Алып технология | Салалық жаңалық | 21 сәуір 2025 ж.
5G байланысы тез танымал бола бастағандықтан және радар технологиясы үнемі жаңарып отырғандықтан, тұрақты сигнал беруді қамтамасыз етудің негізгі компоненттері ретінде радиожиілікті айналмалы қосылыстар барған сайын маңызды рөл атқаруда. Кең кеңістіктегі спутниктік антенна болсын немесе жердегі күрделі ортадағы автоматтандырылған өндіріс желісі болсын, ол бекітілген және айналмалы бөліктер арасында сигналдардың үздіксіз берілуін қамтамасыз ете алады. Әрі қарай, біз радиожиілікті айналмалы қосылыстардың техникалық мәліметтері мен практикалық қолданылуын тереңірек қарастырамыз.
ІІІ. РФ айналмалы қосылыстарының жұмыс өзегін зерттеу
РФ айналмалы қосылыстарының жұмыс принципі электромагнетизм мен механикалық инженерияның нәзік үйлесімі болып табылады. Ол коаксиалды кабельдер, толқын өткізгіштер немесе оптикалық талшықтар сияқты тарату құралдары арқылы айналмалы ұш пен бекітілген ұш арасында сигнал көпірін салады. Сигнал беру кезінде ішкі электр өрісі мен магнит өрісі өзара әрекеттеседі және өзгереді, ал механикалық құрылым негізгі жауапкершілікті өз мойнына алады - айналу кезінде тұрақты жанасуды қамтамасыз ету, нашар жанасудан туындаған сигналдың жоғалуын немесе бұрмалануын болдырмау, осылайша РФ сигналдарының тиімді және тұрақты берілуіне қол жеткізу.
Ⅱ. РФ айналмалы қосылыстарының түрлері мен сипаттамаларын талдау
(I) Бір арналы коаксиалды айналмалы қосылыстар: негізгі және сенімді сигнал хабаршылары
Бір арналы коаксиалды айналмалы қосылыстар қарапайым құрылымдық дизайнымен бірыңғай РФ сигналдарын берудің «негізгі күшіне» айналды. Қауіпсіздік мониторингі саласын мысал ретінде алсақ, қалалық көлік қиылыстарындағы жоғары ажыратымдылықтағы камераларда бір арналы коаксиалды айналмалы қосылыстар камераларға өлі бұрыштарсыз 360 градусқа айналуға көмектеседі, сонымен бірге бейне сигналдарының бақылау орталығына төмен кідіріспен және жоғары ажыратымдылықпен берілуін қамтамасыз етеді. Оның типтік электрлік параметрлері: жиілік диапазоны тұрақты ток - 18 ГГц жетуі мүмкін, кірістіру шығыны 0,3 - 0,5 дБ кезінде басқарылады, кернеудің тұрақты толқын коэффициенті (VSWR) ≤1,2; механикалық қасиеттері бойынша максималды жылдамдық 3000 айн/мин жетуі мүмкін, ал айналу мерзімі 10 миллион айналымнан асады, бұл ұзақ мерзімді үздіксіз жұмыс қажеттіліктерін қанағаттандыра алады.
(II) Көп арналы коаксиалды айналмалы қосылыстар: күрделі жүйелерге арналған сигнал координаторлары
Көп арналы коаксиалды айналмалы қосылыстар күрделі жүйелерде бірнеше сигналдарды бір мезгілде беруді қамтамасыз етуге арналған. Әскери саладағы фазалық массивтік радар жүйесінде ол радардың нысаналарды барлық бағыттар бойынша және жоғары дәлдікпен анықтауын қамтамасыз ету үшін тарату сигналдары, қабылдау сигналдары және басқару сигналдары сияқты бірнеше түрдегі РФ сигналдарын бір мезгілде өңдей алады. Бұл қосылыстың электрлік параметрлері әдетте: тұрақты жиілік диапазоны - 12 ГГц, бір арналы енгізу шығыны шамамен 0,6 дБ, VSWR≤1,3; механикалық параметрлер тұрғысынан ол 0,5 - 2 Н・м айналу моментіне және 2000 айн/мин максималды жылдамдыққа төтеп бере алады, бұл күрделі сигнал беру кезінде тұрақты жұмысты қамтамасыз етеді.
