Лабораторная работа №3

Тема: Индикаторное устройство РЛС JFS32R

1. Цель работы.

1.1. Изучить структурную схему и работу индикаторного устройства РЛС JFS32R, назначение основных узлов.

2. Порядок выполнения работы.

2.1. Ознакомиться до прихода в лабораторию с индикаторным устройством РЛС JFS32R, используя предлагаемую инструкцию, техническое описание РЛС JFS32R и рекомендуемую литературу.

2.2. В лаборатории на РЛС JFS32R ознакомиться с индикаторным устройством.

3. Содержание отчета.

3.1. Зарисовать упрощенную схему радиально-круговой развертки в ИКО РЛС JFS32R.

3.2. Зарисовать функциональную схему получения НКД, ПКД индикаторного устройства РЛС JFS32R.

3.2. Ответы на контрольные вопросы.

4. Контрольные вопросы.

4.1. Что обеспечивает индикатор РЛС JFS32R?

4.2. Что такое синхронность и синфазность вращения луча развертки?

4.3. Что создает импульс отметки курса на экране индикатора РЛС JFS32R?

Индикатор рлс jfs32r

Индикатор ЭЛТ РЛС JFS32R обеспечивает вос­произведение окружающей обстановки и определение местоположения объек­тов в полярной системе координат: дальность «D»— курсовой угол «КУ» (пеленг). В состав индикатора входят блоки: электронно-лучевой трубки (или жидкокристаллический монитор), развертки и смещения центра, получения вспомо­гательных отметок и их подачи на ЭЛТ. В индикаторе РЛС JFS32R расположен синхронизатор. На панели инди­катора размещены органы управления как его устройствами, так и РЛС в целом.

Индикатор ЭЛТ в ИКО. В индика­торе судовой РЛС JFS32R применена ЭЛТ с длительным послесвечением экрана и электромагнитными фокусировкой, цен­тровкой, отклонением луча. Модуляция луча яркостная, т. е. яркость пятна на экране ЭЛТ изменяется в соответ­ствии с амплитудой поступающих сиг­налов.

Работа ЭЛТ требует определенных напряжений и токов, подводимых к ее внутренним электродам и внешним ка­тушкам, размещаемым на горловине ЭЛТ. К электродам ЭЛТ подводятся напряжения накала катода, первого и второго анодов, модулирующее на­пряжение.

Напряжение накала катода обеспе­чивает эмиссию электронов с него, за счет которой и создается электронный луч. Движение тонкого пучка электро­нов (луча) с катода к экрану обусловлено высокими напряжениями на пер­вом и втором анодах, однако оно ста­новится возможным лишь при опреде­ленном модулирующем напряжении между катодом и сеткой-модулятором ЭЛТ.

В исходном состоянии на сетке от­носительно катода действует отрица­тельное напряжение в несколько де­сятков вольт, запирающее ЭЛТ. При уменьшении отрицательного напряже­ния на сетке ЭЛТ отпирается, т. е. по­является электронный луч, вызываю­щий свечение люминофора экрана. По мере уменьшения этого отрицательно­го напряжения увеличивается количе­ство электронов в луче и яркость све­чения экрана возрастает. Между сет­кой и катодом ЭЛТ прикладываются все напряжения, которые создают ви­димое на экране изображение. В каче­стве этих напряжений используются все импульсы (видеоимпульсы прием­ника, импульсы НКД, ПКД, отметки курса, подсветки развертки и элек­тронного визира «ЭВН»), а также постоян­ное напряжение, запирающее ЭЛТ и определяющее исходный уровень яр­кости луча развертки на экране. Регу­лировка общей яркости луча обычно осуществляется потенциометром, раз­мещенным на панели управления РЛС JFS32R.

На горловине ЭЛТ располагаются катушки фокусировки, смещения и от­клонения луча.

