Milzīgas vidējas frekvences slīdgredzenu plaši pielietojamās video sistēmas

1. Produkta pārskats

Šajā dokumentā ir aprakstīts nestandarta, pēc pasūtījuma izgatavots augstfrekvences rotējošs savienojums, kas paredzēts nepārtrauktai RF signālu pārraidei pa rotējošām saskarnēm. Ierīce atbalsta trīs neatkarīgus 50Ω kanālus 1–5,25 GHz frekvenču diapazonā, padarot to piemērotu radariem, satelītu sakariem, elektroniskās karadarbības testa stendiem, antenu pozicionēšanas sistēmām un mikroviļņu mērījumu atskaņotājiem.

Atšķirībā no parastajiem slīdgredzeniem, kas pārraida jaudas vai zemfrekvences signālus, šis rotējošais savienojums saglabā signāla integritāti, tostarp ievietošanas zudumus, VSWR, izolāciju un fāzes stabilitāti, nepārtrauktas 360° rotācijas laikā. Tas atrisina fundamentālu inženiertehnisko izaicinājumu saglabāt RF veiktspēju starp stacionārām un rotējošām platformām bez kabeļu sagriešanās, lieces noguruma vai signāla pārtraukumiem.

2. Pilnīga parametru tabula

Mehāniskie un vides parametri

3. Galveno parametru inženiertehniskā interpretācija

3.1 Frekvenču diapazons: 1–5,25 GHz

Šis diapazons aptver L joslu (1–2 GHz), S joslu (2–4 GHz) un C joslas apakšējo daļu (4–5,25 GHz). Tipiski pielietojumi:

• L josla: GPS, BeiDou, IFF (Drauga vai ienaidnieka identifikācija), gaisa satiksmes vadības radars
• S josla: meteoroloģiskais radars, kuģa novērošanas radars, satelītu sakaru lejupielādes
• C josla: dažas satelīttelevīzijas augšupsaites, liela darbības rādiusa mikroviļņu saites

Pielāgotas versijas var paplašināt frekvenču pārklājumu no līdzstrāvas līdz 18 GHz, 26,5 GHz vai 40 GHz vai sašaurināt joslu, lai optimizētu zudumus un VSWR.

3.2 Vidējā jauda: 10 W uz kanālu

10 W nepārtrauktas viļņa (CW) jauda attiecas uz saskaņotas slodzes apstākļiem istabas temperatūrā. Impulsējošiem signāliem ar zemu darba ciklu (piemēram, radaram ar 1 % darba ciklu) maksimālā jauda var sasniegt vairākus simtus vatu. Siltuma pārvaldība kļūst kritiska virs 10 W, un augstākas jaudas vērtības (50 W, 100 W) ir pieejamas, veicot pielāgotas konstrukcijas modifikācijas, tostarp uzlabotu siltuma izkliedi un dielektrisko materiālu uzlabojumus.

3.3 VSWR un VSWR variācija

VSWR 1,5 tiek uzskatīts par izcilu rotācijas savienojumam vairāku oktāvu joslas platumā. VSWR variācija norāda, kā mainās impedances atbilstība rotācijas laikā. 1. kanāls sasniedz ±0,1 dB variāciju — ārkārtīgi stingra pielaide, kas norāda uz izcilu mehānisko koncentriskumu un kontakta stabilitāti.

3.4 Ievietošanas zudumi un zudumu variācijas

Ievietošanas zudums sastāv no trim komponentiem:

• Vadītāja zudums (ādas efekts centrālajā vadītājā un ārējā vairogā)
• Dielektriskie zudumi (PTFE vai cits mikroviļņu substrāts)
• Kontakta zudums (rotējošās saskarnes pretestība)

1. kanāls: maksimālais zudums 1 dB ar ±0,3 dB variāciju
2. kanāls: 1,2 dB maks. zudumi ar ±0,15 dB variāciju

Dinamiskās sistēmās variācijas skaitlis bieži vien ir svarīgāks par absolūtajiem zudumiem. Piemēram, 0,15 dB variācija nozīmē ±1,7% signāla amplitūdas izmaiņas viena pilna apgrieziena laikā, kas ir niecīgs rādītājs lielākajai daļai uz amplitūdu balstītu sistēmu, piemēram, automātiskām pastiprinājuma regulēšanas cilpām vai vienkāršiem detektoriem.

