книги из ГПНТБ / Филаткин К.М. Радиометрист штурманский учеб. пособие

На рис. 65,в схематически представлена отклоняю­ щая система трубки, служащая для управления откло­ нением электронного луча в трубке. Она состоит из двух пар пластин. Пластины, отклоняющие луч в вер­ тикальной плоскости, называются вертикально отклоня­ ющими, а в горизонтальной плоскости — горизонталь­ но отклоняющими. При создании разности потенциалов между пластинами электронный поток, проходящий че­ рез них, будет отклоняться в сторону положительного потенциала. Но так как напряжение на пластинах не­ велико, то луч лишь несколько отклонится от центра экрана в нужную нам сторону. Для получения разверт­ ки на экране трубки к отклоняющим пластинам подво­ дят специальные импульсные напряжения, называемые и а п р я ж е н и я м и р а з в е р т к и.

Наряду с трубками, описанными выше, в радиоло­ кационной аппаратуре применяются также электронно­ лучевые трубки с магнитным управлением. Электронно­ лучевая трубка с магнитным управлением имеет то же назначение, что и трубка с электростатическим управ­ лением, и отличается от нее только тем, что фокусиров­ ка и управление лучом в ней производятся с помощью магнитного поля. Конструкция такой трубки изображе­ на на рис. 66,а. Нетрудно установить аналогию в их устройстве, с той лишь разницей, что у трубки с маг­ нитным управлением отсутствуют второй анод и от­ клоняющие пластины. Луч здесь фокусируется с по­ мощью факусирующей катушки 6, а отклоняется с по­ мощью развертывающей катушки 7.

Магнитная фокусировка электронного потока осу­ ществляется магнитным полем фокусирующей катушки, представляющей собой кольцевую обмотку с большим ко­ личеством витков медного изолированного провода, за­ ключенную в железный экран. Экран имеет кольцевой зазор по внутренней части. На рис. 66,6 представлен схематически принцип магнитной фокусировки луча. Обмотка фокусирующей катушки питается от выпрями­ теля постоянным током. Вследствие этого внутри труб­ ки создается магнитное поле. Расходящийся поток элек­ тронов, ускоренный положительным потенциалом пер­ вого анода, попадает в сферу действия магнитного поля фокусирующей катушки. Электроны, летящие вдоль оси трубки, будут продолжать свое прямолинейное посту-

130

Яркость

Рис. 66. Электроннолучевая трубка с магнитным управлением и принцип магнитной фокусировки луча

пательное движение, так как они не пересекают маг­ нитных силовых линий и поле на них не будет дейст­ вовать.

Электроны, отклонившиеся от оси, продолжают по­ ступательное движение, но под воздействием магнитно­ го поля получат вращательное движение вокруг оси трубки. Вследствие этого траектории движения этих электронов примут вид спиралей, вытянутых по длине. По мере вхождения электронов в магнитное поле фоку­ сирующей катушки радиус кривизны их траекторий бу­ дет уменьшаться. Несмотря на то, что в магнитное по­ ле электроны входили расходящимся потоком, выходить из него они будут сходящимся потоком. При изменении тока в фокусирующей катушке будет изменяться ее маг­ нитное поле и, следовательно, степень искривления траекторий электронов. Можно подобрать такую силу тока, что точка схождения окажется на экране трубки. Это и будет соответствовать сфокусированному состоя­ нию луча.

Отклонение электронного потока также производится о помощью магнитного управления. Конструкция и принцип действия развертывающей катушки показаны на рис. 66,б. На сердечнике размещаются две пары об­ моток. Если через горизонтально отклоняющую катуш­ ку пропустить постоянный ток, то магнитные потоки, возникающие в обмотках, будут вытеснять друг друга из железа и замыкаться через горловину трубки. Маг­ нитное поле, пронизывающее горловину трубки, вызо­ вет отклонение электронного луча. Если пропускать по­ стоянный ток одновременно через горизонтально и вер­ тикально отклоняющие катушки и изменять его вели­ чину, можно установить электронный луч в любом ме­ сте экрана.

