匯流環的工作原理介紹什么是匯流環
日期：2017-01-06
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屬于：滑環結構原理
匯流環是什么？匯流環又稱導電滑環，是雷達設備的關鍵部件，其作用是使雷達旋轉部分與固定部分之間形成電能和（電和光）信號連續的連接，本文介紹匯流環的工作原理，匯流環根據頻率和結構特點可分為低頻匯流環、中頻匯流環、微波旋轉關節和光纖匯流環。
1.低頻匯流環
在雷達上常用的低頻匯流環有柱式匯流環、盤式匯流環和差動匯流環。
1）柱式匯流環
柱式匯流環又稱疊式匯流環，它是早期雷達最普遍使用的匯流環。這種匯流環的接觸面是每個導電環的周圍面，每一環形成一個信號通道，環與環之間用絕緣環隔開，以保證環與環之間的絕緣。一環一環疊加在一起構成環芯，可用一個或多個電刷，也可以用金屬絲（如銅絲或金絲）固定在外殼上每個導電環構成一組電接觸副。
增加環與環之間絕緣環的厚度或改變絕緣環的結構形式，可增長環間的漏電路徑，減小線路之間的電容和電路之間的電干擾（即串擾）。這種匯流環既可用于小電流的信號傳輸，也可用于大電流的功率傳輸。在匯流環尺寸一定時，可通過增加電刷的數量，增大接觸面積，所以大功率傳輸一般都用這種匯流環。匯流環與電刷在周面上接觸、調整、維護比較方便。
這種匯流環的缺點是軸向尺寸較大，一般適用于雷達立式轉臺。
2）盤式匯流環
盤式匯流環又稱平面式匯流環，是為了減小匯流環的軸向尺寸而采用的一種匯流環結構式。不同直徑的幾個導電環同心裝在絕緣支撐盤上，兩個盤背靠背裝在一起，電刷在盤的上、下端面與導電環接觸。每個盤可以裝多少個同心導電環，多個盤疊加構成環芯，電刷固定在外殼上。lpk盤式滑環電環最小厚度僅為6mm，外徑82mm，可提供實心及不同尺寸過孔選擇。
這種匯流環的主要優點是軸向尺寸小。但要保證各同心導電環在同一平面上較困難，加工成本高。電刷和導電環的磨屑在導電環上能加速磨損，導致相鄰導電環之間絕緣電阻的降低，甚至短路。此缺點限制了盤式匯流環的應用范圍，也是國內很少應用的而原因。盤式匯流環一般適用于雷達臥式轉臺。
3）差動匯流環
差動匯流環是一種結構形式特殊的匯流環，它打破了傳統匯流環的結構，即一層只構成一個信號通道的結構。在它的一層上裝有多個電刷，可以形成多個信號通道。因此可以顯著地降低匯流環的軸向尺寸，減少體積，減少質量。
差動匯流環有端面接觸式和徑向（柱面）接觸式兩種結構形式。端面接觸式差動匯流環軸向尺寸小，空間利用率高，結構比較緊湊。但是，端面接觸磨下的粉末不易清洗，維修也不方便，已經很少采用。現在廣泛采用的是徑向（柱面）接觸式。
(差動匯流環的工作原理如下：差動匯流環由兩組電刷（一組為固定，另一組為轉動，它們分別固定在兩個基本相同的外殼上）和一個固定在差動機構托盤上匯流盤組成，回流盤由多組環芯組成。)
2.中頻匯流環
在現代雷達技術中，經常遇到再固定部分與轉動部分之間需要傳輸頻率在幾十兆赫到上百兆赫范圍中的中、高頻信號。中頻匯流環就是完成這一任務的轉換裝置。在雷達技術上常用的中頻匯流環有接觸式中頻匯流環和耦合式中頻匯流環。
1)接觸式中頻匯流環
接觸式中頻匯流環就是用普通的柱式匯流環與屏蔽電纜連接，組成一個同軸線性匯流環。一個環連接中心導體，中心導體的兩邊都有屏蔽環并構成“u”形屏蔽層，這種匯流環的截面與外殼一起構成一圈近似封閉的屏蔽層，實質上就是矩形同軸導體。決定匯流環的截至頻率的因素與同軸線相同，因而同軸線可以傳輸的信號，這種接觸式中頻匯流環也可以傳輸。
接觸式中頻匯流環傳輸信號的頻率寬，可以從幾兆赫到幾百兆赫，其傳輸信號的電壓駐波比決定于匯流環的直徑、傳輸信號的頻率、內外導體直徑之比和絕緣材料的介電常數。
2）非接觸式中頻匯流環
非接觸式中頻匯流環是通過電容耦合來傳輸信號的，亦稱電容式中頻匯流環，中心道題為環狀，用絕緣體支撐在屏蔽層內，在固定部分與轉動部分之間有一個空隙，互不接觸，中頻信號是通過電容耦合來傳輸的。
非接觸式中頻匯流環傳輸信號的頻率較窄，但由于采用非接觸形式，不但沒有附加的方位摩擦力矩，而且在運轉過程中信號穩定，工作可靠，壽命長，在機械上可以密封，不易污染，不需要經常維修。
3. 微波旋轉關節
微波旋轉關節是通過電磁耦合來傳遞能量或信息。
4. 光纖匯流環
近年來，隨著光纖技術在我國軍事領域的運用迅速擴大，光纖通信技術在雷達領域的應用更加廣泛，對動態連接的光纖滑環的需求日益迫切。
光纖匯流環又稱光纖旋轉接頭，它是一種能在旋轉部分與靜止部分之間的一根或幾根光纖上傳輸光信號的無源器件，與普通傳輸電信號的電滑環相比，它具有帶寬大，噪聲小，串擾低，無電磁干擾，尺寸小，質量輕等優點。
lpfo光纖匯流環按照使用光纖分為單模光纖匯流環和多模光纖匯流環；按照旋轉方式分為同軸光纖匯流環和偏軸光纖匯流環；按照光學結構分為單通道光纖匯流環和多通道光纖匯流環。
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