Фокусирующая катушка создает магнитное поле, направленное вдоль оси ЭЛТ, обеспечивающее движение электронного луча к экрану по скручи­вающейся спирали. При этом устраня­ется взаимное отталкивание электро­нов в луче и при определенном значе­нии напряженности магнитного поля обеспечивается наибольшая их концен­трация (фокусировка) у поверхности экрана. Дополнительная фокусировка луча осуществляется постоян­ным магнитом, размещаемым на гор­ловине ЭЛТ. При работе РЛС JFS32R регули­ровка фокусировки луча обычно не требуется.

Катушки смещения и отклонения луча вызывают отклонение луча по ра­диусу экрана ЭЛТ, поэтому их маг­нитные поля должны быть также радиальными (электронный луч отклоняет­ся в плоскости, перпендикулярной маг­нитным силовым линиям). В РЛС JFS32R катушки смещения и откло­нения выполняются аналогичным обра­зом. Каждая из них представляет со­бой систему взаимно перпендикуляр­ных неподвижных катушек, магнит­ные поля которых вызывают радиаль­ные отклонения луча в направлениях 0—180° и 90—270° азимутального кру­га экрана индикатора. В катушки сме­щения подаются постоянные токи, на­правление и величины которых опреде­ляют соответственно — в каком на­правлении и на какое расстояние бу­дет смещен центр развертки.

В катушки ЭЛТ отклонения подают­ся пилообразные импульсы токов раз­вертки одинаковой длительности. Соот­ношение амплитуд импульсов этих то­ков обусловливает направление ради­ального отклонения луча на экране. При синусно-косинусном законе изме­нения амплитуд пилообразных токов в зависимости от угла направления антенны обеспечивается радиально-круговая развертка.

ЭЛТ вместе с катушками помеща­ют в экран, устраняющий влияние на электронный луч посторонних магнит­ных полей. Экран трубки закрыт све­тофильтром из органического стекла, защищающим лицо и глаза оператора от ультрафиолетовых лучей. Свето­фильтр улучшает условия наблюдения при постороннем освещении и, кроме того, служит защитой при взрыве трубки.

Экран РЛС «JFS32R» снабжен неподвиж­ным азимутальным кругом, нулевое деление которого расположено в верх­ней (передней) части индикатора.

В индикаторе РЛС «JFS32R», в качестве ЭЛТ ис­пользуют кинескопы со строчной горизонтальной разверт­кой. В центральной части экрана кине­скопа создается яркое, в том числе и цветное, радиолокационное изображение, а по краям экрана — дополни­тельная буквенно-цифровая информа­ция различного характера. Преобразо­вание радиолокационной радиально-круговой развертки в телевизионную осуществляется с помощью микропроцессоров и устройств памяти большой емкости.

Образование развертки в ИКО. От­клонение луча из центра экрана ЭЛТ по радиусу к его краю требует подачи в катушку отклонения импульса пило­образного тока с амплитудой, доста­точной для отклонения луча на весь радиус экрана. Для получения посто­янной скорости отклонения луча им­пульс развертки имеет линей­ный передний фронт, длительность ко­торого определяет масштаб изображе­ния (шкалу дальности) индикатора. Поэтому схема развертки обеспечивает получение пилообразных импульсов развертки различной дли­тельности. От начала развертки луча, заданного синхронизатором, до ее кон­ца на ЭЛТ подается импульс подсветки, который отпирает трубку только на время прямого хода луча.

Отклонение луча развертки на эк­ране трубки происходит синхронно-синфазно с вращением антен­ны, обеспечивая возможность получе­ния необходимого вида ориентировки изображения.

Синхронность вращения луча раз­вертки и антенны означает одинаковое число их оборотов за один и тот же период. Синфазность — одинаковые по­ложения антенны и луча развертки, отсчитываемые соответственно относи­тельно: диаметральной плоскости и ну­ля азимутального круга — при ориен­тировке по курсу или относительно ме­ридиана и нуля азимутального круга — при ориентировке по «северу». При ориенти­ровке по курсу связь схемы развертки необходимо осуществлять только с ан­тенной.

