大负载同轴方馈的切换开关的制作方法

本实用新型涉及一种信号切换结构，特别是涉及一种高频信号的切换结构。

背景技术：

同轴电缆是内外由相互绝缘的同轴心导体构成的电缆：内导体为铜线，外导体为铜管或金属网。电磁场封闭在内外导体之间，故辐射损耗小，受外界干扰影响小。常用于传送多路电话和电视。通过合理优化的编码机制可以实现信号的Gb/s的传输速率或10GB/s的数据带宽。

与家用同轴电缆不同，对于局端传输设备间的信号转接切换，往往需要使用大负载的同轴电缆，受设备安装场地限制，这样的同轴电缆需要弯曲。由于专用同轴电缆径向的物理尺寸较大，弹性较差，弯曲费力，电缆与设备间的连接头匹配复杂。过度复杂的同轴电缆走向会损坏连接头、内导体与外导体的感抗及容抗特性，影响同轴电缆的信号传输性能，导致信号传导损耗急剧上升，干扰增加。

在局端设备间布设大负载同轴方馈(即方形的同轴馈缆)，需要考虑众多因素，空间拓扑结构设计复杂，一旦设备改造升级需要重新调整，耗时耗力，运维成本高，对系统无故障运行时间指标影响极大。

现有技术中，如申请日为201420412344.9，申请日为2014.07.2，名称为“一种连接方式可调节的电力电缆交叉互联箱”的实用新型专利，包括外壳、护层保护器、交叉连片、接地电缆和同轴电缆，外壳上穿装三个同轴电缆和一个接地电缆，三个护层保护器分别通过各自的交叉连片与三个同轴电建交叉换相连接，三个护层保护器共同连接在一个金属横担上，该金属横担上连接接地电缆，其特征在于:还包括直连连片、连接阀片、互联旋转阀片、观察窗和接地旋转阀片，金属横担为U型金属横担，三个护层保护器的末端连接在U型金属横担的前侧臂上，三个交叉连片的上端与各自的护层保护器首端连接，下端均安装一个交叉连接阀片；U型金属横担的后侧臂上连接三个直连连片，该三个直连连片的下端均安装一个下直连连接阀片，下直连连接阀片和交叉连接阀片相对设置，每个同轴电缆土均安装一个互联旋转阀片，该互联旋转阀片位于下直连连接阀片和交叉连接阀片之间且与其中一个连接阀片相连通；U型金属横担前侧臂的自由端安装一个保护器连接阀片，后侧臂的自由端安装一个上直连连接阀片，上直连连接阀片和保护器连接阀片相对设置，接地电缆的上端安装一个接地旋转阀片，该接地旋转阀片位于上直连连接阀片和保护器连接阀片之间且与其中一个连接阀片相连通；外壳的侧壁的上部和下部分别安装一个观察窗。

该技术方案采用正反异构设计结构，正面为交叉互联方式，反面为同相相连方式，通过旋转阀片切换两种连接方式，能够方便地改变电缆金属护层的连接结构。本互联箱改进了传统互联箱只能实现交叉互联的单一连接方式的缺陷，提高了产品的通是性和灵活性。具备三种金属护层连接方式，且能方便地切换交叉互联经护层保护器接地，同相相连直接接地同相相连不接地。三种连接方式在一个箱体内实现，不但节省了占地面积，而且可通过箱体观察孔观察当前的连接方式，操作方便省事。能够快速切换直连和交叉互联两种连接方式，增加互联箱使用的灵活性，为工作人员提供便利。

但是该技术方案只给出了采用交叉互联进行狭小空间内电路切换的一种切换结构，但结构相对复杂，只能用于低频电力电缆的简单互联，无法应用于高频大负荷方馈(即方形的同轴馈缆)的同轴电缆间的信号传输，以及克服线缆布设问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种大负载同轴方馈的切换开关，解决大负载同轴方馈间高频信号切换受同轴电缆物理特性影响导致切换过程复杂性高，可靠性低的技术问题。

本实用新型的大负载同轴方馈的切换开关，包括一个矩形箱体，贯穿所述矩形箱体前侧壁，绝缘固定四个波导管，所述四个波导管位于以前侧壁中心为圆心的正圆上，沿周向均匀分布；

所述矩形箱体内设置定位主轴，所述定位主轴的轴线与矩形箱体前后方向轴线重合，定位主轴两端在矩形箱体前、后侧壁上转动固定；

所述定位主轴上固定与定位主轴垂直的横梁，横梁的中心位于定位主轴的轴线上；

所述横梁的一端固定连接与定位主轴和横梁垂直，且与横梁位于同一平面的刀臂，刀臂的中心位于横梁的左右轴线上，在刀臂的两端分别固定刀头，在横梁的另一端镜像设置相同的刀臂和刀头，所述刀头位于以横梁中心为圆心的正圆上，沿周向均匀分布；

