Принцип формирования радиально-круговой развертки

Для получения радиально-круговой развертки магнитный поток, пронизывающий горловину трубки, должен, во-первых, изменяться во времени по линейному закону и, во-вторых, вращаться синхронно с антенной. При подвижных катушках для выполнения этих условий необходима система из одной пары катушек, магнитный поток в которых должен изменяться во времени, и они должны вращаться вокруг горловины ЭЛТ синхронно с вращением антенны.

Синхронность вращения развертки с антенной осуществляется с помощью синхронно-следящего привода.

Линейно - изменяющийся (пилообразный) ток через отклоняющие катушки создается каналом развертки дальности. Типовая схема канала развертки показана на рис. 2.2.

Каскад запуска обеспечивает формирование импульса запуска синхронизатора станции для нормального запуска канала развертки.

Каскад задержкииспользуется для ИКО в кольцевом режиме обзора.

Схема расширения формирует прямоугольный импульс, который используется для запуска генератора трапецеидального напряжения. Длительность импульса расширения выбирается немного меньше периода повторения импульсов синхронизатора с таким расчетом, чтобы электронный луч успел вернуться в центр экрана ЭЛТ до следующей посылки зондирующего импульса.

Генератор трапецеидального напряжения вырабатывает трапецеидальное напряжение, которое через выходной каскад подается на отклоняющие катушки и формирует радиальную развертку дальности.

Выходной каскад выполняет функции усилителя тока развертки, фиксации и смещения начала развертки.

Круговая развертка создается путем вращения отклоняющих катушек вокруг горловины ЭЛТ синхронно-следящим приводом (ССП). В состав ССП входят (рис. 2.3, слайд):

- сельсин-датчик, связанный с антенной механической передачей 1:1;

- сельсин-трансформатор (формирует напряжение сигнала ошибки);

- усилитель, преобразует и усиливает сигнал рассогласования до величины, необходимой для работы исполнительного двигателя;

- исполнительный двигатель через редуктор вращает отклоняющие катушки.

При вращении антенны на тот же угол поворачивается ротор сельсин - датчика. Сельсин – датчик преобразует угол поворота в пропорциональное ему напряжение и передает его к сельсин-приемнику. Сельсин-приемник формирует напряжение сигнала рассогласования, которое усиливается усилителем и управляет работой исполнительного двигателя. Исполнительный двигатель поворачивает отклоняющие катушки и, следовательно, и радиальную линию развертки.

Одновременно с этим через главную обратную связь поворачивается ротор сельсина-приемника. При равенстве углов поворота катушек и антенны сигнал рассогласования станет равным нулю, и работа привода прекратится. Если антенна вращается непрерывно, то постоянно существует сигнал ошибки и отклоняющие катушки синхронно вращаются с антенной. Для повышения точности слежения используется двухканальный привод.

Для получения радиально-круговой развертки при неподвижной отклоняющей системе используется две пары отклоняющих катушек. Магнитные оси катушек взаимно перпендикулярны (рис. 2.4, слайд).

Магнитный поток Ф1 первой пары катушек перемещает электронный луч по вертикали, а ФП второй пары – по горизонтали. Результирующий магнитный поток Ф_рез является геометрической (векторной) суммой этих потоков (рис. 2,5, слайд).

Если изменять во времени (модулировать) величину вертикального вектора по закону косинуса, а горизонтальную по - закону синуса, то результирующий вектор будет вращаться. На рис. 2,6 (слайд) изображены временные диаграммы потоков Ф1, ФП, Ф_рез и векторные диаграммы для четырех моментов времени.

Линейно изменяющиеся магнитные потоки Ф1 и ФП возникают одновременно и нарастают одинаковое время, равное длительности прямого хода развертки Т_р. Поэтому результирующий магнитный поток Ф_рез изменяется во времени также по пилообразному закону. Амплитудные значения потоков Ф1 и ФП изменяются во времени по косинусоидальному и синусоидальному закону. Амплитудное значение Ф_рез остается при этом постоянным. Направление же вектора Ф_рез в пространстве все время меняется. В этом можно убедится, построив диаграммы потоков Ф1, ФП и Ф_рез в разные моменты времени (рис. 2,6, г). Из диаграммы видно, что магнитный поток Ф_рез вращается в пространстве (рис. 2.6, д), совершая один полный оборот за период модуляции Т_М.

Таким образом, для того, чтобы поток Ф_рез вращался с угловой скоростью антенны Ω_А, период модуляции Т_М должен быть равен периоду вращения антенны.

Для преподавателя. К этому выводу можно подойти и в результате следующих математических рассуждений. Пусть

Ф1 = Ф_m соs Ώ_А t

ФП = Ф_m sin Ώ_А t,

где Ф1 и ФП – амплитудные значения потоков в первой и второй катушках;

Ф_m - максимальное значение амплитуд потоков.

Так как потоки Ф1 и ФП взаимно перпендикулярны, то

Таким образом, амплитуда результирующего магнитного потока не зависит от времени, она постоянна и равна Ф_m – максимальной амплитуде потоков Ф1 и ФП.

Покажем теперь, что результирующий магнитный поток вращается в пространстве с угловой скоростью Ω_А. Если принять вертикальное направление за начало отсчета, то из рис. 2.5 (слайд) можно найти угол α между результирующим потоком и этим направлением:

Следовательно, α=Ω_Аt, т.е. угол поворота результирующего потока пропорционален времени, а скорость его вращения равна угловой скорости вращения антенны Ω_А.

Модуляция тока развертки осуществляется при помощи синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ). СКВТ имеет роторную и две статорные обмотки, магнитные оси которых взаимно перпендикулярны (рис. 2.7, слайд).

Поэтому в одной из катушек амплитуда пилообразного тока по закону синуса, а в другой – по закону косинуса.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод:

1. Поскольку результирующий магнитный поток линейно нарастает во времени, электронный луч, прочерчивая линию развертки на экране трубки, движется от центра экрана к его краю с постоянной скоростью.

2. Результирующий магнитный поток вращается синхронно с антенной в горизонтальной плоскости, следовательно, направление линии развертки на экране изменяются также синхронно с изменением направления излучения антенны.

3. Длинна развертки на экране, остается неизменной при любом направлении, так как амплитуда результирующего магнитного потока постоянна.

Способ создания радиально-круговой развертки с помощью неподвижной отклоняющей системы проще по сравнению с подвижной, что является его достоинством.

Недостаток состоит в том, что СКВТ и ГПТ размещены друг от друга на относительно большом расстоянии и поэтому пилообразное напряжение передается по кабелям, а при большой длине их форма импульсов пилообразного тока искажается, что приводит к ошибкам в слежении. Поэтому индикатор с неподвижной отклоняющей системой не может быть вынесен на значительное расстояние от антенны РЛС.

Такой способ радиально-круговой развертки применяется в мобильных РЛС, где вся аппаратура размещается в одной кабине или в специальных индикаторах, у которых имеется согласующие блоки или шкафы (например, индикатор типа «СТРЕЛА», к которому придается шкаф СМ-М).

Третий учебный вопрос.