一种手自一体式波导微波开关结构的制作方法

1.本发明涉及微波开关技术领域，具体而言，涉及一种手自一体式波导微波开关结构。


背景技术：

2.波导微波开关主要应用于卫星通讯系统微波信号的传输、传输通道的切换以及复杂多功能组件的链路实现，它主要分为机电开关和固态开关两种，其主要功能是通过射频通道的切换来实现链路传输通道的选择，从而在大幅度提升链路系统可靠性的同时实现复杂信号传输链路。本文所研究的属于机电微波开关。
3.而现有的波导微波开关在实现不同波导口选择性导通的时候，部分微波开关没有设置一个开关到状态之后的信号检测的功能部件，无法准确得知目前微波开关处于什么状态；另一部分的微波开关内虽然有微波开关到位检测装置，但是状态信号的反馈依赖于机械结构的动作，由于额外增加了辅助机构，从而增加了整机的复杂度，进而影响整机的可靠性；此外，现有常压环境下工作的波导开关，其控制电压处于长期加电状态，这种方式容易造成波导开关发热严重甚至损坏。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种手自一体式波导微波开关结构，该微波开关结构在实现不同波导口切换导通的过程中，通过设置两根干簧管选择性导通来实现遥测功能，并且辅以两个光栅的检测来实现其他信号的反馈，微波开关能够根据此反馈来实现驱动电源的自切断功能，从而提高整个产品的可靠性。本发明相对于现有设计更加简单、巧妙，更易于模块化推广、批量生产。
5.本发明的实施例是这样实现的：一种手自一体式波导微波开关结构，包括可拆卸连接的上壳体和下壳体；上壳体内设置有控制电路板组件和电机驱动组件，控制电路板组件包括电路板以及设置在该电路板上的两个光栅与两个干簧管，上壳体一侧设置有连接插头，连接插头与电路板通过导线连接；电机驱动组件包括与上壳体连接的定子以及可转动设置在定子内的转子轴，定子的激励线圈与电路板通过导线连接；转子轴一端设置有导向板，两个光栅与两个干簧管绕导向板的周向分布，导向板上设置有磁铁，磁铁在转子轴的转动下有选择性地导通其中一个干簧管，当磁铁导通其中一个干簧管时，导向板能够保持两个光栅中，仅一者的光路导通，当磁铁导通另一个干簧管时，导向板能够保持两个光栅中，仅另一者的光路导通；其中任一光栅的光路导通时，均能够通过外部控制来改变连接插头的通断电状态；下壳体上设置有多个波导口，且下壳体内设置有射频转轴组件，射频转轴组件与转子轴另一端连接，从而在转子轴的转动作用下来达到不同波导口导通的目的。
6.进一步地，下壳体和/或上壳体内设置有用于限制转子轴转动角度范围的限位组件，以使磁铁能够在两个干簧管之间有选择性地进行导通。
7.进一步地，限位组件将转子轴的最大转动角度范围限制在90度，两个光栅与两个
干簧管绕导向板的周向均匀分布，其中，两个光栅相邻分布，两个干簧管相邻分布，任意相邻两者相隔90度排列。
8.进一步地，导向板为扇形板，该扇形板的圆心角大于180度且小于 270度，且该扇形板的两边侧分别用于有选择性地阻断两个光栅中，一者的光路。
9.进一步地，限位组件将转子轴的最大转动角度范围限制在180度，两个光栅与两个干簧管绕导向板的周向均匀分布，其中，两个光栅与两个干簧管之间间隔分布，任意相邻两者相隔90度排列。
10.进一步地，导向板为扇形板，该扇形板的圆心角大于90度且小于180 度，且该扇形板的两边侧分别用于有选择性地阻断两个光栅中，一者的光路。
11.进一步地，射频转轴组件包括射频转轴以及通过轴承可转动安装在射频转轴一端的轴承盖板，转子轴穿过轴承盖板与射频转轴固定连接，限位组件包括两个限位杆和限位盘，限位盘固定在转子轴上，且限位盘上成型有限位凸起，沿转子轴的转动方向，两个限位杆安装在轴承盖板上并分别位于限位凸起的两侧，以对限位凸起的转动角度进行限位。
12.进一步地，电路板位于定子远离下壳体的一侧，电路板与定子之间设置有隔磁板。
13.进一步地，上壳体上设置有手动旋钮组件，手动旋钮组件包括旋钮以及固定在旋钮上的扭轴，转子轴一端可转动地穿过电路板并与扭轴同轴连接。
14.进一步地，旋钮上设置有拨动销钉。
15.本发明实施例的有益效果是：