在波导管的后端固定信号连接触头，所述信号连接触头与刀头位于同一平面，所述信号连接触头指向定位主轴，所述刀头反向指向定位主轴，刀头与信号连接触头相啮合；

在矩形箱体后侧壁外侧，设置支撑框架，固定伺服电机和传感器，伺服电机的输出轴通过转动定位机构的连杆连接定位主轴的后端，带动定位主轴作受控转动，完成刀头与信号连接触头的连接转换。

所述转动定位机构包括伺服电机、转矩输出连杆、传动柱和转矩输入连杆，伺服电机的基座固定在支撑框架的固定板背面，固定板上开设有贯穿通孔，伺服电机的输出轴自固定板背面向前面穿出，且与定位主轴平行；

转矩输出连杆为一长条状的平板，与定位主轴垂直，贯穿转矩输出连杆一端开设第一固持通孔，在转矩输出连杆后端面上设置与固持通孔共轴线、同孔径的固持圆管，伺服电机的输出轴自后向前深入固持圆管固定，在第一固持通孔、固持圆管和输出轴上设置有相应的键和键槽。贯穿转矩输出连杆另一端开设第二固持通孔，传动柱为圆柱体，与定位主轴平行，传动柱的后端固定在第二固持通孔中，传动柱的前端转动固定共轴线的圆滑套管；

转矩输入连杆为一长条状的平板，与定位主轴垂直且位于转矩输出连杆前方，贯穿转矩输入连杆一端开设第三固持通孔，其与定位主轴共轴线。在转矩输入连杆后端面上设置与第三固持通孔共轴线、同孔径的固持圆管，定位主轴的后端自前向后深入固持圆管固定，在第三固持通孔、固持圆管和定位主轴的后端上设置有相应的键和键槽；

在贯穿转矩输入连杆的另一端开设向第三固持通孔延伸的长方形通孔，长方形通孔的长边间距与圆滑套管的外径相同，圆滑套管位于长方形通孔中。

所述传动柱的往复移动范围内，且在伺服电机的输出轴两侧分别设置第一微动开关和第二微动开关。

第一微动开关的触碰点与第二微动开关的触碰点31的触碰方向垂直，且与转矩输入连杆位于同一平面。

本实用新型的大负载同轴方馈的切换开关，可以使得通过同轴电缆传输的高频信号准确快速的实现传输方向的切换。通过在关键物理链路节点设置本实用新型，可以简化干线传输的拓扑结构。切换中，同轴电缆的波导管物理特性不受切换过程影响，可以长时间保持最佳状态。用于切换的转动定位机构采用连杆传动力矩，通过可靠的机电结构保证了再强电磁环境中的准确定位。

附图说明

图1为本实用新型大负载同轴方馈的切换开关的整体结构的主视图；

图2为本实用新型大负载同轴方馈的切换开关的整体结构的主视剖视图；

图3为本实用新型大负载同轴方馈的切换开关的整体结构的俯视剖视图；

图4为本实用新型大负载同轴方馈的切换开关的整体结构的A-A方向剖视图；

图5为本实用新型大负载同轴方馈的切换开关的转动定位机构的传动结构的俯视剖视图；

图6为本实用新型大负载同轴方馈的切换开关的主轴的俯视图；

图7为本实用新型大负载同轴方馈的切换开关的横梁的俯视图；

图8为本实用新型大负载同轴方馈的切换开关的(右侧)刀臂的主视图；

图9为本实用新型大负载同轴方馈的切换开关的(右侧上部)刀头的主视图；

图10为本实用新型大负载同轴方馈的切换开关的(右侧上部)信号连接触头04的后视图；

图11为本实用新型大负载同轴方馈的切换开关的(右侧上部)信号连接触头04的俯视剖视图；

图12为本实用新型大负载同轴方馈的切换开关的波导管的屏蔽结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，本实施例包括一个矩形箱体01，在矩形箱体01的前侧壁以2*2矩阵形式开设4个对称的环绕前侧壁中心的矩形通孔，还包括固定在矩形通孔前端的环形槽中，且与矩形通孔断面形状匹配的绝缘盖板02，绝缘盖板02固定贯穿其前、后端面的波导管03。

四个波导管03位于以前侧壁中心(即与矩形箱体01前后方向轴线相交处)为圆心的正圆上，沿周向(间隔90度)均匀分布。

如图2所示，在矩形箱体01内设置定位主轴05，其轴线与矩形箱体01前后方向轴线重合，定位主轴05通过固定在矩形箱体01前、后侧壁上的轴承(或轴承座)转动固定，环绕轴线转动。在定位主轴05上固定与定位主轴05垂直的条状的横梁06，横梁06的中心位于定位主轴05的轴线上。

