DE1246060B - Hochfrequenzschalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUS LEGES GHRI FT

JLQi. ^i.;

DeutscheKl.: 21 a4-72/02

Nummer: 1 246 060

Aktenzeichen: T 20712IX d/21 a4

Anmeldetag: 5. September 1961

Auslegetag: 3. August 1967

Die Erfindung geht aus von einem Hochfrequenzschalter zur Änderung der elektrischen Verbindung zwischen mehreren, ähnliche Wellenwiderstände aufweisenden, koaxialen Ubertragungsleitungen, mit einer mit den Außenleitern der Übertragtmgsleitungen verbundenen Abschirmung und. einem Wellenwiderstand, der gleich dem der Übertragungsleitungen ist, sowie mit einer mit den Innenleitern verbundenen Schalteinrichtung.

Ein bekannter Hochfrequenzschalter dieser Gattung weist ein Gehäuse auf, dessen abgeschlossener Innenraum die Gestalt eines flachen Zylinders hat. Axial führt in dieses Gehäuse der Innenleiter desjenigen Koaxialkabels ein, welcher mit dem Innenleiter eines von zwei weiteren Koaxialkabeln verbunden werden soll, die ihrerseits radial in dieses Gehäuse eingeführt sind. Der Abstand der beiden ebenen Wände dieser geschlossenen Kammer ist dabei so gewählt, daß ein möglichst geringer Sprung im Wellenwiderstand auftritt. Dieser bekannte Schalter hat den Nachteil, daß er in seiner Herstellung sehr teuer ist, und insbesondere läßt er sich nicht unter Beibehaltung der Eigenschaft geringer Veränderungen im Wellenwiderstand aus den Bausätzen für Mehrfachdrehschalter herstellen, wie sie heute allgemein in der Elektronik üblich sind.

Bei einem weiteren bekannten Hochfrequenzschalter der eingangs bezeichneten Gattung ist ein im wesentlichen in Form eines flachen Zylinders ausgebildetes Schaltglied in einer ebenfalls flachzylindrisch ausgebüdeten geschlossenen Kammer angeordnet, und vier Koaxialkabel führen mit ihren Innenleitern radial in diese Kammer. Von den Innenleitern der Koaxialkabel gehen klammerartige Kontaktstücke mit oberhalb und unterhalb des Schaltgliedes liegenden Kontaktklemmen an das Schaltstück. Auch dieser Schalter ist in der Herstellung sehr teuer, weil mit einer geschlossenen Kammer gearbeitet werden muß, die sich mit den obenerwähnten, in den Bausätzen für Mehrfachschalter verfügbaren Teilen nicht herstellen läßt.

Es ist auch ein in der Herstellung wesentlich billigerer Hochfrequenzschalter der eingangs bezeichneten Gattung bekannt, der im wesentlichen aus einer drehbaren isolierenden Scheibe mit am Umfang angeordneten Rotorkontakten und einem zur Scheibe konzentrischen sowie koplanaren Isolatorring mit am Innenumfang angeordneten Festkontakten besteht. Damit man bei diesem in einem Gehäuse angeordneten bekannten Schalter mit Undefiniertem Abstand der Schalteinrichtung zu der Abschirmwand den Sprung im Wert des Wellenwiderstandes im Zuge Hochfrequenzschalter

Anmelder:

Tektronix, Inc., Beaverton, Oreg. (V. St. A.)
Vertreter:

Dipl.-Ing. K. A. Brose, Patentanwalt,

ίο · Pullach (Isartal), Wiener Str. 2

Als Erfinder benannt:

Samuel Richard Mc Cutcheon, Aloha, Oreg.;
Chester Norman Winningstad, Portland, Oreg.
(V.StA.)

