雷達(dá)轉(zhuǎn)臺(tái)滑環(huán)是一種旋轉(zhuǎn)電氣接口裝置。它主要基于滑動(dòng)接觸原理來(lái)實(shí)現(xiàn)電信號(hào)和功率的傳輸。在轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,滑環(huán)的轉(zhuǎn)子部分隨著轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng),而定子部分保持靜止。通過(guò)轉(zhuǎn)子和定子上的導(dǎo)電環(huán)和電刷緊密接觸,使得電流能夠從固定端傳輸?shù)叫D(zhuǎn)端,或者反之。例如,就像兩個(gè)相互嵌套的圓柱體,外圓柱體(定子)上有固定的電刷,內(nèi)圓柱體(轉(zhuǎn)子)上有導(dǎo)電環(huán),當(dāng)內(nèi)圓柱體旋轉(zhuǎn)時(shí),電刷在導(dǎo)電環(huán)上滑動(dòng),保持電連接。

信號(hào)傳輸方面
雷達(dá)需要傳輸高頻信號(hào)用于探測(cè)目標(biāo)。雷達(dá)轉(zhuǎn)臺(tái)滑環(huán)能夠在轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)的情況下,將發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的高頻脈沖信號(hào)傳輸?shù)叫D(zhuǎn)的天線上,使天線能夠向不同方向發(fā)射信號(hào)。同時(shí),它還能將天線接收到的回波信號(hào)傳輸回接收機(jī)進(jìn)行處理。例如,在相控陣?yán)走_(dá)中,轉(zhuǎn)臺(tái)滑環(huán)可以確保每個(gè)天線單元在旋轉(zhuǎn)掃描過(guò)程中的信號(hào)傳輸,保證雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的精確探測(cè)和跟蹤。
功率傳輸方面
為了驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的雷達(dá)天線及其附屬設(shè)備(如天線的穩(wěn)定平臺(tái)電機(jī)、冷卻設(shè)備等),需要傳輸功率。雷達(dá)轉(zhuǎn)臺(tái)滑環(huán)能夠?qū)?lái)自電源的電能傳輸?shù)叫D(zhuǎn)部分,確保天線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。例如,對(duì)于大型機(jī)械掃描雷達(dá),轉(zhuǎn)臺(tái)滑環(huán)可以提供足夠的功率來(lái)驅(qū)動(dòng)天線的旋轉(zhuǎn)電機(jī),使其能夠按照設(shè)定的速度和角度進(jìn)行掃描。
性能要求
電氣性能
低損耗:由于雷達(dá)信號(hào)頻率較高,轉(zhuǎn)臺(tái)滑環(huán)需要有較低的接觸電阻和插入損耗,以減少信號(hào)衰減。例如,在高頻毫米波雷達(dá)中,滑環(huán)的接觸電阻每增加一點(diǎn),都會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸功率的明顯下降,影響雷達(dá)的探測(cè)距離。
高帶寬:要能夠適應(yīng)雷達(dá)系統(tǒng)中不同頻率信號(hào)的傳輸,包括從低頻的控制信號(hào)到高頻的雷達(dá)探測(cè)信號(hào)。如一些多功能雷達(dá),其信號(hào)頻率范圍從幾兆赫茲到幾十吉赫茲,滑環(huán)需要有足夠?qū)挼膸拋?lái)保證這些信號(hào)的有效傳輸。
機(jī)械性能高精度和穩(wěn)定性:雷達(dá)轉(zhuǎn)臺(tái)滑環(huán)的旋轉(zhuǎn)精度直接影響雷達(dá)天線的指向精度。它需要在長(zhǎng)期運(yùn)行中保持良好的同心度和較低的軸向和徑向跳動(dòng)。例如,在精密跟蹤雷達(dá)中,滑環(huán)的微小跳動(dòng)可能導(dǎo)致天線指向偏差,從而影響對(duì)目標(biāo)的跟蹤精度。
高轉(zhuǎn)速能力:對(duì)于一些需要快速掃描的雷達(dá)系統(tǒng),轉(zhuǎn)臺(tái)滑環(huán)要能夠承受較高的轉(zhuǎn)速。比如,某些防空預(yù)警雷達(dá)的天線轉(zhuǎn)速較高,滑環(huán)必須能夠在這種高速旋轉(zhuǎn)的情況下正常工作,保證信號(hào)和功率的傳輸。
耐用性:雷達(dá)通常工作在各種復(fù)雜的環(huán)境條件下,包括惡劣的天氣(如高溫、低溫、潮濕、沙塵等)。轉(zhuǎn)臺(tái)滑環(huán)需要有良好的密封性能和耐磨性能,以保證長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行。例如,在海上艦艇的雷達(dá)系統(tǒng)中,滑環(huán)要能夠抵抗海水的腐蝕和鹽霧的侵蝕。
應(yīng)用場(chǎng)景舉例
車載雷達(dá):在軍事偵察車輛或一些智能汽車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中的雷達(dá),轉(zhuǎn)臺(tái)滑環(huán)可以幫助車載雷達(dá)在車輛行駛過(guò)程中,隨著車身的晃動(dòng)和雷達(dá)轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn),穩(wěn)定地傳輸信號(hào)和功率。例如,在自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)(AEB)使用的毫米波雷達(dá)中,轉(zhuǎn)臺(tái)滑環(huán)確保雷達(dá)能夠快速掃描車輛前方的障礙物,為安全系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的距離和速度信息。
防空雷達(dá):在防空系統(tǒng)中,大型的防空雷達(dá)需要 360 度旋轉(zhuǎn)掃描天空中的目標(biāo)。雷達(dá)轉(zhuǎn)臺(tái)滑環(huán)能夠在雷達(dá)天線旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中,傳輸復(fù)雜的信號(hào)和足夠的功率,保證雷達(dá)對(duì)空中目標(biāo)的探測(cè)、跟蹤和識(shí)別。例如,遠(yuǎn)程防空雷達(dá)可以通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)滑環(huán)傳輸信號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)百公里外的飛機(jī)或?qū)椖繕?biāo)的預(yù)警和監(jiān)測(cè)。