在横梁06的一端固定连接与定位主轴05和横梁06垂直，且与横梁06位于同一平面的条状的刀臂07，刀臂07的中心位于横梁06的左右轴线上，在刀臂07的两端分别固定刀头08。

在横梁06的另一端镜像设置相同的刀臂07和刀头08，四个刀头08位于以横梁06中心为圆心的正圆上，沿周向(间隔90度)均匀分布。

在波导管03的后端固定信号连接触头04，信号连接触头04位于同一平面，指向定位主轴05，四个刀头08与四个信号连接触头04位于同一平面，且反向指向定位主轴05。

刀头08与信号连接触头04相啮合。

在横梁06延伸方向，设有随定位主轴05转动的绝缘隔离板(图中未示出)，绝缘隔离板的左右间距大于左下刀头与右上刀头的间距。

如图3所示，在矩形箱体01后侧壁外侧，设置支撑框架11，固定伺服电机12(及控制电路)和传感器，伺服电机12的输出轴通过转动定位机构20的连杆连接定位主轴05的后端，带动定位主轴05作受控转动，完成刀头08与信号连接触头04的连接转换。

如图4和图5所示，转动定位机构20包括伺服电机12、转矩输出连杆23、传动柱24、转矩输入连杆26、第一微动开关28和第二微动开关30，伺服电机12的基座固定在支撑框架11的固定板背面，固定板上开设有贯穿通孔21，伺服电机12的输出轴22自固定板背面向前面穿出，且与定位主轴05平行。

转矩输出连杆23为一长条状的平板，与定位主轴05垂直，贯穿转矩输出连杆23一端开设第一固持通孔，在转矩输出连杆23后端面上设置与固持通孔共轴线、同孔径的固持圆管，伺服电机12的输出轴22自后向前深入固持圆管固定，在第一固持通孔、固持圆管和输出轴22上设置有相应的键和键槽。贯穿转矩输出连杆23另一端开设第二固持通孔，传动柱24为圆柱体，与定位主轴05平行，传动柱24的后端固定在第二固持通孔中，传动柱24的前端转动固定共轴线的圆滑套管25。

转矩输入连杆26为一长条状的平板，与定位主轴05垂直且位于转矩输出连杆23前方，贯穿转矩输入连杆26一端开设第三固持通孔，其与定位主轴05共轴线。在转矩输入连杆26后端面上设置与第三固持通孔共轴线、同孔径的固持圆管，定位主轴05的后端自前向后深入固持圆管固定，在第三固持通孔、固持圆管和定位主轴05的后端上设置有相应的键和键槽。

在贯穿转矩输入连杆26的另一端开设向第三固持通孔延伸的长方形通孔27，长方形通孔27的长边间距与圆滑套管25的外径相同，圆滑套管25位于长方形通孔27中。

在传动柱24的往复移动范围内，且在伺服电机12的输出轴22两侧分别设置第一微动开关28和第二微动开关30。

第一微动开关28的触碰点29与第二微动开关30的触碰点31的触碰方向垂直，且与转矩输入连杆26位于同一平面。使得传动柱24在90度的圆弧轨迹两端会分别触碰第一微动开关28与第二微动开关30。

在实际应用中，伺服电机12的输出轴22受控转动，当输出轴22转动足够角度后，会通过转动定位机构20中的转矩输出连杆23-传动柱24-转矩输入连杆26传递转动力矩给定为主轴05转动到位，触碰另一端的微动开关。微动开关的开关状态改变，触发信号反馈至伺服电机12控制输出轴22停转。

刀臂07随定位主轴05转动，使得四个刀头08与四个信号连接触头04改变连接位置，进而改变由某一波导管传入的高频信号对称的传输至选定的两个方向的波导管，实现高频大功率信号的准确、快速切换。

如图6所示，定位主轴05为大长径比的圆柱体，在定位主轴05的前端面中心设置前凸的前圆台35，在定位主轴05的后端面中心设置后凸的后圆台36，在后圆台36的后端中心设置共轴线的圆柱后端37，在定位主轴05的中部沿周向设置一圈回转凸缘38。

前圆台35转动固定在矩形箱体01前侧壁中心处设置的轴承(或轴承座)中，后圆台36转动固定在矩形箱体01后侧壁中心处设置的轴承(或轴承座)中，圆柱后端37穿出轴承(或轴承座)与转矩输入连杆26一端的第三固持通孔和固持圆管套接固定。

