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张议天:适用于滑环应用的60 GHz无线数据互联

张议天:适用于滑环应用的60 GHz无线数据互联

ζ空格发布还原ζζ空格发布空嫂还原ζζ空格发布还原ζζ空波磔格发布还原ζζ空格发布还原土政策ζζ空格发布还原ζ 第四次配方工业革命通过在生产过程中实窗沿现新场景来推动数字化制造向流水前发展。

ζ空格发布还原ζ秤钩ζ空格发布还原ζζ空格发布央行还原ζζ空格发布还原ζζ空胰液格发布还原ζζ空格发布还原中华鲟ζζ空格发布还原ζ 第四次红潮工业革命通过在生产过程中实鳑鲏现新场景来推动数字化制造向阻力前发展(参见图1)。这些场编者景依赖于基本的设计原则,包碰碰车括器件互联、信息透明、技术叔叔协助,以及分散决策。没有先均势进的无线通信技术,就无法在转折点现代智能工厂中实现所有这些眼白原则。它们支持在广泛的领域栗钙土实现多种应用,包括过程自动内线化、资产跟踪、机械控制、内盒带部物流和基础设施网络。

ζ彩虹空格发布还原ζζ空格发布还兵戈原ζζ空格发布还原ζζ空格横纹肌发布还原ζζ空格发布还原ζ密探ζ空格发布还原ζζ空格发布警匪片儿还原ζ 智能工厂集成多种信川芎息物理系统,这些系统需要速吊窗度更快、更加可靠的无线解决阖府方案来处理严苛的工业环境中目力不断增长的数据量。推动这些水浇地解决方案发展取得成果,以便绝路在要求较高的工业4.0场景浮筒中部署的主要因素包括:实现校花移动SCADA、更换传统系症状统,或者通过移动设备实现数稀罕据传输(以前不可行或者受到锅炉限制)。本文主要探讨受到最字据后一个因素推动的无线技术。示波器

ζ空格发布还原ζζ空格发公职布还原ζζ空格发布还原ζζ头头儿空格发布还原ζζ空格发布还桡骨原ζζ空格发布还原ζζ空格赌风发布还原ζ 本文第一部分概同事述现代工业应用对于机械旋转课业子系统之间的通信接口的主要高利贷要求。第二部分尝试根据在转热源子和定子之间传送数据所用的灰空间系统论机制类型,对当今这些子系统翠微中使用的多种数据接口技术进暗匣行分类。这部分简要概述了这傲骨些技术,并且讨论了这些技术当先的优缺点。第三部分介绍一种黄梅戏支持高速、低延迟通信的新型职权60 GHz无线解决方案,心目该方案能够在滑环组件中实现戏出儿先进的数据接口架构,以满足电极新工业场景的严苛要求。

ζ航程空格发布还原ζζ空格发布还口袋原ζζ空格发布还原ζζ空格公意发布还原ζζ空格发布还原ζ赘婿ζ空格发布还原ζζ空格发布重唱还原ζ 闷子车旋转接头,也经常被微雕称为滑环,是在旋转连接中传三线输数据和功率的组件(参见图景观2)。现代工业场景要求在旋员额转部件之间提供更快、更可靠气层的数据传输,随着此需求日益山脚增长,对旋转接头中使用的数辩护权 据接口的带宽、串扰和EMI性能的要求也日益严格。满足胸章这些要求对于保证相应工业设阴线备的实时运行、连续正常运行驾照和最大效率至关重要。

ζ空铁锹格发布还原ζζ空格发布还原公论ζζ空格发布还原ζζ空格发酸根布还原ζζ空格发布还原ζζ哥儿空格发布还原ζζ空格发布还梆子腔原ζ 工业旋转数据接口组件恶俗必须确保在非常快的转速下(草样5000 rpm至6000牛蒡 rpm),能够以典型的1净桶00 Mbps数据速率,高根本品质的持续传输数据。在大多流毒数情况下,这一数据速率已足冬小麦够,但有些特殊应用要求以1蠢货 Gbps或更高的速率进行气候带快速传输,并成为当今的基准芜菁指标。工业应用还要求支持基乙部于IEEE802.3(以太纹路网)的协议、其他工业总线协末子议,以及确定性实时通信,以益母草实现时间敏感型应用和IIoT功能。面向这些应用的数据佛爷 接口解决方案必须能够不受物信石理失调、电磁干扰和串扰的影动作片响,实现比特误码率(BER)等于或低于1 绝色禁律 × 10?后方12的无误差数据传输。工业轺车环境中的污染不应影响旋转接体育场头的运行,理想情况下旋转接量规头无需维护且不受磨损。最后指示剂,数据接口技术必须与旋转接学费头组件的动力传输子系统兼容尾盘,以满足目标应用的所有功能隔壁要求。

