Разработка индикаторного устройства

Назначение и классификация индикаторных устройств РЛС.

Выходные устройства РЛС предназначены для создания отметок целей, получаемых в результате съема и обработки радиолокационной информации, которая поступает в эти устройства в виде выходного сигнала приемника, опорного сигнала для измерения дальности и сиг­налов датчиков углового положения луча антенны. Под отметкой цели понимают совокупность всех сведений о цели, которые можно получить с помощью РЛС.

Характер и форма отметки зависят от того, кто или что является получателем радиолокационной информации. Если это оператор РЛС, то отметки целей должны воспроизводиться в форме, удобной для ин­дикации на экране электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) или другом виде индикатора; если это электрон­но-вычислительная машина (ЭВМ) или счетно-решающий прибор (СРЦ), то отметки целей представляются в виде непрерывных или дис­кретных сигналов, на которые реагирует ЭВМ или СРП.

Индикаторное устройство РЛС не только представляет радиолока­ционную информацию в доступной для оператора форме, но и совершает обработку информации— последетекторное интегрирование и испыта­ние на порог.

Признаками классификации индикаторов служат:

1.Органы чувств оператора, воспринимающие информацию. Это зрение и слух, причем возможности визуальных индикаторов значи­тельно больше акустических.

2.Назначение индикаторов. По этому признаку различают инди­каторы обнаружения и измерительные. Первые возвещают об обнару­жении цели световым или звуковым сигналом, а вторые измеряют координаты и скорости целей и поэтому могут быть только визуальны­ми. К классу измерительных относятся индикаторы на ЭЛТ, стрелоч­ные приборы и цифровые счетчики. Индикаторы на ЭЛТ нашли преиму­щественное применение по следующим причинам:

— они дают информацию о нескольких целях одновременно, в то время как счетчики и стрелочные индикаторы — только об одной цели;

— из всех перечисленных индикаторов только электронно-лучевые практически безынерционный;

— индикаторы на ЭЛТ, благодаря большому входному сопротив­лению, успешно работают даже при малой мощности выходных сиг­налов приемника;

— по изображению на экране ЭЛТ можно получить дополнитель­ную информацию: о количестве целей, их классе, взаимном располо­жении и т.д.;

— экран ЭЛТ производит последетекторное интегрирование сиг­налов: благодаря фосфоресценции (послесвечению) тормозится гаше­ние светового пятна и с каждым новым импульсом пачки яркость от­метки возрастает, при этом роль порогового устройства выполняют зре­ние и мозг оператора. В зависимости от назначения индикатора после­свечение должно быть очень коротким (до 10 мкс), коротким (10 мкс — 0,01 с), средним (0,01—0,1 с), длительным (0,1—15 с) и очень длитель­ным (более 15 с).

3.Характер поля, вызывающего фокусировку и отклонение луча в ЭЛТ. В электростатических ЭЛТ эти функции выполняются электри­ческим полем, в электромагнитных ЭЛТ — магнитным полем, и, на­конец, в ЭЛТ с комбинированным управлением фокусировка произ­водится электрическим полем, а отклонение луча — магнитным.

4.Вид отметки—амплитудная или яркостная. При амплитудной отметке видеосигналы вызывают всплеск светового пятна на линии развертки (0, 1, 2, ... на рис.4.1, а), а при яркостной отметке видео­сигналы увеличивают или уменьшают яркость пятна, не изменяя его положения на экране (рис. 4.1, б). В ЭЛТ с амплитудной отметкой не требуется значительного послесвечения, и поэтому длительность на­копления сигналов определяется временем запоминания отметки опе­ратором РЛС (0,1 с); при яркостной отметке послесвечение экрана влияет на эффективность интегрирования, и потому оно должно быть длительным.

Рисунок 4.1 - Амплитудные (а) и яркостные (б) отметки на линии развертки дальности и шкала отсчета дальности (в) [9].

