книги из ГПНТБ / Терсин, В. Я. Радиоэлектроника и радиотехнические измерения учебник для школ техников ВМФ

анодного источника. При этом будет использоваться на­ чальный участок кривой заряда конденсатора, являю­ щийся наиболее линейным.

Генераторы пилообразного напряжения могут рабо-~ тать также и в автоколебательном режиме, при этом чаще используются генераторы линейно падающего на­ пряжения.

Одной из схем получения линейного разряда конден­ сатора является схема фантастрона. Линейный разряд достигается созданием обратной связи между анодом и управляющей сеткой лампы с помощью конденсатора. Схема фантастрона позволяет получать импульсы, дли­ тельность которых может изменяться в широких преде­ лах. Фантастрон может работать как в ждущем режиме, так и в автоколебательном режиме, и выполняется на пентоде, гептоде или на транзисторах.

Рассмотрим схему фантастрона, собранного на пен­ тоде (рис. 1 2 .2 2 ), с катодной связью и внешним запу­ ском. Диод Д\ ограничивает максимальное напряжение анода на определенном уровне. Величина уровня огра­ ничения зависит от опорного напряжения, снимаемого с делителя Ru R2, Rz, Ri, и в конечном итоге определяет длительность выходного импульса.

С помощью делителя Rg, R\o потенциал сетки выби­ рается ниже потенциала катода, и лампа оказывается

180

запертой по анодному току. Весь катодный ток проте­ кает через экранирующую сетку.

Так как сопротивление резистора Ri большое, то по­ тенциал на управляющей сетке почти равен нулю. Кон­ денсатор С1 заряжен до напряжения Еа. Диод Д х от­ перт, его внутреннее сопротивление мало, и можно ска­ зать, что потенциал анода лампы будет равен потен­ циалу катода Д\. Таким образом, диод будет фиксиро­ вать исходное напряжение на аноде лампы, определяе­ мое положением движка потенциометра R^.

Положительный импульс запуска и3 поступает на за­ щитную сетку и отпирает лампу, в результате чего на­ пряжение на аноде падает. Падение напряжения на аноде через конденсатор обратной связи подается на управляющую сетку лампы. Происходит лавинообраз­ ный процесс снижения анодного напряжения, и диод Д\ запирается. Конденсатор Сх начинает разряжаться по линейному закону через резисторы RA и R7, потенциал управляющей сетки постепенно повышается, а потен­ циал защитной сетки уменьшается.

Анодная цепь лампы связана через конденсатор Сх с управляющей сеткой, и падение напряжения на аноде замедляет повышение напряжения на сетке. Происходит линейный разряд конденсатора С\, а следовательно, и линейное изменение напряжения на аноде лампы. При уменьшении тока разряда конденсатора Сх уменьшается падение напряжения на резисторе Ri и увеличивается напряжение на управляющей сетке, что приводит к уве­ личению анодного тока, препятствующего уменьшению тока разряда конденсатора.

Линейный разряд (рабочий ход) конденсатора Ct продолжается до тех пор, пока напряжение на управ­ ляющей сетке не перестанет управлять' анодным током (напряжение на аноде достигает критического), т. е. прекратится действие обратной связи между анодом и управляющей сеткой.

Когда напряжение на защитной сетке станет отрица­ тельным по отношению к катоду, лампа запрется по анодному току. Это приведет к резкому увеличению на­ пряжения на аноде. Конденсатор С\ начнет дозаряжаться через R7, участок сетки — катод лампы, Rs — «минус» источника питания. Потенциалы управляющей сетки и анода достигают первоначальной величины, диод Д\

181

отпирается, и схема возвращается в исходное со­ стояние.

Диаграмма напряжений в основных точках схемы приведена на рис. 12.23.

Длительность выходного импульса линейно изме­ няется при перемещении движка потенциометра R2, ре­ гулирующего уровень фиксации диодом Д\ анодного на-

Рис. 12.23. Графики напряжений в схеме фантастрона

пряжения лампы. Если увеличить с помощью потенцио­ метра R2 анодное напряжение, то конденсатор Сi заря­ дится до большего напряжения. Следовательно, пройдет больше времени, пока конденсатор разрядится и начнет перезаряд. Длительность выходного импульса увели­ чится.

С катодной нагрузки R& снимается отрицательный прямоугольный импульс, временное положение заднего фронта которого зависит от положения движка потен­ циометра R2. Получение задержек меньше 10 мне с по­ мощью фантастрона затруднено ввиду невозможности создать на аноде фантастрона требуемую скорость изме­ нения напряжения во время рабочего хода и большой длительности переднего и заднего фронтов генерируе­ мого импульса.