При ориентировке по «северу» не­обходима связь как с антенной, так и с гирокомпасом, причем гирокомпас должен вызывать дополнительный раз­ворот луча развертки на угол, равный курсу собственного судна.

При ориентировке «стабилизиро­ванный курс» гирокомпас будет разво­рачивать луч на угол, равный измене­нию курса судна с момента включения этой ориентировки.

Для передачи вра­щения из антенны в индикатор исполь­зуют вращающийся трансформатор, в ротор которого подают пилообраз­ный импульс тока, а с двух взаимно перпендикулярных катушек снимают пилообразные токи на катушки откло­нения (рис. 1). Ротор вращающего­ся трансформатора связывают непо­средственно с осью антенны.

Ввод данных от гирокомпаса в та­кой схеме осуществляется путем включения между статорными обмотками вращающегося трансформатора ВТ и катушками отклонения КО дополни­тельного дифференциального вращаю­щегося трансформатора ДВТ. Поворот ротора ДВТ вызывает равный разво­рот луча развертки на экране ЭЛТ в соответствующую сторону. Разворот дифференциального трансформатора, осуществляемый от сельсина-приемни­ка гирокомпаса СПГ через редуктор 360/1, обеспечивает ориентировку изо­бражения по меридиану (при условии, что первоначально ротор развернут на угол β, равный истинному курсу судна ИК, т. е:

α+β =КУα+ИК=ИП

Принцип отклонения луча разверт­ки в заданном направлении с помощью системы двух неподвижных взаимно перпендикулярных катушек поясняет­ся на рис. 2. Синусно-к осинусный закон изменения амплитудных значе­ний пилообразных токов развертки в обеих катушках отклонения в зави­симости от угла α = КУα показан на рис. 2, а. Значения амплитуд пило­образных токов I_pm в катушках откло­нения для разных углов α даны на рис. 2, б, соответственно в катушках отклонения создаются различные маг­нитные поля, одновременно достигаю­щие своих максимумов. Поэтому луч развертки на экране (рис. 2, в), стремясь отклониться одновременно в двух взаимно перпендикулярных на­правлениях Х и У, будет отклоняться по результирующему направлению, по­вернутому на угол а относительно исходного направления — оси У. Следо­вательно, вращение луча развертки на экране будет синхронно-синфазным с вращением ротора вращающегося трансформатора.

Ш

Рис. 2. Принципы получения радиально-круговой развертки с помощью взаимно перпендикулярных катушек отклонения.

кала дальности (масштаб изо­бражения) на экране ИКО определя­ется длительностью фронта нараста­ния пилообразного импульса t_p. Мак­симальное значение импульса тока раз­вертки в катушках отклонения І_рт должно быть достаточным для созда­ния магнитного поля, отклоняющего луч до края экрана. Блок раз­вертки вырабатывает импульсы доста­точной мощности, далее они подаются не­посредственно в ротор вращающегося трансформатора и проходят все цепи до катушек отклонения без дополни­тельного усиления. При небольшой мощности импульсы развертки усили­ваются усилителями постоянного тока, включенными перед катушками откло­нения.

Развертка электронного визира на­правления ЭВН на экране ИКО образуется аналогичным способом, с той лишь разницей, что ротор вращающегося трансформатора в нужном направле­нии разворачивают вручную. Допол­нительного дифференциального вращающегося трансформатора не требу­ется, так как исходная ориентация направления электронного визира на экране обусловлена расположением катушек отклонения на горловине ЭЛТ.

Чередование импульсов радиально-круговой развертки и электронного ви­зира обеспечивается соответствующим коммутатором в блоке развертки. Электронный визир направле­ния высвечивается на всю длину луча развертки на экране индикатора.

