книги из ГПНТБ / Пелюхов П.И. Основы радиолокации учебное пособие

Схема одного из видеоусилителей изображена на рис. 85. Анодная нагрузка представляет собой последовательно вклю­ ченные сопротивления £?а и катушку индуктивностиLa.

Катушка индуктивности L a компенсирует вредное влия­ ние на частотную характеристику междуэлектродной емкости лампы Jli в области высоких частот видеодиапазона, так как

Если кабель присоединить к анодной нагрузке видеоуси­ лителя, то в области высоких частот емкостное сопротивление

Х с = ---- может оказаться малым в сравнении с анодной па-

(0С

грузкой, т. е. анодная нагрузка будет шунтирована малым сопротивлением Х с, в результате чего резко уменьшится коэффициент усиления видеоусилителя.

121

Г л а в а III

И Н Д И КА Т О РЫ Р А Д И О Л О К А Ц И О Н Н Ы Х СТАНЦИЙ

§ 13. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИНДИКАТОРАХ

Индикатор радиолокационной станции — это устройство, предназначенное для наблюдения за целями и измерения их координат. Сигналы, поступающие с выхода приемника на индикатор, преобразуются и становятся доступными для на­ блюдения.

Расположение отраженных сигналов на экране индикато­ ра позволяет судить о положении объектов наблюдения в пространстве относительно радиолокационной станции, а в ря­ де случаев о размерах и характере наблюдаемых объектов (одиночный самолет-истребитель, группа бомбардировщиков и т. д.).

Индикаторы должны обеспечивать уверенное обнаружение радиолокационных целей, одновременное наблюдение за ни­ ми, удобство и высокую точность измерения их координат. Кроме того, индикаторы не должны заметно снижать разре­ шающую способность станции.

По числу измеряемых координат индикаторы можно раз­ делить на одномерные, двухмерные и трехмерные, измеряю­ щие соответственно одну, две и три координаты обнаружен­ ной цели (рис. 87).

По характеру измеряемых координат индикаторы подраз­ деляются:

—на индикаторы дальности;

—индикаторы дальности и азимута;

—индикаторы дальности и угла места;

—индикаторы дальности и высоты;

—индикаторы угловых координат.

Вид индикаторов и их количество определяются тактиче­ ским назначением данной радиолокационной станции.

Индикаторы могут иметь различные виды разверток: пря­ молинейную, кольцевую, радиально-круговую, строчную и др.

Индикаторы подключаются к выходу приемного устройства и могут воспроизводить принятый сигнал в форме звука, све­ тового эффекта или механического действия.

122

Наиболее простыми являются акустические индикаторы. На некоторых радиолокационных станциях при определении координат находят применение стрелочные индикаторы (ра­ диовысотомеры малых высот, самолетные радиодальномеры и др.). Однако в современных радиолокационных станциях наиболее широкое распространение получили индикаторы с электронно-лучевой трубкой.

Применение электронно-лучевой трубки в индикаторах позволяет:

—раздельно при определенных условиях наблюдать на ее экране импульсы, отраженные от большого количества целей;

—сравнивать видимые на экране отраженные импульсы по их форме и интенсивности.

Важнейшее достоинство электронно-лучевой трубки со­ стоит также в том, что она как электронный прибор облада­ ет практически безынерционностью действия и требует для управления электронным потоком ничтожно малого количе­ ства энергии.

В электронно-лучевой трубке электронный поток, модули­

рованный по интенсивности или отклоняемый в соответствии с принятыми сигналами, преобразуется в визуально наблю­ даемый сигнал при возбуждении флуоресцирующего матери­ ала экрана трубки.

Кроме трубки, в состав индикатора входит ряд других устройств: генератор прямоугольных импульсов, генераторы развеоток и масштабных меток, генераторы импульсов засвета, усилители, источники питания.

Отметку цели можно получить на экране трубки двумя пу­ тями: изменением яркости светового пятна или отклонением его с линии развертки. В соответствии с этим все индикаторы могут быть разделены на две группы: индикаторы с ампли­ тудной отметкой и индикаторы с яркостной отметкой.

Рассмотрим первоначально устройство электронно-лучевых трубок, применяемых в индикаторах радиолокационных станций.

§ 14. УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ ТРУБОК ИНДИКАТОРОВ

Электронно-лучевая трубка — это электровакуумный при­ бор. Она представляет собой стеклянную колбу с располо­ женными внутри электродами и состоит из электронного про­ жектора, отклоняющей системы и экрана.

Электронный прожектор включает ряд электродов, раз­ мещенных внутри колбы, в узкой ее части. Прожектор пред ­ назначен для создания остронаправленного электронного пуч-

124

ка — потока быстро летящих свободных электронов вдоль

электронной бомбардировки. Это перемещение достигается отклонением электронного потока (луча) электрическим или магнитным полем относительно оси трубки.

