книги из ГПНТБ / Учебник радиометриста флота учебник для школ и учебных отрядов ВМФ

Г л а в а 4

ИНДИКАТОРНЫЕ УСТРОЙСТВА И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ

§ 1. Общие сведения об индикаторных устройствах

Индикаторное устройство радиолокационной станции пред­ назначено для обработки н представления в наглядном виде ин­ формации о целях и их текущих координатах.

Как правило, в индикаторном устройстве размещаются уст­ ройства, осуществляющие синхронизацию всех процессов, про­ исходящих в РЛС, управляющие системой автоматического сопровождения целей по дальности и по направлению, выдачи данных о цели в систему приборов управления стрельбой и т. д.

С помощью индикаторного устройства измеряются следую­ щие координаты цели:

— для надводных целей (рис. 244, а) дистанция (Дь Д 2)

игоризонтальный угол (пеленг, курсовой угол);

—для воздушных целей (рис. 244, б) дальность (Дм), го­ ризонтальный угол (3 п вертикальный угол (угол места) s.

Корабельные РЛС измеряют дистанцию до надводных целей

Угол между направлением на север и направлением на цель, отсчитанный походу часовой стрелки, называется пеленгом (П); измеряется он в градусах от 0 до 360°.

Угол в горизонтальной плоскости между диаметральной пло­ скостью корабля и направлением на цель называется курсовым углом (КУ) (измеряется в пределах от 0 до 180° правого или левого борта и отсчитывается от носа корабля к корме).

Угол между направлением на север и диаметральной плос­ костью корабля называется курсом корабля (К).

Между пеленгом и курсовым углом существует зависимость

П = К ± К У ^ Ш (85)

При определении местоположения воздушных целей двух координат (пеленга и дальности) недостаточно, так как при

250

одинаковом пеленге и дальности их положение в пространстве может отличаться по высоте полета. Поэтому их положение в пространстве определяется тремя координатами. Третьей коор­ динатой служит угол в ветрикальной плоскости между горизон­ том и направлением на цель, называемый углом места (УМ).

С

Р и с . 2 4 4 . О п р е д е л е н и е м е с т о п о л о ж е н и я ц е л е н :

а — надводной; б — воздушной

Угол места обозначается обычно буквой е, отсчитывается от го­ ризонта и может быть в пределах 0—90°. Из рис. 244, б видно, что горизонтальная Д Г, наклонная Д н дальности и высота цели Я образуют треугольник, из которого можно определить

Р и с . 2 4 5 . В и д ы отметок отоаженных с и г н а л о в

Наблюдение за целями и определение их координат на ин­ дикаторах РЛС производятся по отраженным сигналам, посту­ пающим с приемника и преобразуемым в индикаторе с помо­ щью ЭЛТ в видимые отметки цели, которые воздействуют на электронный поток трубки, отклоняя его от линии развертки (рис. 245, а, б) или увеличивая его яркость (рис. 245, б).

251

По виду развертки электронного луча на экране ЭЛТ инди­ каторы могут быть:

—с линейнрй разверткой (рис. 246, а):

—с кольцевой разверткой (рис. 246, о);

—со спиральной разверткой (рис. 246, о);

—с радиально-круговой разверткой |(рнс. 246, г);

—со строчной разверткой (рис. 246, д).

Вид развертки выбирается в зависимости от назначения РЛС, назначения индикатора и способа измерения дальности и угловых координат цели.

Если момент начала развертки согласован с моментом нача­ ла излучения РЛС, то расстояние от начала развертки до отмет­ ки цели определяется временем запаздывания отраженного сиг­ нала относительно излученного. Зная это время, можно рассчи­ тать расстояние до цели по формуле

с линейной разверткой. Основными узлами его являются схема формирования отметки сигнала, схема формирования развертки, электронно-лучевая трубка и схема измерения координат.

Схема формирования отметки сигнала усиливает видеоим­ пульсы, поступающие на индикатор с приемника РЛС, до напря­ жения, необходимого для получения отметки на трубке.

Схема формирования развертки вырабатывает напряжение специальной формы для управления электронным потоком трубки в целях образования развертки на ее экране.

Электронно-лучевая трубка служит для визуального наблю­ дения за целями, определения их характера и координат. В ин­ дикаторах применяются трубки с электростатическим и магнит­ ным управлением электронным потоком.

Координаты целей определяются с помощью электронной схемы измерения координат. Эта схема вырабатывает специаль­

252

ные напряжения с регулируемой задержкой по времени — изме­ рительные визиры. Подбирая время задержки вручную или автоматически, можно совмещать визиры с отметкой цели и тем самым с большой точностью непосредственно по шкалам отсчи­ тывать координаты целей.