Получение вспомогательных отме­ток на экране. Для измерения расстоя­ния до объектов на экране индикатора применяют НКД и ПКД. Курс соб­ственного судна индицируется отмет­кой курса.

Н еподвижные круги даль­ности. Количество НКД и цена их деления определяются необходимой степенью точности приближенного определения расстояния и масштабом изображения. Чтобы не было излиш­него замазывания экрана, расстояние между сосед­ними НКД от 0,1 до 8 миль в зависи­мости от шкалы дальности.

Получе­ние НКД осуществляется с помощью генера­тора ударного возбуждения ГУВ рис. 3.

Генератор ударного возбуждения при подаче на него длительного отри­цательного импульса вырабатывает серию синусоидальных колебаний. Пе­риод этих колебаний выбирается исхо­дя из заданной цены деления НКД и, изменяется на различных шкалах дальности путем переключе­ния контура в ГУВ.

С инусоидальные колебания с выхо­да ГУВ подаются в усилитель-ограни­читель, в котором превращаются в поч­ти прямоугольные импульсы, с дли­тельностью, приблизительно равной половине периода колебаний. Затем с помощью схемы укорочения, выпол­ненной на дифференцирующей цепоч­ке, длительность импульсов уменьша­ется до 0,05...0,6 мкс.

Выходные импульсы снимаются с повторителя, регулировка в цепи которого позволяет изменять амплитуду импульсов НКД, а следовательно, и яркость НКД на экране ЭЛТ.

Подвижной круг дально­сти. Импульс ПКД должен вырабатываться один раз за время прямого хода луча развертки. Временное поло­жение импульса должно регулировать­ся таким образом, чтобы ПКД пере­мещался по радиусу развертки от ее начала до максимальной дальности. Отсчет расстояния до объекта произ­водят по показаниям механического счетчика-указателя либо по электрон­ному цифровому табло, изменяющим свои показания при установке дально­сти ПКД.

При получение ПКД используют схемы временной плавно регулируемой задержки с пи­лообразным напряжением (рис. 4).

Импульс триггера поступает на ге­нератор пилообразного напряжения ГПН, который вырабатывает линейно нарастающее напряжение до тех пор, пока оно не достигнет величины управ­ляющего напряжения U_ynp. При равен­стве этих напряжений компаратор вы­рабатывает импульс, поступающий на усилитель-обостритель, а затем через повторитель на ЭЛТ в индикатор. Им­пульс из компаратора, поступая на триггер по цепи обратной связи, при­водит триггер, а следовательно, и всю схему в исходное состояние.

Временное положение импульса ПКД определяется величиной напря­жения U_упр, которое подается на ком­паратор от линейного потенциометра, связанного с ручкой установки ПКД. Отсчет расстояния производят по шка­ле, связанной с осью потенциометра.

Отметка курса. Импульс от­метки курса создает на экра­не индикатора яркую засветку несколь­ких ходов развертки при пересечении антенной носового направления судна. Для того чтобы отметка была хорошо заметна, ее угловой размер равняется нескольким десяткам до­лей градуса. При частоте вращения антенны равному 28 об/мин, длительность импульса отметки курса равна нескольким тысячам микросе­кунд. Для получения таких импульсов используются простейшие импульсные схемы, запуск которых в работу осуще­ствляется при срабатывании электро­механического замыкателя (контактов отметки курса) в антенном устройстве. Отметка курса формируется из нескольких от­дельных прямоугольных импульсов, действующих в качестве импульсов подсветки развертки только во время радиально-круговой развертки. Схема отметки курса при этом связана с синхронизатором РЛС «JFS32R».

Видеосмеситель. Видеоим­пульсы с выхода приемника, импульсы НКД, ПКД, отметки курса и все дру­гие, которые создают изо­бражение на экране индикатора, под­водятся к ЭЛТ через видеосмеситель, обеспечивающий всем этим импульсам необходимое усиление.