微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置

《微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置》涉及一種微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置。

隨著現(xiàn)代軍事裝備快速發(fā)展，對(duì)微波器件的功率要求不斷增加，針對(duì)微波開關(guān)而言，其動(dòng)彈性簧片的行程也在隨著功率增加不斷加大。同時(shí)為了提高裝備的機(jī)動(dòng)性，裝備中所用的元器件正朝著體積小、重量輕和高可靠性的方向發(fā)展。微波開關(guān)作為微波信號(hào)傳輸和切換處理系統(tǒng)的關(guān)鍵控制器件，必須朝著上述方向發(fā)展。2016年2月之前的微波開關(guān)的電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有：“平衡銜鐵旋轉(zhuǎn)式”與“螺線管式”兩種。“平衡銜鐵旋轉(zhuǎn)式”電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的磁路系統(tǒng)屬于開放式，磁回路的漏磁較大，造成微波開關(guān)的體積相對(duì)較大?！奥菥€管式”電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（專利CN201310274259.0）的磁能利用率高，動(dòng)鐵芯的行程較大，但是鐵芯本身耐沖擊、振動(dòng)性能差。

圖1是《微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置》實(shí)施例的微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置的外觀示意圖。

圖2是該發(fā)明實(shí)施例的微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置的剖視圖。

圖3是導(dǎo)桿的示意圖。

圖4是轉(zhuǎn)軸支架的示意圖。

圖5是導(dǎo)桿與轉(zhuǎn)軸支架的連接方式示意圖。

2020年7月17日，《微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置》獲得安徽省第七屆專利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。

《微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置》如圖1—圖5所示，包括兩個(gè)螺線管式電磁鐵1、轉(zhuǎn)軸支架3和兩個(gè)彈性簧片5，兩個(gè)螺線管式電磁鐵1安裝在支撐板2上方，螺線管式電磁鐵1的導(dǎo)桿11從支撐板2中伸出，導(dǎo)桿11下端部挖有兩個(gè)槽口11a，兩個(gè)槽口11a之間具有凸舌11b，轉(zhuǎn)軸支架3兩端均設(shè)有兩個(gè)凸爪33，兩個(gè)凸爪之間具有凹槽34，兩個(gè)凸爪33分別位于導(dǎo)桿11的兩個(gè)槽孔11a中，相應(yīng)地，導(dǎo)桿11的凸舌11b卡在轉(zhuǎn)軸支架3的凹槽34中，從而將導(dǎo)桿11與轉(zhuǎn)軸支架3連接，并限制導(dǎo)桿11轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸支架中間具有轉(zhuǎn)軸孔31，兩端有鉚釘孔32，所述的轉(zhuǎn)軸孔31的中心線與鉚釘孔32的中心線相垂直，轉(zhuǎn)軸4穿過轉(zhuǎn)軸孔31將轉(zhuǎn)軸支架3安裝在支撐板2下方的耳板21上，轉(zhuǎn)軸支架3可繞轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)鉚釘6分別穿過鉚釘孔32將兩個(gè)彈性簧片5固定在轉(zhuǎn)軸支架3的兩端。螺線管式電磁鐵1通電時(shí)，導(dǎo)桿11上下移動(dòng)，推動(dòng)彈性簧片5轉(zhuǎn)動(dòng)，彈性簧片5的兩端分別上移或下移，從而將導(dǎo)桿11的運(yùn)動(dòng)行程d轉(zhuǎn)化為彈性簧片5的行程L。

所述的螺線管式電磁鐵1包括鐵芯12、線圈15、導(dǎo)桿11和線圈骨架16，線圈15纏繞在線圈骨架16上，線圈骨架16內(nèi)套接有空心套筒13，套筒13與線圈骨架16之間固定放置有六塊永磁體17，所述的永磁鐵17同極相對(duì)設(shè)置，鐵芯12套接在套筒13內(nèi)，套筒13的軸向長度大于鐵芯12的長度，導(dǎo)桿11沿套筒13的軸向方向穿過線圈骨架16兩側(cè)，導(dǎo)桿11可沿線圈骨架16的軸向方向上下移動(dòng)，導(dǎo)桿11與鐵芯12固定連接，線圈骨架16上部有上端蓋14，線圈骨架16下部有下端蓋18，上端蓋14和下端蓋18都為導(dǎo)磁材料。鐵芯12受永磁體17磁化，使鐵芯17移動(dòng)至套筒13內(nèi)上端或者下端的極限位置，并固定在此初始時(shí)的極限位置；線圈15通電時(shí)，線圈15內(nèi)產(chǎn)生線圈磁場，若線圈磁場與永磁體17磁場方向相反，且鐵芯12受到的線圈磁場作用力大于鐵芯12受到的永磁體17的磁場作用力時(shí)，帶動(dòng)鐵芯12沿套筒13的中心線運(yùn)動(dòng)至套筒13內(nèi)另一端的極限位置，此時(shí)當(dāng)鐵芯12不再受到線圈磁場力的作用時(shí)，鐵芯12會(huì)停留在該極限位置，不會(huì)恢復(fù)至初始時(shí)的極限位置，鐵芯12的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)導(dǎo)桿11上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)彈性簧片5轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將導(dǎo)桿11的運(yùn)動(dòng)行程d轉(zhuǎn)化為彈性簧片5的行程L，增大了行程。

