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汇流环的工作原理介绍

来源： 杭州全盛机电科技有限公司 日期：2017-01-06 09:53:39 点击：1065 属于：行业动态

汇流环又称滑环，是雷达设备的关键部件，其作用是使雷达旋转部分与固定部分之间形成电能和（电和光）信号连续的连接。

汇流环根据频率和结构特点可分为低频汇流环、中频汇流环、微波旋转关节和光纤汇流环。
1.低频汇流环

在雷达上常用的低频汇流环有柱式汇流环、盘式汇流环和差动汇流环。
1）柱式汇流环
柱式汇流环又称叠式汇流环，它是早期雷达最普遍使用的汇流环。这种汇流环的接触面是每个导电环的周围面，每一环形成一个信号通道，环与环之间用绝缘环隔开，以保证环与环之间的绝缘。一环一环叠加在一起构成环芯，可用一个或多个电刷，也可以用金属丝（如铜丝或金丝）固定在外壳上每个导电环构成一组电接触副。
增加环与环之间绝缘环的厚度或改变绝缘环的结构形式，可增长环间的漏电路径，减小线路之间的电容和电路之间的电干扰（即串扰）。这种汇流环既可用于小电流的信号传输，也可用于大电流的功率传输。在汇流环尺寸一定时，可通过增加电刷的数量，增大接触面积，所以大功率传输一般都用这种汇流环。汇流环与电刷在周面上接触、调整、维护比较方便。
这种汇流环的缺点是轴向尺寸较大，一般适用于雷达立式转台。
2）盘式汇流环
盘式汇流环又称平面式汇流环，是为了减小汇流环的轴向尺寸而采用的一种汇流环结构式。不同直径的几个导电环同心装在绝缘支撑盘上，两个盘背靠背装在一起，电刷在盘的上、下端面与导电环接触。每个盘可以装多少个同心导电环，多个盘叠加构成环芯，电刷固定在外壳上。lpk盘式滑环电环最小厚度仅为6mm，外径82mm，可提供实心及不同尺寸过孔选择。
这种汇流环的主要优点是轴向尺寸小。但要保证各同心导电环在同一平面上较困难，加工成本高。电刷和导电环的磨屑在导电环上能加速磨损，导致相邻导电环之间绝缘电阻的降低，甚至短路。此缺点限制了盘式汇流环的应用范围，也是国内很少应用的而原因。盘式汇流环一般适用于雷达卧式转台。
3）差动汇流环
差动汇流环是一种结构形式特殊的汇流环，它打破了传统汇流环的结构，即一层只构成一个信号通道的结构。在它的一层上装有多个电刷，可以形成多个信号通道。因此可以显著地降低汇流环的轴向尺寸，减少体积，减少质量。
差动汇流环有端面接触式和径向（柱面）接触式两种结构形式。端面接触式差动汇流环轴向尺寸小，空间利用率高，结构比较紧凑。但是，端面接触磨下的粉末不易清洗，维修也不方便，已经很少采用。现在广泛采用的是径向（柱面）接触式。
(差动汇流环的工作原理如下：差动汇流环由两组电刷（一组为固定，另一组为转动，它们分别固定在两个基本相同的外壳上）和一个固定在差动机构托盘上汇流盘组成，回流盘由多组环芯组成。)

2.中频汇流环
在现代雷达技术中，经常遇到再固定部分与转动部分之间需要传输频率在几十兆赫到上百兆赫范围中的中、高频信号。中频汇流环就是完成这一任务的转换装置。在雷达技术上常用的中频汇流环有接触式中频汇流环和耦合式中频汇流环。
1)接触式中频汇流环
接触式中频汇流环就是用普通的柱式汇流环与屏蔽电缆连接，组成一个同轴线性汇流环。一个环连接中心导体，中心导体的两边都有屏蔽环并构成“u”形屏蔽层，这种汇流环的截面与外壳一起构成一圈近似封闭的屏蔽层，实质上就是矩形同轴导体。决定汇流环的截至频率的因素与同轴线相同，因而同轴线可以传输的信号，这种接触式中频汇流环也可以传输。
接触式中频汇流环传输信号的频率宽，可以从几兆赫到几百兆赫，其传输信号的电压驻波比决定于汇流环的直径、传输信号的频率、内外导体直径之比和绝缘材料的介电常数。
2）非接触式中频汇流环
非接触式中频汇流环是通过电容耦合来传输信号的，亦称电容式中频汇流环，中心道题为环状，用绝缘体支撑在屏蔽层内，在固定部分与转动部分之间有一个空隙，互不接触，中频信号是通过电容耦合来传输的。
非接触式中频汇流环传输信号的频率较窄，但由于采用非接触形式，不但没有附加的方位摩擦力矩，而且在运转过程中信号稳定，工作可靠，寿命长，在机械上可以密封，不易污染，不需要经常维修。

3. 微波旋转关节
微波旋转关节是通过电磁耦合来传递能量或信息。

4. 光纤汇流环
近年来，随着光纤技术在我国军事领域的运用迅速扩大，光纤通信技术在雷达领域的应用更加广泛，对动态连接的光纤滑环的需求日益迫切。
光纤汇流环又称光纤旋转接头，它是一种能在旋转部分与静止部分之间的一根或几根光纤上传输光信号的无源器件，与普通传输电信号的电滑环相比，它具有带宽大，噪声小，串扰低，无电磁干扰，尺寸小，质量轻等优点。
lpfo光纤汇流环按照使用光纤分为单模光纤汇流环和多模光纤汇流环；按照旋转方式分为同轴光纤汇流环和偏轴光纤汇流环；按照光学结构分为单通道光纤汇流环和多通道光纤汇流环。

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