微波開關(guān)電磁驅(qū)動裝置附圖說明

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

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

圖3是導桿的示意圖。

圖4是轉(zhuǎn)軸支架的示意圖。

圖5是導桿與轉(zhuǎn)軸支架的連接方式示意圖。

微波開關(guān)電磁驅(qū)動裝置專利目的

《微波開關(guān)電磁驅(qū)動裝置》所要解決的技術(shù)問題是提供一種微波開關(guān)電磁驅(qū)動裝置，該微波開關(guān)電磁驅(qū)動裝置采用“雙螺線管與平衡銜鐵旋轉(zhuǎn)”相結(jié)合的電磁驅(qū)動結(jié)構(gòu)，運用費力杠桿的原理，在同等輸入條件下，實現(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)計難題。

微波開關(guān)電磁驅(qū)動裝置技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，《微波開關(guān)電磁驅(qū)動裝置》采用如下技術(shù)方案：微波開關(guān)電磁驅(qū)動裝置，包括兩個螺線管式電磁鐵、轉(zhuǎn)軸支架和彈性簧片，兩個螺線管式電磁鐵安裝在支撐板上方，螺線管式電磁鐵的導桿從支撐板中伸出，導桿下方分別與轉(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，兩個彈性簧片分別鉚接在轉(zhuǎn)軸支架兩端。該發(fā)明應(yīng)用費力杠桿原理，采用了兩個雙穩(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動帶動轉(zhuǎn)軸支架的兩端運動，轉(zhuǎn)軸支架兩端鉚接的彈性簧片（通常與推桿等部件接觸）同步運動并傳遞出力量，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)動裝置采用了兩個雙穩(wěn)態(tài)螺線管式電磁鐵同時提供保持力，保持力大，將鐵芯處于轉(zhuǎn)軸與彈性簧片中間，形成費力杠桿結(jié)構(gòu)，以轉(zhuǎn)軸作為支撐點，鐵芯的行程被進一步放大，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)動裝置改善效果

《微波開關(guān)電磁驅(qū)動裝置》有效的利用了狹小的產(chǎn)品腔體空間，與單獨的“平衡銜鐵旋轉(zhuǎn)式”或“螺線管式”驅(qū)動結(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力，具有結(jié)構(gòu)小、行程長、耐沖擊、抗振動等特點，整個裝配過程簡單可靠，可以反復拆卸。

所述的螺線管式電磁鐵包括鐵芯、線圈、導桿和線圈骨架，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，導桿沿套筒的軸向方向穿過線圈骨架兩側(cè)，導桿可沿線圈骨架的軸向方向上下移動，導桿與鐵芯固定連接。鐵芯在套筒內(nèi)可以沿套筒的軸向方向移動，若干塊永磁體的同極相對周向分布在套筒的外側(cè)，鐵芯受永磁體磁化，使鐵芯移動至套筒內(nèi)上端或者下端的極限位置，并固定在此初始時的極限位置；線圈通電時，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，帶動鐵芯沿套筒的中心線運動至套筒內(nèi)另一端的極限位置，此時當鐵芯不再受到線圈磁場力的作用時，鐵芯會停留在該另一端的極限位置，不會恢復至初始時的極限位置，鐵芯與導桿之間固定連接，鐵芯的運動帶動導桿上下運動，進而帶動彈性簧片運動。不需要彈簧等復位裝置使鐵芯及導桿恢復初始狀態(tài)，簡化整個裝置的結(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，在導桿下端部設(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。

隨著現(xiàn)代軍事裝備快速發(fā)展，對微波器件的功率要求不斷增加，針對微波開關(guān)而言，其動彈性簧片的行程也在隨著功率增加不斷加大。同時為了提高裝備的機動性，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)動系統(tǒng)有：“平衡銜鐵旋轉(zhuǎn)式”與“螺線管式”兩種?！捌胶忏曡F旋轉(zhuǎn)式”電磁驅(qū)動系統(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)的體積相對較大?！奥菥€管式”電磁驅(qū)動系統(tǒng)（專利CN201310274259.0）的磁能利用率高，動鐵芯的行程較大，但是鐵芯本身耐沖擊、振動性能差。