При необходимости получить плавную задержку им­ пульсов от 1 0 мкс до долей микросекунды применяют

182

Г л а в а 13

ИНДИКАТОРНЫЕ у стро й ства

§ 1. Общие сведения

Индикатором радиолокационной станции называется устройство, с помощью которого определяют координа­ ты объекта визуально или на слух. Блок-схема индика­ тора дана на рис. 13.1.

Рис. 13.1. Структурная схема индикаторного устройства

К индикаторам РЛС предъявляются следующие тре­ бования:

— четкость изображения объекта на экране индика­ тора;

—высокая разрешающая способность;

—достаточная точность определения координат объ­

екта;

184

—1 возможность определения на одном индикаторе

нескольких координат.

Индикаторы РЛС различают по методу индикации отраженного сигнала и по типу развертки, примененной выданном индикаторе.

Одномерные индикаторы — такие индикаторы, с по­ мощью которых определяется только одна координата (дальность или угловая координата). Двухмерные инди­ каторы позволяют определить две координаты и трех­ мерные— все три координаты одновременно.

Оконечным элементом индикаторного устройства мо­ гут служить электронно-лучевые трубки, цифровые лам­ пы, стрелочные 'приборы, головные телефоны и т. д. Но в основном применяется электронно-лучевые трубки, так как они обладают малой инерционностью.

§2. Электронно-лучевые трубки

сэлектростатическим управлением

Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) являются разно­ видностью электровакуумных приборов. Принцип дейст­ вия ЭЛТ основан на использовании для засвечивания экрана узкого, сфокусированного электронного луча. Управление лучом осуществляется воздействием на него электрических или магнитных полей, создаваемых в трубке. В соответствии со способом управления ЭЛТ де­ лятся на электронно-лучевые трубки с электростатиче­ ским управлением и электронно-лучевые трубки с маг­ нитным управлением.

В электронно-лучевой трубке с электростатическим управлением формирование электронного луча и управ­ ление им осуществляются с помощью электростатиче­ ских полей. Устройство трубки и схема ее питания по­ казаны на рис. 13.2.

Электронно-лучевая трубка состоит из баллона 1, электронной пушки 2—5 (электронного прожектора), от­ клоняющей системы 6 и экрана 7 (рис. 13.2,а).

Электронная пушка является устройством, создаю­ щим сфокусированный, управляемый по интенсивности электронный луч. В торце узкой части стеклянного бал­ лона 1 расположен подогреваемый катод 2 в виде не­ большого цилиндра. Дно цилиндра с внешней стороны покрыто оксидным слоем, и с его поверхности при подо­

. 186

греве эмиттируются электроны. Вблизи катода располо­ жен управляющий электрод 3 в виде полого цилиндра с небольшим круглым отверстием (диафрагмой) в дне. Управляющий электрод, или модулятор, служит для из­ менения плотности тока электронного луча, а следова­ тельно, и яркости свечения экрана. Обычно на него по­ дается небольшое отрицательное напряжение относи­ тельно катода.

1

6

Рис. 13.2. Электронно-лучевая трубка с электростатиче­ ским управлением

Далее по оси трубки расположены еще два электро­ да — первый и второй аноды. Первый анод 4, находясь под положительным потенциалом в несколько сотен вольт, ускоряет движущийся от катода поток электро­ нов. Ко второму аноду 5 подводится напряжение, дости­ гающее в некоторых ЭЛТ десятков тысяч вольт. Кроме ускорения электронов первый и второй аноды создают электростатическое поле, с помощью которого осуще­ ствляется фокусировка луча.

Вследствие различия потенциалов катода, модуля­ тора, первого и второго анодов в пространстве между ними создается неоднородное электрическое поле, кото­ рое играет роль электронных линз, предназначенных для фокусировки луча. Вся система электродов пушки кре­

136

пится на держателях. Питание на трубку обычно по­ дается от одного высоковольтного выпрямителя.

Сформированный в электронной пушке луч попадает в отклоняющую систему 6, с помощью которой осуще­ ствляется управление положением луча в пространстве. Отклоняющая система состоит из двух пар пластин, расположенных в вертикальной и горизонтальной пло­ скостях, образующих прямоугольную систему коорди­ нат XY. При создании разности потенциалов между пла­ стинами той или иной пары их электрическое поле от­ клоняет электронный луч.

Вертикально расположенные пластины образуют электрическое поле, вектор напряженности которого ле­ жит в горизонтальной плоскости. Они отклоняют луч в горизонтальном направлении и называются горизон­ тально отклоняющими, или Х-пластинами. Пластины, расположенные горизонтально и отклоняющие элек­ тронный луч по вертикали, называются вертикально от­ клоняющими, или У-плаетинами.