Экран трубки представляет собой слой флуоресцирующего вещества, нанесенного на внутренней поверхности широкой

части колбы.

Флуоресцирующее вещество обладает свойством светиться под действием бомбардировки его электронами, обладающи­ ми значительной энергией, в результате чего на экране труб­ ки в точке падения электронного потока появляется светяще­ еся пятно.

В зависимости от способа фокусирования и отклонения электронного потока трубки могут быть:

—с электростатическим управлением;

—с магнитным управлением.

Иногда применяют трубки смешанного типа, в которых фокусирование электронного потока производится при по­ мощи электрического поля, а отклонение потока — при помо­ щи магнитного поля.

Электронно-лучевая трубка с отклонением луча электрическим полем (электростатическая трубка)

Электронный прожектор трубки состоит из катода с кос­

ют цилиндрическую форму, причем их оси совпадают с осью трубки.

Электроны, получившие правильное направление движения, проходят через отверстие в управляющей сетке и сходятся вблизи него (рис. 88).

Управляющая сетка предназначена для регулирования ко­ личества электронов, пролетающих к экрану вдоль оси труб­ ки, и предварительной фокусировки электронного луча. Ре­

125

гулирование достигается изменением напряжения между сет­ кой и катодом. В свою очередь, изменение плотности элекТ' ронного потока, проходящего через сетку, обусловливает изменение яркости светящегося пятна на экране трубки.

Обычно сетка имеет отрицательный потенциал относитель­ но катода. Путем увеличения напряжения между сеткой и катодом можно вообще «запереть» трубку, т. е. добиться такого положения, когда электронный поток после сетки бу­ дет полностью отсутствовать.

г

Рис. 88. 1—катод; 2—управляющий электрон (сетки); 3 -первый анод; 4—второй анод; 5—вертикально отклоняющие пластины; 6 —гори­ зонтально отклоняющие пластины; 7—баллон; 8 —экран; 9 и 10—сопро­ тивления потенциометра

Управляющая сетка имеет форму стаканчика с неболь­ шим отверстием в донышке, а первый и второй аноды — фор­

порядка нескольких тысяч вольт. Оба эти напряжения поло­ жительные по отношению к катоду. Электрическое поле, со­ здаваемое анодами, ускоряет движение электронов и одновре­ менно фокусирует электронный поток в узкий пучок (луч), что дает возможность получить па экране светлое пятно очень малого диаметра. Управление фокусировкой луча может осу­ ществляться путем изменения напряжения, подводимого к первому аноду (рис. 88).

Перегородки, показанные внутри первого и второго анод­ ных цилиндров, служат для улавливания тех электронов, которые отклонились от траектории общего потока и потому не поддаются фокусировке.

В электростатической трубке отклонение остронаправлен­ ного электронного потока осуществляется электрическим по­ лем, создаваемым напряжением, которое подводится к двум парам пластин (рис. 88).

126

Одна пара пластин установлена под прямым углом к дру­ гой, причем плоскости пластин одной пары расположены горизонтально, а другой — вертикально.

Отклоняющее электрическое поле воздействует на элект­ роны в направлении, перпендикулярном оси трубки. При от­ сутствии напряжения на отклоняющих пластинах сфокусиро­ ванный электронный поток падает в центр экрана.

Если к пластинам какой-либо пары приложено напряже­ ние, то электронный поток отклоняется от оси трубки к плас­ тине, имеющей в данный момент положительный заряд. Ве­ личина отклонения потока h по экрану прямо пропорцио­

электронно-лучевой трубки, вызывая в месте падения све­ чение флуоресцирующего вещества экрана. Яркость свечения зависит от состава этого вещества, а также от числа падаю­ щих па экран электронов в единицу времени и их скорости, Одной из важнейших характеристик экрана является вре­ мя послесвечения — время, в течение которого экран продол­ жает светиться после того, как прекратится его возбуждение. Различают экраны с малым и большим послесвечением. Время послесвечения экранов с малым послесвечением изме­ ряется сотыми или десятыми долями секунды. Время после­ свечения экранов с длительным послесвечением измеряется

секундами или десятками секунд.

Внутренняя поверхность электронно-лучевой трубки по­ крывается тонким слоем графита, называемым аквадагом. Аквадаг обычно соединяют со вторым анодом (рис. 88). Аквадаг необходим для отвода вторичных электронов, кото­ рые создаются в результате бомбардировки экрана первич­ ным электронным потоком. Если не отводить вторичные электроны, то они, двигаясь от экрана к аноду и заряжая стенки трубки, будут искажать фокусировку электронного луча.

Электронно-лучевые трубки с отклонением луча магнитным полем (трубки с магнитным управлением)

Виндикаторах радиолокационных станций, кроме трубок

сэлектростатическим управлением, очень часто применяются электронно-лучевые трубки с отклонением луча магнитным

127

полем. Внутреннее устройство такой трубки показано на рис. 89.