微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置專利目的

《微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置》所要解決的技術(shù)問題是提供一種微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置，該微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置采用“雙螺線管與平衡銜鐵旋轉(zhuǎn)”相結(jié)合的電磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，運(yùn)用費(fèi)力杠桿的原理，在同等輸入條件下，實(shí)現(xiàn)了體積小、行程大的目的，解決了大功率微波開關(guān)的設(shè)計(jì)難題。

微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，《微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置》采用如下技術(shù)方案：微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置，包括兩個(gè)螺線管式電磁鐵、轉(zhuǎn)軸支架和彈性簧片，兩個(gè)螺線管式電磁鐵安裝在支撐板上方，螺線管式電磁鐵的導(dǎo)桿從支撐板中伸出，導(dǎo)桿下方分別與轉(zhuǎn)軸支架的兩端連接，所述的轉(zhuǎn)軸支架靠轉(zhuǎn)軸固定在支撐板下方的耳板上，轉(zhuǎn)軸支架可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)彈性簧片分別鉚接在轉(zhuǎn)軸支架兩端。該發(fā)明應(yīng)用費(fèi)力杠桿原理，采用了兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)磁保持結(jié)構(gòu)的螺線管式電磁鐵，通過支撐板進(jìn)行固定形成了類似“推挽式”結(jié)構(gòu)，螺線管式電磁鐵中的鐵芯運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸支架的兩端運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸支架兩端鉚接的彈性簧片（通常與推桿等部件接觸）同步運(yùn)動(dòng)并傳遞出力量，將鐵芯的行程轉(zhuǎn)化為彈性簧片的行程。由于該發(fā)明的微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置采用了兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)螺線管式電磁鐵同時(shí)提供保持力，保持力大，將鐵芯處于轉(zhuǎn)軸與彈性簧片中間，形成費(fèi)力杠桿結(jié)構(gòu)，以轉(zhuǎn)軸作為支撐點(diǎn)，鐵芯的行程被進(jìn)一步放大，從而在彈性簧片的端部獲得較大的行程，結(jié)構(gòu)中通過調(diào)節(jié)杠桿比，相同的鐵芯行程可以在彈性簧片的端部形成不同的連續(xù)變化的長行程。

微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置改善效果

《微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置》有效的利用了狹小的產(chǎn)品腔體空間，與單獨(dú)的“平衡銜鐵旋轉(zhuǎn)式”或“螺線管式”驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)相比，相同的空間內(nèi)能擁有更大的行程以及更高的推動(dòng)力，具有結(jié)構(gòu)小、行程長、耐沖擊、抗振動(dòng)等特點(diǎn)，整個(gè)裝配過程簡單可靠，可以反復(fù)拆卸。