Питание трубки с магнитным управлением, так же как и трубки с электростатическим управлением, осу­ ществляется с помощью высоковольтных выпрямителей, собранных по однополупериодной схеме. Так как у этих трубок второй анод отсутствует, для ускорения полета электронов к аквадагу подводится более высокое напря­ жение, чем в трубках с электростатическим управле­ нием.

§ 2. Индикация цели на экранах трубок

Индикатор — это оконечное устройство, в котором сосредоточены все данные, полученные при работе раз­

132

личных блоков РЛС. Ранее мы рассмотрели задачи, решаемые с помощью РЛС. Видно, что главная задача радиолокационной станции — это определение расстоя­

В современных радиолокационных станциях есть много способов индикации цели на экранах индикато­ ров. Простейшим методом измерения дальности явля­ ется метод, основанный на непосредственном измере­ нии промежутка времени между посылкой импульса передатчиком и приходом отраженного импульса в при­ емное устройство. При любом способе измерения даль­ ности необходимо создать в индикаторе РЛС временной процесс, синхронизированный с действием передатчи­ ка. Этот временной процесс, воплощенный в индикато­ ре РЛС в развертке, обычно задается движением элек­ тронного луча по экрану электроннолучевой трубки. В простейшем случае развертывающее напряжение при­ ложено к отклоняющим пластинам трубки, вследствие чего электронный луч прочерчивает на экране прямую линию. Этот вид развертки носит название л и н е й н о й р а з в е р т к и . На рис. 67,а представлена функциональ­ ная схема формирования линейной развертки. Она со­ стоит из электронного реле, генератора развертки, па­ рофазного усилителя и электроннолучевой трубки.

Специально поданным напряжением установим све­ тящееся пятно на экране трубки в точку А (рис.67,6), а затем подведем к горизонтально отклоняющим пла­ стинам пилообразное напряжение. Под действием это­ го напряжения разность потенциалов между пластина­

нет наибольшего значения. -За это время пятно переме­ стится с точки А в точку В и вычертит линию разверт­

менение напряжения происходит от максимума к мини­ муму, вследствие этого светящееся пятно должно воз­ вратиться в первоначальное положение. Путь слева на­ право называется прямым ходом развертки, а возвра­ щение пятна в точку А — обратным ее ходом.

Время прямого и обратного хода развертки опре­ деляется временем нарастания и спадания пилообраз-

133

ного напряжения, а длина развертки его амплитудой. Масштаб развертки определяется скоростью пере­ мещения пятна на экране. Обратный ход в индикаторах не используется. Чтобы пятно не вычерчивало разверт­ ку при обратном ходе, трубку запирают высоким от­

рицательным напряжением.

Электронное реле служит для формирования дли­ тельности развертки и подсветки ее прямого хода. В качестве электронного реле могут применяться любые схемы ждущих мультивибраторов. Задачей генератора развертки является формирование пилообразного на­ пряжения. Типовая принципиальная схема формирова­ ния линейной развертки приведена на рис. 67,в. С по­ мощью описанного выше индикатора мы определяем только расстояние до обнаруженного объекта.

Развертка, образующаяся при перемещении элект­ ронного луча по радиусу от центра экрана к его краю,

развертки вокруг центра экрана синхронно с вращени­ ем антенны. Такую развертку можно получить на экра­ не электроннолучевой трубки с магнитным управлением и вращающейся развертывающей катушкой. Отклонение светового пятна на экране трубки с магнитным управ­ лением пропорционально силе тока, проходящего через развертывающую катушку.

Чтобы пятно перемещалось по экрану с постоянной скоростью, ток через катушку должен нарастать линей­ но, т. е. иметь пилообразную форму. Принцип получе­ ния радиально-круговой развертки и функциональная схема показаны на рис. 68. .

Когда ток в катушке отсутствует, световое пятно находится в центре экрана (рис. 68,6, точка А). При прохождении электрического тока через развертываю­ щую катушку возникнет магнитное поле. Начиная . с момента ток в катушке начинает возрастать. Под действием магнитного поля электронный поток отклоня­ ется от своего начального положения. Направление от­ клонения определяется по правилу правой руки, считая за направление тока направление, обратное движению

135

мени возрастания тока в катушке световое пятно на эк­ ране трубки переместится из точки А в точку Б, вычер­ тив на экране трубки радиальную развертку. При убы­ вании тока пятно возвратится в точку А.