保证为了可靠绝缘，在定位主轴05侧壁和回转凸缘38上形成绝缘轴套，绝缘轴套采用聚四氟乙烯材料，如特氟龙。

如图7所示，横梁06为矩形柱体，在横梁06的后端面中心，贯穿前、后端面开设容纳通孔41，容纳通孔41的前部直径与定位主轴05的直径相应，容纳通孔41的后部直径与回转凸缘38的直径相应，横梁06通过容纳通孔41与定位主轴05和回转凸缘38过盈配合。

在横梁06的一端(例如左端面)，开设贯穿上、下端面的夹持通槽42，并开设贯穿夹持通槽42侧壁(沿横梁06前后方向)的第一固定通孔43。

在横梁06的另一端，对称设置夹持通槽42和第一固定通孔43。

如图8所示，刀臂07为大长宽比的矩形柱体，在刀臂07左端面的中心，开设贯穿前后端面的配合通槽44，在配合通槽44底部与刀臂07右端面之间开设贯穿前后端面的第二固定通孔45。

两个刀臂07镜像设置，配合通槽44的开口处相对。

刀臂07的配合通槽44与夹持通槽42相互卡接后，第一固定通孔43与第二固定通孔45共轴线，内径相同用于采用螺栓固定。

如图9所示，刀头为矩形平板，刀头的下端面与刀臂07一端固定，且与刀臂07位于同一平面。刀头顶部形成两端保持落差的斜面，与刀头顶部较低一端连接的端面顶部平滑凹陷47。刀头的前后端面间距向刀头顶部方向逐渐缩小，在刀头顶部形成楔形部48。

具体的，刀头顶部形成左端高右端低的上端面(斜面)，与上端面右端连接的右端面顶端向左平滑凹陷形成凹陷部47。上端面与左端面和右端面的连接处平滑过渡。

与上端面连接的前、后端面顶部对称倾斜，在刀头顶部形成楔形部48。

楔形部48背向指向定位主轴05。

如图10和图11所示，信号连接触头04包括波导管连接头51、固定块52、外部弹片53、内部弹片54和触点55，外部弹片53、内部弹片54和触点55形成与刀头楔形部啮合的信号连接部，固定信号连接部的固定块52，以及固定固定块52的波导管连接头51形成与波导管适配的波导连接部。

相互贴合的内部弹片54与外部弹片53形状相同，内部弹片54的一端固定柱状的触点55，触点55的一端背向外部弹片53凸出于内部弹片54表面形成圆滑的接触部，用于与刀头楔形部接触，触点55的另一端朝向外部弹片53凸出于内部弹片54表面，使得内部弹片54和外部弹片53在此端保持间隙。

波导管连接头51包括圆柱体57、固定台56和连接圆台58，圆柱体的一端固定固定台56，圆柱体的另一端固定连接圆台58，通过螺栓将固定块52固定在固定台56上，连接圆台58与波导管适配，固定台56的轮廓>圆柱体的轮廓>连接圆台58的轮廓。

在固定块52一个端面上平行固定两个信号连接部，信号连接部的贴合一端固定在该端面上，在固定块52的相对端面镜像固定另两个信号连接部。

固定台56上开设贯穿侧壁和顶部的直角通槽59，通过螺栓将固定块52与信号连接部固定在直角通槽59中，固定块52一个端面上的信号连接部的外部弹片53贴合直角通槽59的与波导管连接头51轴线垂直的侧壁。信号连接部固定触点一端朝向定位主轴05。

在信号连接部保持间隙的一端，内部弹片54形成平行的分支弹片60，每个分支弹片60上固定一个触点55。相应的外部弹片53形成相应的分支弹片60。

如图12所示，在矩形箱体01的前侧壁边缘，围绕波导管(图中未示出单独围绕单一波导管)连接矩形屏蔽层81，矩形屏蔽层81的轮廓与矩形箱体01的轮廓相应，矩形屏蔽层81采用致密的金属丝网。

在矩形屏蔽层81的内部，在矩形屏蔽层81的(侧壁结合的)弯折处，设置与矩形屏蔽层81轴线平行的金属导线82，金属导线82按圆柱螺旋线缠绕。

金属导线82通过等距间隔的成对支撑导体83支撑在弯折处两侧的矩形屏蔽层81的侧壁间，成对支撑导体83所处平面与金属导线82垂直。

成对支撑导体83包括两个对称的圆弧状的支撑杆，支撑杆一端连接金属导线82，另一端连接矩形屏蔽层81，两个支撑杆的圆弧圆心位于支撑杆的两侧。

矩形屏蔽层81可以有效地对平行的波导管进行有效的电磁屏蔽。矩形屏蔽层81在弯折处设置的金属导线82，可以有效避免在高功率高频信号传输时出现电晕或放电。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。