DE2458878C3 - Schalteinrichtung zum Schalten von Signalen im UKW- und UHF- Frequenzbereich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung zum Schalten von Signalen im UKW- und UHF-Frequenzbereich der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Solche Schalteinrichtungen werden im großen Umfang bei Fernsehempfängern, Videoband-Aufzeichnungsgeräten, nachrichtentechnischen Geräten, elektronischen Geräten usw. eingesetzt, bei denen Signale mit sehr hohen und Höchstfrequenzen, d. h„ Frequenzen im Dezimeterwellenbereich, verarbeitet werden müssen.

Eine Schalteinrichtung der angegebenen Gattung ist aus der DT-OS 20 01 216 bekannt; dabei handelt es sich um einen Dreh- und/oder Schiebeschalter, der insbesondere für Kraftfahrzeuge geeignet ist. Mit dieser Schalteinrichtung soll das Entstehen und Auftreten von Funken beim Schalten verhindert werden, damit sich die Kontaktteile nicht lösen können und die Trägerplatten nicht angegriffen werden, also sehr viel langsamer verschleißen.

Eine solche Schalteinrichtung kann jedoch nicht in Fernsehempfängern, Videoaufnahme- und Wiedergabegeräten sowie anderen Geräten eingesetzt werden, bei denen Signale mit sehr hohen, im UKW- und UHF-Bereich liegenden Frequenzen verwendet werden. Denn beim Einbau des bekannten Schalters würde es bei so hohen Frequenzen zu großen Streukapazitäten und -induktivitäten zwischen den einzelnen Schaltelementen kommen, so daß unerwünschte elektrostatische und elektromagnetische Kopplungen auftreten würden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,

eine Schalleinrichtung zum Schalten von Signalen im UKW- und UHF-Frequenzbereich der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der eine Kopplung zwischen den einzelnen Kontakten weitgehend verhindert wird und die Signalentkopplung um 30 bis 40 dB gegenüber herkömmlichen Schalteinrichtungen verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen zum ersten darauf, daß im Unterschied zu der bekannten Schalteinrichtung zwischen jeweils zwei feststehenden Kontakten zwei weitere, zusätzliche Kontakte vorgesehen sind, die zur Erdung beispielsweise mit einem Metallgehäuse der Schalteinrichtung verbunden werden können. Allein durch diese Anordnung von zusätzlichen Kontakten kann die elektrostatische Kopplung im Innern des Metallgehäuses erheblich vermindert und um bis zu etwa 1OdB verbessert werden. Für den Einsatz bei Frequenzen im UKW- und UHF-Frequenzbereich sind zur weiteren Verbesserung der Trennung und Entkopplung zwischen den feststehenden Kontakten noch Abschirmplatten vorgesehen, welche höher als die über die Grundplatte vorstehenden Kontaktteile und breiter als das die Schalteinrichtung umgebende Metallgehäuse sind; darüber hinaus sind sie elektrisch mit an dem Metallgehäuse vorgesehenen Ansätzen verbunden. Dadurch läßt sich die Entkopplung zwischen den feststehenden Kontakten weiter verbessern und liegt etwa bei 30 bis 4OdB. Bei einer so hohen Entkopplung kann die Schalteinrichtung ohne weiteres im UKW- und im UHF-Frequenzband verwendet werden. Außerdem werden durch diesen konstruktiven Aufbau die Streukapazitäten und -induktivitäten zwischen den Kontakten der Schalteinrichtung in dem Metallgehäuse soweit verringert, daß sie bei dem von der Praxis gestellten Anforderungen vernachlässigt werden können. Außerdem kann die sonst nicht zu vermeidende unerwünschte Abstrahlung weitgehend unterbunden werden.