所述的螺線管式電磁鐵包括鐵芯、線圈、導(dǎo)桿和線圈骨架，線圈纏繞在線圈骨架上，線圈骨架內(nèi)設(shè)置有鐵芯，線圈骨架內(nèi)套接有空心套筒，套筒與線圈骨架之間固定放置有若干塊永磁體，鐵芯套接在套筒內(nèi)，套筒的軸向長度大于鐵芯的長度，導(dǎo)桿沿套筒的軸向方向穿過線圈骨架兩側(cè)，導(dǎo)桿可沿線圈骨架的軸向方向上下移動(dòng)，導(dǎo)桿與鐵芯固定連接。鐵芯在套筒內(nèi)可以沿套筒的軸向方向移動(dòng)，若干塊永磁體的同極相對(duì)周向分布在套筒的外側(cè)，鐵芯受永磁體磁化，使鐵芯移動(dòng)至套筒內(nèi)上端或者下端的極限位置，并固定在此初始時(shí)的極限位置；線圈通電時(shí)，線圈內(nèi)產(chǎn)生線圈磁場，若線圈磁場與永磁體磁場方向相反，且鐵芯受到的線圈磁場作用力大于鐵芯受到的永磁體的磁場作用力時(shí)，帶動(dòng)鐵芯沿套筒的中心線運(yùn)動(dòng)至套筒內(nèi)另一端的極限位置，此時(shí)當(dāng)鐵芯不再受到線圈磁場力的作用時(shí)，鐵芯會(huì)停留在該另一端的極限位置，不會(huì)恢復(fù)至初始時(shí)的極限位置，鐵芯與導(dǎo)桿之間固定連接，鐵芯的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)導(dǎo)桿上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)彈性簧片運(yùn)動(dòng)。不需要彈簧等復(fù)位裝置使鐵芯及導(dǎo)桿恢復(fù)初始狀態(tài)，簡化整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)。

電磁鐵的鐵芯屬于圓柱體，可以360°旋轉(zhuǎn)，為防止鐵芯轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)桿下端部設(shè)有凸舌，轉(zhuǎn)軸支架兩端部設(shè)有凹槽，凸舌卡在凹槽中，在不影響連接的情況下限制了鐵芯的轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.《微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置》包括兩個(gè)螺線管式電磁鐵、轉(zhuǎn)軸支架和彈性簧片，兩個(gè)螺線管式電磁鐵安裝在支撐板上方，螺線管式電磁鐵的導(dǎo)桿從支撐板中伸出，導(dǎo)桿下方分別與轉(zhuǎn)軸支架的兩端連接，所述的轉(zhuǎn)軸支架靠轉(zhuǎn)軸固定在支撐板下方的耳板上，轉(zhuǎn)軸支架可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)彈性簧片分別鉚接在轉(zhuǎn)軸支架兩端；

所述的螺線管式電磁鐵包括鐵芯、線圈、導(dǎo)桿和線圈骨架，線圈纏繞在線圈骨架上，線圈骨架內(nèi)套接有空心套筒，套筒與線圈骨架之間固定放置有若干塊永磁體，鐵芯套接在套筒內(nèi)，套筒的軸向長度大于鐵芯的長度，導(dǎo)桿沿套筒的軸向方向穿過線圈骨架兩側(cè)，導(dǎo)桿可沿線圈骨架的軸向方向上下移動(dòng)，導(dǎo)桿與鐵芯固定連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波開關(guān)電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于：所述的導(dǎo)桿下端部設(shè)有凸舌，轉(zhuǎn)軸支架兩端部開有凹槽，凹槽與凸舌相咬合。

微波開關(guān)頻率范圍

射頻和微波應(yīng)用的頻率從半導(dǎo)體的100MHz到衛(wèi)星通信的60GHz。寬帶附件通過擴(kuò)展頻率范圍來提高測試系統(tǒng)的靈活性。但是，頻率總是取決于應(yīng)用，并且可能犧牲寬泛的工作頻率以滿足其他關(guān)鍵參數(shù)。例如，網(wǎng)絡(luò)分析儀可能會(huì)執(zhí)行1 ms的掃描以進(jìn)行插入損耗測量，因此對(duì)于此應(yīng)用，建立時(shí)間或切換速度成為確保測量精度的關(guān)鍵參數(shù)。

微波開關(guān)插入損失

除了正確的頻率選擇之外，插入損耗對(duì)于測試是至關(guān)重要的。大于1或2 dB的損耗將衰減峰值信號(hào)電平并增加上升沿和下降沿時(shí)間。低插入損耗系統(tǒng)可以通過最小化連接器和通路的數(shù)量或通過選擇用于系統(tǒng)配置的低插入損耗設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。由于功率在更高的頻率上是昂貴的，所以機(jī)電開關(guān)沿傳輸路徑提供盡可能低的損耗。

微波開關(guān)回報(bào)損失

回路損耗是由電路之間的阻抗不匹配造成的。在微波頻率下，網(wǎng)元的材料屬性和尺寸在決定分布式效應(yīng)引起的阻抗匹配或不匹配方面起著重要的作用。具有出色的回波損耗性能的交換機(jī)確保了通過交換機(jī)和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最佳功率傳輸。

