6.2.3 Индикатор кругового обзора с неподвижной отклоняющей системой

При создании РКР с помощью неподвижных ОК необходимое изменение напряженности магнитного поля может быть получено применением двух и более пар неподвижных отклоняющих катушек. Обычно используют две пары взаимно перпендикулярных неподвижных катушек, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси трубки.

На рис.6.16 приведена функциональная схема типового ИКО, использующего неподвижные отклоняющие системы для создания РКР.

Рис.6.16. Функциональная схема типового ИКО, использующего неподвижные отклоняющие системы для создания РКР

Катушки питаются синхронными импульсами тока одинаковой формы и длительности, обеспечивающими требуемый закон радиальной развертки дальности. Для поворота линии развертки на экране трубки импульсы тока в катушках модулируются по амплитуде соответственно по синусоидальному и косинусоидальному законам. Процесс формирования РКР пояснен рис.6.17, из которого следует, что для получения линейной радиальной развертки должно быть выполнено условие

y(t) = ctg βx(t), (6.8)

где ctg β – постоянный коэффициент, характеризующий направление линии развертки на экране трубки. Необходимость вращения линии развертки вокруг точки О приводит к необходимости изменения этого коэффициента.

Рис.6.17. Упрощенная схема формирования отклоняющих токов

Условие неизменной длины АО = R линии развертки можно записать в виде

X_m² + Y_m² = R² (6.9)

С учетом (6.8) из (6.9) можно получить

X_m = R sinβ; Y_m = R cosβ. (6.10)

Если обозначить w – число витков каждой пары катушек, а k – чувствительность трубки, то из (6.10) получим

X_m= k I_mx w = R sinβ; Y_m = k I_my w = R cosβ. (6.11)

Тогда

I_mx = R sinβ/(k w); I_my = R cosβ/(k w). (6.12)

Необходимые законы изменения тока во времени показаны на рис.6.17.

Формирование модулированных по амплитуде импульсов тока (рис.6.18) может быть получено различными способами. Практически находят применение схемы, в которых предварительно создаются импульсы развертки нужной частоты и длительности с последующей их модуляцией по закону sinβ и cosβ. Функциональная схема такого устройства приведена на рис.6.17. Импульсы линейно изменяющегося тока одинаковой амплитуды и длительности поступают на модулирующее устройство, которому передается вращение антенны. Варезультате получаются два вида амплитудно-модулируемых импульсов тока, необходимых для получения РКР при двух парах неподвижных отклоняющих катушек. В качестве модулирующего устройства могут быть применены:

• синусно-косинусный потенциометр;

• переменный (синусно-косинусный) емкостной делитель напряжения;

• синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ);

• сельсин.

Рис.6.18. Эпюры, поясняющие формирование модулированных по амплитуде импульсов

Синусно-косинусный потенциометр обеспечивает наиболее простое по конструкции устройство. Основной недостаток – наличие трущихся контактов, что ограничивает надежность и срок службы.

Переменный емкостной делитель напряжения может применяться при очень быстрых развертках. Форма пластин конденсаторов переменной емкости выбирается так, чтобы при вращении их роторов коэффициент передачи изменялся по синусоидальному закону.

СКВТ схематически изображен на рис.6.19. Статорные обмотки СКВТ пространственно расположены под углом 90^о. Ротор СКВТ вращается синхронно с антенной. При подаче на роторную обмотку импульсов развертки одинаковой амплитуды со статорных обмоток могут быть получены необходимые импульсы. Для СКВТ необходимы элементы, позволяющие фиксировать положение начала линии развертки (фиксаторы).

Рис.6.19. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ)

Сельсин в качестве модулятора может быть применен по схеме, показанной на рис.6.20. При подаче на вход сельсина импульсов напряжения развертки на выходе получаются необходимые импульсы. С помощью изменения величины сопротивления между общей точкой О и движком потенциометра R, можно получить сдвиг фаз напряжений U₁ и U₂ на 90^о.

Рис.6.20. Схема включения сельсина в качестве модулятора

Устройства фиксации начала развертки. Для нормальной работы ИКО необходимо, чтобы электронный пучок каждый раз начинал движение из одной и той же точки экрана (центра). Этого можно достичь, если:

• все развертывающие напряжения для этой точки равны нулю;

• результирующие горизонтально и вертикально отклоняющие магнитные поля отсутствуют, что наблюдается при равенстве анодных (коллекторных) токов всех оконечных усилителей.

При прохождении серии пилообразных импульсов, содержащих постоянную составляющую, через модулятор на СКВТ или сельсине, происходит потеря постоянной составляющей, что отличает их от требуемых. Поэтому начало развертки будет перемещаться.

Рассмотрим действие фиксаторов уровня. Оно основано на использовании свойств нелинейной переходной цепи (рис.6.21). Если серия импульсов (рис.6.22,а) проходит через линейную цепь RC , имеющюю одинаковые сопротивления заряда и разряда (R_з = R_р), то происходит потеря постоянной составляющей выходного сигнала (6.22,б). Конденсатор, зарядившись за время действия импульса, за время паузы разряжается не полностью. Поэтому напряжение на переходной емкости растет до уровня постоянной составляющей, т.е. конденсатор заряжается под действием постоянной составляющей входного напряжения.

Рис.6.21. Схема фиксатора уровня

При прохождении импульсов через нелинейную переходную цепь (R_з ≠ R_р) и при том R_з >> R_р, конденсатор быстро разряжается после окончания входного импульса. Поэтому постоянная составляющая на выходе почти полностью сохраняется (рис.6.22,в). Таким образом, происходит фиксация нулевого уровня снизу. Аналогично, при R_з << R_р может быть осуществлена фиксация нулевого уровня сверху.

Рис.6.22. Эпюры, поясняющие работы фиксатора уровня

Рассмотрим работу простейшего фиксатора нулевого уровня снизу по принципиальной схеме (рис.6.21).

Во время действия импульсов (а) происходит заряд конденсатора С. Поскольку при этом напряжение U_вых = U_вх – U_с > 0 и приложено плюсом к катоду диода (нелинейный элемент), а минусом к аноду, то диод заперт и ток заряда проходит через R_з = R. В паузах, когда U_вх = 0, конденсатор С разряжается, т.к. при этом напряжение U_вых = –U_с < 0 и приложено плюсом к аноду, а минусом к катоду, диод в этом случае открыт. Внутреннее его сопротивление в проводящем состоянии мало R_д << R, поэтому R_р ≈ R_д и ток разряда происходит быстро через диод.

Сравнение способов получения РКР. Основными преимуществами отклоняющих систем с вращающимися катушками являются:

• простота генератора развертки дальности, обусловленная независимостью амплитуды тока развертки от азимутального положения;

• возможность использования ОК без сердечников, что позволяет уменьшить вес системы;

• потребление меньшей мощности от источников питания;

• отсутствие вращающегося трансформатора исключает вносимые им искажения развертки.

С другой стороны, при неподвижных ОК не требуется устройство механического вращения ОК. В РЛС РТВ широко используются оба перечисленных способа получения РКР.