一种非接触式传输高速信号的电传输装置及其实现方法与流程

本发明涉及导电滑环，尤其是涉及一种非接触式传输高速信号的电传输装置及其实现方法。

背景技术：

导电滑环是一种用于传输电功率和电信号的电传输装置，其工作原理是通过导电滑环的静止部分和转动部分的相对旋转来实现两部分之间的电功率和电信号的精确传输，常用于转台、陀螺平台、火炮控制、导航制导、雷达天线、经纬仪等设备中。

目前，常规的导电滑环为接触式信号传输，其特点是：（1）使用寿命受限于摩擦副的摩擦寿命；（2）信号传输为一路传递一种信号，不能一路传递多种高速信号，传输效率低；（3）由于高速信号对阻抗匹配要求高，在接触式的高速信号传输中，由于阻抗时刻在变化中，极大地影响了信号传输的连续性。

为提高高速信号传输的效率和可靠性，关键在于改变高速信号的传输结构。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于提供一种能提高高速信号的传输效率、抗干扰能力、传输可靠性和导电滑环的使用寿命、无干扰问题和磨损现象存在的非接触式传输高速信号的电传输装置。

本发明的第二个目的在于提供一种非接触式传输高速信号的实现方法。

本发明的第一个目的是这样实现的：

一种非接触式传输高速信号的电传输装置，包括定子和转子，特征是：圆形的定子设在环形的转子中间，在转子的内侧壁均匀设有若干个激光信号发射器，在定子的外侧壁上设有一个能接收激光信号的激光信号接收探测器，激光信号发射器和激光信号接收探测器分别通过导线与控制电路连接。

或，一种非接触式传输高速信号的电传输装置，包括定子和转子，特征是：圆形的定子设在环形的转子中间，在定子的外侧壁均匀设有若干个激光信号发射器，在转子的内侧壁上设有一个能接收激光信号的激光信号接收探测器，激光信号发射器和激光信号接收探测器分别通过导线与控制电路连接。

本发明的第二个目的是这样实现的：

一种非接触式传输高速信号的实现方法，特征是：具体步骤如下：

a、转子向定子传输：由转子内侧壁上的n个激光信号发射器和定子外侧壁上的1个激光信号接收探测器完成，激光信号发射器将转子端的电信号转换为光信号，从n个激光信号发射器同步发射给定子端的激光信号接收探测器；通过光路设计，避免旋转过程中出现光信号未覆盖造成信号中断；通过电路设计，避免在相邻两束光交汇和切换处传输出错；

b、多路业务信号复用处理：通过以下两种技术实现多路业务数据复用到一路光：

（1）、电复用：采用fpga（现场可编程逻辑门阵列）将多路数字信号复接成一路数字信号，并转换成光信号进行传输；在接收端，将接收的光信号转换成一路数字信号，通过fpga分接成多路数字信号，复分接方式为比特间插时复分接；

（2）、光复用：采用光波分复用技术将多路光信号复用到一束光通道内：将各路业务数据分别经电光转换电路，转换为不同波长的光信号，经波分复用器合束为一路光；在接收端，首先通过解波分复用器将不同波长光分解开，然后各路光信号分别经光电转换电路，恢复为电信号。

或，一种非接触式传输高速信号的实现方法，特征是：具体步骤如下：

a、定子向转子传输：由定子外侧壁上的n个激光信号发射器和转子内侧壁上的1个激光信号接收探测器完成，激光信号发射器将定子端的电信号转换为光信号，从n个激光信号发射器同步发射给转子端的激光信号接收探测器；通过光路设计，避免旋转过程中出现光信号未覆盖造成信号中断；通过电路设计，避免在相邻两束光交汇和切换处传输出错；

b、多路业务信号复用处理：通过以下两种技术实现多路业务数据复用到一路光：

（1）、电复用：采用fpga（现场可编程逻辑门阵列）将多路数字信号复接成一路数字信号，并转换成光信号进行传输；在接收端，将接收的光信号转换成一路数字信号，通过fpga分接成多路数字信号，复分接方式为比特间插时复分接；

（2）、光复用：采用光波分复用技术将多路光信号复用到一束光通道内：将各路业务数据分别经电光转换电路，转换为不同波长的光信号，经波分复用器合束为一路光；在接收端，首先通过解波分复用器将不同波长光分解开，然后各路光信号分别经光电转换电路，恢复为电信号。

