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RESOLUTE光柵將射頻天線的定位精度和分辨率提高百倍

2022年03月25日 10:41:15來源：雷尼紹Renishaw點擊：5753

　　【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目名企在線】Pacific Antenna Systems (PAS) 公司設(shè)計、加工和制造使用先進(jìn)的天線系統(tǒng)，根據(jù)具體應(yīng)用場合在天線中采用多種不同的機(jī)電設(shè)計。每個運(yùn)動軸（萬向節(jié)）上都安裝旋轉(zhuǎn)位置編碼器，以滿足準(zhǔn)確度和精度要求。

　　挑戰(zhàn)

　　PAS副總裁AnthonyJ. Macri先生介紹了不同設(shè)計帶來的挑戰(zhàn)：

　　“我們看重的是：體積、重量和動力 (Size, Weight andPower - SWAP)。對于機(jī)載雷達(dá)和通信領(lǐng)域的每個產(chǎn)品來說，SWAP都是極其重要的參數(shù)。”

　　PAS機(jī)載通信系統(tǒng)對于飛行器(例如NASA的WB57實驗研究飛機(jī))的高數(shù)據(jù)速率通信至關(guān)重要。

　　每個萬向節(jié)上的光柵都必須在海拔40,000英尺以上、溫度?40 F以下的高空中工作。高旋轉(zhuǎn)速度和加速度是實現(xiàn)快速波束指向和掃描操作的基礎(chǔ)。

　　在通信和雷達(dá)應(yīng)用中，光柵是關(guān)鍵零部件，必須保證高可靠性，因為任何故障都可能危及生命。

　　解決方案

　　PAS針對單站雷達(dá)和通信系統(tǒng)采用不同的萬向節(jié)設(shè)計，但是這些設(shè)計中均采用RESOLUTE絕對式光柵，該光柵兼容BiSS-C串行協(xié)議且具有26位或32位分辨率選項。

　　“我們在雷達(dá)、視距和衛(wèi)星通信天線以及高功率微波系統(tǒng)中使用RESOLUTE光柵。我們選擇這款光柵是因為它的高精度和高分辨率適用于我們的控制循環(huán)。

　　我們將這款光柵應(yīng)用在UH60黑鷹直升機(jī)上，作為防碰撞雷達(dá)的一部分。UH60上的振動環(huán)境極其惡劣，我們發(fā)現(xiàn)RESOLUTE光柵的防振動能力極強(qiáng)。如果光柵發(fā)生振動而無法計數(shù)，這會對控制循環(huán)造成不利影響。而RESOLUTE光柵能夠滿足我們的精度和堅固性要求。”

　　PAS單站雷達(dá)系統(tǒng)由許多零部件組成，包括底部的射頻陣列饋源，以及一系列安裝在兩軸萬向節(jié)上并由直驅(qū)電機(jī)驅(qū)動的透鏡。

　　每臺電機(jī)都與一個配用75 mm D截面RESA圓光柵的RESOLUTE寬溫度范圍 (ETR) 光柵系統(tǒng)機(jī)械耦合，對透鏡旋轉(zhuǎn)進(jìn)行反饋控制。

　　“這款光柵偏移安裝并且直接耦合到驅(qū)動系統(tǒng)上，因為電機(jī)的體積非常小。電機(jī)由轉(zhuǎn)子組件和定子組件組成，我們將圓光柵耦合到轉(zhuǎn)子組件上。

　　當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，同時也相對于位于整個機(jī)構(gòu)外部的光柵讀數(shù)頭精確地旋轉(zhuǎn)圓光柵。這種雷達(dá)應(yīng)用的優(yōu)點在于，射頻能量通過每個電機(jī)的內(nèi)孔在自由空間傳播。”

　　結(jié)果

　　“我們欣賞RESOLUTE的多種特性，包括易于使用、高精度和高分辨率，以及在惡劣環(huán)境中的可靠性和適用性。

　　在裝配過程中，我們的技術(shù)人員可以使用塞尺將光柵讀數(shù)頭手動對齊，這個過程很快。而且，RESOLUTE光柵的高級診斷和安裝工具也有助于快速解決各種安裝問題。PAS針對光柵信號輸出使用BiSS-C串行協(xié)議，因為該協(xié)議具有開放式結(jié)構(gòu)、易于使用、運(yùn)行速度快。

　　該協(xié)議的安全性循環(huán)冗余校驗(CRC) 位數(shù)長。一旦出現(xiàn)問題，用戶能夠即刻知曉。在產(chǎn)品生命周期方面，制造速度和效率以及交付可靠性十分關(guān)鍵。RESOLUTE光柵可以幫助我們做到這一點。”

　　在PAS雷達(dá)系統(tǒng)中，透鏡以超過7,000度/秒的速度旋轉(zhuǎn)，并且具有超過40,000度/秒²的加速度。由于獨特的單碼道設(shè)計，RESOLUTE光柵能夠在高運(yùn)行速度下實現(xiàn)超高的分辨率。這一性能將PAS雷達(dá)系統(tǒng)的靶點位置測量精度提升到市場領(lǐng)先水平。

　　Macri先生總結(jié)說：

　　“我們使用32位的光柵，但是只截取大約18位。當(dāng)光柵被設(shè)定為18位BiSS時，精度和分辨率完美嚙合。我們需要重復(fù)精度達(dá)到千分之一度以內(nèi)。由于應(yīng)用場合的重要性，這些組件上的所有零部件都必須經(jīng)過測試。RESOLUTE遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們的預(yù)期。”

（來源：雷尼紹Renishaw）

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