ζ空格发布还原ζζ理路空格发布还原ζζ空格发布还幕墙原ζζ空格发布还原ζζ空格不测发布还原ζζ空格发布还原ζ肉用鸡ζ空格发布还原ζ 旋转接头钱眼多种多样,其功能特性、外形驭手大小、转速(rpm)、最大航班数据速率、功率范围、支持的丈夫接口类型、通道数量,以及许侧翼多其他设计因素,都随应用要太极图求而有所不同。在这些设计考福相量因素中,关于数据接口的一信号枪些要求非常重要,因此,要在靓妆滑环组件中正确实施数据接口珷玞,选择适当的技术非常关键。荣辱用于实现这一功能的数据通信脑汁技术通常可分为接触式和非接社情触式。这些技术之间存在一些翎子差异,具体取决于它们为了实鬼把戏现数据传输通信通道所采用的诰命耦合类型。

ζ空格发布还原立克次体ζζ空格发布还原ζζ空格发九鼎布还原ζζ空格发布还原ζζ毫洋空格发布还原ζζ空格发布还中队原ζζ空格发布还原ζ 接触情场型解决方案通常在定子上采用山里红复合材料、单丝或复合丝电刷国文,它靠着转子上的导电环滑动羔羊,从而在移动组件和静止组件膙子之间形成不间断的电信号通道罗网(参见图3)。与数据通信相教规关的电刷类型选择取决于信号油品带宽、数据传输速率、所需的重氢传输质量、工作电流和转速。大老婆虽然这是一项较为完善的技术大案,自问世以来一直用于滑环中有限公司,但它也存在一定的局限性。暮春由于接触型滑环的机械式接触今译点需要定期维护,因此在恶劣体温的工作环境中使用时可靠性会急件受到影响。机电旋转接头也容老婆婆易受电磁干扰的影响。此外,私货用于建立接触型接口的物理介广域网质的特性,以及各种失配效应书页,都会对通道带宽造成莫大影果胶响。而且,滑动接触产生的电影视阻变化会降低传输质量,这在下欠高数据速率实时应用中尤为重史学要。

ζ空格发布还原ζζ空覆盖面格发布还原ζζ空格发布还原白骨ζζ空格发布还原ζζ空格发跌势布还原ζζ空格发布还原ζζ元日空格发布还原ζ 非接触型旋歹心转接头采用辐射或非辐射电磁运动场在旋转部件之间传输数据,葭莩解决了这些限制因素。与电信吹风机号传输技术相比,此技术具有嗉囊几个性能优势。它没有机械式上半时接触点,不存在接触磨损,减冻土少了维护需求,以高速旋转时烧卖,也不会因为阻抗导致数据损屠苏失。

ζ空格发布还原ζζ空寿数格发布还原ζζ空格发布还原山羊ζζ空格发布还原ζζ空格发虫眼布还原ζζ空格发布还原ζζ政治家钢丝绳空格发布还原ζ 管片最常见的非民谣接触型解决方案是光纤滑环,院本 也称为光纤旋转接头(FORJ),其原理图如图4所示。商店FORJ依靠光辐射来传输数血球据,通常在850 nm至1喷雾器550 nm的红外波长下工门环作,能够以几十Gbps的极蓇葖果高数据速率传输各种类型的模金莲拟或数字光纤信号,而且不受气话电磁干扰影响。但是,光纤解飞车决方案并非没有挑战。它们会沟堑遭受较强的非本征损耗,因角今天度和轴向失调导致信号衰减。反证这些失调也是造成旋转信号波珊瑚虫动的主要因素,对于某些应用由来,这非常关键。此外,光纤旋模特儿转接头在恶劣的工业环境中通甬道常需要高水平的保护。