3.5 Izolācija: ≥50 dB

Izolācija tiek mērīta starp jebkuriem diviem kanāliem. Pie vismaz 50 dB noplūde no 1. kanāla uz 2. kanālu (vai otrādi) vājina 10 W signālu līdz 0,1 mW. Šis līmenis nodrošina:

• Raidīšanas un uztveršanas izolācija pilna dupleksa sistēmās
• Minimāla lokālā oscilatora caurplūde
• Samazināti intermodulācijas produkti daudznesēju vidē

3.6 Fāzes stabilitāte: no ±2° līdz ±4°

Fāzes stabilitāte, iespējams, ir vissvarīgākā dinamiskā specifikācija koherentām sistēmām, piemēram:

• Fāzētu masīvu kalibrēšanas cilpas
• Interferometriskā virziena noteikšana
• Monopulsa izsekošanas radari
• Sintētiskās apertūras radars (SAR)
• Saskaņoti noteikšanas uztvērēji

Pie 5,25 GHz frekvences ±2° fāzes maiņa atbilst aptuveni šādai fiziskā ceļa garuma variācijai:
ΔL = (Δφ / 360°) × λ = (2/360) × (299,8 / 5,25) ≈ 0,32 mm

Lai sasniegtu ±2° stabilitāti, ir nepieciešams gultņa radiālais izskrējiens, kas ir labāks par 0,02 mm, un precīzi pārlapotas saskares virsmas, kas liecina par stingru ražošanu un kvalitātes kontroli.

3.7 Mehānisko parametru skaidrojums

Rotācijas ātrums: maksimāli 30 apgr./min
Piemērots antenu rotatoriem, testa grozāmajiem stacijām, radaru pamatnēm un lēnas skenēšanas sensoriem. Lielāks ātrums (līdz 300 apgr./min.) ir pieejams, izmantojot pielāgotus gultņus un dinamisko balansēšanu.

Darbības laiks: vismaz 5 miljoni apgriezienu
Nepārtrauktas darbības gadījumā ar ātrumu 30 apgr./min. tas atbilst 115 nepārtrauktas rotācijas dienām. Tipiskai periodiskai lietošanai (piemēram, 1 stunda dienā ar ātrumu 10 apgr./min.) kalpošanas laiks pārsniedz 80 gadus, kas ir krietni ilgāk par produkta praktisko kalpošanas laiku.

Griezes moments: ≤0,6 N·m istabas temperatūrā
Zems griezes moments samazina piedziņas motora slodzi, ļauj izmantot to ar maziem vai augstas precizitātes pozicionēšanas posmiem un samazina berzes radīto siltuma veidošanos. Griezes moments palielinās ekstremālās temperatūrās smērvielas viskozitātes izmaiņu dēļ.

Temperatūras diapazons: no -40°C līdz +70°C (darba)
Tas atbilst militārā līmeņa (MIL-STD-810) un rūpnieciskā āra aprīkojuma prasībām. Darbību zemā temperatūrā nodrošina plaša spektra smērvielas; darbībai augstā temperatūrā nepieciešama rūpīga dielektriskā materiāla izvēle, lai novērstu deformāciju.

IP51 vērtējums

• IP5: Aizsardzība pret putekļiem (ierobežota putekļu iekļūšana, nav kaitīgu nogulšņu)
• IP1: Aizsargāts pret vertikāli pilošu ūdeni

Šis vērtējums ir piemērots lietošanai iekštelpās, aizsargātās āra telpās un iekārtu plauktos. Augstāki vērtējumi (IP65, IP67) ir pieejami lietošanai ārā, uz kuģa vai tuksneša vidē.

Materiāls: alumīnija sakausējums ar vadošu oksidāciju
Alumīnijs nodrošina vieglu svaru (kritiski svarīgs rotējošām konstrukcijām), labu siltumvadītspēju (siltuma izkliedei no 10 W slodzes) un lielisku apstrādājamību. Vadītspējīga oksidēšanās nodrošina virsmas elektrovadītspēju RF zemējumam, vienlaikus nodrošinot pamata izturību pret koroziju.

