光纖光電復(fù)合滑環(huán)在雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用

光纖滑環(huán)在雷達(dá)系統(tǒng)中承擔(dān)著旋轉(zhuǎn)天線端和固定基臺之間的信號傳輸?shù)墓δ?，隨著雷達(dá)系統(tǒng)的復(fù)雜化，以往形式的電氣滑環(huán)由于數(shù)據(jù)傳輸量的限制而無法滿足系統(tǒng)傳輸需求，但光纖滑環(huán)傳輸技術(shù)但是，考慮到可靠性和實(shí)施性，部分電力信號、中頻信號需要使用傳統(tǒng)的電滑環(huán)進(jìn)行傳輸，因此光電復(fù)合滑環(huán)應(yīng)用于現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)。

1 .電滑環(huán)和光纖滑環(huán)的比較分析

1.1滑環(huán)

滑環(huán)通過機(jī)械觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)端和固定端的信號連接，其應(yīng)用范圍廣泛，技術(shù)成熟，但該連接方式存在接觸點(diǎn)壓力控制困難的問題，壓力過大，觸點(diǎn)磨損嚴(yán)重，壽命下降，轉(zhuǎn)矩過大。 壓力不足時接觸不可靠，動態(tài)電阻變化過大，信號傳輸質(zhì)量下降。 另外，滑環(huán)的體積與數(shù)據(jù)傳輸量成比例，數(shù)據(jù)量越多，傳輸線路數(shù)越多，體積越大，難以滿足現(xiàn)代雷達(dá)的小型化設(shè)計要求。

1.2光纖滑環(huán)

光纖環(huán)是實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)端和固定端光信號連續(xù)傳輸?shù)闹袠?，是精密的光傳輸器件，現(xiàn)在應(yīng)用的光纖環(huán)有單通道和多渠道的區(qū)別，單通道同軸對準(zhǔn)許多多通道光纖滑環(huán)的實(shí)現(xiàn)原理基于道威棱鏡的光傳輸特性，如圖1所示，當(dāng)?shù)劳忡R自身的旋轉(zhuǎn)速度為輸入平行光束繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)速度的一半時，通過道威棱鏡輸出的光束的位置發(fā)生變化

光纖滑環(huán)的旋轉(zhuǎn)端和固定端的信號傳輸是非接觸式的，沒有磨損的問題，具有長壽命、自由維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。 另外，通過信號處理，光纖環(huán)形信道能夠同時混合傳輸模擬信號和數(shù)字信號，與電環(huán)形相比，傳輸數(shù)據(jù)量多，信道利用率高。 但是，光纖滑環(huán)的傳動精度要求高，安裝復(fù)雜，國內(nèi)只有少數(shù)制造商開發(fā)了四通道多模光纖滑環(huán)的原型，未達(dá)到商業(yè)應(yīng)用水平，目前國內(nèi)使用的多通道

2 .某雷達(dá)系統(tǒng)中的光纖光電復(fù)合滑環(huán)

2.1雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸對滑環(huán)的需求

a )光纖通道：三路單模光纖

b )中頻信道： 3路(120 M H z )，約2O m W;c )電源通道：三相四線、功率300 kW、地線一環(huán)、4 0 A。

2.2光纖環(huán)形信號傳輸方式

光纖環(huán)形的典型數(shù)據(jù)傳輸方式結(jié)合光波分復(fù)用技術(shù)，將不同種類的信號轉(zhuǎn)換為不同波長的光信號，經(jīng)過光波復(fù)用技術(shù)合成為一條光纖，經(jīng)過光纖環(huán)形傳輸后，經(jīng)過分波技術(shù)復(fù)原信號。 傳輸方式可以采用雙通道單向傳輸，也可以采用單通道雙向傳輸。 圖2是單通道雙向傳輸?shù)脑韴D。 光波分復(fù)用技術(shù)降低了系統(tǒng)對滑動環(huán)路數(shù)的要求，但由于需要復(fù)雜的光收發(fā)模塊和多路分離模塊，所以有時可以使用多通道光纖滑動來傳輸。

代替波分復(fù)用技術(shù)。

本雷達(dá)系統(tǒng)不采用波分復(fù)用技術(shù)，使用4信道光纖環(huán)形分割復(fù)用傳輸，傳輸方案如圖3所示，3信道光信道分別傳輸上行控制指令、下行回波及BIT信息和下行影像信號，剩下的一個

2.3組合滑環(huán)的結(jié)構(gòu)方案

本方案中的四通道光纖滑環(huán)經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以滿足軍品的使用要求，其主要技術(shù)指標(biāo)參照表1，外形尺寸為88mm 156mm，體積小。

電氣滑環(huán)只需實(shí)現(xiàn)3路中頻信號(120 M H z )和300 kW的電力傳輸，所需的環(huán)數(shù)少，可以用以往的后滑環(huán)的設(shè)計方法容易地實(shí)現(xiàn)。 但是，由于電源的功率比較大，單環(huán)需要傳輸電流455A。 采用單觸點(diǎn)單根電纜的設(shè)計方案要求觸點(diǎn)大、電纜外徑大。 本提案采用多觸點(diǎn)及四線分流的傳輸方式，通過在滑環(huán)的周向上均勻分布多個觸點(diǎn)，在4個方向畫線，有效減小了集電環(huán)的外形尺寸。

在光電滑環(huán)的組合設(shè)計中，考慮到減小整體的軸向尺寸，本提案有效利用中心孔，將光纖滑環(huán)設(shè)置在其內(nèi)部，概略圖如圖4所示。 系統(tǒng)不采用光纖環(huán)，直接適用傳統(tǒng)的電氣環(huán)傳輸形式時，需要在原來的傳輸線路上追加180條小信號環(huán)。 如圖5所示，根據(jù)該要求設(shè)計的集電環(huán)結(jié)構(gòu)的示意圖與光電復(fù)合式集電環(huán)相比，軸向尺寸、轉(zhuǎn)矩大幅度增加。

3結(jié)束語光電復(fù)合式滑環(huán)是現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)向數(shù)字化方向發(fā)展的必然需要。 與傳統(tǒng)傳輸方式相比，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕的特點(diǎn)滿足了現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)小型化發(fā)展的技術(shù)要求。 更重要的是解決了現(xiàn)代數(shù)字陣列雷達(dá)系統(tǒng)巨大數(shù)據(jù)量的旋轉(zhuǎn)傳輸問題，光纖滑環(huán)傳輸提高了雷達(dá)系統(tǒng)的信號傳輸性能，其優(yōu)勢是不可替代的。 光電復(fù)合式滑環(huán)將在雷達(dá)系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

　　審核編輯：湯梓紅