ζ空响指格发布还原ζζ空格发布还原小名ζζ空格发布还原ζζ空格发浮面布还原ζζ空格发布还原ζζ苦槠空格发布还原ζζ空格发布还千分点原ζ 另一种非接触型技术是人情基于近场耦合机制建立,通过婕妤初级非辐射感性和容性电路元旨意件在较低的电磁频谱频段下生包米成的电场和磁场实现。

ζ空孔眼格发布还原ζζ空格发布还原法场ζζ空格发布还原ζζ空格发溢洪道布还原ζζ空格发布还原ζζ人称空格发布还原ζζ空格发布还气门芯原ζ 感性方法利用电磁感应浮尘原理来连接组件中的活动部件另类。使用这种耦合方式的滑环(心血原理图如图5所示)对于高转义地速工业应用非常有用,但它们幼林更适合进行功率传输,而不是生冷高速数据传输。它们也广泛应金鱼藻用于风力涡轮机应用中,为桨硬玉距控制系统提供电信号和电力斗志,以及活动组件以高转速运行牙色的封装应用中。

ζ空格发布饭辙还原ζζ空格发布还原ζζ空继室格发布还原ζζ空格发布还原果子酱ζζ空格发布还原ζζ空格发鼾声布还原ζζ空格发布还原ζ 腹足类 相对于依赖磁场的感性滑环,刑房基于电容技术的滑环利用电场信据在转子和定子之间传输数据。地域图6所示的容性耦合方法提供裹腿了一种成本相对较低的轻型解人蛇决方案,其涡电流损失可以忽早年略不计,且具备出色的失调性哭丧棒能。此技术能够在恶劣的运行户主环境中以几Gbps的高速可扒头儿靠传输数据,且不受转速影响路政。容性滑环通常设计用于和以此前太网现场总线组合使用,广泛黑豆用于时间敏感型工业应用中。驳议

ζ空格发布还原ζζ空格发货物布还原ζζ空格发布还原ζζ诗坛空格发布还原ζζ空格发布还油条原ζζ空格发布还原ζζ空格疮口发布还原ζ 除了主要利用感电机性或容性耦合机制的非接触型原址滑环技术外,还可以使用适当进行曲的耦合结构,例如波导元件或文牍传输线路元件,实现采用这两粉连纸类机制组合的解决方案。还有钓具一些特殊类型的滑环:例如,法兰绒依靠水银作为传导介质的滑环田鼠。但是,浸水银滑环对操作环默契境的要求非常严格,不能在高异议温环境中使用,因此不适合工产婆业应用领域。

ζ空格发布还终盘原ζζ空格发布还原ζζ空格掩蔽发布还原ζζ空格发布还原ζ下辈子ζ空格发布还原ζζ空格发布队形还原ζζ空格发布还原ζ 表胱氨酸1中总结了我们探讨的各类数中层据接口技术,它们提供众多特高丽纸性和功能,能够满足典型的工墓葬业滑环应用要求。但是,这些单花果传统技术大多仅支持短距离数课时据传输,这要求转子和定子上彗星的收发器元件需彼此非常靠近疯子。此外,第四次工业革命还对饮子滑环应用数据接口的可配置性球迷、可靠性和速度提出了严格的客饭要求,而现有的传统技术往往旺铺不能满足这些要求。

ζ空格尊容发布还原ζζ空格发布还原ζ下半场ζ空格发布还原ζζ空格发布魁首还原ζζ空格发布还原ζζ空狼尾草格发布还原ζζ空格发布还原疹子ζ 本文介绍了一种基于非接宝岛触型技术的新型解决方案,此鲸鱼方案依靠电磁毫米波在辐射近凭信场(菲涅耳)和远场区域远距港币离传输数据,解决了其他方法篱栅存在的一些关键限制。这种解水灾决方案不但为滑环应用提供了稿约一种紧凑且经济高效的先进微邮展波数据接口,还能与传统的非冰砖辐射旋转接头的耦合元件组合秋老虎,以较低成本实现更出色的性况味能。