Die Schalteinrichtung nach der vorliegenden Erfin-

dung liefert so ausgezeichnete Werte, daß auch Koaxialleitungen ohne weiteres angeschlossen werden können, um die Einschaltdämpfung zu verringern. Außerdem läßt sich die Impedanz-Charakteristik in den Frequenzbändern für sehr hohe und Höcnstfrequenzen sowie der Welligkeitsfaktor verbessern. Und schließlich kann die Schalteinrichtung sehr preiswert und einfach hergestellt werden, so daß sie für die Massenfertigung sehr gut geeignet ist

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausiührungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung lediglich der Kauptteile einer bekannten Signal-Schalteinrichtung,

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung der Haupttej-Ie einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig.3 eine perspektivische Darstellung der äußeren Form der ersten Ausführungsform,

Fig.4 eine perspektivische Darstellung der ersten Ausführungsform von unten,

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung der wichtigen Teile einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung,

F i g. 6 eine perspektivische Darstellung der wichtigen Teile einer dritten Ausführungsform der Erfindung, in welcher zwei Reihen feststehender Kontakte angeordnet sind,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der dritten Ausführungsform von unten,

Fig.8 eine perspektivische Ansicht der Hauptteile einer vierten Ausführungsform gemäß der Erfindung,

F i g. 9 eine perspektivische Ansicht einer Seitenplatte dieser Ausführungsform,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile einer fünften Ausführungsform gemäß der Erfindung,

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung einer hierfür verwendbaren Metallabdeckung,

Fig. 12 eine perspektivische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der Erfindung mit einem kastenförmigen Metallgehäuse,

Fig. 13 und 14 perspektivische Ansichten von in der sechsten Ausführungsform verwendeten Abschirmplatten,

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht der zusammengebauten sechsten Ausführungsform und

Fig. 16 eine Darstellung von charakteristischen Frequenz-Entkopplungskurven einer bekannten Signal-Schalteinrichtung und der vierten und sechsten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Nachfolgend wird ihrer großen Klarheit und Anschaulichkeit ausdrücklich auf die Zeichnungen Bezug genommen. Ferner wird vor der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine bekannte Signalschaltanordnung anhand der F i g. 1 beschrieben, um an dieser im einzelnen die verschiedenen Nachteile aufzuzeigen.

Die in F i g. 1 dargestellte Signal-Schalteinrichtung ist ein einpoliger Umschalter, welcher einen isolierenden Grundteil I₁ drei feste oder feststehende Kontakte 2 bis 4 und einen verschiebbaren Kontakt 5 aufweist. Der verschiebbare Kontakt 5 überbrückt in F i g. 1 die Kontakte 2 und 3, während die Verbindung zwischen den Kontakten 3 und 4 unterbrochen ist. Das heißt, ein hochfrequentes Signal, das dem feststehenden Kontakt zugeführt wird, wird über den Gleitkontakt 5 zu dem feststehenden Kontakt 3 geleitet. Hierbei ergibt sich infolge des Luftspaltes eine Streukapazität zwischen den offenen Kontakten 3 und 4 und dem Gnindteil 1 wegen dessen Dielektrizitätskonstanten. Ferner ist auch eine Streuinduktivität zwischen den Kontakten 3 und 4 vorhanden. Zusätzlich sind noch verschiedene Streukapazitäten und -induktivitäten zwischen dem Grundteil 1, den feststehenden Kontakten 2 bis 4 und dem Gleitkontakt 5 vorhanden.

Diese verschiedenen Streukapazitäten und -induktivitäten führen zu elektrostatischen und elektromagnetischen Kopplungen zwischen den feststehenden Kontakten 3 und 4, was den Signalverlust bzw. -abfluB zur Folge hat. Je höher nämlich die Frequenz des Signals ist, um so höher wird auch der Grad des Signalverlustes. Wenn der feststehende Kontakt 4 beispielsweise mit einer Antennenschaltung verbunden ist, wird das an dem feststehenden Kontakt 4 durch Streueinflüsse verlorengegangene, hochfrequente Signal von der Antenne abgestrahlt. Im Falle eines UHF-Signals, d. h. einem Signal mit Frequenzen im Dezimeterwellenbereich, nimmt dessen Pegel aufgrund des Signalverlustes von dem feststehenden Kontakt 3 zu dem Kontakt 4 um 20 bis 30 dB ab.

