光纤光电复合滑环在雷达系统的应用

光纤滑环在雷达系统中承担着旋转天线端和固定基台之间的信号传输的功能，随着雷达系统的复杂化，以往形式的电气滑环由于数据传输量的限制而无法满足系统传输需求，但光纤滑环传输技术但是，考虑到可靠性和实施性，部分电力信号、中频信号需要使用传统的电滑环进行传输，因此光电复合滑环应用于现代雷达系统。

1 .电滑环和光纤滑环的比较分析

1.1滑环

滑环通过机械触点实现旋转端和固定端的信号连接，其应用范围广泛，技术成熟，但该连接方式存在接触点压力控制困难的问题，压力过大，触点磨损严重，寿命下降，转矩过大。 压力不足时接触不可靠，动态电阻变化过大，信号传输质量下降。 另外，滑环的体积与数据传输量成比例，数据量越多，传输线路数越多，体积越大，难以满足现代雷达的小型化设计要求。

1.2光纤滑环

光纤环是实现旋转端和固定端光信号连续传输的中枢，是精密的光传输器件，现在应用的光纤环有单通道和多渠道的区别，单通道同轴对准许多多通道光纤滑环的实现原理基于道威棱镜的光传输特性，如图1所示，当道威棱镜自身的旋转速度为输入平行光束绕其旋转轴旋转的旋转速度的一半时，通过道威棱镜输出的光束的位置发生变化

光纤滑环的旋转端和固定端的信号传输是非接触式的，没有磨损的问题，具有长寿命、自由维护等优点。 另外，通过信号处理，光纤环形信道能够同时混合传输模拟信号和数字信号，与电环形相比，传输数据量多，信道利用率高。 但是，光纤滑环的传动精度要求高，安装复杂，国内只有少数制造商开发了四通道多模光纤滑环的原型，未达到商业应用水平，目前国内使用的多通道

2 .某雷达系统中的光纤光电复合滑环

2.1雷达数据传输对滑环的需求

a )光纤通道：三路单模光纤

b )中频信道： 3路(120 M H z )，约2O m W;c )电源通道：三相四线、功率300 kW、地线一环、4 0 A。

2.2光纤环形信号传输方式

光纤环形的典型数据传输方式结合光波分复用技术，将不同种类的信号转换为不同波长的光信号，经过光波复用技术合成为一条光纤，经过光纤环形传输后，经过分波技术复原信号。 传输方式可以采用双通道单向传输，也可以采用单通道双向传输。 图2是单通道双向传输的原理图。 光波分复用技术降低了系统对滑动环路数的要求，但由于需要复杂的光收发模块和多路分离模块，所以有时可以使用多通道光纤滑动来传输。

代替波分复用技术。

本雷达系统不采用波分复用技术，使用4信道光纤环形分割复用传输，传输方案如图3所示，3信道光信道分别传输上行控制指令、下行回波及BIT信息和下行影像信号，剩下的一个

2.3组合滑环的结构方案

本方案中的四通道光纤滑环经实验验证，可以满足军品的使用要求，其主要技术指标参照表1，外形尺寸为88mm 156mm，体积小。

电气滑环只需实现3路中频信号(120 M H z )和300 kW的电力传输，所需的环数少，可以用以往的后滑环的设计方法容易地实现。 但是，由于电源的功率比较大，单环需要传输电流455A。 采用单触点单根电缆的设计方案要求触点大、电缆外径大。 本提案采用多触点及四线分流的传输方式，通过在滑环的周向上均匀分布多个触点，在4个方向画线，有效减小了集电环的外形尺寸。

在光电滑环的组合设计中，考虑到减小整体的轴向尺寸，本提案有效利用中心孔，将光纤滑环设置在其内部，概略图如图4所示。 系统不采用光纤环，直接适用传统的电气环传输形式时，需要在原来的传输线路上追加180条小信号环。 如图5所示，根据该要求设计的集电环结构的示意图与光电复合式集电环相比，轴向尺寸、转矩大幅度增加。

3结束语光电复合式滑环是现代雷达技术向数字化方向发展的必然需要。 与传统传输方式相比，其结构紧凑、体积小、重量轻的特点满足了现代雷达系统小型化发展的技术要求。 更重要的是解决了现代数字阵列雷达系统巨大数据量的旋转传输问题，光纤滑环传输提高了雷达系统的信号传输性能，其优势是不可替代的。 光电复合式滑环将在雷达系统中得到越来越广泛的应用。

　　审核编辑：汤梓红