ζ空格发布还原ζζ空左性子格发布还原ζζ空格发布还原周遭ζζ空格发布还原ζζ空格发河麂布还原ζζ空格发布还原ζζ山鸡空格发布还原ζ 低成本微波奇勋元件制造技术的出现,使其在鸿雁军事领域之外的各类商业市场闪念都实现了广泛应用。特别是6内质0 GHz毫米波技术,凭借俗字其位于微波频谱上半部分的独松紧带特优势,正日益受到市场的广传言泛关注。这一全球范围内免授保护价权且基本未占用的频段能够提两极供高达9 GHz的宽带宽,小家鼠支持高数据速率,提供的短波惰性长可以实现紧凑型系统设计,驾龄且具备高衰减比,因此干扰水扁桃平低。这些优点使得60 岁序 GHz技术对诸如多千兆WiGig网络(IEEE 酒席 802银钱.11ad和下一代IEEE 利好 昆季802.11ay标准)、落地灯无线回程连接和高清视频无线脆性 传输(专有的WirelessHD/UltraGig标猫儿食准)等应用具有吸引力。

ζ降水空格发布还原ζζ空格发布还快镜头原ζζ空格发布还原ζζ空格玩物发布还原ζζ空格发布还原ζ雨衣ζ空格发布还原ζζ空格发布制度还原ζ 在工业领域,60 总目 GHz技术主要用于毫米波雷山洼达传感器和数据速率较低的遥港埠测链路中。但是,随着该领域赠票的快速发展,60 GHz技墨晶术很可能能够在工业子系统中古文字实现高速、超低延迟的数据传夕照输。

ζ空格发布还原ζζ空结构式笨活儿格发布还原ζζ空格发布还原梦话ζζ空格发布还原ζζ空格发聚合果布还原ζζ空格发布还原ζζ阿片空格发布还原ζ 本文介绍了葎草一种采用60 GHz频段,奶茶适用于工业滑环应用的新型毫下处米波数据接口解决方案。该解男声决方案的关键功能性元件是ADI公司的60 曼声 GHz集成米糠式芯片组,由HMC6300白陶 发射器和HMC6301 潜水员 接收器组成,其原理图分别如下怀图7和图8所示。 这个完整月黑天的硅锗(SiGe)收发器解胆子决方案最初针对小型蜂窝回程厂区应用进行了优化,完全可以满妇科足工业滑环应用的数据通信需惯匪求。芯片组在57 GHz至怨恨64 GHz频率范围内工作功架,可以使用集成式频率合成器花饰以250 MHz、500 食粮 MHz或540 MHz的离风向标散频率阶跃进行调谐,也可以榆荚使用外部LO信号进行调谐,架子车以满足目标应用特定的调制、赢利一致性和相位噪声要求。

ζ单纯林空格发布还原ζζ空格发布还信件原ζζ空格发布还原ζζ空格剪纸片儿发布还原ζζ空格发布还原ζ心机ζ空格发布还原ζζ空格发布拓跋还原ζ 收发器芯片组支持多数量种调制格式,包括开关键控(副虹OOK)、FSK、MSK和音响QAM,最大调制带宽为1.堂子8 GHz。它提供最大15唾液腺 dBm的输出功率,可以使通则用集成式检波器进行监控。此姐儿们芯片组支持灵活的数字或模拟塞子IF/RF增益控制、低噪声日界线系数,以及可调的低通和高通贴息基带滤波器。此解决方案非常永乐适合超低延迟工业滑环应用,妖孽其中一个独特优势是在接收器画页信号链中集成了一个AM检波眼睑器,可用于对OOK等幅度调托子制进行解调。

ζ空格发布还渔政原ζζ空格发布还原ζζ空格铁索发布还原ζζ空格发布还原ζ地埂ζ空格发布还原ζζ空格发布白区还原ζζ空格发布还原ζ 凤眼莲 OOK是控制应用中常用的一种老者调制方法,因为它无需使用成熬头儿本高昂且耗电的高速数据转换家业器,因此能够实现简单、低成沉雷本的通信解决方案。此外,由尾巴于OOK系统架构不包含复杂价码的调制和解调级,所以能够提活力供低延迟性能,这对于工业实化外时应用非常重要。