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

1.《微波開關(guān)電磁驅(qū)動裝置》包括兩個螺線管式電磁鐵、轉(zhuǎn)軸支架和彈性簧片，兩個螺線管式電磁鐵安裝在支撐板上方，螺線管式電磁鐵的導桿從支撐板中伸出，導桿下方分別與轉(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，兩個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，導桿沿套筒的軸向方向穿過線圈骨架兩側(cè)，導桿可沿線圈骨架的軸向方向上下移動，導桿與鐵芯固定連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波開關(guān)電磁驅(qū)動裝置，其特征在于：所述的導桿下端部設(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)電磁驅(qū)動裝置》如圖1—圖5所示，包括兩個螺線管式電磁鐵1、轉(zhuǎn)軸支架3和兩個彈性簧片5，兩個螺線管式電磁鐵1安裝在支撐板2上方，螺線管式電磁鐵1的導桿11從支撐板2中伸出，導桿11下端部挖有兩個槽口11a，兩個槽口11a之間具有凸舌11b，轉(zhuǎn)軸支架3兩端均設(shè)有兩個凸爪33，兩個凸爪之間具有凹槽34，兩個凸爪33分別位于導桿11的兩個槽孔11a中，相應(yīng)地，導桿11的凸舌11b卡在轉(zhuǎn)軸支架3的凹槽34中，從而將導桿11與轉(zhuǎn)軸支架3連接，并限制導桿11轉(zhuǎn)動。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。兩個鉚釘6分別穿過鉚釘孔32將兩個彈性簧片5固定在轉(zhuǎn)軸支架3的兩端。螺線管式電磁鐵1通電時，導桿11上下移動，推動彈性簧片5轉(zhuǎn)動，彈性簧片5的兩端分別上移或下移，從而將導桿11的運動行程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，導桿11沿套筒13的軸向方向穿過線圈骨架16兩側(cè)，導桿11可沿線圈骨架16的軸向方向上下移動，導桿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都為導磁材料。鐵芯12受永磁體17磁化，使鐵芯17移動至套筒13內(nèi)上端或者下端的極限位置，并固定在此初始時的極限位置；線圈15通電時，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，帶動鐵芯12沿套筒13的中心線運動至套筒13內(nèi)另一端的極限位置，此時當鐵芯12不再受到線圈磁場力的作用時，鐵芯12會停留在該極限位置，不會恢復至初始時的極限位置，鐵芯12的運動帶動導桿11上下運動，進而推動彈性簧片5轉(zhuǎn)動，從而將導桿11的運動行程d轉(zhuǎn)化為彈性簧片5的行程L，增大了行程。

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

微波開關(guān)頻率范圍

射頻和微波應(yīng)用的頻率從半導體的100MHz到衛(wèi)星通信的60GHz。寬帶附件通過擴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)分析儀可能會執(zhí)行1 ms的掃描以進行插入損耗測量，因此對于此應(yīng)用，建立時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電平并增加上升沿和下降沿時間。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)備來實現(xiàn)。由于功率在更高的頻率上是昂貴的，所以機電開關(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確保了通過交換機和整個網(wǎng)絡(luò)的最佳功率傳輸。

微波開關(guān)重復性

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

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的影響，保持了測量信號的完整性，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路由到頻譜分析儀以進行-70 dBm的測量，并同時路由另一個 20 dBm的信號。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”所需的時間。

微波開關(guān)建立時間

由于切換時間僅指定了RF信號的穩(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)定時間通常在固態(tài)開關(guān)性能中突出顯示。測定沉降時間到接近最終值的水平。建立時間廣泛使用的邊緣至終點值為0.01 dB（最終值的99.77%）和0.05 dB（最終值的98.86%）。這個規(guī)范通常用于砷化鎵場效應(yīng)管開關(guān)，因為它們具有柵極滯后效應(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)計和材料。交換機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。在切換時在切換端口存在RF /微波功率時發(fā)生熱切換。切換前切斷信號時會發(fā)生冷切換。冷切換導致較低的接觸應(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歐姆的負載端接是至關(guān)重要的，因為每條開放的未使用的傳輸線都有可能引起諧振。當設(shè)計一個工作頻率高達26 GHz或更高頻率的系統(tǒng)時，這一點非常重要，因為交換機的隔離度大大降低當交換機連接到有源設(shè)備時，未端接路徑的反射功率可能會損壞源。

• 機電開關(guān)被分類為已終止或未終止。端接開關(guān)：當選定的路徑閉合時，所有其他路徑終止于50歐姆的負載，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)在每個輸出端口中都包含一個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。當二極管反向偏置時，反射開關(guān)傳導RF功率，當正向偏置時反射RF功率。

微波開關(guān)視頻泄漏

視頻泄漏是指在沒有RF信號的情況下切換時，在交換機的RF端口出現(xiàn)的雜散信號。這些信號是由開關(guān)驅(qū)動器產(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)動器的設(shè)計 。

微波開關(guān)使用壽命

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

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    2021-01-070
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    2021-01-070

射頻和微波開關(guān)可以分為兩個同等主流和重要的群體：

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

安捷倫科技的一些機電開關(guān)

• 甲固態(tài)開關(guān)是基于半導體技術(shù)的電子開關(guān)器件（例如MOSFET，PIN二極管）。除了沒有移動部件之外，其功能類似于機電開關(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配置和用法列表：

• 單刀雙擲（SPDT或1：2）開關(guān)將信號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)允許一個輸入到多個（三個或更多）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)從信號路徑插入或移除測試組件。

機電和固態(tài)開關(guān)參數(shù)比較