Anhand der F i g. 2 bis 4 wird nunmehr die erste Ausführungsform gemäß der Erfindung beschrieben. Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, weist die Signal-Schalteinrichtung gemäß der Erfindung einen isolierenden Grundteil 6, fünf feststehende Kontakte 7 bis 10 und einen verschiebbaren Gleitkontakt 12 auf. Der Gleitkontakt 12 ist so ausgelegt, daß mit ihm eine Überbrückung bzw. eine Verbindung zwischen dem feststehenden Kontakt 9 und den feststehenden Kontakten 7 oder 11 hergestellt werden kann. Die Kontakte 8 und 10, welche zwischen den feststehenden Kontakten 7 und 9 bzw. 9 und U angeordnet sind, dienen als Abschirmeinrichtungen, die geerdet sind. Das heißt, die Erdungsanschlüsse 8 und 10 dienen nicht nur zum Abschirmen der Signalableitung zwischen den feststehenden Kontakten 7,9 und 11, sondern auch dazu, die Streukapazität und -induktivität zwischen ihnen zu vermindern, wenn die Erdungsanschlüsse 8 und 10 elektrisch mit einem Metallrahmen, Gehäuse oder einer entsprechenden Chassis verbunden sind, wie nachstehend noch beschrieben wird.

In den F i g. 3 und 4 sind die Erdungsanschlüsse 8 und 10 rechtwinklig abgebogen und in gabelförmig ausgebildeten Enden von Ansätzen 16 und 17 angeordnet, die von einem Metallgehäuse 14 vorstehen, wie am besten aus Fig.4 zu ersehen ist, so daß eine elektrische Verbindung zwischen den Erdungsanschlüssen 8 und 10 und dem Metallgehäuse 14 hergestellt werden kann. Da die feststehenden Kontakte 7, 9 und 10 voneinander in der vorbeschriebenen Weise entkoppelt sind, ist der hochfrequente Signalabfluß im Vergleich zu der bekannten Signal-Schalteinrichtung um mehr als 1OdB verbessert. Der verschiebbare Gleitkontakt 12 ist mit einem Schieber 13 verbunden, welcher sich mit einem Ansatz über eine an der Oberseite des Metallgehäuses 14 ausgebildeten Öffnung 15 hinaus erstreckt. Wie bei einem herkömmlichen Schiebeschalter kann dann der verschiebbare Gleitkontakt 12 durch Bewegen des Schiebers 13 vor- und zurückgeschoben werden.

Die zweite in F i g. 5 dargestellte Ausführungsform entspricht im Aufbau im wesentlichen der ersten Au:^rührungsform, abgesehen von der Anordnung, um eine bessere Entkopplung zwischen den feststehenden Kontakten 7, 9 und 10 zu erhalten. Das heißt, die Erdungsanschlüsse 8 und 10 sind elektrisch mit Abschirmplatten 18 bzw. 19 aus Metall verbunden.

welche in Rillen oder Schlitze von Ansätzen 16a, 16i>, 17a und 17Z> eingesetzt sind, welche eine Einheit mildem Metallgehäuse 14 bilden. Die Abschirmplatten 18 und 19 sind höher als die Erdungskontakte 8 und 10, welche mit den Abschirmplatten 18 und 19 erforderlichenfalls durch eine Lötverbindung verbunden sein können. Der hochfrequente Signalabfluß kann im Vergleich zu der bekannten Signal-Schalteinrichtung um 20 bis 3OdB vermindert werden.