微波開關(guān)重復(fù)性

低插入損耗可重復(fù)性降低了測量路徑中隨機(jī)誤差的來源，從而提高了測量精度。開關(guān)的可重復(fù)性和可靠性保證了測量精度，并且可以通過減少校準(zhǔn)周期和增加測試系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)間來降低擁有成本。

微波開關(guān)隔離

隔離度是在感興趣的端口檢測到的無用信號(hào)的衰減程度。隔離在更高的頻率下變得更重要。高隔離度減少了其他通道信號(hào)的影響，保持了測量信號(hào)的完整性，降低了系統(tǒng)測量的不確定性。例如，開關(guān)矩陣可能需要將信號(hào)路由到頻譜分析儀以進(jìn)行-70 dBm的測量，并同時(shí)路由另一個(gè) 20 dBm的信號(hào)。在這種情況下，高隔離度（90 dB或更高）的開關(guān)將保持低功率信號(hào)的測量完整性 。

微波開關(guān)切換速度

開關(guān)速度定義為將開關(guān)端口（臂）的狀態(tài)從“ON”改變?yōu)椤癘FF”或從“OFF”改變?yōu)椤癘N”所需的時(shí)間。

微波開關(guān)建立時(shí)間

由于切換時(shí)間僅指定了RF信號(hào)的穩(wěn)定/最終值的90%的結(jié)束值，因此在精確度和精確度的要求更為關(guān)鍵的情況下，穩(wěn)定時(shí)間通常在固態(tài)開關(guān)性能中突出顯示。測定沉降時(shí)間到接近最終值的水平。建立時(shí)間廣泛使用的邊緣至終點(diǎn)值為0.01 dB（最終值的99.77%）和0.05 dB（最終值的98.86%）。這個(gè)規(guī)范通常用于砷化鎵場效應(yīng)管開關(guān)，因?yàn)樗鼈兙哂袞艠O滯后效應(yīng)，這是由于電子被俘獲在砷化鎵表面上造成的 。

微波開關(guān)電力處理

功率處理定義了開關(guān)處理功率的能力，并且非常依賴于所使用的設(shè)計(jì)和材料。交換機(jī)有不同的功率處理額定值，如熱切換，冷切換，平均功率和峰值功率。在切換時(shí)在切換端口存在RF /微波功率時(shí)發(fā)生熱切換。切換前切斷信號(hào)時(shí)會(huì)發(fā)生冷切換。冷切換導(dǎo)致較低的接觸應(yīng)力和較長的使用壽命。

微波開關(guān)終止

在許多應(yīng)用中，50歐姆的負(fù)載端接是至關(guān)重要的，因?yàn)槊織l開放的未使用的傳輸線都有可能引起諧振。當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)工作頻率高達(dá)26 GHz或更高頻率的系統(tǒng)時(shí)，這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)榻粨Q機(jī)的隔離度大大降低當(dāng)交換機(jī)連接到有源設(shè)備時(shí)，未端接路徑的反射功率可能會(huì)損壞源。

• 機(jī)電開關(guān)被分類為已終止或未終止。端接開關(guān)：當(dāng)選定的路徑閉合時(shí)，所有其他路徑終止于50歐姆的負(fù)載，所有螺線管的電流被切斷。未終端的開關(guān)反映了電力。

• 固態(tài)開關(guān)被分類為吸收性或反射性。吸收開關(guān)在每個(gè)輸出端口中都包含一個(gè)50歐姆終端，以在關(guān)閉狀態(tài)和開啟狀態(tài)下呈現(xiàn)較低的駐波比。當(dāng)二極管反向偏置時(shí)，反射開關(guān)傳導(dǎo)RF功率，當(dāng)正向偏置時(shí)反射RF功率。

微波開關(guān)視頻泄漏

視頻泄漏是指在沒有RF信號(hào)的情況下切換時(shí)，在交換機(jī)的RF端口出現(xiàn)的雜散信號(hào)。這些信號(hào)是由開關(guān)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的波形產(chǎn)生的，特別是由PIN二極管高速開關(guān)所需的前沿電壓尖峰引起的。視頻泄漏的幅度取決于開關(guān)和開關(guān)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì) 。

微波開關(guān)使用壽命

較長的使用壽命降低了每個(gè)周期的成本和預(yù)算約束，使制造商更具競爭力 。 解讀詞條背后的知識(shí) 查看全部

• • PASTERNACK 品牌企業(yè),品牌企業(yè)

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    射頻開關(guān)分為多種構(gòu)型、類型及技術(shù)。最簡單的分類方法為常開電路和常閉電路兩種構(gòu)型。一般而言，未特別標(biāo)明的開關(guān)即為常開電路開關(guān)。當(dāng)一個(gè)開關(guān)在斷電后仍保持原有切換狀態(tài)，該開關(guān)即稱為閉鎖開關(guān)。只有在開關(guān)電源被切斷后，閉鎖開關(guān)才恢復(fù)至默認(rèn)狀態(tài)。雖然上述各種構(gòu)型從外部觀點(diǎn)來看并不復(fù)雜，...

