Principais desafios no design de anel deslizante para sistemas de inclinação de RF de canal duplo

Com o desenvolvimento de maior frequência, largura de banda mais ampla e sistemas de RF de função mais complexos, o sistema de inclinação de RF de canal duplo torna-se desenfreado em muitos campos, como o link primário de radar de canal de comunicação de canal duplo de antena dupla/sistema de link de polarização secundária. Em tais sistemas, o sistema de inclinação de panela não tem apenas controle de apontamento com alta precisão, mas também acomoda simultaneamente e estavelmente duas transmissões de sinal de RF de alta frequência durante a rotação. Transmissão de sinal  é suportada pelos anéis deslizantes, a parte mais importante deste trabalho chave.

Os gimbals RF de canal duplo têm requisitos mais rígidos e complexos em anéis coletores em comparação com o sistema RF de canal único ms, e as principais dificuldades são as seguintes.

Eu. Independência e isolamento de dois sinais de RF

No sistema de dois canais RF Pan Tilt, é necessário que um anel deslizante forneça dois sinais de RF. Esses sinais podem operar em bandas de frequência iguais ou diferentes, com o mesmo esquema de polarização ortogonal, e podem ser transmitidos e recebidos simultaneamente. A principal dificuldade para slip ring é como conseguir o isolamento entre os canais. Estruturas internal mal projetadas podem causar diafonia de canal de RF, acoplamento de sinal e um SNR pior. Em altas frequências, a diafonia menor pode ser multiplicada no nível do sistema, degradando a qualidade de comunicação ou a resolução do radar. Assim, para superar esta desvantagem, o anel deslizante em sistemas de inclinação de bandeja de RF de canal duplo deve fornecer um nível razoável de independência para ambos os sinais elétricos e estruturais entre dois sinais de RF diferentes.

II. Combinação de impedância e estabilidade em um quadro rotativo

Os sistemas de RF são altamente sensíveis à continuidade da impedância e essa demanda é aumentada ainda mais em anéis coletores de RF de canal duplo. Em rotação, o anel deslizante também precisa trabalhar para manter a impedância característica para cada canal de RF estável (por exemplo, 50) e não mudar quando o ângulo de rotação e a velocidade varia. Também deve evitar reflexos excessivos causados por tolerâncias mecânicas ou condições de contato ligeiramente variadas. A variação de desempenho em um canal pode causar o movimento coordenado de todo o sistema, de modo que a estabilidade da impedância do anel deslizante sob a condição de rotação é uma questão fundamental a ser resolvida radialmente simétrica para a unidade de inclinação de bandeja de RF de canal duplo.

III. Restrições duplas de perda de inserção e estabilidade phase 

REQUISITOS DO ANE SLIP No sistema de inclinação da bandeja de RF de dois canais, o anel deslizante é necessário para transferir, bem como controlar sinais duplos, e para ter um desempenho de sincronização consistente entre cada canal. Isso consiste, entre os outros (nível absoluto de perda de real controle, uniformidade entre dois canais de perda de In e estabilidade e previsibilidade de atraso de fase). Se houver diferentes perdas ou mudanças de fase dos dois sinais de RF em relação a uma condição inicial dentro do anel deslizante, esse desequilíbrio de link pode levar a erros na formação de feixe ou processamento de sinal e complicar significativamente a calibração do sistema. Portanto, em um sistema de inclinação de bandeja de RF de canal duplo, o anel deslizante não é apenas uma "parte RF", mas sim um componente de precisão que requer emparelhamento de canal e gerenciamento de consistência.

IV. Dificuldades de integração multi-canal  em regiões restritas

A inclinação do pan é inerentemente sensível ao tamanho e peso, enquanto os anéis deslizantes de RF de canal duplo são normalmente necessários para entrar em um campo entre uma constelação de canais adicionais de canais de energia, sinal de controle (e.g., RS-485 ou Ethernet) e sinais de sensor/feedback. Permitir a integração de tais canais de RF duplos em vários sinais de baixa frequência, junto com isolamento eletromagnético adequado  e dissipação de calor estruturalmente compatível em um espaço estrutural confinado é um problema complicado de engenharia de sistemas. Em tal ambiente, seu projeto de estrutura interna, layout de canal e medidas de blindagem (proteção) do anel slip desempenham um papel crucial no desempenho global e na confiabilidade do RF PTZ de canal duplo.

V. A edição Coupling de precisão de usinagem e desempenho de RF

Os subsistemas mecânicos e de RF estão intimamente relacionados em um sistema de inclinação de bandeja de RF de eixo duplo. O anel deslizante, que atua como uma “interface rotativa”, pode introduzir no caminho do sinal de RF mesmo pequenos erros de centralização e concentricidade, além de desvio axial e radial, vibração durante a rotação, e desgaste devido ao uso a longo prazo. Os sistemas de RF de canal duplo são mais suscetíveis a acoplamento desse tipo do que um sistema de canal único, na medida em que a instabilidade que ocorre em qualquer um dos canais  afetará o desempenho geral e, assim, a obtenção de constância relativa entre os dois sinais não é facilmente gerenciada. Essa dependência destaca a importância do anel deslizante em gimbals de RF de canal duplo, onde a precisão mecânica e o desempenho de RF estão intimamente acoplados.

VI. Desafios da confiabilidade a longo prazo e da robustez ambiental

Os sistemas de inclinação de RF de canal duplo são amplamente utilizados em aplicações de veículos, navios e estações fixas externas, e podem experimentar cargas de vento fortes ou vibração forte. Para alcançar tais aplicações,  o anel deslizante deve fornecer desempenhos de RF estáveis durante a rotação de longa data em ambiente complexo. Em sistemas de RF de canal duplo que falham em um canal, as funções do sistema serão perdidas, enquanto, por outro lado, o desvio de desempenho é normalmente mais difícil de detectar e o problema do que a falha total. Portanto, para desenvolver um sistema de inclinação de pan RF de canal duplo, como projetar a vida útil, o material e a adaptabilidade ambiental de seu anel deslizante são muito importantes.

VII. 2 Design de anel deslizante no nível do sistema Ao preparar o projeto de um conjunto completo de anel deslizante,  o que é um design de nível de sistema?

Do ponto de vista da engenharia de sistemas, o desempenho total de um sistema de inclinação de pan RF de canal duplo é formulado como:

Desempenho do sistema de inclinação da bandeja de RF de canal duplo = RF Front-End Performance X Antena Características do sistema de inclinação da bandeja X Apontando Precisão X Anel deslizante de consistência e estabilidade de RF multicanal.

Sob tal condição, o anel deslizante não é apenas um “conector”, mas também uma tecla a ou mesmo um dos dispositivos principais que influenciam as capacidades gerais do sistema e os limites de desempenho.

Conclusão

Para o sistema de inclinação de pan de RF de canal duplo, a complexidade e a correlação do design de anel deslizante é maior do que o uso de RF de canal único. O isolamento do canal, a estabilidade da impedância, a uniformidade da perda de inserção, o acoplamento mecânico/RF e a confiabilidade a longo prazo são os principais problemas para determinar as dificuldades do design do anel slips RF de canal duplo. Esses desafios no nível do sistema não são totalmente compreendidos e são cruciais para realizar o potencial completo dos sistemas de inclinação de pan de RF de canal duplo em aplicações de alta frequência e alta confiabilidade.