Амплитудная отметка дает несколько большую информацию, так как по форме отметки легче отличить сигнал цели от шумовых выбросов и иногда даже можно судить о виде цели. Для получения амплитудной отметки целесообразно применять трубки с электростатическим отклонением как более легкие, экономичные и в меньшей мере искажающие сигналы. Для яркостной модуляции светового пятна более пригодны магнитные трубки, поскольку они сохраняют хорошую фокусировку при большем токе электронного пучка.

5.Число измеряемых координат. С этой точки зрения индикаторы делят на одномерные, двухмерные и трехмерные. Из одномерных наи­более употребительны индикаторы дальности с амплитудной отметкой. К двухмерным относятся индикаторы с яркостной отметкой: даль­ность—азимут, дальность — угол места или высота и азимут—угол места. Так как экран трубки плоский, то трехмерные индикаторы строятся на основе двухмерных, причем третью координату опреде­ляют с помощью дополнительной условной отметки.

6.Вид развертки. В электронно-лучевых индикаторах измерение координат осуществляется с помощью линий развертки, которые раз­личаются по форме: прямолинейная (линейная), кольцевая, радиаль­но-круговая, спиральная и растровая, а развертка дальности, кроме того, различается по скорости: равномерная (с постоянной скоростью), экспоненциальная, синусоидальная и гиперболическая (скорость раз­вертки изменяется соответственно по закону экспоненциальному, синусоидальному или гиперболы). Сочетание вида и скорости разверт­ки дает еще одно название развертки дальности: линейно-экспонен­циальная, кольцевая равномерная и т. п.

Каждая линия развертки должна иметь определенный масштаб. Например, развертке дальности (рис.4.1, а, б) соответствует шкала (рис.4.1, в), масштаб которой m_д равен отношению элементарного участка шкалы в миллиметрах к измеряемому на этом участке интервалу дальностей АД в километрах:

[мм/км]. (4.1)

Если шкала равномерная, то согласно обозначениям рис. 4.1

.

Масштаб дальности определяется скоростью развертки , равной расстоянию, пробегаемому за 1с электронным лучом по линии развертки. Если эта скорость постоянная, то ее можно определить делением длины шкалы дальности соответствующей всему диапазо­ну дальностей на длительность прямого хода развертки . Отсюда , а масштаб дальности:

. (4. 2)

Развертка по углу совершается синхронно с движением луча антен­ны по азимуту (углу места), благодаря чему положение отметки цели на линии угловой развертки позволяет судить об азимуте (угле места) цели.

Коэффициент использования экрана трубки показывает, какую часть диаметра трубки составляет длина развертки (шкалы) , размещаемой на экране:

. (4.3)

Количество отметок на линии развертки ограничивается разре­шающей способностью трубки, равной количеству световых Пятен диаметром , которые могут уложиться на диаметре трубки:

. (4. 4)

Для электростатических трубок = 150—200, а для магнитных, обладающих лучшей фокусировкой, превышает 300, а в ряде слу­чаев, как, например, в станции ASDE, достигает 1000.

Широкое практическое применение получили следующие индика­торы: типа А — индикатор дальности с прямолинейной разверткой, типа J — индикатор дальности с круговой разверткой, типа РРJ — дальность — азимут с радиально-круговой разверткой, типа В — дальность — азимут с растровой разверткой и др.

Индикаторы дальности с прямолинейной разверткой (типа А)

В индикаторах дальности, поскольку они одномерные, использует­ся амплитудная отметка. Развертка дальности совершается с часто­той следования зондирующих импульсов. Эта частота большая, и яркость пятна получается значительной даже при небольшой плотно­сти электронного пучка. В таких условиях не требуется большого послесвечения экрана. Все это служит основанием для применения в индикаторах типа А электростатических ЭЛТ.

Функциональная схема индикатора изображена на рисунке 4.2. ЭЛТ состоит из электронного прожектора, электростатической отклоняющей сис­темы и флуоресцирующего экрана. В состав прожектора входят по­догревный катод К, управляющий электрод (модулятор) (УЭ), первый и второй аноды (А1 и А2). Кроме ЭЛТ, индикатор со­держит канал, развертки, генератор масштабных - импульсов, каскад формирования импульсов подсвета и усилитель видеосигналов.

