[发明专利]单天线同频信号处理模组、多路信号传输装置及应用

说明书

本发明提供了一种单天线同频信号处理模组、多路信号传输装置及应用，单天线同频信号处理模组包括信号调理模块、信号还原模块、双工器模块、微波自干扰抑制模块以及收发天线，信号调理模块包含码分复用单元、高频调制单元、模拟信号调制单元、频分复用单元以及微波调制单元。本发明的多路信号传输装置包括两个相对旋转的通信筒，每个通信筒内均设置有单天线同频信号处理模组，本发明的多路信号传输装置能够实现在两个相对旋转的通信筒之间进行同频同时全双工的多路数模混合信号的传输，并同时保持传输信号的超低误码率的信号传输装置。

技术领域

本发明属于旋转连通领域，具体涉及一种单天线同频信号处理模组、多路信号传输装置及应用。

背景技术

旋转连通是一种在两个进行相对旋转的结构之间进行信号传输的方式。

随着人类科技的进步，在现代军工、电子、航空、电力、冶金、石油化工、通信、网络监控和智能制造等场所的关键设备中，需要大量使用多种旋转结构，在结构中进行信号和能量传输一直是业界研究的难点和热点。

目前，业界采用导电滑环实现在两个相对旋转的结构间的信号传输。导电滑环也称电刷、碳刷、集电环、集流环、汇流环、旋转电气关节，专用于在无限制连续旋转时传输功率和信号。固定一端(定子)与旋转一端(转子)分别通过电刷和电环连接，随之旋转并传输能量和信号。根据其整体机械结构的不同，也可分为帽式滑环，空心轴滑环，分离式滑环、盘式滑环、水银滑环、高频滑环以及定制滑环等。国内已有成熟的设计技术及成熟的制作工厂，主要传输大电流和中、低频段信号，导电滑环是一种有线连接方式，有大量的相关论文和专利，也是目前市场上的主流产品，而这种接触式的导电滑环主要的缺陷在于以下几点：

1、因为电刷和电环在两个旋转机械机构相对旋转时，始终处于摩擦状态，导致电刷和电环的使用寿命普遍不高，从而导致了整体产品的使用寿命。此外，这种电刷和电环配合的结构也限制了相关器件和装置的整体尺寸的下限；

2、现有的产品改进和优化，主要围绕电刷和电环的加工技术、材质和镀层处理等工作展开。对工艺和设备要求增高，导致成本大幅升高；产品质量不易把控，导致产品一致性不高，成品重复特性较差；更为重要的是导电滑环的寿命并没有因此得到大幅度提升；

3、受到电刷结构和材质的影响，导电滑环的信号干扰和误码率问题相对影响较大，其中最典型的是电刷和电环之间相互接触导致的毛刺信号和误码，如电刷震动和火花带来的信号与能量的传输不稳定，因此导电滑环的结构仅能对中、低频的数字信号和/或模拟信号进行传输且传输信号的带宽相对较小。此外当导电滑环高速旋转时，电刷和电环结构还会对信号传输产生信号畸变和串扰等影响，使得导电滑环仅适用于低速旋转体之间的信号和能量传输；

4、现有的接触式滑环器件每一路信号都需要单独的电刷和电环结构，因此若传输信号的种类和数量越多，器件或装置的整体尺寸则越大，器件的大小则直接影响到生产工艺和成本，同时器件的尺寸也将限制产品的使用领域和范围；

5、电刷和滑环均易受外界信号的干扰，对环境干扰抵抗力弱，如温度、压力、湿度等参数；

6、器件通常只能更换，不能维修，使得相关产品的成本居高不下。

为了更好地解决现有传统导电滑环的问题，有企业和科研机构提出了光纤滑环、光电滑环、电磁耦合滑环、电容耦合滑环和射频滑环等无线滑环结构，并申请了相关专利，光纤滑环目前已有少数厂家研发出了相关产品，光纤滑环虽然很好地解决寿命问题，且光纤滑环的传输带宽宽，传输速率高、受外界环境干扰小，能耗相对较低，但目前在应用中仍存在一下问题：

1、光纤耦合方式具有强抗电磁干扰特性，但对辐射敏感，导致这种器件的加工工艺和装调工艺要求很高，造价不菲，且不易后期维护，对使用场合有一定限制，目前仅用于航天航空等特殊领域；