16.本发明实施例提供的波导微波开关结构通过设计电机驱动部分以使射频转轴组件作出相应动作，当连接插头通电后能够驱动转子轴来带动射频转轴转动相应角度，以此来达到不同波导口导通的目的；在此波导口切换导通的过程中，通过在电路板上集成两个干簧管和两个光栅，当转子轴转动相应角度从一个状态切换至另一状态时，能够实现在两个干簧管之间来回导通，从而根据相应导通信号的变化来实现遥测功能，这种检测微波开关的结构和方式不仅简单可靠，而且设计成本不高；同时在选择性导通干簧管的过程中，能够对光栅进行选择性导通，当仅其中一个光栅光路导通时，能够通过光栅状态或信号的检测的来实现连接插头的通断电控制，即表示选择性导通任一干簧管时，导通稳定后，此时仅一光栅的光路导通，能够对连接插头进行断电操作，不仅保证了转子轴定角度转动的稳定性，而且不会使整个开关一直处于通电状态，从而避免出现发热严重甚至损坏的现象，以提高整个开关的可靠性。
17.总体而言，本发明实施例提供的波导微波开关结构采用了模块化的设计思路：通过将电机驱动部分与射频转轴部分集成在一起，不仅实现了模块化设计，便于装配、组装，而且能够在实现波导口状态切换的同时具备实现遥测功能与电源自切断功能的条件，结构设计简单而巧妙，易于批生产并充分保证产品的可靠性，非常具有应用前景。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本发明实施例提供的微波开关结构的示意图；
20.图2为本发明实施例提供的微波开关结构的内部结构示意图；
21.图3为本发明实施例提供的电控制路板组件的结构示意图；
22.图4为本发明实施例提供的电机驱动组件的结构示意图；
23.图5为本发明实施例提供的电控制路板组件与电机驱动组件的集成连接示意图；
24.图6为本发明实施例提供的限位组件的爆炸结构示意图；
25.图7为本发明实施例提供的转子轴与扭轴的连接示意图。
26.图标：1
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上壳体；2
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下壳体；3
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波导口；4
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连接插头；5
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手动旋钮组件；6
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控制电路板组件；7
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电机驱动组件；8
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射频转轴组件；9
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限位组件； 51
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旋钮；52
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扭轴；61
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电路板；62
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干簧管；63
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光栅；71
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定子；72
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激励线圈；73
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隔磁板；74
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转子轴；75