Beanspruchte Priorität:
ao V. St. v. Amerika vom 12. Juni 1961 (116 358)

der Übertragungsleitungen vermeidet, sind dort die induktiven Komponenten der Schalterkontakte und der Verkabelung durch Einbau von Kondensatoren kompensiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenzschalter der eingangs bezeichneten Gatrung zu finden, der wohl entsprechend dem zuletzt abgehandelten bekannten Schalter mit Kompensationskondensatoren in der Herstellung billig ist, aber keine solchen zusätzlichen Einzelkondensatoren zur Kompensation der induktiven Komponenten der Schalterkontakte und der Verkabelung benötigt.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei einem Hochfrequenzschalter der eingangs bezeichneten Gattung, dessen Schalteinrichtung aus einer drehbaren isolierenden Scheibe mit am Umfang angeordneten Rotorkontakten und einem zur Scheibe konzentrischen sowie koplanaren Isolatorring mit am Innenumfang angeordneten Festkontakten besteht, dadurch, daß bei paarweiser Anordnung der Einzelkontakte die Schalteinrichtung symmetrisch zwischen zwei mit den Außenleitern verbundenen Abschirmplatten angeordnet ist. Bei der Erfindung werden also im Gegensatz zu dem Schalter mit zusätzlichen Einzelkondensatoren zur Kompensation der induktiven Komponenten der Schalterkontakte und der Verkabelung die Kapazitäten der Schalterkontakte bzw. Zuleitungen gegen die Abschirmplatten selbst zum Zwecke der Kompensation herangezogen.

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Die an sich bekannte paarweise Anordnung der Schalterkontakte hat den Vorteil der einfachen mechanischen Ausbildung und außerdem der elektrischen Symmetrie. Weiter sind solche paarweise ausgebildeten Schaltteile leicht mit den bekannten Bausätzen herzustellen. Bei der paarweisen Anordnung sind die beiden parallelen Kontaktstücke jeweils beiderseits einer Isolatorplatte angeordnet, und damit sie nicht einen kleinen Kondensator bilden, der dielektrische Verluste bedingt, sind die Kontaktstücke • eines jeden Paares jeweils elektrisch miteinander verbunden.

Nach einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung haben der Isolatorring und die Abschirmplatten gleichen Durchmesser und sind in an sich bekannter Weise mittels mehrerer zur Schalterwelle paralleler Stangen mit Abstandstücken oder -hülsen fest miteinander verbunden.

Der nach der Erfindung ausgebildete Schalter kann wie die bekannten Wellenbereichsschalter von Rund- ao funkgeräten u. dgl. im Baukastensystem zusammengesetzt werden, und es muß nicht jeder Schalter in einem eigenen Gehäuse zu Abschirmzwecken untergebracht werden. Damit erreicht man unter anderem eine sehr kleine Bauart des Schalters und eine leichte Zugänglichkeit zu den Lötstellen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Schalters nach der vorhegenden Erfindung,

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, der einen Teil des Schalters und der daran angeschlossen Koaxialleitungsverbindungen zeigt, und

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2, der die Schaltplatte und die daran angeschlossenen Koaxialübertragungsleitungen zeigt, wobei die Anschlüsse an die äußeren Leiter dieser Leitungen weggelassen wurden.

Die Fig. 1 zeigt einen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten Hochfrequenzschalter, der eine ringförmige Metalltragplatte 10 enthält, die mit gebräuchlichen Schalt-Rasteinrichtungen einschließlich geeigneter mechanischer Begrenzungs- oder Halteteile versehen sein kann. In einer Öffnung der TragplattelO ist eine metallische oder nichtmetallische Welle 12 drehbar so gelagert, daß ihre Drehung durch die auf der Tragplatte befindliche Rasteinrichtung gesteuert wird. Durch Löcher in der Traplatte 10 erstrecken sich zwei Befestigungsbolzen 14. Auf jedem dieser Bolzen 14 ist in der Nähe der Tragplatte 10 ein Abstandsteil 16 aus Metall befestigt, das die Form einer zylindrischen Hülse hat. Eine als ringförmige flache Metallplatte ausgebildete erste Abschirmplatte 18 weist zwei zur Aufnahme der Befestigungsbolzen 14 geeignete Löcher und eine Durchtrittsöffnung 28 für die Welle 12 auf und ist auf diesen Bolzen gegenüber dem Abstandsteil 16 befestigt. Eine aus isolierendem Material bestehende Schaltplattenanordnung 20 ist mit zwei Befestigungslöchern für die Befestigungsbolzen 14 versehen und hat eine Einzelöffnung für die Welle 12. Diese Schaltplattenanordnung wird durch zwei isolierende Abstandshülsen 22 auf dem Befestigungsbolzen 14 in genauem Abstand von der leitenden Platte 18 gehalten. Auf ähnliche Weise ist eine zweite., ring- ■ förmige Abscmrmplatte 24 aus Metall an dem Befestigungsbolzen 14 montiert und von der Schalter-