(III) Толқын бағыттаушы айналмалы қосылыс: жоғары қуатты сценарийлердегі сигнал беру бойынша сарапшы
Толқын өткізгіш айналмалы буын толқын өткізгіш технологиясына негізделген және жоғары қуатты, төмен шығынды сигнал беру сценарийлерінде артықшылыққа ие. Жер серігі байланысының жердегі станцияларында ол жоғары қуатты РФ сигналдарын жер серіктеріне тиімді жіберуге, жаһандық байланысты берік қолдауға жауап береді. Оның электрлік параметрлері керемет, жиілік диапазоны негізінен 8-18 ГГц-те шоғырланған, енгізу шығыны тек 0,3 дБ құрайды, ал қуат сыйымдылығы киловатт деңгейіне жете алады; механикалық өнімділік тұрғысынан айналу дәлдігі өте жоғары, айналу мерзімі 8 миллион айналымға жетуі мүмкін, діріл мен соққыға жақсы төзімді және қатал сыртқы ортаға бейімделе алады.
(IV) Талшықты-оптикалық айналмалы қосылыс: жоғары жылдамдықты деректерді берудегі пионер
Талшықты-оптикалық айналмалы қосылыстар оптикалық сигналдарды тасымалдаушы ретінде пайдаланады. Жоғары жылдамдықты беру жылдамдығы мен күшті кедергіге қарсы қабілетінің арқасында олар жоғары жылдамдықты деректерді беру саласында артықшылықты таңдауға айналды. Ірі деректер орталықтарының оптикалық байланыс желісінде талшықты-оптикалық айналмалы қосылыстар айналмалы қосылыс компоненттері арасында деректердің 10 Гбит/с немесе одан да жоғары жылдамдықпен тұрақты берілуін қамтамасыз ете алады. Оның электрлік параметрлерінің ішінде кірістіру шығыны шамамен 1 дБ құрайды; механикалық параметрлер тұрғысынан максималды жылдамдық 1500 айн/мин, айналу мерзімі 6 миллион айналым және ол әртүрлі температура мен ылғалдылық орталарында қалыпты жұмыс істей алады, бұл деректердің тұрақты берілуін қамтамасыз етеді.
3. РФ айналмалы қосылыстарының негізгі жобалау параметрлерін ашу
(I) Электр параметрлері: сигнал беру сапасының негізгі көрсеткіштері
a. Жиілік диапазоны: Бұл параметр РФ айналмалы буынының тиімді жұмыс істей алатын жиілік диапазонын анықтайды. Төмен жиілікті тұрақты ток сигналдарынан (ТТ) ондаған ГГц жоғары жиілікті жиілік диапазондарына дейін, айналмалы буындардың әртүрлі түрлері әртүрлі фокустарға ие. Мысалы, бір арналы коаксиалды айналмалы буын кең жиілік диапазонын қамтуы мүмкін және сигнал берудің әртүрлі сценарийлеріне жарамды; ал толқын өткізгіш айналмалы буын жоғары жиілікті сигнал беру қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін белгілі бір жоғары жиілікті диапазонға оңтайландырылған.
b. Енгізу шығыны: Сигнал айналмалы қосылыс арқылы өткен кездегі қуаттың жоғалу дәрежесін көрсетеді, әдетте дБ. Енгізу шығыны неғұрлым төмен болса, сигнал беру кезінде энергия шығыны соғұрлым аз болады және беру тиімділігі соғұрлым жоғары болады. Жалпы алғанда, бір арналы коаксиалды айналмалы қосылыстың енгізу шығыны салыстырмалы түрде төмен, 0,3 және 0,5 дБ аралығында; көп арналы коаксиалды айналмалы қосылыстың күрделі құрылымына байланысты енгізу шығыны сәл жоғарырақ, 0,5 және 0,8 дБ аралығында болады.
c. Кернеудің тұрақты толқын қатынасы (VSWR): Бұл параметр тарату кезіндегі РЖ сигналдарының шағылысуын өлшеу үшін қолданылады. VSWR мәні 1-ге неғұрлым жақын болса, сигналдың шағылысуы соғұрлым аз болады және тарату тиімділігі соғұрлым жоғары болады. Жоғары сапалы РЖ айналмалы қосылысының VSWR әдетте ≤1.2 деңгейінде басқарылады, бұл сигналдың шағылысуы салдарынан энергия шығынын және кедергіні тиімді түрде азайта алады.
d. Қуат сыйымдылығы: айналмалы буынның төтеп бере алатын максималды қуат мәнін білдіреді. Нақты беріліс қуаты бұл сыйымдылықтан асып кеткенде, жабдықтың қызып кетуіне, зақымдалуына немесе тіпті істен шығуына әкелуі мүмкін. Толқын бағыттаушы айналмалы буындардың бірегей құрылымы мен материалдарына байланысты киловаттқа дейінгі жоғары қуат сыйымдылығы бар; коаксиалды айналмалы буындардың қуат сыйымдылығы салыстырмалы түрде төмен, әдетте бірнеше жүз ватт шамасында.