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导向板；76
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磁铁；81
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轴承盖板；91
‑ꢀ
限位盘；92
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限位杆；93
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限位凸起。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.此外，术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。
32.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.实施例
34.请参阅图1和图2，本实施例提供的一种手自一体式波导微波开关结构，包括可拆卸连接的上壳体1和下壳体2，可拆卸连接的方式可以是螺接、扣接、相互卡接或者相互铆接等，能够实现两者的独立拆分功能，以便于独立化生产或加工。为了能够更进一步实现模块
化设计，在上壳体1内集成有控制电路板组件6和电机驱动组件7，即表示上壳体1及与控制电路板组件6和电机驱动组件7共同组合为电机驱动部分或电机驱动模块；在下壳体2内集成有射频转轴组件8，用以实现波导口或波导窗的通道切换，即表示下壳体2与射频转轴组件8共同组合为射频切换模块。电机驱动模块与射频切换模块独立设计，能够达到分别匹狼生产加工的目的，并能通过上述可拆卸连接的方式实现便捷装配的目的，可满足波导微波开关除集成化、小型化以外的模块化设计要求。
35.请参阅图3和图5，所述控制电路板组件6包括电路板61以及设置在该电路板61上的两个光栅63与两个干簧管62，所述上壳体1一侧设置有连接插头4，连接插头4可采用防水航空插头，性能更加优越。该连接插头4与电路板61通过导线实现电性连接。请参阅图4，所述电机驱动组件7包括与上壳体1连接的定子71以及可转动设置在定子71内的转子轴74，即表示定子安装在上壳体1内，连接的方式可以是螺接、卡接、或者通过其他中间件可拆卸式安装。所述定子71的激励线圈72与电路板61通过导线实现电性连接，当连接插头4插接在相应的插座上，达到通电状态，此时激励线圈72通电后能够通过电磁作用来驱动转子轴 74旋转或转动，以便于带动射频转轴组件8进行相应动作。具体地，下壳体2上设置有多个波导口3，且在该下壳体2内设置上述射频转轴组件 8，该射频转轴组件8与转子轴74连接，从而在转子轴74的转动作用下来达到不同波导口3导通的目的。在本实施例中，在下壳体2上设置有四个波导口3，分别位于下壳体2的四周侧壁上，当射频转轴组件8转动时，能够实现不同方位的波导口连通来达到相应微波通道导通的目的。
36.为了在相应微波通道切换导通的过程中实现遥测功能与电源自切断功能，请再次参阅图5，所述转子轴74一端设置有导向板75，导向板75 可拆卸同轴套设在转子轴74上，两个光栅63与两个干簧管62绕导向板 75的周向分布，即表示两个光栅63与两个干簧管62绕导向板75的旋转中心线的周向分布。在导向板75上设置有磁铁76，磁铁76可以通过磁接、卡接、螺接、粘接等方式安装在导向板75上，该磁铁76在转子轴 74的转动下有选择性地导通其中一个干簧管62，即表示转子轴74带动导向板75转动，此时磁铁76跟随转动，尤其是在两个干簧管62位置之间来回转动，从而有选择性地靠近冰岛同任一干簧管62，当相应位置的干簧管62导通时，能够将相应的信号经无线或有线方式反馈至其余处的接收控制中心，并能得到此时转子轴74的转动位置或状态，以此来确定射频转轴组件8的状态来判断此时哪种微波通道连通的状态，也就实现了相应的遥测功能。通过以上设计能够在简单且巧妙的方式下实现遥测功能，从而精确判断微博通道的导通状态，相比于现有的方式更加简捷巧妙且成本低。