platte 20 durch den. Hülsen 22 ähnliche, isolierende Abstandshülsen 26 mit Abstand gehalten. Die runden Abschirmplatten 18 und 24 können den gleichen Durchmesser aufweisen und sind mit den konzentrischen Durchlaßöffnungen 28 versehen, durch die sich die Welle 12 erstreckt, so daß sie sich frei drehen kann, ohne mit den Oberflächen dieser leitenden Platten in Berührung zu kommen. Die Schaltanordnung kann auf den Befestigungsbolzen 14 und der Tragplatte 10 mittels einer Kombination 30 aus einer Mutter und einer "sperrenden Beilagscheibe gehalten werden, die sich auf dem mit Gewinde versehenen Ende dieser Befestigungsbolzen 14 befindet.

Die F i g. 2 zeigt Koaxialkabel-Übertragungsleitungen 32, die an Schaltstücke angeschlossen sind und zwei elektrische Verbindungen 34 enthalten, die sich zwischen dem geerdeten Leiter 35 jedes Koaxialkabels 32 und den gemeinsamen Abschirmplatten 18 und 24 erstrecken. Die Schaltplattenanordnung 20 enthält zwei konzentrische runde Isoherteile 36 und 38. Das äußere Isolierteil ist eine feste, ringförmige Statorplatte 36, die auf dem Befestigungsbolzen 14 zwischen isolierenden Abstandsteilen 22 und 26 angeordnet ist, während das innere Isolierteil aus einer runden Rotorplatte 38 besteht, die ein Loch aufweist, in das ein abgeflachter Abschnitt der Welle 12 so eingepaßt ist, daß das Isolierteil von der Welle gedreht wird. Die Statorplatte 36 weist eine Vielzahl von paarweise angeordneten Metallfederkontakten 40 auf, die so mit Abstand rings um die Statorplatte angeordnet sind, daß sie sich zu dieser radial erstrecken. Diese Festkontakte 40 haben jeweils die Form von Federteilen und weisen jeweils ein Ende auf, das sich nach außen vom äußeren Umfang der Statorplatte 36 erstreckt, damit eine Verbindung mit dem mittleren Leiter 44 eines Koaxialkabels, wie beispielsweise die Kabel 32, durch Lötung oder ähnliches hergestellt werden kann. Die Rotorplatte 38 ist mit einer Vielzahl von im Abstand angeordneten, gegenseitig isolierten Metallkontaktplatten 46 versehen, die sich längs des Umfanges der Rotorplatte 38 um einen geringen Betrag über die Innenkante der Statorplatte 36 erstrecken, so daß die äußeren Oberflächen der Kontaktplatten 46 einen mechanischen Kontakt mit den federnden Enden der festen Kontakte 40 bei Drehung der Welle 12 herstellen.

Es soll bemerkt werden, daß die Kontaktplattenanordnung 20 dadurch symmetrisch ist, daß ein Paar fester Kontakte 40 und ein Paar beweglicher Kontaktplatten 46 durch Niete 48 zu einer solchen Anordnung zusammengebaut sind, bei der sich ein Element des Paares auf jeder Seite der Statorplatte 36 bzw. der Rotorplatte 38 befindet. Ein Grund für die symmetrische Anordnung ist darin zu sehen, daß auf diese Weise das durch die isolierende Statorplatte 36 und die isolierende Rotorplatte 38 gehende elektrische Feld auf einen Kleinstwert gebracht wird, wenn Signalspannungen über den Schalter übertragen werden, so daß die dielektrischen Verluste ebenfalls einen Kleinstwert erreichen. Jede der parallelen Abschirmplatten 18 und 24 hat im wesentlichen denselben Abstand von der Schaltplattenanordnung 20, so daß der Schalter auch in dieser Hinsicht symmetrisch ist. Die Entfernungen zwischen den Abschirmplatten 18 und 24 und den Kontakten 40 und 46 sind so gewählt, daß der Schalter im Effekt einen kurzen Abschnitt einer Übertragungsleitung bildet, deren Wellenwiderstand im wesentlichen der gleiche