Электронный прожектор в трубке с магнитным управле­ нием может иметь те же элементы, что и электронный про­ жектор трубки с электростатическим управлением. Различие между этими двумя трубками может быть в системе фокуси­ ровки и отклонении электронного потока.

системы; 6—фокусирующая катушка; 7—отклоняющая катуш­ ка; 8—экран; 9—второй анод; 10—баллон; 11—потенциометр

Фокусирование электронного потока в трубках с магнит­ ным управлением часто производится магнитным полем, со­ здаваемым постоянным током при его прохождении через фокусирующую катушку (рис. 89). Витки провода фокуси­ рующей катушки, надетой на горловину трубки, заключены в железный каркас, имеющий круговой воздушный зазор. По­ стоянный ток, протекающий по обмотке, создает в центре катушки сильное магнитное поле, направление которого по­ казано на рис. 89. Управление фокусировкой достигается пу­ тем изменения величины тока в фокусирующей катушке.

Отклонение электронного потока относительно оси труб­ ки в любом направлении осуществляется магнитным полем, перпендикулярным к оси трубки. Направление воздействия магнитного поля на электронный поток может быть опреде­ лено по известному правилу левой руки.

Отклоняющие системы бывают неподвижные или враща­ ющиеся. Неподвижная отклоняющая система может состоять из двух или нескольких пар катушек, намотанных на коль-

128

левой или квадратный сердечник (рис. 90,а и б). Катушки надеваются на горловину трубки.

Магнитное поле создается электрическим током, протека­ ющим через систему отклоняющих катушек. Когда ток про­ текает в указанных на рис. 90,а направлениях, магнитные потоки, создаваемые токами катушки, имеют противополож­ ное направление в сердечнике и одинаковое направление в пространстве, где находится горловина трубки.

Показанное на рис. 90,о магнитное поле будет отклонять электронный луч влево, если он направлен от чертежа к чи­ тателю.

В том случае, когда требуется создать отклонение элект­ ронного луча как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, применяют четыре катушки, намотанные на квад­ ратный сердечник (рис. 90,6).

Магнитное поле, образуемое током в катушках А и В (при отсутствии тока в катушках Б и Б), вызывает горизон­ тальное отклонение луча, а поле, создаваемое током ц обмот­ ках Б и Г (при отсутствии тока в катушках А и В), — верти­ кальное отклонение.

Величина отклонения h электронного луча по экрану в трубках с магнитным управлением пропорциональна числу ампервитков отклоняющей катушки и обратно пропорциональ­ на квадратному корню из величины анодного напряжения.

Отношение ~ —~ k u, где h — в мм, / — ток в а, W — число

I w

витков отклоняющей катушки, называется ч у в с т в и т е л ь ­ н о с т ь ю трубки с магнитным управлением.

§15. ИНДИКАТОРЫ ДАЛЬНОСТИ

Спомощью индикатора дальности измеряют одну коорди­ нату — дальность до цели. В современных радиолокационных станциях применяются индикаторы дальности с амплитудной

отметкой цели.

В индикаторе с амплитудной отметкой применяется элек­ тронно-лучевая трубка с электростатическим управлением, так как такая трубка почти не искажает формы кратковременных видеоимпульсов.

В импульсных радиолокационных станциях дальность до цели определяется путем измерения времени запаздывания отраженных от цели импульсов относительно времени излуче­ ния импульсов передатчика:

D =1и,

где k — постоянный коэффициент, равный

Следовательно, любой индикатор, по которому можно опре­ делить дальность, представляет собой своеобразные часы, за­ пускаемые один раз за каждый период посылки импульсов радиолокационной станцией.

Индикаторы, применяемые для измерения дальности, пред­ ставляют собой достаточно сложные и точные измерительные устройства. Необходимо, во-первых, чтобы индикатор как измерительный прибор позволил измерить крайне незначитель­ ные отрезки времени, исчисляемые единицами, десятками, сот­ нями или тысячами микросекунд, во-вторых, при измерении времени запаздывания погрешность, вносимая самим индика­ тором, должна быть значительно меньше измеряемого отрезка времени. Например, если общая погрешность измерения даль­ ности данной радиолокационной станцией не превышает 1 км, то погрешносчь измерения времени запаздывания, вносимая индикатором, должна быть меньше 6,66 мксек (1 км наклонной дальности соответствует времени запаздывания 6,66 мксек).

Методы измерения времегги запаздывания (дальности), при­ меняемые в том пли ином индикаторе, могут быть различными в зависимости от назначения радиолокационной станции.

Индикатор дальности с прямолинейной разверткой

В индикаторах дальности с прямолинейной разверткой шкала дальности соответствует диаметру электронно-лучевой трубки (рис. 87,а); отметки цели изображаются в виде им­ пульсов, отстоящих относительно начала шкалы на расстоя­ нии. пропорциональном дальности до цели.

130