Для синхронизации работы индикатора с работой передат­ чика схемы формирования развертки и измерения координат запускаются импульсами от схемы запуска или модулятора передатчика.

Р и с . 2 4 7 . У п р о щ е н н а я < л в к - с х е м а и н д и к а т о р а

Индикаторы РЛС классифицируются По назначению, числу одновременно определяемых координат цели, - виду раз­ вертки.

По назначению различают:

— индикаторы дальности, предназначенные для измерения расстояния до цели;

—индикаторы курсового угла (пеленга), предназначенные для измерения курсового угла на цель;

—индикаторы угла места, предназначенные для измерения угла места цели;,

—индикаторы отклонений, предназначенные для измерения величины отклонений падения снарядов от цели, и др.

По числу одновременно определяемых координат цели инди­

менно двух координат цели;

253

— трехмерные, предназначенные для измерения одной или двух координат и условного отображения остальных координат цели.

Классификация по виду развертки была представлена выше.

§ 2. Индикаторы с линейной разверткой

Индикаторы с линейной разверткой применяются в станциях для измерения дальности и для определения направления на цель.

Линейная развертка получается при перемещении электрон­ ного луча по прямой линии от одного края экрана ЭЛТ к дру­ гому. В трубке с электростатическим управлением такая раз­ вертка получается при подведении к горизонтально отклоняю­ щим пластинам пилообразного напряжения.

Подведем к горизонтально отклоняющим пластинам пилооб­ разное напряжение развертки (рис. 248). Под действием этого напряжения разность потенциалов между горизонтально откло­ няющими пластинами будет все время изменяться, так, начиная с момента /, напряжение между пластинами равномерно воз­ растает и в момент t-2 достигнет наибольшего значения. За это время пятно на экране трубки переместится слева направо п вычертит линию развертки АБ. После этого напряжение начнет быстро спадать, и в момент t3 снова достигнет своего перво­ начального значения. При этом пятно снова возвратится в точ­ ку А начала развертки и будет ждать следующего импульса. Путь пятна слева направо — прямой ход развертки, а обратно — обратный ход ее. Время прямого и обратного ходов развертки определяется временем нарастания и спада пилообразного на­ пряжения, а длина развертки — его амплитудой.

Время нарастания пилообразного напряжения выбирается таким, чтобы все отраженные сигналы поступали иа индикатор

втечение прямого хода развертки. Для этого оно должно быть несколько больше двойного времени распространения электро­ магнитной энергии до цели, находящейся на максимальной дальности действия станции.

Таким образом, длина развертки изображает в некотором масштабе максимальную дальность действия станции.

Масштаб развертки определяется скоростью перемещения пятна по экрану. Для просмотра отдельных участков дистанции

вболее крупном масштабе в индикаторах часто используют пе­ реключение масштабов, т. е. увеличивают скорость перемещения

пятна. Так как скорость перемещения пятна зависит от крутизны нарастания напряжения развертки, то для увеличения масштаба используют пилообразные напряжения с более крутыми перед­ ними фронтами.

Обратный ход развертки в индикаторах не используется. Чтобы пятно при обратном ходе вторично не вычерчивало линию

254

развертки, трубку запирают большим отрицательным напряже­ нием, прикладываемым к управляющему электроду трубки, и отпирают только на время прямого хода развертки.

Функциональная 'схема формирования линейной развертки представлена на рис. 249. Она состоит из электронного реле, генератора развертки и парафазного усилителя.

Рис. 248. Образование линейной развертки:

а — процесс образования; б — пилообразное напряжение развертки

Электронное реле служит для формирования длительности развертки и подсветки ее прямого хода. Для этого оно выраба­ тывает прямоугольные импульсы отрицательной и положитель­ ной полярности строго заданной длительности, начало которых соответствует моменту начала излучения станции. В качестве электронного реле применяются различные схемы ждущих муль­ тивибраторов.

Рис. 249. Функциональная схема формирования линейной развертки

255

Задачей генератора развертки является формирование пило­ образного напряжения развертки, что достигается применением генераторов пилообразного напряжения.

Если напряжение развертки подавать только на одну откло­ няющую пластину, то по мере перемещения пятна к краю экрана

оно становится несимметричным. Для устранения этого явления напряжение развертки всегда подается на обе отклоняющие пластины симметрично, т. е. в противофазе. Для получения двух симметричных пилообразных напряжений в схемах формирова­ ния развертки н применяют парафазные усилители.

Принципиальная схема формирования линейной развертки представлена на рнс. 250. Электронное реле собрано на лам­ пах Л х и Л2. Лампа Л х открыта, а Л2 закрыта положительным смещением на катод с делителя Дб—Дд. Работой схемы управ­ ляют импульсы отрицательной полярности, поступающие со схем запуска на сетку открытой лампы Л х одновременно с началом каждого импульса передатчика. С приходом запускающего им­ пульса на сетку Л х эта лампа запирается, анодное напряжение ее увеличивается, что приводит к отпиранию лампы Л 2 и умень­ шению напряжения на ее аноде.