37.当磁铁76导通其中一个干簧管62时，所述导向板75能够保持两个光栅63中，仅一者的光路导通，即表示磁铁76转动后并导通一个干簧管62时，此时导向板75转动到位，能够遮挡一个光栅63的光路，使得另一个光栅63的光路连通；当磁铁76导通另一个干簧管62时，所述导向板75能够保持两个光栅63中，仅另一者的光路导通，即表示无论导通哪一个干簧管62，都能够使两个光栅63中，仅对应遮挡位置处一者的光路被隔断，另一者光路未被遮挡处于导通状态。这样便能在其中任一光栅63的光路导通时，均能够通过外部控制尤其是接收控制中心的控制作用来改变连接插头4的通断电状态，如任一光栅63的光路导通时，即表示此时的一者干簧管62导通，已完成了微波通道切换的目的，同时外部控制可通过断路器或者其余开关来切断连接插头4的电源，通过该设计一方面可以保证完成微波通道切换后，
无须一直处于通电状态而导致整个微波开关结构发热严重甚至损坏，另一方面在干簧管62导通时，一者光栅63的光路被隔断，能够作为快速切断电源，使得转子轴74停止转动，保证磁铁76与对应干簧管62之间作用的稳定性。当然，本实施例中，光栅采用u型块的设计形式，u型的两端为感应头，两侧的感应头之间形成光路，导向板75能够来回切割u型槽并实现选择性地切断对应光路。
38.通过以上设计，实现了该微波开关结构的遥测功能与电源自切断功能，同时模块化设计能够使上壳体1部分与下壳体2部分能够独立进行批量生产，也能满足小型化、轻量化与高度集成化的设计理念要求。此外，为了提高磁铁76在两个干簧管62之间来回转动切换的稳定性与精确性，所述下壳体2和/或上壳体1内设置有用于限制转子轴74转动角度范围的限位组件9，以使磁铁76能够顺利且稳定地在两个干簧管62之间有选择性地进行导通，即表示限位组件9可以单独设置于上壳体1中对转子轴74上端进行限位，也可以单独设置在下壳体2中对转子轴74下端进行限位，还可以同时设置在上壳体1和下壳体2中分别对转子轴74 的上下段进行限位。限位组件9可以是挡块、挡板或者限位杆的形式，也可以与转子轴74相应限位处部分相互匹配嵌合来进行限位的形式，只要能够满足限制转子轴74转动角度范围的形式均可，通过将转子轴74 的两端转动行程进行限位后，每转动至任一行程便能对应导通一个干簧管62，从而实现稳定且流畅地导通干簧管62的目的。
39.当然，限位组件9也可以安装在相应壳体内的其余结构上，只要满足本设计理念的等同替换，均属于本申请的保护范围内。而在本实施例中，限位组件9优选在设置在下壳体2内，具体地，所述限位组件9包括两个限位杆92和限位盘91，所述限位盘91固定在转子轴74上，尤其是限位盘91同轴套装在转子轴74下端。请参阅图6和图7，所述射频转轴组件8包括射频转轴以及通过轴承可转动安装在射频转轴一端的轴承盖板81，所述转子轴74的下端可转动穿过轴承盖板81与射频转轴同轴且固定连接，使得该转子轴74能够带动射频转轴同步转动来实现不同波导口3导通的目的。通过采用转子轴74与射频转轴同轴连接的形式，替代了现有转子轴74与射频转轴偏心连接的形式，不仅连接更加可靠，而且连接简单易于实现，更能达到小型化与高度集成化的要求。所述限位盘91上成型有限位凸起93，沿转子轴74的转动方向，两个限位杆92安装在轴承盖板81上并分别位于限位凸起93的两侧，以对限位凸起93的转动角度进行限位，最终达到对转子轴74转动角度限位的目的。当然，限位杆92也可以是块状或板状的形式替代，其与轴承盖板81可以是一体连接或者可拆卸连接，限位凸起93的形式和需要根据需要选择，仅需满足能够将任一限位凸起93的最大转动行程限制在两个限位杆92之间，从而来满足限制转子轴并能使磁铁76与对应干簧管62稳定导通的目的即可。
40.为了避免对激励线圈72影响磁铁76运动的稳定性，所述电路板61 位于定子71远离下壳体2的一侧即上侧，所述电路板61与定子71之间设置有隔磁板73，隔磁板73采用现有隔磁材料制作，能够起到一定隔磁作用，并保证磁铁76独立运动的稳定性。此外，为了应对意外断电或停电情况，远程控制无法对连接插头4的通断电进行精确控制，尤其是需要在微波通道一个状态切换至另一个状态时，此时需要通过外部控制进行通电来驱动转子轴74方向旋转才能顺利实现微波通道的切换并再次达到自断电功能，请参阅图1、图2和图7，所述上壳体1上设置有手动旋钮组件5，该手动旋钮组件5包括旋钮51以及固定在旋钮51上的扭轴 52，作为优选地，旋钮51与扭轴52同轴连接，旋钮51为扩径柱体，扭轴52为缩径柱体，所