Die dritte, in den Fig.6 und 7 dargestellte Ausführungsform weist zwei Signal-Schalteinrichtungen der zweiten Ausführungsform auf, welche miteinander verbunden sind. Der Grundteii 6 ist weiterhin mit feststehenden Kontakten 7', 9' und 11', Erdungsanschlüssen 8' und 10' und einem verschiebbaren Gleilküiilaki 12' versehen, weicher mit einem Schieber 13' verbunden ist, die einzelnen Kontakte oder Anschlüsse entsprechen hierbei jeweils den feststehenden Kontakten 7,9 und 11, den Erdungskontakten 8 und 10 sowie dem verschiebbaren, mit dem Schieber 13 verbundenen Gleitkontakt 12 der zweiten Ausführungsform. Die einander entsprechenden, feststehenden Kontakte 7, 7'; 8, 8'; und 9, 9', sind voneinander durch Abschirmplatten 20 und 21 entkoppelt, welche in in der Mitte vorgesehene Schlitze 22 eingesetzt sind, die in gegenüberliegenden Seitenwänden des Metallgehäuses 14 ausgebildet sind. Die in Längsrichtung verlaufenden Abschirmplatten 20 und 21 stehen ebenfalls in elektrischer Verbindung mit den quer zu ihnen verlaufenden Abschirmplatten 18 und 19, wie am besten aus F i g. 7 zu ersehen ist.

In der vierten, in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist die zweite, in F i g. 5 dargestellte Ausführungsform mit Koaxialanschlüssen verbunden, um die Impedanz-Charakteristik zu verbessern. Drei Koaxialanschlüsse 24 bis 26 sind an einer Metallabdeckung 23 angebracht, welche ihrerseits an einem Metallgehäuse 14 angebracht ist, wobei die Abdeckung 23 elektrisch mit dem Gehäuse 14, die Abschirmplatten 18 und 19 elektrisch mit den Erdungsanschlüssen 8 und 10, und Kern- oder Mittenanschlüsse 24' bis 26' der Koaxialanschlüsse 24 und 26 elektrisch mit den feststehenden Anschlüssen 7,8 bzw. 9 verbunden sind.

Der Wellenwiderstand zwischen den feststehenden Kontakten 7 bis 9 und den Mittenanschlüssen 24' bis 26'. welcher hier von Bedeutung ist, hängt von der Größe der Räume ab, welche durch die Abdeckung 23 und die Abschirmplatten 18 und 19 festgelegt sind. Infolgedessen müssen die Abschirmplatten 18 und 19 an solchen Stellen angebracht werden, daß sie auf den Wellenwiderstand abgestimmt sind. In der vierten Ausführungsform weisen die Abschirmplatten 18 und 19 Ansätze 18' und 19' auf, und eine Seitenplatte 27 aus Metall weist Schlitze 27a und 276 auf, welche entsprechend den Ansätzen 18' und 19' angeordnet sind, so daß die Seitenplatte 27 an der Abdeckung 23 angebracht werden kann und dadurch eine elektrische Verbindung mit dieser hergestellt ist Mittels der Abdeckung 23 und der Seitenplatte 27 werden Streuverluste von den Anschlüssen 7,9 und 11 und dem Grundteil 6 nach außen verhindert

Die fünfte in F i g. 10 dargestellte Ausführungsform ist eine Abwandlung der vierten in Fig.8 dargestellten Ausführungsform. In der fünften Ausführungsform sind die Koaxialanschlüsse 24 bis 26 an verlängerten Seitenwandteilen 14a bis 14c des Gehäuses 14 angebracht, die dadurch bezüglich der feststehenden Kontakte 7, 8 bzw. 9 unter rechtem Winkel verlaufen. Die Abschirmplatten 18 und 19 sind in die Schlitze eingesetzt, welche durch die verlängerten Wandteile 14a bis 14c gebildet sind, so daß zwischen ihnen eine elektrische Verbindung geschaffen ist.

