[發明專利]單天線同頻信號處理模組、多路信號傳輸裝置及應用

在審

• 申請號: 202010036504.4
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111130590A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 董祥美;李鐵栓;隋國榮;劉帆;陳薇伊;張遠;雷欣玥;胡錦浩;安加婷;劉振峰;孫皓;丁毅凡;陳晟皓;李江;王星
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: H04B1/40
• 分類號: H04B1/40;H04B15/00;H04L5/14
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發明提供了一種單天線同頻信號處理模組、多路信號傳輸裝置及應用，單天線同頻信號處理模組包括信號調理模塊、信號還原模塊、雙工器模塊、微波自干擾抑制模塊以及收發天線，信號調理模塊包含碼分復用單元、高頻調制單元、模擬信號調制單元、頻分復用單元以及微波調制單元。本發明的多路信號傳輸裝置包括兩個相對旋轉的通信筒，每個通信筒內均設置有單天線同頻信號處理模組，本發明的多路信號傳輸裝置能夠實現在兩個相對旋轉的通信筒之間進行同頻同時全雙工的多路數模混合信號的傳輸，并同時保持傳輸信號的超低誤碼率的信號傳輸裝置。

技術領域

本發明屬于旋轉連通領域，具體涉及一種單天線同頻信號處理模組、多路信號傳輸裝置及應用。

背景技術

旋轉連通是一種在兩個進行相對旋轉的結構之間進行信號傳輸的方式。

隨著人類科技的進步，在現代軍工、電子、航空、電力、冶金、石油化工、通信、網絡監控和智能制造等場所的關鍵設備中，需要大量使用多種旋轉結構，在結構中進行信號和能量傳輸一直是業界研究的難點和熱點。

目前，業界采用導電滑環實現在兩個相對旋轉的結構間的信號傳輸。導電滑環也稱電刷、碳刷、集電環、集流環、匯流環、旋轉電氣關節，專用于在無限制連續旋轉時傳輸功率和信號。固定一端(定子)與旋轉一端(轉子)分別通過電刷和電環連接，隨之旋轉并傳輸能量和信號。根據其整體機械結構的不同，也可分為帽式滑環，空心軸滑環，分離式滑環、盤式滑環、水銀滑環、高頻滑環以及定制滑環等。國內已有成熟的設計技術及成熟的制作工廠，主要傳輸大電流和中、低頻段信號，導電滑環是一種有線連接方式，有大量的相關論文和專利，也是目前市場上的主流產品，而這種接觸式的導電滑環主要的缺陷在于以下幾點：

1、因為電刷和電環在兩個旋轉機械機構相對旋轉時，始終處于摩擦狀態，導致電刷和電環的使用壽命普遍不高，從而導致了整體產品的使用壽命。此外，這種電刷和電環配合的結構也限制了相關器件和裝置的整體尺寸的下限；

2、現有的產品改進和優化，主要圍繞電刷和電環的加工技術、材質和鍍層處理等工作展開。對工藝和設備要求增高，導致成本大幅升高；產品質量不易把控，導致產品一致性不高，成品重復特性較差；更為重要的是導電滑環的壽命并沒有因此得到大幅度提升；

3、受到電刷結構和材質的影響，導電滑環的信號干擾和誤碼率問題相對影響較大，其中最典型的是電刷和電環之間相互接觸導致的毛刺信號和誤碼，如電刷震動和火花帶來的信號與能量的傳輸不穩定，因此導電滑環的結構僅能對中、低頻的數字信號和/或模擬信號進行傳輸且傳輸信號的帶寬相對較小。此外當導電滑環高速旋轉時，電刷和電環結構還會對信號傳輸產生信號畸變和串擾等影響，使得導電滑環僅適用于低速旋轉體之間的信號和能量傳輸；

4、現有的接觸式滑環器件每一路信號都需要單獨的電刷和電環結構，因此若傳輸信號的種類和數量越多，器件或裝置的整體尺寸則越大，器件的大小則直接影響到生產工藝和成本，同時器件的尺寸也將限制產品的使用領域和范圍；

5、電刷和滑環均易受外界信號的干擾，對環境干擾抵抗力弱，如溫度、壓力、濕度等參數；

6、器件通常只能更換，不能維修，使得相關產品的成本居高不下。

為了更好地解決現有傳統導電滑環的問題，有企業和科研機構提出了光纖滑環、光電滑環、電磁耦合滑環、電容耦合滑環和射頻滑環等無線滑環結構，并申請了相關專利，光纖滑環目前已有少數廠家研發出了相關產品，光纖滑環雖然很好地解決壽命問題，且光纖滑環的傳輸帶寬寬，傳輸速率高、受外界環境干擾小，能耗相對較低，但目前在應用中仍存在一下問題：

1、光纖耦合方式具有強抗電磁干擾特性，但對輻射敏感，導致這種器件的加工工藝和裝調工藝要求很高，造價不菲，且不易后期維護，對使用場合有一定限制，目前僅用于航天航空等特殊領域；