В результате такой работы схемы на аноде Л х формируется

Длительность вырабатываемых импульсов определяется посто­

Генератор развертки является обычным генератором пило­ образного напряжения. Крутизна, переднего фронта вырабаты­ ваемого им напряжения определяется скоростью заряда конден­

закрытой.

Увеличение масштаба развертки осуществляется уменьше­ нием длительности и увеличением крутизны импульса пилооб­ разного напряжения. Для этой цели уменьшаются постоянные времени цепей электронного реле и генератора развертки путем переключения Д и С переключателем П.

Парафазный усилитель является обычным усилителем на сопротивлениях с отрицательной обратной связью. Съем сим­ метричных напряжений осуществляется с анодной и катодной нагрузок, которые подбираются такими, чтобы оба снимаемых напряжения имели одинаковую амплитуду.

2 5 6

Часто вместо приведенного на схеме однокаскадного усили­ теля применяются двухкаскадные парафазные усилители, в ко­ торых оба симметричных напряжения снимаются с анодов ламп. Противофазность напряжения получается вследствие того, что каждый каскад изменяет фазу напряжения на 180°.

Положительное пилообразное напряжение развертки по­ дается на правую горизонтальную отклоняющую пластину трубки, а отрицательное — на левую. Для подсветки прямого

хода развертки на управляющий электрод трубки с анода Л } электронного реле подается импульс положительной полярности, открывающий трубку на время прямого хода развертки.

Положительными свойствами индикаторов с линейной раз­ верткой являются удобство и точность измерения дальности до целей, особенно при увеличении масштаба развертки.

К их отрицательным качествам можно отнести неудобство измерения угловых координат и возрастание ошибки в опреде­ лении дальности на предельных расстояниях вследствие нели­ нейности напряжения развертки. Индикаторы с линейной раз­ верткой в основном применяются в качестве индикаторов даль­ ности.

§ 3. Индикаторы кругового обзора

Индикаторы кругового обзора (ИКО) предназначены для из­ мерения дальности и пеленга на цели в полярной системе коор­ динат при круговом обзоре пространства. На рис. 251 приведен

вид экрана ИКО с отметками целей. Отметки целен имеют вид светящихся дужек. Расстояние от центра экрана до дужки ука: зывает наклонную дальность цели Д, а угловые положения центра дужки относительно основного направления (севера) — пеленг на цель. Центр экрана соответствует точке нахождения

РЛС.

В индикаторах кругового обзора электронный луч движется от центра экрана по радиусу, т. е. образует ра­ диальную развертку..

При вращении антенны станции в горизонтальной плоскости линия ради­ альной развертки меняет свое направ­ ление на экране синхронно с вращени­ ем антенны. Поэтому в любой момент направление линии развертки на эк­ ране индикатора соответствует на­ правлению оси антенны в горизон­ тальной плоскости. Такая развертка

получила название радиально-круговой. Название говорит о том, что линия развертки прочерчивается по радиусу от центра к краю экрана и вместе с тем каждый очередной ход развертки происходит в новом направлении, т. е. она как бы вращается вокруг центра экрана.

В станциях с ИК.0 антенна вращается со скоростью несколь­ ких оборотов в минуту (обычно 5—30), с такой же скоростью вращается и линия развертки.

Радиально-круговую развертку можно получить двумя спо­ собами. Один из них заключается в том, что отклоняющая система с одной парой катушек ЭЛТ питается линейно изменяю­ щимся током (для получения радиальной развертки) и одновре­ менно вращается вокруг оси трубки со скоростью кругового обзора, совершаемого антенной. Другой способ заключается в том, что вращение электронного луча вокруг осп трубки дости­ гается амплитудной модуляцией пилообразного тока, питающего неподвижные катушки; частота модуляции (в герцах) равна числу оборотов диаграммы направленности антенны в 1 с.

Функциональная схема формирования радиально-круговой развертки по первому способу представлена на рис. 252. Она состоит из электронного реле, генератора напряжения развертки, усилителя тока и ЭЛТ с приводом развертывающей катушки.

Назначение электронного реле и его схема те же, что и в ин­ дикаторе с линейной разверткой.

Разберем только принцип формирования пилообразного тока в отклоняющей катушке.

Отклоняющая катушка состоит из железного сердечника и обмотки. Если бы отклоняющая катушка имела только актив­ ное сопротивление, то для получения пилообразного тока доста-

253

'Рис. 252. Функциональная схема формирования радиально-круговой

развертки

Рис. 253. Получение радиальной развертки: