同轴切换开关 【技术领域】
本发明属于无线电广播通信技术领域，涉及一种具有U形弯头的同轴切换开关。按照本发明的同轴切换开关能够应用于大功率信号之间的切换、主机和备机之间的切换、主机和负载之间的切换或者主机和天线之间的切换。
背景技术
随着无线电通信技术和广播电视技术的蓬勃发展，同轴切换开关在许多方面得到了广泛的应用。图1a和1b示出了传统的同轴切换开关。其中，图1a为传统同轴切换开关的外形图，图1b为传统同轴切换开关的内部旋转部分。
传统的同轴切换开关依靠旋转内导体(如图1b)，用隔板加簧片来分离两个腔之间的信号。由于旋转和保持内导体接触的需要，内部隔板上有缺槽，它不能将两个腔体完全屏蔽，因此这样的同轴切换开关的隔离度是有限的。随着频率的升高，腔体间的隔离度会变差。这种切换开关不能适用于高频率，低信号电平之间的有效切换。
【发明内容】
本发明的同轴切换开关是由U形弯头或其它类似形式的结构装置、转动实现装置、马达、控制单元、接触装置、微动定位开关等构成。其特征在于用U形弯头或其它类似形式的结构装置，在马达及其机械电子控制装置的作用下，进行内外导体的同时移动和旋转，从而实现端口之间的完全隔离。
按照本发明，给出了一种同轴切换开关，其特征在于，所述同轴切换开关包括：转动切换部分，该转动切换部分包括至少一个U形弯头；端口底座部分，该端口底座部分包括至少三个端口，其中，所述端口底座部分包括转动轴，所述转动切换部分能够随着所述转动轴旋转并且沿着该转动轴移动。
按照本发明的同轴切换开关，优选地，其中所述U形弯头是同轴线U形弯头或金属波导U形弯头。
按照本发明的同轴切换开关，优选地，其中所述端口底座部分的转动轴包括芯轴杆、芯轴底座和升降驱动柱；并且所述转动切换部分包括轴套部分，该轴套部分包括轴套、处于轴套末端的轴套底托和处于轴套底托与轴套相反的一侧上的引导限位杆，并且在轴套上形成有升降引导贯通缝隙；所述芯轴杆插入在所述轴套内；所述升降引导贯通缝隙具有这样的形状：从轴套底座开始计起，升降引导贯通缝隙的两端的高度相等，并且升降引导贯通缝隙的两端的高度大于升降引导贯通缝隙中点的高度，其中，在芯轴底座上形成有引导槽，所述引导限位杆的末端处于所述引导槽内；并且所述升降驱动柱的一端处于所述升降引导贯通缝隙内。
按照本发明的同轴切换开关，优选地，其中所述引导槽具有四分之一圆弧的形状，并且在引导槽两端形成有引导槽贯通孔，供所述引导限位杆插入。
按照本发明的同轴切换开关，优选地，其中所述转动切换部分还包括支撑板，所述至少一个U形弯头安装在所述支撑板上，所述支撑板与所述轴套底托固定连接。
按照本发明的同轴切换开关，优选地，其中所述支撑板上还安装有驱动控制单元，该驱动控制单元包括马达和控制单元，在驱动控制单元上安装有驱动轮；所述芯轴杆的顶端安装有从动轮，所述驱动轮与所述从动轮相切，所述驱动轮在由控制单元控制的马达的驱动下，带动从动轮转动，从而带动芯轴杆转动。
按照本发明的同轴切换开关，优选地，其中在所述引导槽贯通孔的下方，安装有微动开关，从而当升降驱动柱到达升降引导贯通缝隙的终端时，引导限位杆能够接触到微动开关，以终止马达转动。
按照本发明的同轴切换开关，优选地，其中所述从动轮的厚度大于驱动轮的厚度，或者驱动轮的厚度大于从动轮的厚度，以致在轴套相对于芯轴杆发生升降的过程中，驱动轮与从动轮不致彼此脱离。
【附图说明】
图1a和1b是按照现有技术的同轴切换开关；
图2是按照本发明的同轴切换开关的侧视立体图；
图3是按照本发明的同轴切换开关的一部分的立体图；
图4是按照本发明的同轴切换开关的芯轴部分和轴套部分的转动过程地示意图；和
图5是按照本发明的同轴切换开关的芯轴底座的立体图。
【具体实施方式】
下面将参照附图详细介绍按照本发明的同轴切换开关。
图2表示按照本发明的同轴切换开关的侧视立体图。如图2所示，按照本发明的同轴切换开关100包括转动切换部分200和端口底座部分300。从图2中可以看出，转动切换部分200包括两个U形弯头201a和201b、驱动轮203a、驱动控制单元203b和支撑板204。端口底座部分300包括底座301和四个端口302。其中U形弯头的具体形状是，它包括第一竖直部分、中间水平部分和第二竖直部分，第一竖直部分一端与中间水平部分的一端连接，第二竖直部分的一端与中间水平部分的另一端连接，并且第一竖直部分和第二竖直部分平行。
其中所述U形弯头可以是同轴线弯头，也可以是金属波导弯头。