工作原理：

a、转子在高速旋转过程中，通过激光与定子之间保持无线双向通信，通过常规的光学系统及通信处理单元设计，实现可靠通信；

b）采用多路光信号同时发射技术，保证转子和定子在相对旋转过程中激光信号能覆盖激光信号接收探测器，通过电信号处理技术，保证多路发射的激光信号间的信号同步和一致性。

本发明包括定子和转子，定子设在转子中间，在转子（或定子）上均匀设有n个激光信号发射器（n的数量需要根据传输数据量、转子/定子的详细尺寸及间距进行计算），在定子（或转子）上设有一个能接收激光信号的激光信号接收探测器，转子在高速旋转过程中，通过激光与定子之间保持无线双向通信，即：主要实现多路数字信号在旋转机构中的固定工作台（定子）和旋转工作台（转子）之间的数据传输。与光纤滑环相比，低速率、短距离及封闭的非接触信号传输系统具有以下优点：

1、提高导电滑环的使用寿命，由接触式变为非接触式，无磨损现象存在；

2、能够实现多种高速信号的同时传输，极大地提高高速信号的传输效率和传输连续性，同时避免丢帧、误码现象的产生；

3、能够有效地提高高速信号的传输可靠性和抗干扰能力，无干扰问题存在；

4、能够有效地对导电滑环进行微型化设计；

5、能够明显地提高导电滑环的传输可靠性和使用寿命；

6、导电滑环的电气参数更容易保证；

7、性价比高，安装要求低，环境适应性强。

本发明采用非接触式传输高速信号，解决了常规接触式导电滑环传输高速信号阻抗不匹配的问题和高速信号的其它传输弊端，适用于多信号高速传输、大容量、高可靠、长寿命的导电滑环的生产。

附图说明

图1是实施例1中定子和转子的结构示意图；

图2是实施例2中定子和转子的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

一种非接触式传输高速信号的电传输装置，包括定子2和转子1，圆形的定子2设在环形的转子1中间，在转子1的内侧壁均匀设有若干个激光信号发射器3，在定子2的外侧壁上设有一个能接收激光信号的激光信号接收探测器4，激光信号发射器3和激光信号接收探测器4分别通过导线与控制电路连接。

一种非接触式传输高速信号的实现方法，具体步骤如下：

a、转子1向定子2传输：由转子1内侧壁上的n个激光信号发射器3和定子2外侧壁上的1个激光信号接收探测器4完成，激光信号发射器3将转子1端的电信号转换为光信号，从n个激光信号发射器3同步发射给定子2端的激光信号接收探测器4；通过光路设计，避免旋转过程中出现光信号未覆盖造成信号中断；通过电路设计，避免在相邻两束光交汇和切换处传输出错；

b、多路业务信号复用处理：如果每路业务信号单独采用一路光传输，系统将非常复杂，通过以下两种技术实现多路业务数据复用到一路光：

（1）、电复用：采用fpga（现场可编程逻辑门阵列）将多路数字信号复接成一路数字信号，并转换成光信号进行传输；在接收端，将接收的光信号转换成一路数字信号，通过fpga分接成多路数字信号，复分接方式为比特间插时复分接；

（2）、光复用：采用光波分复用技术将多路光信号复用到一束光通道内：将各路业务数据分别经电光转换电路，转换为不同波长的光信号，经波分复用器合束为一路光；在接收端，首先通过解波分复用器将不同波长光分解开，然后各路光信号分别经光电转换电路，恢复为电信号。

实施例2：

一种非接触式传输高速信号的电传输装置，包括定子和转子，圆形的定子设在环形的转子中间，在定子的外侧壁均匀设有若干个激光信号发射器，在转子的内侧壁上设有一个能接收激光信号的激光信号接收探测器，激光信号发射器和激光信号接收探测器分别通过导线与控制电路连接。

一种非接触式传输高速信号的实现方法，具体步骤如下：

a、定子向转子传输：由定子外侧壁上的n个激光信号发射器和转子内侧壁上的1个激光信号接收探测器完成，激光信号发射器将定子端的电信号转换为光信号，从n个激光信号发射器同步发射给转子端的激光信号接收探测器；通过光路设计，避免旋转过程中出现光信号未覆盖造成信号中断；通过电路设计，避免在相邻两束光交汇和切换处传输出错；

b、多路业务信号复用处理：如果每路业务信号单独采用一路光传输，系统将非常复杂，通过以下两种技术实现多路业务数据复用到一路光：

（1）、电复用：采用fpga（现场可编程逻辑门阵列）将多路数字信号复接成一路数字信号，并转换成光信号进行传输；在接收端，将接收的光信号转换成一路数字信号，通过fpga分接成多路数字信号，复分接方式为比特间插时复分接；

（2）、光复用：采用光波分复用技术将多路光信号复用到一束光通道内：将各路业务数据分别经电光转换电路，转换为不同波长的光信号，经波分复用器合束为一路光；在接收端，首先通过解波分复用器将不同波长光分解开，然后各路光信号分别经光电转换电路，恢复为电信号。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。