Kluczowe wyzwania w projektowaniu pierścieni ślizgowych dla dwukanałowych systemów RF Pan Tilt

Wraz z rozwojem wyższych częstotliwości, szerszej szerokości pasma i bardziej złożonych systemów RF, dwukanałowy system przechylania patelni RF staje się szerzy w wielu dziedzinach, takie jak dwukanałowy kanał komunikacyjny z podwójną anteną, system głównego łącza/wtórnego łącza wielopolaryzacyjnego. Itp. W takich systemach system przechylania pan ma nie tylko sterowanie wskazujące z dużą dokładnością, ale także mieści jednocześnie i stabilnie dwie transmisje sygnału RF o wysokiej częstotliwości podczas obrotu. Transmisja sygnału jest wspierany przez pierścienie ślizgowe, najważniejszą część tej kluczowej pracy.

Dwukanałowe gimbale RF mają bardziej rygorystyczne, złożone wymagania dotyczące pierścieni ślizgowych w porównaniu z   jednokanałowym symstem RF ms, a główne trudności są następujące.

Ja. Niezależność i izolacja dwóch sygnałów RF

W dwukanałowym systemie RF Pan Tilt wymagane jest, aby pierścień ślizgowy dostarczał dwa sygnały RF. Sygnały takie mogą działać w takich samych lub różnych pasmach częstotliwości, z tym samym lub ortogonalnym schematem polaryzacji i mogą być przesyłane jednocześnie. Główną trudnością w przypadku poślizgu ring jest to, jak osiągnąć izolację między kanałami. Źle zaprojektowane struktury wewnętrzne  mogą powodować przesłuchy kanałów RF, sprzężenie sygnału i gorszy SNR. Przy wysokich częstotliwościach można pomnożyć drobne przesłuchy na poziomie systemu, obniżając jakość komunikacji lub rozdzielczość radaru. Tak więc, aby przezwyciężyć tę wadę, pierścień ślizgowy w dwukanałowych systemach przechylania pan RF musi zapewniać rozsądny poziom niezależności zarówno dla elektrycznych, jak i konstrukcyjnych między dwoma różnymi sygnałami RF .

II. Dopasowywanie impedancji i stabilność w obracającej się ramie

Systemy RF są bardzo wrażliwe na ciągłość impedancji, a zapotrzebowanie to jest dodatkowo zwiększane w dwukanałowych pierścieniach ślizgowych RF. W obrocie pierścień ślizgowy musi również działać, aby utrzymać charakterystyczną impedancję dla każdego kanału RF stabilną (np. 50) i nie zmieniać się, gdy kąt obrotu i prędkość jest zmienna. Musi również zapobiegać nadmiernym odbiciom spowodowanym tolerancjami mechanicznymi lub nieznacznie zróżnicowanymi warunkami kontaktu. Zróżnicowanie wydajności w jednym kanale może spowodować skoordynowany ruch całego systemu, tak więc stabilność impedancji pierścienia ślizgowego pod warunkiem obracania

III. Podwójne ograniczenia utraty insercji i stabilności fazy

WYMAGANIA W dwukanałowym systemie przechylania patelni RF pierścień ślizgowy jest potrzebny do przesyłania, a także sterowania podwójnymi sygnałami, a także do uzyskania wysokiej, spójnej wydajności synchronizacji między każdym kanałem. Składają się one między innymi (bezwzględna kontrola poziomu strat, jednolitość między dwoma kanałami In lost oraz stabilność i przewidywalność opóźnienia fazy). Jeśli występują różne straty lub przesunięcia fazowe dwóch sygnałów RF w odniesieniu do stanu początkowego w pierścieniu ślizgowym, ta nierównowaga łącza może prowadzić do błędu w kształtowaniu masy lub przetwarzania sygnału i znacznie komplikować kalibrację systemu. Dlatego w dwukanałowym systemie przechylania pan RF pierścień ślizgowy nie jest tylko „ częścią RF ”, ale raczej precyzyjnym elementem wymagającym parowania kanałów i zarządzania spójnością.