述转子轴74的上端可转动地穿过电路板61并与该扭轴52通过联轴器同轴连接，两者之间能够实现同步旋转的功能，通过转动旋钮51，便能带动转子轴74转动，尤其是针对断电情况，无法通过定子部分进行软启动，此时可通过手动操作来达到微波通道切换的目的。实现了手自一体的设计目的，非常适用于高空、野外等恶劣的电压不稳定的环境。当然，所述旋钮51上设置有拨动销钉，可便于操作者进行拨动操作。
41.两个干簧管62与两个光栅63之间的相对分布形式可以有多种排列组合，但为了达到小型化和高度集成化的设计要求，两个干簧管62与两个光栅63呈环形排列，尤其是绕导向板75的转动轴线呈环形排列，也即绕转子轴74的转轴轴线呈环形排列，不仅相对美观易生产装配，而且感应距离几乎大致相等，不会轻易出现感应不良的现象。根据此环形排列的形式，两个干簧管62与两个光栅63主要分为两两相对与两两间隔的两种实施方式，在两个干簧管62与两个光栅63两两相对排布的实施例中，即两个干簧管62在一侧，两个光栅63在另一侧，两个干簧管62 之间的转动相隔角度与两个光栅63的转动相隔角度一致，能够实现导向板75小转动幅度便能达到通道切换的目的，这个转动的幅度可以根据需要设计，可以是30度、45度、60度、75度等，仅需要使导向板75在相应位置上加工的缺口大小符合能够在转动后选择性地隔断一者光路，导通另一者光路的形式即可。在两个干簧管62与两个光栅63两两相隔排布的实施例中，即两个光栅63分开，同时两个干簧管62也分开的隔开方式。同样地，两个干簧管62之间的转动相隔角度与两个光栅63的转动相隔角度一致，能够实现导向板75较大转动幅度便能达到通道切换的目的。
42.作为优选地，上述限位组件9将转子轴74的最大转动角度范围限制在90度，即最大转动行程为90度，两个光栅63与两个干簧管62绕导向板75的周向均匀分布，任意相邻两者相隔90度排列，即在空间分布中，四者分别可位于
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45度、45度、
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135度、135度的位置排布，符合市面上容易接受的设计形式。针对两个干簧管62与两个光栅63两两相对排布的形式，所述导向板75为扇形板，该扇形板的圆心角大于180度且小于270度，即表示其缺口小于180度且大于90度，能够使该扇形板的两边侧分别有选择性地阻断两个光栅63中一者的光路。具体的，磁铁76 位于扇形板的对称中线部分，其与任一干簧管62导通时，扇形板的一侧能够阻隔一个光栅63的光路，而缺口正对另一者光栅63的光路，此光路为导通状态，同理，磁铁76与另一干簧管62导通时，扇形板开始转动，原本导通与阻隔的光栅63角色互换，最终实现另一者光栅63导通的目的。
43.针对两个干簧管62与两个光栅63两两相隔排布的形式，所述限位组件9将转子轴74的最大转动角度范围限制在180度，即最大转动行程为180度，两个光栅63与两个干簧管62绕导向板75的周向均匀分布，任意相邻两者相隔90度排列。同样地，在空间分布中，四者分别可位于
ꢀ‑
45度、45度、
‑
135度、135度的位置排布。所述导向板75为扇形板，该扇形板的圆心角大于90度且小于180度，即表示其缺口小于270度且大于180度，能够使该扇形板的两边侧分别有选择性地阻断两个光栅63 中一者的光路。
44.通过以上设计，本实施例提供的微波开关结构能够在稳定实现不同微波通道切换的过程中，以简单巧妙的结构同时实现遥测功能与电源自切断功能，相比现有的微波开关结构更加简单，生产成本和控制成本更低，同时能够通过电源的及时切断，不仅能够阻止相应部件发热带来的影响，而且能够进一步保证微波通道状态切换后的稳定保持性。
45.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技
术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本发明。