此外，如图3所示，端口底座部分300此外还包括从动芯轴部分。该从动芯轴部分包括芯轴座303d、芯轴杆303b和与芯轴杆303b连接的升降驱动柱303c。此外，芯轴座303d上还形成有圆弧形状的引导槽303e，该引导槽303e优选为四分之一圆弧。如图5所示，芯轴座303d具有处于中心的通孔，供芯轴杆303b可转动地安装在该通孔中。注意，芯轴杆303b是可转动，但是不可相对于芯轴座303d纵向移动地安装在芯轴座303d上的。此外，如图5所示，在引导槽303e的两端，还形成有引导槽通孔303f1和303f2。注意，如图5所示，引导槽303e是具有预定深度的沟槽状引导槽，其中间部分不是贯通的，只有在引导槽303e两端的引导槽通孔处是贯通的。
再回到图3，套在芯轴杆303b外部的是轴套202a，该轴套202a具有轴套底托202c，并且在轴套底托202c朝向芯轴底座303d的侧面上，设置有引导限位杆202d。轴套202a上形成有升降引导贯通缝隙202b。
需要注意的是，轴套202a、升降引导贯通缝隙202b、轴套底托202c和引导限位杆202d是转动切换部分200的组成部分。也就是说，轴套202a、升降引导贯通缝隙202b、轴套底托202c和引导限位杆202d与芯轴杆303b、升降驱动柱303c、芯轴座303d、引导槽303e(还包括引导槽通孔303f1和303f2)构成了转动切换部分200与端口底座部分300之间的连接机构。结合图2和图3可以看出，转动切换部分200的支撑板204具有中心通孔，轴套202a穿过该中心通孔，并且轴套底托202c与支撑板204固定在一起，从而托住支撑板204。
如图3所示，升降引导贯通缝隙202b从垂直于轴套202a的长度方向看去是V形的，即，从轴套底座202c开始计起，升降引导贯通缝隙202b的两端的高度相等，并且大于升降引导贯通缝隙202b中点的高度。如图3所示，升降驱动柱303c插入在升降引导贯通缝隙202b内。为了将轴套202a套在芯轴杆303b上，升降驱动柱303c可以是与芯轴杆303b可分离地连接的，例如，升降驱动柱303c一端形成有螺纹，并且在芯轴杆303b的对应位置上形成有螺纹孔，在将芯轴杆303b套入到轴套202a内之后，再将升降驱动柱303c穿过升降引导贯通缝隙202b而旋拧到芯轴杆303b上的螺纹孔内。引导限位杆202d能够插入到引导槽303e两端的通孔内并且能够在引导槽303e的沟槽部分内移动。引导槽303e两端与芯轴座303d圆心的连线之间的弧度优选为π/2。后面将会介绍，图3所示的是将轴套202a提升至最高点时并且轴套202a未发生转动时的状态，此时升降驱动柱303c位于升降引动贯通缝隙202b的中心最低点，并且引导限位杆202d处于引导槽303e的一端，并且已经随着轴套202a提升到了末端高于引导槽303e的沟槽部分并且仍然处于引导槽303e内的位置。此时轴套底托202c与芯轴底座303d之间的距离最大。当升降驱动柱303c位于升降引导贯通缝隙202b的两端时，引导限位杆202d插入到引导槽303e两端的通孔内，并且轴套底托202c与芯轴底座303d之间的距离最小。结合图2，轴套202a通过轴套底托202c安装在支撑板204上。支撑板204中心具有通孔，轴套202a穿过该通孔并且直立在支撑板204安装着U形弯头201a和201b的一侧，轴套底托202c与支撑板204中心的通孔不可转动地配合，例如通过螺纹配合或者通过焊接配合等。芯轴底座303d与端口底座部分300的底座301中心的通孔不可转动地配合，芯轴杆303b插入轴套202a内，并且使引导限位杆202d插入到引导槽303e内。
如图2所示，支撑板204上设置有关于芯轴303b旋转对称的四个通孔。U形弯头201a和201b的两端分别穿过支撑板204上的四个旋转对称的通孔，并且利用套管固定在支撑板204上。驱动控制单元203b固定在支撑板204上，位于U形弯头201a和201b之间。驱动轮203a处于驱动控制单元203b顶端，驱动控制单元203b包含马达和控制单元，控制单元用于驱动马达转动。在芯轴杆303b的顶端，安装有从动轮303a。驱动轮203a与从动轮303a相切，用于驱动从动轮303a转动。要注意，驱动轮203a和从动轮303a的厚度是不同的，可以是驱动轮203a的厚度大于从动轮303a的厚度，也可以是从动轮303a的厚度大于驱动轮203a，这样在转动切换部分200相对于端口底座部分300上升或下降时，保证驱动轮203a和从动轮303a保持相切的状态。
当按照本发明的同轴切换开关100处于导通状态时，各个U形弯头的两端与端口底座部分300上的一对端口连接，从而将这一对端口导通。当需要切换按照本发明的同轴切换开关的连接关系时，向驱动控制单元203b中的控制单元发送控制信号，控制单元按照驱动信号驱动马达，从而带动驱动轮203a转动。驱动轮203a带动从动轮303a，从而带动芯轴杆303b转动。