IV. Trudności integracji wielokanantecznej  w ograniczonych regionach

Pochylenie patelni jest z natury wrażliwe na rozmiar i wagę, podczas gdy dwukanałowe pierścienie ślizgowe RF są zwykle wymagane do lądowania w konstelacji dodatkowych kanałów zasilania kanałów, sygnału sterującego (e.g. RS-485 lub Ethernet) i sygnały czujników/sprzężenia zwrotnego. Umożliwienie integracji takich podwójnych kanałów RF z wieloma sygnałami o niskiej częstotliwości, wraz z odpowiednią izolacją elektromagnetyczną  i strukturalnie zgodnym rozpraszaniem ciepła w ograniczonej przestrzeni strukturalnej jest skomplikowanym problemem inżynierii systemów. W takim środowisku jego wewnętrzna konstrukcja struktury, układ kanałów i środki ekranowania (ochrony) poślizgu odgrywają kluczową rolę w globalnej wydajności i niezawodności dwukanałowego RF PTZ.

V. Problem Coupling z precyzją obróbki i wydajnością RF

Podsystemy mechaniczne i RF są ze sobą ściśle powiązane  w dwuosiowym systemie odchylania pan RF. Pierścień ślizgowy, który występuje jako „ obrotowy interfejs ”, może wprowadzić do ścieżki sygnału RF nawet niewielkie błędy centrowania i współśrodkowości oprócz bitu osiowego i promieniowego, drgań podczas obrotu, i zużycie ze względu na długotrwałe użytkowanie. Dwukanałowe systemy RF są bardziej podatne na sprzężenie tego rodzaju niż system jednokanałowy, ponieważ niestabilność występująca w obu kanałach  wpłynie na ogólną wydajność, a tym samym uzyskanie względnej stałości między dwoma sygnałami nie jest łatwe do opanowania. Ta zależność podkreśla znaczenie pierścienia ślizgowego w dwukanałowych gimbalach RF, w których dokładność mechaniczna i wydajność RF są ściśle powiązane.

VI. Wyzwania związane z długoterminową niezawodnością i trwałością środowiskową

Dwukanałowe systemy przechylania pan RF są szeroko stosowane w pojazdach, statkach i na zewnątrz stacji stacjonarnych i mogą doświadczaćpod wysokim obciążeniem wiatrem lub silnymi wibracjami. Aby osiągnąć takie zastosowania,  pierścień ślizgowy powinien zapewniać stabilne osiągi RF podczas długotrwałego obrotu w złożonym środowisku. W dwukanałowych systemach RF, które zawodzą w jednym kanale, funkcje systemu zostaną utracone, podczas gdy w drugiej ręce dryf wydajności jest zwykle trudniejszy do wykrycia i kłopotów niż całkowita awaria. Dlatego też, aby opracować dwukanałowy system przechylania patelni RF, bardzo ważne jest zaprojektowanie żywotności, materiału i zdolności adaptacyjnych pierścienia ślizgowego.

VII. 2 Projekt pierścienia ślizgowego na poziomie systemu Przygotowując projekt kompletnego zespołu pierścienia ślizgowego,  jaki jest projekt na poziomie systemu?

Z punktu widzenia inżynierii systemów, łączna wydajność dwukanałowego systemu przechylania pan RF jest sformułowana jako:

Wydajność dwukanałowego systemu przechylenia pan RF = RF Front-End Performance X Charakterystyka anteny X system pochylenia pan Dokładność wskazująca X Wielokanałowa spójność RF i stabilność Pierścień ślizgowy.

W takich warunkach pierścień ślizgowy jest nie tylko „ złączem ”, ale także kluczem a , a nawet jednym z podstawowych urządzeń, które mają wpływ na ogólne możliwości i ograniczenia wydajności systemu.

Wniosek

W przypadku dwukanałowego systemu przechylania patelni RF złożoność i korelacja konstrukcji pierścienia ślizgowego jest wyższa niż w przypadku jednokanałowego zastosowania RF. Izolacja kanału, stabilność impedancji, jednorodność strat wtrąceniowych, sprzężenie mechaniczne/RF i długoterminowa niezawodność to główne problemy określające trudności związane z dwukanałową konstrukcją pierścienia slip  RF. Takie wyzwania na poziomie systemu nie są w pełni zrozumiałe i mają kluczowe znaczenie dla realizacji pełnego potencjału dwukanałowych systemów przechylania pan RF w zastosowaniach o wysokiej częstotliwości i niezawodności.