Принципи радіолокації

Структурна схема МОК

Рисунок 1: Зображення, що відображається на екрані МОК

Рисунок 1: Зображення, що відображається на екрані МОК

Індикатор кругового спостереження використовує лінійну прокрутку, яка обертається навколо центру синхронного екрану антени (радіально-кругова прокрутка). Цей індикатор відображає зображення, подібне до карти місцевості, охопленої функцією спрямованості антени. Центр екрану (джерело розгортання) відповідає положенню радара. На екрані збільшений залишок, тому зображення залишаються відображатися до наступного прокручування.

Азимут вимірюється у верхній частині екрана (нульовий азимут). Цей напрямок представляє або положення Півночі (реальний азимут), або напрямок корабля або літака (відносний азимут).

Рисунок 2: Блок-схема МОК

Схема зношується

Схема затвора формує імпульси, необхідні для синхронізації індикатора з передавачем. Синхронізація здійснюється за допомогою пускових імпульсів від синхронізатора. Ці імпульси забезпечують синхронізацію схеми освітлення, генератора розгортання та схеми управління розгортанням.

Індикатори старих радіолокаційних систем синхронізувались пусковими імпульсами безпосередньо від модулятора; сучасні радари мають спеціальні схеми для формування імпульсів синхронізації індикаторів (наприклад, радіолокаційний синхронізатор ASR-910 генерує спеціальний імпульс синхронізації TA-39).

Схема освітлення

Етап освітлення генерує прямокутні імпульси, звані імпульсами освітлення, які відкривають електронно-променеву трубку під час розгортання; ці імпульси подаються на прискорювальний анод трубки. Інтенсивність лінії розмотування залежить від рівня постійної напруги, що подається на цей електрод. Імпульси освітлення синхронізуються з пусковими імпульсами.

Відеопідсилювач

Відеопідсилювач підсилює відеочастотні сигнали від приймача і застосовує їх до сітки управління ЕПТ, яка відображається на екрані. Для гарного відображення необхідно забезпечити певний взаємозв'язок між яскравістю та контрастністю.

Також у цій схемі ехо-сигнал змішується з іншими сигналами, які будуть відображатися: сигналами розпізнавання, градаціями тощо. Яскравість градації відстані та азимуту можна регулювати окремо від яскравості ехо-сигналів.

Схема управління розгортанням

Для синхронізації обертання обмотки з антеною інформацію про азимут (напрямок) антени необхідно перетворити в електричні сигнали. Ці сигнали подаються за допомогою системи синхронної передачі (STS) кута повороту, системи, яка зазвичай виконується за допомогою селсін. Синхронні сигнали передачі контролюють амплітуду і полярність напруг розгортання, що подаються на котушки відхилення.

Амплітуда напружень, що розгортаються, модулюється відповідно до синусоїдального закону, що відповідає обертальному руху антени.

Рисунок 3: Масштаб відстані та натяг пилкоподібного зуба

Генератор напруги розгортання

Генератор напруги розгортання генерує напругу, необхідну для відхилення електронного пучка на екрані електронно-променевої трубки. Ця напруга є лінійною змінною напругою TLV (пилкоподібна) і подається на котушки відхилення. Тривалість TLV залежить від обраної шкали відстані. Максимальна амплітуда TLV пропорційна розміру екрана.

При використанні системи фіксованих котушок відхилення амплітуда лінійно змінної напруги модулюється відповідно до синусоїдального закону, що відповідає обертанню антени. Між напругами, що подаються на котушки горизонтального та вертикального відхилення, існує різниця фаз 90 градусів синусоїдального закону (вертикальна напруга модулюється відповідно до закону косинусів, а горизонтальна напруга відповідно до закону синусоїди).

Рисунок 4: Обертання обмотки з нерухомими котушками

Рисунок 4: Обертання обмотки з нерухомими котушками

Напруга розмотування повинна виробляти лінійне розгортання. Через індуктивність котушки напруга повинна мати трапецієподібну форму для отримання пилкоподібного струму в котушках відхилення.

