旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與射頻轉(zhuǎn)接頭有啥區(qū)別呢？

在雷達(dá)、通信天線中，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)是關(guān)鍵的部件，其作用是在兩個(gè)具有共軸旋轉(zhuǎn)關(guān)系的設(shè)備或模塊之間提供射頻信號(hào)通道的器件。旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與射頻轉(zhuǎn)接頭，從外觀上有些類似，那這兩者有啥區(qū)別呢？今天就一起來(lái)認(rèn)識(shí)一下：

（一）定義

同軸旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)是將靜態(tài)射頻系統(tǒng)與轉(zhuǎn)動(dòng)式射頻線路連接時(shí)必須使用的串聯(lián)部件。此類旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)用于軍事、航空航天和商業(yè)應(yīng)用，并通常與轉(zhuǎn)動(dòng)式天線和雷達(dá)聯(lián)用。

具體而言，同軸旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)用于空中交通管制，圖像傳輸，醫(yī)療/工業(yè)及電信控制，以及陸基、艦載和空基雷達(dá)。由于所有這些應(yīng)用都需要高性能互連，高可靠性以及長(zhǎng)的工作壽命，因此同軸旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)也必須滿足同樣的標(biāo)準(zhǔn)。

PE1400（射頻旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，DC~18GHz，2.92mm 母頭）

（二）與射頻轉(zhuǎn)接頭的相同點(diǎn)

1. 同軸連接器決定最大工作頻率

與所有的同軸系統(tǒng)一樣，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的最大工作頻率決定于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)端口所采用的同軸連接器。因此，最大工作頻率為18GHz的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可采用2.92mm的母頭同軸連接器，最大工作頻率為6GHz的同軸旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可采用標(biāo)準(zhǔn)SMA連接器。

某些特殊旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)還可具有PCB引腳連接器，這些旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可用作末端裝接微帶、帶狀線或波導(dǎo)的同軸轉(zhuǎn)動(dòng)式轉(zhuǎn)換器。其他類型的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括90度同軸旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。某些波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)還包括設(shè)于裝置內(nèi)的同軸中間級(jí)，而其末端端口可以為波導(dǎo)或同軸端口。

2.設(shè)計(jì)時(shí)需考慮因素

與常規(guī)轉(zhuǎn)接頭的相同之處是，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮以下因素：

插入損耗

帶寬

電壓駐波比

阻抗

傳輸線類型

對(duì)以上因素的考量都是必不可少的。鑒于與高精度轉(zhuǎn)接頭相比，旋轉(zhuǎn)部分的插入會(huì)帶來(lái)更多的不匹配問(wèn)題，因此旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的插入損耗和電壓駐波比（VSWR）往往比固定式轉(zhuǎn)接頭高一些。

3.波導(dǎo)或是同軸互連選擇

與其他轉(zhuǎn)接頭一樣，選擇波導(dǎo)或是同軸互連，在很大程度上取決于實(shí)際的應(yīng)用要求以及關(guān)節(jié)之間所使用的互連。

如果需要更高的功率容量和信號(hào)質(zhì)量，則默認(rèn)使用波導(dǎo)。反之，對(duì)于信號(hào)鏈的中頻（IF）和低功率區(qū)域，同軸互連更為常見。此外，波導(dǎo)關(guān)節(jié)僅限于標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)頻帶，而同軸互連則可以從DC至最大工作頻率范圍內(nèi)使用。

通常波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的接口包括矩形和圓形兩種，但其旋轉(zhuǎn)部分的內(nèi)部始終呈圓形，而對(duì)于某些應(yīng)用而言，這可能帶來(lái)其他因素的考量。同軸旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)則更為簡(jiǎn)單，其功能與常規(guī)同軸轉(zhuǎn)接頭基本相同。因此，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)所配置的可以是直通式、跨系列、PCB安裝式連接器，且包含多種尺寸。

由于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)通常用于飛機(jī)、航空電子設(shè)備、航空航天和雷達(dá)應(yīng)用，因此這些組件通常采用符合軍用標(biāo)準(zhǔn)或航空電子設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的材料和制造方法制成，以增強(qiáng)堅(jiān)固性和可靠性。

（三）與射頻轉(zhuǎn)接頭的不同點(diǎn)

1.需要考慮其他機(jī)械方面因素

與其他同軸轉(zhuǎn)換器或串聯(lián)互連器件不同，同軸旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)還需要考慮其他的機(jī)械方面因素。這些因素包括以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（RPM）表示的平均轉(zhuǎn)速極限。

這些極限值通常由轉(zhuǎn)動(dòng)式系統(tǒng)的軸承和機(jī)械總成決定。如果長(zhǎng)時(shí)超出平均最大轉(zhuǎn)速極限的轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，有可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)能力的早期失效，并可能降低射頻性能。

但是，與標(biāo)準(zhǔn)的同軸轉(zhuǎn)接頭和波導(dǎo)轉(zhuǎn)接頭不同，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可能還需要考慮包括插拔次數(shù)、功率容量、振動(dòng)/沖擊耐受性等更多其他因素。此外，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的一側(cè)可以設(shè)計(jì)為固定部分，而另一側(cè)可以設(shè)計(jì)為連接到旋轉(zhuǎn)接口的部分。

PE1402（射頻旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，DC~18GHz）

2.輸入功率和峰值功率的要求

由于同軸旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)為連接轉(zhuǎn)動(dòng)式系統(tǒng)的串聯(lián)同軸互連器件，因此其對(duì)輸入功率和峰值功率的要求可能非常嚴(yán)苛。當(dāng)達(dá)到功率限制或超出工作范圍時(shí)，則可能會(huì)降低旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)性能，并使得旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)更容易損壞。一般而言，同軸旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的電壓駐波比性能略低于典型串聯(lián)互連器件的電壓駐波比性能。

3.垂直于波傳播的方向繞軸旋轉(zhuǎn)

旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，與常規(guī)轉(zhuǎn)接頭的不同之處在于其能夠在垂直于波傳播的方向繞軸旋轉(zhuǎn)。這類旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可以在保持傳輸特性的同時(shí)，自由地旋轉(zhuǎn)360度。

對(duì)于要求具備旋轉(zhuǎn)功能的所有應(yīng)用場(chǎng)景，例如旋轉(zhuǎn)天線（空中監(jiān)視）、導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)和其他旋轉(zhuǎn)式雷達(dá)應(yīng)用而言，這類關(guān)節(jié)部件必不可少。如缺少旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，就無(wú)法將信號(hào)鏈的旋轉(zhuǎn)部分與固定部分相連。

審核編輯 ：李倩