4. Tipiski pielietojumi

4.1 Zemes radaru sistēmas

Izmanto starp stacionāro raidītāju-uztvērēju un rotējošo antenu masīvu. Trīs kanāli atbalsta vienlaicīgu pārraidi, uztveršanu un kalibrēšanas cilpu.

4.2 Satelītu sakaru antenu pamatnes

Saglabā RF saites integritāti nepārtrauktas satelītu izsekošanas laikā. Fāzes stabilitāte tieši ietekmē modulācijas kļūdu līmeni (MER) un bitu kļūdu līmeni (BER).

4.3 Elektroniskās karadarbības (EW) testa stendi

Rotējošiem draudu emitera simulatoriem ir nepieciešama stabila fāze un amplitūda vairākos kanālos ierašanās leņķa (AOA) simulācijai.

4.4 Mikroviļņu medicīnas iekārtas

Rotējošām attēlveidošanas vai terapijas galviņām (piemēram, mikroviļņu hipertermijas sistēmām) ir nepieciešama uzticama radiofrekvenču (RF) piegāde bez kabeļu noguruma.

4.5 Rūpnieciskā mikroviļņu sildīšana

Rotācijas savienojumi nodrošina nepārtrauktu materiālu apstrādi mikroviļņu krāsnīs vai žāvēšanas sistēmās.

4.6 Testēšanas un mērījumu atskaņotāji

Antenas rakstu mērīšanas kamerās tiek izmantoti rotējoši savienojumi, lai barotu testējamo antenu (AUT), kamēr tā rotē.

5. Nestandarta pielāgošanas iespējas

Šis produkts ir īpaši izstrādāts kā pielāgota platforma. Atbilstoši klienta prasībām var mainīt šādus parametrus:

6. Kvalitātes nodrošināšana un stingra testēšana

Katrs rotējošais savienojums pirms nosūtīšanas iziet daudzpakāpju kvalifikācijas procesu:

6.1 RF veiktspējas pārbaude (100% ierīču)

• VSWR un ievietošanas zudumi, kas izmērīti visā frekvenču diapazonā (1–5,25 GHz) 101 punktā
• Izolācija, kas izmērīta starp visiem kanālu pāriem
• Visi testi veikti statiskos un dinamiskos (rotācijas ar ātrumu 30 apgr./min) apstākļos

6.2 Fāzes stabilitātes mērīšana

• Fāzes izmaiņas reģistrētas 10 nepārtrauktu rotāciju laikā
• Dati tiek reģistrēti ar 1° soli (3600 punkti katrā kanālā)

6.3 Mehāniskā pārbaude

• Griezes moments mērīts -40°C, +25°C un +70°C temperatūrā
• Izvirzījums, kas izmērīts rotējošajā saskarnē
• Dzīves cikla paraugu testēšana: vienības nejauši atlasītas 5 miljonu apgriezienu izturības skrējieniem

6.4 Vides stresa skrīnings (izlases veidā)

• Termiskā ciklēšana: no -50°C līdz +85°C, 10 cikli, 2 stundu iedarbība
• Mitrs karstums: 95% relatīvais mitrums pie +40°C 48 stundas
• Vibrācija: 5 g RMS, 10–500 Hz, saskaņā ar MIL-STD-810

7. Kāpēc izvēlēties šo rotācijas savienojumu

• Nestandarta elastība — Jūs neesat spiests pieņemt standarta kompromisus. Mēs pielāgojamies jūsu sistēmai, nevis otrādi.
• Stingra kvalitātes kontrole — tiek pārbaudīta katra specifikācija. Nav statistisku “tipisku” vērtību. Katra vienība tiek piegādāta ar testa ziņojumu.
• Ilgs ekspluatācijas laiks — vismaz 5 miljoni apgriezienu nodrošina vairāku desmitu gadu ilgu kalpošanu tipiskās rotējošās lietojumprogrammās.
• Fāzes stabilitātes līderpozīcija — ±2° trīs kanālos — šajā cenas un veiktspējas diapazonā ir reta parādība.
• Tehniskais atbalsts – Inženieru komanda nodrošina integrācijas palīdzību, 3D modeļus un pielāgotu rasējumu apstiprināšanu.