    2020-04-030
  • 佑富阻旋式料位開關(guān) 佑富（上海）智能傳感技術(shù)有限公司官方帳號(hào),科技領(lǐng)域創(chuàng)作者

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    2021-01-070
  • 佑富阻旋式料位開關(guān) 佑富（上海）智能傳感技術(shù)有限公司官方帳號(hào),科技領(lǐng)域創(chuàng)作者

    射頻開關(guān)測量物位的原理是什么

    射頻開關(guān)測量物位的原理是什么射頻導(dǎo)納的原理是通過探頭感知其與儲(chǔ)罐體間電抗的變化實(shí)現(xiàn)物位測量和控制的。工業(yè)生產(chǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化都是通過各種儀表開關(guān)集成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，射頻開關(guān)也就是這么一種儀表，復(fù)雜危險(xiǎn)的地方，或者需要長期不間斷重復(fù)測量物位高度的地方，都是可以用這種開關(guān)，射頻導(dǎo)納并...

    2021-01-060
  • 佑富阻旋式料位開關(guān) 佑富（上海）智能傳感技術(shù)有限公司官方帳號(hào),科技領(lǐng)域創(chuàng)作者

    物位射頻開關(guān)原理是什么，老工程師一句話科普

    物位射頻開關(guān)的工作原理是什么，通過什么控制閥門開關(guān)的物位射頻開關(guān)通過探頭感知其與儲(chǔ)罐體間電抗的變化實(shí)現(xiàn)物位測量和控制的。其內(nèi)部電子單元，由探頭測量極與空載罐體間的電抗共同構(gòu)成平衡電橋電路并產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定振蕩信號(hào)。當(dāng)被測介質(zhì)覆蓋探頭測量極時(shí)，會(huì)引起探頭測量極與罐體間的電抗變化導(dǎo)...

    2021-01-070
• • 佑富阻旋式料位開關(guān) 佑富（上海）智能傳感技術(shù)有限公司官方帳號(hào),科技領(lǐng)域創(chuàng)作者

    射頻開關(guān)是什么，儀表老師這么科普

    射頻開關(guān)是什么有什么作用射頻開關(guān)是一種輸出開關(guān)量的智能儀表，使用在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)方面比較多。涉及到工業(yè)生產(chǎn)，各種計(jì)量儀表就會(huì)被提出來，比如介質(zhì)的物位以及液位需要測量就需要使用到物位液位開關(guān)，射頻導(dǎo)納開關(guān)就是這樣的背景下就被開發(fā)出來的，這是一種工業(yè)上常用的開關(guān)量儀表，只需要2...

    2021-01-070

射頻和微波開關(guān)可以分為兩個(gè)同等主流和重要的群體：

• 機(jī)電開關(guān)基于電磁感應(yīng)的簡單理論。他們依靠機(jī)械接觸作為開關(guān)機(jī)構(gòu)。

安捷倫科技的一些機(jī)電開關(guān)

• 甲固態(tài)開關(guān)是基于半導(dǎo)體技術(shù)的電子開關(guān)器件（例如MOSFET，PIN二極管）。除了沒有移動(dòng)部件之外，其功能類似于機(jī)電開關(guān)。

像其他電氣開關(guān)一樣，RF和微波開關(guān)為許多不同的應(yīng)用提供不同的配置。以下是典型的交換機(jī)配置和用法列表：

• 單刀雙擲（SPDT或1：2）開關(guān)將信號(hào)從一路輸入路由到兩路輸出路徑。

• 多端口開關(guān)或單刀多擲（SPnT）開關(guān)允許一個(gè)輸入到多個(gè)（三個(gè)或更多）輸出路徑。

• 轉(zhuǎn)換開關(guān)或雙刀雙擲（DPDT）開關(guān)可用于各種目的。

• 旁路開關(guān)從信號(hào)路徑插入或移除測試組件。

機(jī)電和固態(tài)開關(guān)參數(shù)比較