Посредством механической передачи (зубчатой, фрикционной и др.) можно осуществить вращение раз­ вертывающей катушки. В этом случае ее магнитное по­ ле будет вращаться, вызывая вращение линии разверт­ ки. Синхронизируя эти вращения с вращением антен­ ны, можно так установить развертывающую катушку, что направление развертки будет соответствовать на­ правлению антенны.

Таким образом, с помощью радиально-круговой раз­ вертки можно определить не только расстояние, но и направление. Применение трубки с большим временем послесвечения в таких индикаторах позволяет наблю­ дать обстановку вокруг корабля на различных направ­ лениях и вести наблюдение за различными целями од­ новременно. Такие индикаторы называются и н д и к а ­ т о р а м и к р у г о в о г о о б з о р а . Функциональная схема для получения такой развертки аналогична пре­ дыдущей. Отличие заключается в том, что генератор и усилитель формируют пилообразный ток, а не напря­ жение. Принципиальная схема и графики образования пилообразного тока приведены на рис. 68,в.

Метод получения радиально-круговой развертки вращением развертывающей катушки прост, но имеет ряд существенных недостатков. Основным из них явля­ ется сложность механической конструкции блока труб­ ки. Поэтому в современных радиолокационных станци­ ях, имеющих индикаторы кругового обзора, вращаю­ щуюся развертку получают электрическим путем с при­ менением неподвижных развертывающих катушек.

В состав каждого индикатора входит схема форми­ рования отметок сигнала. Она представляет собой обыч­ ный однокаскадный или двухкаскадный видеоусилитель И служит для дополнительного усиления видеосигналов.

§ 3. Осциллографы

Для наблюдения и исследования форм сложных ко­ лебаний применяются шлейфные и электронные осцил­ лографы. Электронные осциллографы позволяют наблю­

137

дать форму, измерять амплитуду и длительностьперио­ дических, а также импульсных напряжений и токов, коэффициент амплитудной модуляции, частоту колеба­ ний, сдвиг фаз и исследовать различные характеристи­ ки.

Современный электронный осциллограф является сложным измерительным прибором. Для проверки ра­ диолокационных станций наибольшее распространение получили электронные осциллографы типов С1-2 (25-И) и С1-5А (СИ-1). Передняя панель электронного осцил­ лографа С1-2 показана на рис. 69. Всю схему этого прибора можно разбить на следующие основные части: усилитель сигналов; блок развертки со схемой син­ хронизации; калибратор длительности; калибраторы ам­ плитуды.

Усилитель сигналов усиливает исследуемые импуль­ сы для нормального их воспроизведения на экране труб­ ки. Амплитуда сигналов регулируется скачками при помощи переключателей П7 и Я8, а также плавно — по­ тенциометром Ri.

Блок развертки служит для формирования линейной развертки на экране трубки. Яркость и фокус разверт­ ки регулируется потенциометрами Ri3 и /?м.

В приборе предусмотрено четыре вида развертки: непрерывная, ждущая, ждущая с задержкой и разверт­ ка от сети переменного тока. Смена разверток может быть произведена переключателем' Я4. Непрерывная развертка используется для наблюдения непрерывных процессов. Частота непрерывной развертки регулирует­ ся в широких пределах: скачками — переключателем ■Яэ и плавно — потенциометром Да.

Для наблюдения импульсных процессов применяет- ■ ся ждущая развертка, запускающаяся напряжением ис­ следуемого сигнала. Длительность ждущей развертки можно изменять скачками переключателем Я9.

Ждущая развертка с задержкой используется для наблюдения формы переднего фронта импульсов. Время задержки можно плавно изменять потенциометром R-,.

Развертка от сети переменного тока используется для измерения частот, кратных частоте питающего на­ пряжения. Изменение вида синхронизации производит­ ся переключателем Я5, а переключателем П10 и потен­ циометром Ro подбирается полярность и амплитуда на-

138

пряжения синхронизации. Калибратор длительности служит для измерения длительности импульсов. Вклю­ чается он переключателем Пв. В зависимости от скоро-

J 3 9