王西哲 劉立凱

摘要：本文簡要介紹微型匯流環(huán)注塑法的結構應用及降低插入損耗的理論推算和實際應用。

關鍵詞：微型匯流環(huán);注塑法;插入損耗

隨著應用領域的不斷擴展，匯流環(huán)的使用廣泛的應用于軍、民品當中，無論從外形結構、尺只寸大小、安裝方式等方面有了很大的變化和差旱性。由干目前整機產(chǎn)品設計趨干輕巧化和緊湊化，控體減重是設計的要求，所以市場對精密匯流環(huán)有很大的需求，有較大的市場開發(fā)價值。

目前匯流環(huán)的電性能要求也越來越高，高轉速、免維護，這些都對匯流環(huán)的結構提出了新的要求，按傳統(tǒng)設計的匯流環(huán)要有芯軸、隔離襯板、絕緣環(huán)、銅環(huán)、外殼、保護等等組成，直徑尺寸無法做到特別小。我們技術人員經(jīng)過查園大量文獻，借鑒學習了同類行業(yè)的先進經(jīng)驗開拓創(chuàng)新轉變思路、研發(fā)設計出一種新型微小匯流不，該種匯環(huán)是釆用滑環(huán)組件塑封一體成型法，滿足了客戶要求。在具體的工程設計中，要兼顧電氣指標和結構布局等綜合方面，該方法改變了滑環(huán)組件由芯軸、滑環(huán)、絕緣環(huán)、隔離襯板的裝配的形式，通過專用模具塑型的方法，將滑環(huán)與芯軸、絕緣環(huán)、隔離襯板一體注壓成型，避免了絕緣環(huán)太薄難加工問題，消除了加工誤差和裝配誤差，塑封成型的滑環(huán)組件精度高、定位準，不需要切削加工可以直接與其它部件總裝，外殼、刷均采用模具塑壓成型，而用專用模具定位的滑環(huán)位移誤差小，位置準確，刷絲接觸良好，傳輸信號穩(wěn)定，傳輸可靠。

常規(guī)型與小型滑環(huán)組件圖

如上圖所示，在環(huán)路數(shù)相同的情況下，注塑法縮短了長度尺寸，壓縮了空間，結構更加緊湊、輕巧。

匯流環(huán)作為轉換裝置，在傳遞幾十兆赫至上百兆赫的中頻信號時，容易受到千擾，增大中頻信號的插入損耗。中頻信號的電氣性能與其結構形式、材料選用和加工安裝等密切相關在具體的工程設計中，還要兼顧電氣指標和結構布局等方面的綜合要求。針對上述情況，結合工程實例，從理論上研究，通過測試插入損耗電性能指標，提出解決建議，經(jīng)過論證、設計、加工裝配、調試試驗，得到一些實踐經(jīng)驗，為以后的匯流環(huán)設計提供參考。

匯流環(huán)作為一個分系統(tǒng)，部件與部件之間以及匯流環(huán)與外系統(tǒng)之間均有安裝接口。各接口之間如何連接以及安排走線，使之既滿足空間要求又能保證安裝維修的可進行性是需要認真考慮的，確保匯流環(huán)安裝的準確定位安裝，保證裝配后的同軸度。匯流環(huán)除了結構要求外最重要的是滿足電氣性能指標，例如：駐波、隔離度、插入損耗等，一般的使用要求，對于傳輸頻率較低的匯流環(huán)插入損耗在0.5dB以下，但對于傳輸速率較高的匯流環(huán)，插入損耗的指標就不容易達到，所以深入探究插入損耗與傳輸信號頻率之間的關系，從而搞清楚降低插入損耗的方法，進一步應用到工程實例，提高匯流環(huán)的性能指標就顯得尤為重要且有意義。

匯流環(huán)的每一個環(huán)均可看作為一個由矩形同軸線構成的圓環(huán)。信號從圓環(huán)的一點輸入，而從另一點輸出，輸入輸出點之間的相對位置是隨時變化的。

信號在匯流環(huán)中的傳輸路線圖

若匯流環(huán)的環(huán)周長為S，圖中下半段傳輸線的長度為L，上半段傳輸長度則為S-L，則可將該環(huán)信號作為等效并聯(lián)網(wǎng)絡進行分析，從微波網(wǎng)絡角度來看，匯流環(huán)相當于在整個傳輸電路中插入了一個四端網(wǎng)絡。對于中頻信號，降低插入損耗是主要難點，當匯流環(huán)接入于信號源與負載之間時，信號傳輸功率的衰減量即為匯流環(huán)的插入損耗。插入損耗包括有功損耗和無功損耗。有功損耗包括介質損耗、導電環(huán)及電刷的電阻損耗和接觸電阻損耗等。經(jīng)計算和測試，上述這些損耗均很小，一般為0.1dB左右，而由匯流環(huán)引入的無功損耗相對較大，

從中頻信號的工作原理來看，在匯流環(huán)直徑和傳輸信號頻率一定的情況下，降低匯流環(huán)插入損耗，特別是降低插入損耗在轉動中的波動值成為主要的設計難點。當S≤λ/2時，匯流環(huán)的特性參數(shù)ⅹ隨匯流環(huán)轉角θ變化為單調上升函數(shù)，由此可推得插入損耗的極限位置，從而得出S/λ比值越大插入損耗的最大波動值越大。所以得出在S/λ一定的情況下，進一降低插入損耗的最大波動值越大成為了工程設計中急需解決的問題。經(jīng)過測試研究，分析得出，若選擇某使Zc 使X180與X0與的絕對值相等，符號相反。則可使插入損耗的波動值最小。

從以上分析和實測結果，只要合理選擇匯流環(huán)特性阻抗值，可以將中頻信號工作引起的插入損耗波動值降到最低。在工程設計中，當匯流環(huán)的傳輸信號頻率和環(huán)心直徑確定，即S/λ一定的情況下，可以利用上述方法求得最佳ZC，繼而求得匯流環(huán)截面等效阻抗值，再依此為依據(jù)，選用矩形同軸線特性阻抗計算式進行結構尺寸計算和結構設計。

通過對插損指標的計算，向反椎出匯流環(huán)相關零部件的結構尺寸，結合注塑法的應用，優(yōu)化設計，提高產(chǎn)品性能和可靠性。

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