(II) Механикалық параметрлер: тұрақты жұмысты қамтамасыз етудің берік негізі
a. Максималды жылдамдық: айналмалы қосылыстың тұрақты жұмыс істей алатын максималды айналу жылдамдығын көрсетеді. Әртүрлі қолдану сценарийлерінде жылдамдыққа қойылатын талаптар айтарлықтай өзгереді. Мысалы, өнеркәсіптік автоматтандыру өндіріс желісінің роботтық қолының жылдамдығы бірнеше жүз айн/мин болуы мүмкін; ал кейбір жоғары жылдамдықты айналмалы радар жүйелерінде жылдамдық 3000 айн/мин жетуі керек. Сондықтан, айналмалы қосылысты таңдаған кезде оның максималды жылдамдығының нақты қолдану талаптарына сәйкес келетініне көз жеткізу қажет.
b. Айналу мерзімі: айналу санымен немесе пайдалану уақытымен өлшенеді, бұл айналмалы қосылыстың беріктігін бағалаудың маңызды көрсеткіші болып табылады. Жалпы алғанда, ұзақ мерзімді жұмыс кезінде жабдықтың тұрақты жұмысын сақтауын қамтамасыз ету үшін РФ айналмалы қосылысының айналу мерзімі миллиондаған айналымнан асады.
c. Айналмалы буынның айналуы үшін қажетті айналу моменті. Көп арналы коаксиалды айналмалы буынның күрделі ішкі құрылымына байланысты, оған төтеп беруі керек айналу моменті салыстырмалы түрде үлкен, әдетте 0,5 және 2 Н・м аралығында. Тиісті айналу моментінің параметрлері айналу кезінде айналмалы буынның бірқалыпты жұмыс істеуін қамтамасыз ете алады, айналу моментінің жеткіліксіздігінен немесе шамадан тыс айналу моментінен туындаған компоненттің зақымдануынан аулақ болады.
d. Қоршаған ортаға бейімделу: жұмыс температурасы, ылғалдылық, шаң мен суға төзімділік деңгейлері сияқты бірнеше аспектілерді қамтиды. Сыртта қолданылатын айналмалы қосылыстар шаң мен жаңбырдың енуіне төтеп беру үшін IP65 немесе одан жоғары қорғаныс деңгейіне ие болуы керек; сонымен бірге, әртүрлі аймақтар мен маусымдардағы қоршаған ортаның өзгеруіне бейімделу үшін жұмыс температурасының диапазоны әдетте -40℃ - 85℃ болуы керек.
Ⅳ. Өнеркәсіпте РФ айналмалы қосылыстарын практикалық қолдануға назар аудару
(I) Әскери сала: Ұлттық қорғаныс қауіпсіздігі үшін берік техникалық қорғаныс желісін құру
Жаңа әуе қорғанысының ерте ескерту радар жүйесінде көп арналы коаксиалды РФ айналмалы қосылыстары алмастырылмайтын рөл атқарады. Радар жүйесі әуе нысандарын жан-жақты анықтау және дәл бақылау үшін бір уақытта бірнеше жиілік диапазондарынан сигналдарды жіберуі және қабылдауы керек. Көп арналы коаксиалды айналмалы қосылыс арқылы радар антеннасы 360 градусқа айналуды үздіксіз сканерлей алады, ал оның электрлік параметрлері DC - 12 ГГц жиілік диапазонының, енгізу шығыны 0,8 дБ-ден аз және VSWR≤1,3 қатаң талаптарына толық сәйкес келеді, бұл радардың анықтау қашықтығын, дәлдігін және сенімділігін тиімді түрде жақсартады және ұлттық қорғаныс қауіпсіздігіне берік кепілдік береді.
(II) Байланыс саласы: жаһандық өзара байланыс үшін сигналдық көпір құру
Белгілі бір халықаралық спутниктік байланыс желісінде толқын бағыттаушы РФ айналмалы қосылыстары жер станцияларының үлкен антенна жүйелерінде қолданылады. Спутник ғарышта қозғала берген сайын, жер станциясының антеннасы спутникпен байланыс байланысын сақтау үшін нақты уақыт режимінде бағытын реттеуі керек. Толқын бағыттаушы айналмалы қосылыс жоғары қуаттылық және төмен шығын сипаттамалары бар жоғары қуатты РФ сигналдарын тұрақты түрде жібереді. Оның 8-18 ГГц жиілік диапазоны, 0,3 дБ енгізу шығыны және 1000 Вт қуат сыйымдылығы жер станциясы мен спутник арасындағы деректерді беру жылдамдығын айтарлықтай жақсартады, байланыс кідірісін айтарлықтай азайтады және жаһандық деңгейде жоғары жылдамдықты және тұрақты байланысты қамтамасыз етеді.