Ferner ist an der in F i g. 10 dargestellten Einrichtung eine Abdeckung 28 aus Metall (s. Fig. 11) angebracht. Die Abdeckung 28 weist drei Öffnungen 28a bis 28c, durch welche die koaxialen Anschlüsse 24 bis 26 nach außen vorstehen, sowie zwei Schlitze 28c/ und 28c auf, welche entsprechend den nach oben vorstehenden Ansätzen 18' bzw. 19' der Abschirmplatten 18 und 19 ausgebildet sind. Infolgedessen ist eine elektiische Verbindung zwischen der Abdeckung 28 und dem Gehäuse 23 geschaffen und der Signalverlust aufgrund von Sircuungscinflüsscn ist vermieden.

Bei der sechsten, in den Fig. 12 bis 15 dargestellten Ausführungsform ist in einem Metallgehäuse 29 eine Signal-Schalteinrichtung SW für hochfrequente Signale angeordnet, welche im Aufbau im wesentlichen der zweiten Ausführungsform (s. Fig.5) entspricht, außer daß sie nicht mi', den Abschirmplatten 18 und 19 versehen ist. Die koaxialen Anschlüsse 24 bis 26 sind an den Seitenwänden des Metallgehäuses 29 in der Weise angebracht, daß ihre Außenleiter elektrisch in dem Metallgehäuse 29 und ihre Kern- oder Mittelleiter elektrisch mit den feststehenden Kontakten 7,9 bzw. 11 verbunden sind.

Um die feststehenden Kontakte 7 bis 9 voneinander zu entkoppeln, sind Abschirmplatten 30 und 31 vorgesehen, wie in Fig. 13 dargestellt ist. Die Abschirmplatte 30 wird dadurch in das Metallgehäuse 29 eingesetzt, daß ihre öffnung 30a über der Signal-Schalteinrichtung SW angeordnet wird und sie liegt an dem Erdungsanschluß 8 und den Ansätzen 16a und 166 des Metallgehäuses 14 an. In ähnlicher Weise wird die Abschirmplatte 31 in das Metallgehäuse 29 eingesetzt, wobei ihre öffnung 31a über der Schalteinrichtung SW so angeordnet wird, daß sie an dem Erdungsanschluß 10 und den Ansätzen 17a und 176 des Metallgehäuses 14 anliegt.

Um eine bessere Entkopplung zwischen den feststehenden Kontakten 7, 8 und 9 zu schaffen, muß die Abschirmplatte 2 oder mehr Ebenen aufweisen. Anstelle der in F i g. 13 dargestellten Abschirmplatten 30 und 31 können hierzu dann Abschirmplatten 32 und 33 der ir Fig. 14 dargestellten Art verwendet werden. Diese Abschirmplatten 32 und 33 weisen öffnungen 32a bzw 33a auf und werden im wesentlichen in der gleicher Weise in das Metallgehäuse 29 eingesetzt, wie vorstehend anhand der Abschirmplatten 30 und 31 beschrieben worden ist.

Die Abschirmplatten 30 und 31 oder 32 und 32 werden in das Metallgehäuse 29 eingesetzt, um eint elektrische Verbindung zwischen diesen Teilen zi schaffen und um die elektrischen Räume festzulegen, di< an den Wellenwiderstand zwischen den feststehender Kontakten 7 bis 9 bzw. den Koaxialanschlüssen 24 bis 2f angepaßt sind. Danach wird ein Boden 34 aus Metall ai dem Metallgehäuse 29 befestigt, so daß die Schaltein richtung mit den Koaxialanschlüssen fertig zusammen gebaut ist, wie in F i g. 15 dargestellt ist Der Schieber 1; steht dann von der Oberseite des Metallgehäuses 29 vor

In Fig. 16 ist eine Kurve dargestellt, welche di< Beziehung zwischen der Frequenz und der Trennunj bzw. Entkopplung wiedergibt Die Kurve a gibt dii Kennlinie der bekannten Signal-Schalteinrichtung wie der. Aus ihr ist zu ersehen, daß der wirksam!