Рисунок 4.2 - Функциональная схема, временные диаграм­мы напряжений и изображе­ние на экране ЭЛТ индика­тора дальности с прямоли­нейной разверткой[9].

Питается электронный прожектор от высоко­омного делителя, подключенного к высоковольтному вы­прямителю с напряжением порядка нескольких киловольт. Сни­маемое с потенциометра («яркость») напряжение около 100 В, оно подбирается с таким расчетом, чтобы экран трубки был затемнен в интервале между прямыми ходами развертки. Подсвет трубки производится положительными импульсами, которые выделяют­ся на резисторе и подводятся к управляющему электроду. Требуемое изображение на экране ЭЛТ получается под воздействием напряжения развертки.

Индикаторы дальности с кольцевой равномерной разверткой (типа J)

В индикаторах типа J развертка дальности имеет форму окружности радиуса R (рис. 4.3, а).

Для получения равномерной кольцевой развертки к X- и Y-пластинам должны быть приложены синусоидальные напряжения одина­ковой частоты, сдвинутые по фазе на 90° .

Поскольку обе пары отклоняющих пластин используются для полу­чения развертки, нужен дополнительный электрод для образования амплитудной отметки сигналов. Этот электрод, называемый центральным, проходит через центр экрана (рис. 4.3, б), и при появлении на нем отрицательных видеоимпульсов световое пятно совершает радиаль­ные выбросы 1, 2 от центра (рис. 4.3, в).

Рисунок 4.3 - ЭЛТ индикатора дальности с равномерной кольцевой разверткой[9].

Характерно, что в индикаторе с кольцевой разверткой:

а) отсут­ствуют обратный ход луча и связанные с этим ограничения максимума измеряемой дальности;

б) при n = 1 не требуется схемы формирова­ния импульсов подсвета;

в) малейшее нарушение фазовых или ампли­тудных соотношений между отклоняющими напряжениями- u_х и u_у вызывает эллиптичность развертки, которая легко обнаруживается на глаз и устраняется[9].

Поскольку у нас РЛС имеет единственную измеренную координату (высоту), то применим однокоординатный индикатор. В качестве такого индикатора может применяться индикатор с амплитудной отметкой, стрелочный или цифровой индикатор. При этом два последних более удобные для оператора.

ВЫВОДЫ

Курсовой проект на тему: «Радиовысотомер больших высот» содержит четыре раздела по данной тематике.

- На основе обработанных и изученных источников литературы сделан обзор аналогичных устройств.

- Проведено построение структурной схемы высотомера и описание работы схемы.

- Были рассчитаны основные технические данные высотомера.

- Описали работу и виды индикаторных устройств. выбран необходимый принцип обмена данными с бортовой управляющей системой.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Словари и энциклопедии на Академике [Электронный ресурс] / Большой энциклопедический словарь, 2000 – Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc3p/249758 , свободный. – Загл.с экрана;

2. Википедия [Электронный ресурс] / свободная энциклопедия – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Радиовысотомер, свободный.- Загл.с экрана;

3. Википедия [Электронный ресурс] / свободная энциклопедия - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/MIL-STD-1553, свободный.- Загл.с экрана;

4. РЭО Ан-26 [Электронный ресурс] / Радиоэлектронное оборудование самолета Ан-26; Учебное пособие – Режим доступа : http://oleg-tulin.narod2.ru/rv-4/ - Загл.с экрана;

5. РЭО Ан-26 [Электронный ресурс] / Радиоэлектронное оборудование самолета Ан-26; Учебное пособие – Режим доступа : http://oleg-tulin.narod2.ru/rv-5m/ - Загл.с экрана;

6. Український державний центр радіочастот [Электронный ресурс] – Режим доступа : http://zakon1.rada.gov.ua/laws/show/815-2006-п - Загл.с экрана;

7. В.А. Петров, Ю.Л. Пилипенко Радіотехнічні системи. Курсове проектування: Навч. посібник. – Харків: ХНУРЕ, 2003. – 48 с.