(III) Өнеркәсіптік автоматтандыру: интеллектуалды өндірісті қозғаушы негізгі қозғалтқыш
Белгілі бір автомобиль өндіруші компаниясының автоматтандырылған өндіріс желісінде робот қолының айналмалы бөлігіне бір арналы коаксиалды РФ айналмалы қосылыс орнатылған. Робот қолы дәнекерлеу, бүрку, құрастыру және басқа процестерде жиі айналуы керек, сонымен бірге дәл жұмыс істеуді қамтамасыз ету үшін басқару сигналдары мен сенсорлық деректерді беруі керек. DC-18 ГГц жиілік диапазоны, 0,5 дБ енгізу шығыны, VSWR≤1,2 және максималды жылдамдығы 3000 айн/мин болатын айналмалы қосылыстың параметрлері робот қолының жұмыс талаптарына өте жақсы бейімделген. Тіпті жоғары қарқынды және ұзақ мерзімді өндірістік операцияларда да ол сигналдың тұрақты берілуін қамтамасыз ете алады, өндіріс желісінің автоматтандыру деңгейі мен өндіріс тиімділігін тиімді түрде жақсартады, еңбек шығындары мен өнімнің ақаулық деңгейін төмендетеді.
Ⅴ. РФ айналмалы қосылыстарын таңдаудың практикалық стратегиясын меңгеру
Қолайлы РФ айналмалы қосылысын таңдау үшін нақты қолдану сценарийін біріктіріп, келесі факторларды жан-жақты ескеру қажет:
a. Жұмыс жиілігін сәйкестендіру: Жүйе арқылы берілуі қажет сигналдың жиілігіне сәйкес, жиілік сәйкессіздігіне байланысты сигналдың қалыптан тыс берілуін болдырмау үшін жиілік диапазонын толығымен қамти алатын айналмалы қосылысты таңдаңыз.
b. Қуат өткізу қабілеті: Жүйенің нақты қуат өлшеміне сәйкес, қуаттың шамадан тыс жүктелуінен туындаған жабдықтың істен шығуын болдырмау үшін жеткілікті қуат сыйымдылығы мен белгілі бір шегі бар айналмалы қосылысты таңдаңыз.
c. Сигнал беру тиімділігі: Беріліс кезінде сигналдың тиімділігі мен тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін кірістіру шығыны төмен және VSWR 1-ге жақын өнімдерге басымдық беріңіз.
d. Механикалық өнімділікке бейімделу: Айналмалы қосылыстың жабдықтың жұмыс жағдайларына және қызмет ету мерзімінің талаптарына бейімделуін қамтамасыз ету үшін максималды жылдамдық, айналу мерзімі, айналу моменті және т.б. сияқты механикалық параметрлерді жан-жақты қарастырыңыз.
e. Қоршаған ортаға бейімделу: пайдалану ортасының сипаттамаларына, мысалы, температура, ылғалдылық, шаң, коррозиялық газдар және т.б. сәйкес, күрделі ортада жабдықтың қалыпты жұмысын қамтамасыз ету үшін тиісті қорғаныс деңгейі мен қоршаған ортаға бейімделуі бар айналмалы қосылысты таңдаңыз.
Ⅵ. Радиожиілікті айналмалы қосылыстардың болашақ дамуы
Ғылым мен техниканың қарқынды дамуымен РФ айналмалы қосылыстары миниатюризацияға, интеграцияға және интеллектке қарай дами береді. Ingiant Technology компаниясының қосылыс сериялы өнімдері РФ сигналын беруге арналған, максималды жиілігі 40 ГГц. Коаксиалды контакт дизайны қосқышқа өте кең өткізу қабілеттілігін және кесу жиілігін бермейді. Көп контактілі құрылым салыстырмалы дірілдерді тиімді түрде азайтады, жалпы өлшемі кішкентай, ал қосқыш қосылатын және орнату оңай. Ток, кернеу, қабық және түс параметрлерін өзгертуге болады. Мен бұл Ingiant компаниясы әртүрлі салалардың инновациялары мен дамуына күшті серпін беруді жалғастыратынына сенемін.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 21 сәуір