse schwenk-r bar gelagerte Wippe aufweist, die mechanisch mit einer magnetischen Betätigungsvorrichtung gekoppelt ist, wobei der erste und der zweite Leiter jeweils an einem ersten bzw. einem zweiten, jeweils starren und vertikal unter Federspannung stehenden Element festgelegt sind, auf die die Enden der Wippe wirken. .

   3ο Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil ein regelmäßiges Polygonprisma darstellt, dessen Seiten von den inneren Äbschlußflachen der Radialteile gebildet werden und zahlenmäßig gleich der der Radialteile sind, und daß der rechtwinklige Abstand vom Mittelpunkt des Mittelteils zu einer der Seiten gleich dem Produkt der halben Seitenbreite mit dem Cotangens des halben Winkels vom Mittelpunkt zu den Eckpunkten der jeweiligen Seitenfläche ist.