Пройдя отклоняющую систему, электронный луч движется в расширенной части баллона, и в конце пути электроны попадают на экран 7. Эта часть баллона с внутренней стороны покрыта люминофором (флюоресци­ рующим составом). При попадании электронного луча на экран люминофор возбуждается, и на экране трубки появляется светящееся пятно, видимое снаружи через стекло баллона. Состав люминофора определяет цвет свечения экрана (желтый, зеленый и др.).

При бомбардировке экрана электронным потоком с его поверхности выбиваются вторичные электроны,. ко­ торые могут накапливаться на внутренней поверхности баллона и изменять соотношение электростатических полей в трубке. Во избежание этого внутри баллона на­ носится проводящее покрытие 8 — аквадаг, которое на­ ходится под положительным потенциалом и захваты­ вает своим полем вторичные электроны (рис. 13.2,6).

Таким образом, если в электронно-лучевой трубке напряжения на отклоняющих пластинах изменяются, то электронный луч, а следовательно, и светящееся пятно на экране перемещаются, описывая траекторию в соот­ ветствии с изменением напряжения на отклоняющих пластинах. Закон изменения напряжения на отклоняю­ щих пластинах визуально наблюдается на экране.

187

Рассмотрим принцип фокусировки луча в электрон­ но-лучевой трубке с электростатическим управлением

(рис. 13.3).

Электронный поток создается электрическим полем между катодом и анодами, а формирование его в узкий луч осуществляется фокусирующей системой. В состав фокусирующей системы ЭЛТ с . электростатическим управлением входят все элементы электронной пушки. Фокусировка осуществляется подбором напряжений на управляющем электроде и первом аноде.

Рис. 13.3. Схема формирования электронного луча электродами ЭЛТ

Управляющий электрод управляет яркостью свече­ ния экрана, так как своим электрическим полем между катодом и цилиндром производит отталкивающее дей­ ствие на электроны, пролетающие через его отверстие. При изменении напряжения на управляющем электроде изменяется количество электронов, проскакивающих че­ рез его отверстие, т. е. регулируется величина тока элек­ тронного луча. Однако при этом происходит и предва­ рительная фокусировка, так как луч сужается или рас­ ширяется. Чем больше отрицательный потенциал управ­ ляющего электрода, тем сильнее электроны прижима­ ются к оси трубки, тем уже становится луч и меньше фокусное расстояние первой электронной линзы. Основ­ ная же фокусировка осуществляется за счет электро­ статического поля между первым и вторым анодами.

На рис. 13.4, а показано электрическое поле между анодами, составляющее вторую электронную линзу. На электрон, попадающий в электрическое поле (рис. 13.4,6), действует сила, направленная в каждой точке поля по касательной к силовой линии. Разложим вектор напряженности электрического поля Е на уча­

188

стке первого анода А\. Его продольная составляющая Е]

действует на электрон с силой Fi = —еЁи ускоряющей его движение вдоль оси ЭЛТ. Поперечная же составляющая^Ег прижимает электрон к оси трубки с силой

F2 ——еЕ2. Поэтому электрон, влетевший в электриче­ ское поле фокусирующей системы под некоторым уг­ лом а к оси, по мере своего движения будет прижи­ маться к оси трубки. При этом, чем больше угол а, тем больше поперечная си­

ла F2, собирающая электро­ ны в пучок.

На участке второго ано­ да А2 картина поля иная. Продольная составляющая поля Е\ по-прежнему уско­

ряет электрон вдоль оси трубки, но зато поперечная составляющая Е'2 направле­

на в противоположную сто­ рону. Она вызывает откло­ нение электрона от оси трубки, т. е. оказывает рас­ сеивающее действие на луч.

Собирательное действие электростатического поля анодов преобладает над рас­

сеивающим, поэтому луч фокусируется. Изменяя напря­ жение на первом аноде, изменяют фокусное расстоя­ ние; при этом добиваются, чтобы фокус F находился на экране трубки.

Чтобы при фокусировке луча не было изменения яр­ кости и, наоборот, при регулировке яркости не наруша­ лась фокусировка, в некоторых трубках между управ­ ляющим электродом и первым анодом помещают допол­ нительный анод с нерегулируемым потенциалом, рав­ ным потенциалу второго анода. Благодаря этому взаи­ мозависимость регулировок значительно устраняется.

К основным параметрам электронно-лучевых трубок кроме рассмотренных относят чувствительность и дли­ тельность послесвечения.

Под чувствительностью ЭЛТ понимается. коэффи­ циент, показывающий, на сколько миллиметров переме­

189