Claims (2)

ist wie derjenige der Koaxialkabel-Übertragungsleitungen 32. Wenn beispielsweise die Koaxialkabel 32 einen Wellenwiderstand von 50 Ohm aufweisen und die Kontakte 40 und 46 eine Breite von etwa 3,1 mm haben, dann sollte der Abstand zwischen diesen Kontakten und den leitenden Platten 18 und 24 annähernd 2,5 mm betragen. Als Ergebnis werden die in einer Übertragungsleitung 32 wegen der von einem Schalter gebildeten Ungleichförmigkeiten im wesentlichen durch den Schalter nach der vorliegenden Erfindung vermieden. In der F i g. 3 sind Koaxialkabel" 32 so dargestellt, daß sie an den mittleren Kontakt von zwei gegenüberliegend angeordneten Gruppen von je drei Kontakten 40 auf der Statorplatte 36 angeschlossen sind. Die Rotorplatte 38 kann mittels der Welle 12 zwischen zwei verschiedenen Stellungen gedreht werden, um die Verbindungen zwischen den dargestellten Koaxialkabeln zu ändern. In der in Fig. 3 veranschaulichten Stellung des Schalters kann das Eingangssignal in den Schalter über eine der Ubertragungsleitungen 32 eintreten und geht dann über die durch die Festkontakte 40 und die beweglichen Kontaktplatten 46 gebildete Verbindung und über die verbindende Übertragungsleitung 52 zur anderen Übertragungsleitung 32, die die abgehende Übertragungs^- leitung sein kann. Wird die Rotorplatte 38 entgegen dem Uhrzeigersinn in ihre andere Stellung gedreht, so läuft das Signal über die verbindende Übertragungsleitung 54, so daß es in einem Abschwächer 56 verkleinert oder in anderer Weise durch andere geeignete Einrichtungen abgeändert werden kann, bevor es zur Ausgangsübertragungsleitung weitergeleitet wird. Für irgend andere Schaltzwecke, wie sie Koaxialübertragungsleitungen erfordern, kann eine größere Anzahl von Schaltkontakteii auf der Schaltplattenanordnung verwendet werden, wobei gewöhnlich eine geringe Unsymmetrie des Schalters auftritt und die Stetigkeit der Übertragungsleitung etwas vennindert wird. Es versteht sich, daß in den Einzelheiten der vorliegenden Erfindung viele Veränderungen vorgenom- men werden können, ohne von dem Erfindungsgedanken der vorüegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Form der Platten 10, 18, 20 und 24 von der Kreisform abweichen, und es kann die Art der Verbindungs- oder Kontaktelemente 40 und verändert werden. Patentansprüche:

1. Hochfrequenzschalter zur Änderung der elektrischen Verbindung zwischen mehreren, ähnliche Wellenwiderstände aufweisenden, koaxialen Übertragungsleitungen, mit einer mit den Außenleitern der Übertragungsleitungen verbundenen Abschirmung und einem Wellenwiderstand, der gleich dem der Übertragungsleitungen ist, und mit einer mit den Innenleitern verbundenen Schalteinrichtung, bestehend aus einer drehbaren isolierenden Scheibe mit am Umfang angeordneten Rotorkontakten und einem zur Scheibe konzentrischen sowie koplanaren Isolatorring mit am Innenumfang angeordneten Festkontakten, dadurch gekennzeichnet, daß bei paarweiser Anordnung der Einzelkontakte (40, 46) die die Schalteinrichtung symmetrisch und im definierten Abstand zwischen zwei Abschirmplatten (18, 24) angeordnet ist.

2. Hochfrequenzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolatorring (36) und die Abschirmplatten (18, 24) gleichen Außendurchmesser haben und in an sich bekannter Weise mittels mehrerer zur Schalterwelle (12) paralleler Stangen (14) mit Abstandsstücken oder -hülsen (22,26) miteinander verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 878 233;
österreichische Patentschrift Nr. 178 649;
französische Patentschriften Nr. 832 484,
!2932, 1122160, 1197 228;
britische Patentschrift Nr. 715 395.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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