图4表示通过驱动控制单元203b控制按照本发明的同轴切换开关100进行端口间的切换时，芯轴杆303b与轴套202a之间的提升、转动过程。图4中的图I-图IV分别表示按照本发明的同轴切换开关100处于第一种导通状态、提升分离状态、转动切换状态、第二种导通状态时，轴套202a与芯轴杆303b之间的配合状态。如图4中的图I所示，此时升降驱动柱303c处于升降引导贯通缝隙202b的一端，并且引导限位杆202d处于引导槽303e(图中未示出)的一端并且插入在引导槽通孔内。在驱动控制单元203b接收到切换开关的信号时，驱动控制单元203b控制马达正向转动，从而马达驱动驱动轮203a(图中未示出)带动从动轮303a(图中未示出)转动，于是从动轮303a带动芯轴杆303b转动，同时升降驱动柱303c随着芯轴杆303b的转动而在升降引导贯通缝隙202b内移动，由于此时轴套底托202c上的引导限位杆202d插入在芯轴底座303d上的引导槽303e一端的引导槽通孔303f1或303f2内，因此轴套202a并不能随着升降驱动柱303c对升降引导贯通缝隙202b侧壁的推动而转动，并且由于升降引导贯通缝隙202b具有V形的形状，且芯轴杆303b不能相对于芯轴座303d纵向移动，因此升降驱动柱303c在升降引导贯通缝隙202b内的移动会带动轴套202a、轴套底托202c和引导限位杆202d向上提升。如图4中的图II所示，当芯轴杆303b继续转动，升降驱动柱303c到达升降引导贯通缝隙202b的最低点时，轴套202a已经升高到最高点，此时引导限位杆202d也提升到最高点并且已经脱离引导槽303e一端的引导槽通孔303f1或303f2但是仍然处于引导槽303e内，于是在升降驱动柱303c对升降引导贯通缝隙202b侧壁的推动下，轴套202a开始随着转动。注意，由于此时引导限位杆202d的末端仍然处于引导槽303e内，并且引导限位杆202d的末端接触着引导槽303e沟槽部分的底面，因此升降驱动柱303c不可能沿着升降引导贯通缝隙202b另一侧的倾斜向上的部分上升，只能推动轴套202a转动。如图4中的图III所示，当引导限位杆202d转动了一定角度，例如90度之后，到达引导槽303e的另一端，并且到达另一个引导槽通孔上方。此时随着芯轴杆303b的继续转动，升降驱动柱303c继续对升降引导贯通缝隙202b的侧壁施加推力，引导限位杆202d的末端由于受到引导槽303e末端侧壁的阻挡，将会进入引导槽通孔内(注意，此时转动切换部分200已经到达了预定位置，即，U形弯头的两端与端口底座部分300上的另一对端口相对准)，并且升降驱动柱303c同时进入升降引导贯通缝隙202b的倾斜向上的部分，此时升降驱动柱303c推动轴套202a向下移动，并且最终达到图4中的图IV所示的状态，即，升降驱动柱303c到达升降引导贯通缝隙202b的另一端，引导限位杆202d插入到引导槽303e另一端的引导槽通孔内，轴套底托202c的高度达到最低点。与上述过程同时地，转动切换部分200的支撑板204完成了提升、转动一定角度(例如90度)、下降的过程，从而使得U形弯头201a和201b完成了与端口底座部分300上的一对端口分离、转动一定角度(例如90度)、与端口底座部分300上的另一对端口接合的过程。
如果驱动控制单元203b再次接收到切换开关的信号，则控制马达反向旋转，于是带动转动切换部分200反向地完成上述过程，从而使按照本发明的同轴切换开关100切换到原来的连接状态。
此外，在引导槽通孔303f1和303f2的下方，分别设置有一个微动开关(图中未示出)，当引导限位杆202d下降到最低点时，会触动微动开关，微动开关向驱动控制单元203b发出信号。驱动控制单元203b接收到微动开关的信号时，控制马达停止转动。
上面介绍了本发明的优选实施方式，具体来说，是一种通过发送控制信号来自动完成开关切换的实施方式。但是本发明并不局限于此，例如，按照本发明的同轴切换开关可以是手工切换的。例如，采用与上述实施方式类似的结构，但是没有驱动控制单元和驱动轮，并且从动轮可以采用任何其它的适当形式，此时可以手工地转动从动轮来切换开关。
按照本发明的同轴切换开关采用了U形波导弯头来实现传输路径之间的切换，避免了信号向切断路径内的泄漏，提高了各传输路径之间的隔离度。
本发明通过以上的实施例的说明，应当理解，本发明并不限于所描述的实施例和方案；这里所包含的这些实施和方案的目的在于，帮助本领域的技术人员实践本发明；本领域的技术人员很容易在不脱离本发明构思的情况下，进一步改进和完善。因此，本发明只受本申请权利要求书的限定，凡与本发明构思相同的各种技术方案，都在本权利要求保护范围之内。