Arbeitsbereich im Hochfrequenzband unter 100 MHz liegt. Die Kurve b gibt die Kennlinie einer bekannten Signal-Schalteinrichtung wieder, welche in einigen Punkten entsprechend der Erfindung abgeändert wurde. Aus dieser Kurve ist zu ersehen, daß auch diese Schalteinrichtung nicht bei sehr hohen Frequenzen verwendet werden kann. Die Kurve cgibt die Kennlinie der vierten Ausführungsform (s. Fig. 8) wieder. Aus dieser Kurve ist zu ersehen, daß mit dieser Signalschalteinrichtung eine ausreichende Trennung oder Entkopplung in jedem Band des Höchstfrequenzbereichs

erreicht werden kann. Die Kurve d gibt die Kennlinie der sechsten Ausführungsform (s. Fig. 12 bis 15) der Erfindung wieder. Mit jeder der vorbeschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können somit zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden; wenn jedoch eine höhere Entkopplung gefordert wird, als die, welche mit einer der vorbeschriebenen Ausführungsformen erreicht worden ist, dann können die vorbeschriebenen Ausführungsformen in einer entsprechenden Kombination verwendet werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schalteinrichtung zum Schalten von Signalen im UKW- und UHF-Frequenzbereich, mit einer isolierenden Grundplatte, mit einer Anzahl feststehender Kontakte in der Grundplatte, und mit einem mit einem verschiebbaren Gleitkontakt verbundenen Schieber, mittels welchem eine elektrische Verbindung zwischen einem bestimmten Paar der Anzahl feststehender Kontakte herstellbar ist, gekennzeichnet durch einen oder mehrere in der Grundplatte (6) zwischen den feststehenden Kontakten (7, 9, 11) vorgesehene, zusätzliche Kontakte (8, 10), die von der Grundplatte (6) ein Stück vorstehen, durch ein Metallgehäuse (15), welches die Grundplatte (6), die feststehenden (7,9,11) und die zusätzlichen Kontakte (8, 10) und den Gleitkontakt (12) auf einer Seite umgibt und Ansätze (16a, 166; 17a. 176J aufweist, die elektrisch leitend mit den zusätzlichen Kontakten (8, 10) verbunden sind, und durch elektrisch leitende Abschirmplatten (18, 19; 30,31; 32,33), die höher als die über die Grundplatte (6) vorstehenden, zusätzlichen Kontakte (8, 10) und breiter als das Metallgehäuse (14) sind und welche mit den zusätzlichen Kontakten (8,10) und mit dem Metallgehäuse (14) elektrisch verbunden sind, wodurch eine elektrostatische und eine elektromagnetische Kopplung zwischen den feststehenden Kontakten (7,9,11) unterbunden ist.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Gruppen von feststehenden (7, 9, 11; T, 9', 11') und zusätzlichen Kontakten (8,10; 8', 10') voneinander durch weitere elektrisch leitende Abschirmplatten (20,21) getrennt sind, die mit dem Metallgehäuse (14), den anderen Abschirmplatten (18, 19) und den zusätzlichen Kontakten (8,10; 8', 10') verbunden sind.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallabdeckung (23; 28), welche die feststehenden (7,9,10; 7', 9', 10') und die zusätzlichen Kontakte (8,10; 8', 10') auf der anderen Seite umgibt, an der Grundplatte (6) angebracht ist, daß eine Anzahl Koaxialleitungen (24 bis 26) elektrisch mit den feststehenden Kontakten (7,9, U) verbunden sind, die an vorstehenden Teilen (14a bis 14c,} des Metallgehäuses (14) oder in der Metallabdeckung (21) angebracht sind, und daß das Metallgehäuse (14) und die Metallabdeckung (23) bzw. deren Außenwände (27) elektrisch miteinander verbunden sind.

4. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein kastenförmiges Metallgehäuse (29) die Schalteinrichtung umgibt, in welchem die Koaxialleitungen (24 bis 26) gehaltert sind.

5. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Abschirmplatten (30, 31; 32, 33) mindestens zwei Seitenflächen aufweisen.