Катодно-променева трубка

Катодно-променева трубка виконує роль перетворення сигналів та напруг, що подаються на вхід, у візуальне зображення. Всі електронно-променеві трубки складаються з таких трьох основних елементів: електронної гармати, системи відхилення та екрану. Електронна гармата генерує дуже сфокусований електронний промінь. Система відхилення відхиляє промінь, щоб потрапити на екран у потрібній точці, і на цьому екрані відображається невелика яскрава пляма.

Відхилення електронного пучка можна досягти двома методами:

електростатичний, при якому відхилення та фокусування електронного пучка здійснюється за допомогою електричного поля, і
електромагнітне поле, в якому магнітне поле забезпечує відхилення та фокусування електронного пучка.

Основною відмінністю електростатичного відхилення від електромагнітних відхиляючих трубок є метод управління відхиленням та фокусуванням електронного пучка. Обидва типи ламп містять електронну гармату і виконують прискорення та управління електронним пучком за допомогою електричного поля. Конструктивна реалізація двох типів електронно-променевих трубок є подібною, єдина відмінність полягає в тому, що для електромагнітних елементи відхилення та фокусування (котушки) встановлюються поза трубкою. Через це, а також через те, що напруги, необхідні для відхилення, нижчі, у випадку МОК найчастіше використовують трубки з електромагнітним відхиленням.

Екрани електронно-променевої трубки, що використовуються в кругових індикаторах спостереження, покриті фосфоресцентною речовиною з великим залишком. Це необхідно, оскільки сигнал, що відбивається від цілі, з'являється дуже короткий час кожного разу, коли антена обертається. Цільове зображення зберігатиметься на екрані індикатора навіть після того, як сигнал від нього більше не буде отриманий, що дозволяє його спостерігати та вимірювати його координати.

Завдяки властивостям фосфоресцентної речовини екрани МОК мають максимальний динамічний діапазон 12 дБ. Звідси випливає, що оптимальним значенням відношення сигнал/шум ехо-сигналу є 4: 1.

Підсилювач напруги розгортання

У випадку електронно-променевих трубок з електромагнітним відхиленням відхилення електронів пропорційне напруженості магнітних полів. Інтенсивність магнітних полів у свою чергу залежить від інтенсивності струмів у котушках відхилення. Підсилювачі забезпечують необхідне значення струмів відхилення для досягнення бажаного відхилення електронного пучка.

Рисунок 5: Натяг пилкоподібного трапеції

Також за допомогою цих підсилювачів контролюється центрування зображення на екрані, відповідно переміщення центру розгортання.

Котушки відхилення

Зображення на МОК створюється обертанням сувої навколо центру екрана. Найпростіший спосіб обертання розгортання полягає в повороті котушки відхилення навколо шийки електронно-променевої трубки синхронно з антеною (наприклад, МОК російського аналогового радара Р - 12). Однак цей спосіб має деякі недоліки, такі як більші помилки або проблеми з технічним обслуговуванням, характерні для механічних систем передач із шестернями.

Сучасні індикатори МОК використовують фіксовані котушки відхилення, як показано на малюнку, і містять спеціальні електронні схеми для обертових магнітних полів. (наприклад, РЛС ASR-910 IOC.) Дві котушки, з'єднані послідовно, використовуються для створення вертикального магнітного поля. Дві інші котушки, також з'єднані послідовно, розташовані так, що утворюють магнітне поле в горизонтальній площині. Котушки, позначені N-S, генерують магнітне поле в горизонтальній площині, називаючись котушками вертикального відхилення, а котушки, позначені E-V), генерують магнітне поле у вертикальній площині, називаючись котушками горизонтального відхилення. Для кращого розуміння пам’ятайте, що електрони відхиляються в площині, перпендикулярній лініям магнітного поля.

Блоки живлення

Блок живлення генерує всі напруги живлення, необхідні для роботи індикатора, включаючи високу анодну напругу (порядку кіловольт). Джерела включають ряд вимірювальних та захисних ланцюгів.

(Хоча це не показано на блок-схемі, багато показників включають схеми для визначення відстані та азимуту цілей. Ці схеми, в свою чергу, синхронізуються через схему затвора).