ζ空格发大鸨布还原ζζ空格发布还原ζζ谱系空格发布还原ζζ空格发布还风疹块原ζζ空格发布还原ζζ空格年表发布还原ζζ空格发布还原ζ阎王账 芸香 ADI公司的发射器HMC6300和接收器HMC63立法法01集成解决方案都采用小型蛇毒4 mm × 6 mm 映期 BGA封装,将特性和性能优势牛虻以独特的方式组合在一起,可原纸以满足现代高速滑环应用的严地狱苛要求。除了核心收发器元件选刊外,全双工滑环数据接口的完傍午整概念设计还包括天线、电源异国管理、I/O模块和辅助信号氢氧根调理组件,可以根据目标应用法门的需求进行选择。有关整个6历史观0 GHz全双工数据接口解监制决方案概念的详细框图,请参罚单见图9。此解决方案能够以高耳屎于1 Gbps的速度实现高隶卒度、超低延迟数据传输,且比三昧特误码率可以忽略不计。使用灯伞适当的天线设计和增益设置可脚步以在几十厘米距离内实现可靠歉年通信,这为在特定的工业场景皇粮中广泛使用滑环解决方案开启王位了契机。

ζ空格发布还原ζ双胞胎ζ空格发布还原ζζ空格发布鸱尾还原ζζ空格发布还原ζζ空姨太太格发布还原ζζ空格发布还原语病ζζ空格发布还原ζ 本文介交战国绍的集成式解决方案的性能功眉毛能足以满足大部分工业滑环应窗洞用的需求,但是,受工业组件域名定制这个趋势的广泛影响,数路轨据接口可能需要提供支持千兆种条位的更快数据速率。因此,可路数能需要使用分立式组件来配置吸铁石定制解决方案,以满足特定需辞赋求。

ζ空格发布还原ζζ空反光灯格发布还原ζζ空格发布还原宫娥ζζ空格发布还原ζζ空格发草帽缏布还原ζζ空格发布还原ζζ炒货空格发布还原ζ 图10和图把角儿11显示支持5 Gbps以水鸟上数据速率的60 职高GHz数园艺据接口的完整信号链解决方案辕骡示例。这种OOK解决方案通眉头 过采用ADI公司的标准RF组件和基本自定义模块来实现原貌,包括无源器件、匹配电路、情况分支型滤波器、偏置器、衰减主导器等(图中未显示所有组件)急火。

ζ空格发布还原ζζ空格家电发布还原ζζ空格发布还原ζ麻线ζ空格发布还原ζζ空格发布电解质还原ζζ空格发布还原ζζ空汽酒格发布还原ζ 长毛绒这种分立式解代步决方案基于单个检测系统架构水牛儿实现。但是,基于性能要求也铁锨 可以在视频检测阶段之前对RF信号进行下变频处理,从而激光刀有助于实现超外差架构。

ζ晚宴空格发布还原ζζ空格发布还柞木原ζζ空格发布还原ζζ空格上官发布还原ζζ空格发布还原ζ苦旅ζ空格发布还原ζζ空格发布炸药还原ζ 工业4.0正在推动保状许多技术的变革,其中一个就餐厅是工业通信。在第四次工业革煤末命的推动下产生的新应用场景毛毡,要求在实时运行的自动化设庶子备的旋转组件之间,实现更快商贸、更可靠且更准确的超低延迟冲床数据传输。

ζ空格发布还原步履ζζ空格发布还原ζζ空格发历程布还原ζζ空格发布还原ζζ镜匣空格发布还原ζζ空格发布还茅屋原ζζ空格发布还原ζ 屏条 开头ADI公司提供广泛的、涵盖整个罗圈频谱范围的高性能集成式和分平车立式RF和微波组件,支持通杂务 过旋转接头实现非接触型Gbps级数据传输的特定应用设车貌计。本文介绍了一种集成式和病夫分立式数据接口解决方案,它包工头利用毫米波电磁波可实现转子垦区和定子之间的数据传输。本文私生活介绍的解决方案不仅提供高速白道数据传输、超低延迟、可以忽共同语略不计的比特误码率、强干扰前驱衰减和免维护操作,还可以经物象受更高程度的失调,支持在更公诉人远距离内传输数据,支持更广烟袋泛的滑环组件,以满足日益增二花脸长的现代工业应用需求。

ζ烟波空格发布还原ζζ空格发布还氟利昂原ζζ空格发布还原ζζ空格墩子发布还原ζζ空格发布还原ζ第三人ζ空格发布还原ζζ空格发布烧瓶还原ζ ADI公司为工业4蓝靛颏儿.0合作伙伴提供深厚的工业智障领域专业知识和新一代功能经分母验,帮助当今的工厂基础设施门牌开发更快、更经济高效的先进人物解决方案,做好迎接未来的准信纸备。

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