50

Лекция №13

7. Индикаторы кругового обзора НРЛС

Индикатор кругового обзора (ИКО) предназначен для:

1.Воспроизведения на ИКО радиолокационного изображения характеризующее

надводную остановку на основе информации,получаемой от приемника НРЛС, лага и гирокомпаса.

2.Измерения координат надводных объектов.

3.Оперативного управления работой НРЛС и контроля ее работоспособности.

ИКО является оконечным звеном НРЛС. Информацию с ИКО «снимает»

визуально оператор – штурман. Она же может поступать в специализированную вычислительную машину для определения параметров движения целей.

Информация ИКО может воздействовать на зрение или на слух оператора.

Наибольшее распространение в НРЛС получили ИКО со зрительным съемом информации.

По положению объектов и своего судна на ИКО можно судить о навигационной обстановке.

ИКО классифицируется по следующим признакам:

-по типу используемых воспроизводящих информацию устройств;

-по назначению НРЛС;

-по методу получения отметки цели;

-по типу применяемой развертки.

По типу используемых воспроизводящих устройств –электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) с магнитным управлением электронного луча (CRT - Cathode Ray Tube), а в новых разработках НРЛС – жидкокриссталические (ЖК) дисплеи (LCD-

мониторы - Liquid Crystal Display)

В зависимости от назначения индикатора ЭЛТ могут быть с различным

послесвечением (от долей секунд до минут).

По назначению – в зависимости от типа НРЛС – обнаружения, обзора земной или водной поверхности, точного определения координат и т.п.

По типу применяемой развертки – ЭЛТ с линейной, круговой, радиально-

круговой и спиральной разверткой, а также с разверткой в прямоугольных

координатах: дальность – азимут; дальность - угол места; азимут - угол места и др.

По числу определяемых координат - одно, двух и трехкоординатные

(трехмерные) индикаторы.

По методу получения отметки цели – индикаторы с амплитудной или

яркостной отметкой.

В индикаторах судовых РЛС применяют ЭЛТ с длительным послесвечением

экрана, электромагнитным управлением и фокусировкой электронного потока (луча), радиально-круговой разверткой. Модуляция луча яркостная, то есть яркость пятна на экране ЭЛТ изменяется в соответствии с амплитудой поступающих

сигналов [1,4,9,10].

Работа ЭЛТ требует определенных питающих напряжений и токов, подводимых

к ее внутренним электродам и внешним катушкам, размещаемым на горловине ЭЛТ.

К электродам ЭЛТ подводятся напряжения накала катода, первого и второго анодов, модулирующее напряжение.

Напряжение накала катода обеспечивает эмиссию электронов с него, за счет которой и создается электронный луч. Движение сфокусированного тонкого пучка электронов (луча) с катода к экрану обусловлено высокими напряжениями на первом

и втором анодах, однако оно становится возможным лишь при определенном

51

модулирующем напряжении между катодом и сеткой-модулятором ЭЛТ.

В исходном состоянии на сетке относительно катода действует отрицательное

напряжение несколько десятков вольт, запирающее ЭЛТ. При уменьшении отрицательного напряжения на сетке ЭЛТ отпирается, то есть появляется

электронный луч, вызывающий свечение люминофора экрана. По мере уменьшения этого отрицательного напряжения увеличивается количество электронов в луче и яркость свечения экрана возрастает.

Между сеткой и катодом ЭЛТ прикладываются все напряжения, которые создают видимое на экране изображение. В качестве этих напряжений используются

видеоимпульсы приемника, импульсы НКД, ПКД, отметки курса, подсветки развертки и электронного визира, а также постоянное напряжение, запирающее ЭЛТ и определяющее исходный уровень яркости луча развертки на экране. Регулировка

общей яркости луча обычно осуществляется потенциометром, размещенным на панели управления НРЛС.

На горловине ЭЛТ располагаются катушки фокусировки, смещения и отклонения луча.

Фокусирующая катушка создает магнитное поле, направленное вдоль оси ЭЛТ,

обеспечивающее движение электронного луча к экрану по скручивающейся спирали. При этом устраняется взаимное отталкивание электронов в луче и при определенном значении напряженности магнитного поля обеспечивается наибольшая их концентрация (фокусировка) у поверхности экрана. Дополнительная фокусировка луча может осуществляться постоянным магнитом, размещаемым на

горловине ЭЛТ. При работе НРЛС регулировка фокусировки луча обычно не

требуется.

Катушки смещения и отклонения луча вызывают отклонение луча по радиусу экрана ЭЛТ, поэтому их магнитные поля должны быть также радиальными

(электронный луч отклоняется в плоскости, перпендикулярной магнитным силовым

линиям). В современных НРЛС катушки смещения и отклонения практически идентичны между собой.

Каждая из них представляет собой систему взаимно перпендикулярных неподвижных катушек, создающих два взаимно перпендикулярных магнитных поля, которые вызывают радиальные отклонения луча в направлениях 0° - 180° и 90° -

270° азимутального круга экрана индикатора. В катушки смещения подаются

постоянные токи, направление и величины которых определяют соответственно - в каком направлении и, на какое расстояние будет смещен центр развертки.

В катушки отклонения подаются пилообразные импульсы токов развертки одинаковой длительности. Соотношение амплитуд импульсов этих токов

обусловливает направление радиального отклонения луча на экране. При синусно-

косинусном законе изменения амплитуд пилообразных токов в зависимости от угла

направления антенны обеспечивается радиально-круговая развертка.

ЭЛТ вместе с катушками помещают в экран, устраняющий влияние на

электронный луч посторонних магнитных полей. Экран трубки закрыт светофильтром из органического стекла, защищающим лицо и глаза оператора от

ультрафиолетового излучения ЭЛТ. Светофильтр улучшает условия наблюдения при постороннем освещении и, кроме того, служит защитой при взрыве трубки.

Экран снабжен обычно неподвижным азимутальным кругом, нулевое деление которого расположено в верхней (передней) части индикатора. В некоторых НРЛС

применяют накладной отражательный (зеркальный) планшет, который размещен над экраном и позволяет вести на нем прокладку местоположения эхосигналов.

ВНРЛС широкое применение получили ЭЛТ с радиально-круговой разверткой,

смагнитным управлением электронного луча.

52

Этот тип развертки позволяет легко воспринимать оператором информацию и идентифицировать (сравнивать) с визуально наблюдаемой обстановкой в районе

нахождения судна.

Упрощенная функциональная схема ИКО приведена на рис.7.1.

Рис. 7.1. Функциональная схема индикатора кругового обзора

Блок ЭЛТ состоит из электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), отклоняющей системы

(ОС) и смещающих катушек (СмК). На ЭЛТ отображаются: навигационная

обстановка, метки дальности, линия электронного визира – электронный визир направления (ЭВН), отметка курса.

Канал основной развертки и развертки визира вырабатывает импульсы пилообразного напряжения для создания основной развертки на различных шкалах

дальности и развертки электронного визира направления.

Формирователи НКД и ПКД предназначены для формирования неподвижных кругов (колец) дальности и подвижного круга (кольца) дальности.

Блок истинного движения (ИД) обеспечивает создание этого режима. Для этого в блок должны поступать данные о скорости судна и гирокомпасного курса.

Информация из блока ИД поступает в смещающие катушки. (Данные о скорости

судна и его курсе, в случае неисправности лага или гирокомпаса, можно ввести вручную).

Устройство управления и настройки индикатора и НРЛС – выполняет такие функции:

-включает и выключает НРЛС; -настраивает и регулирует изображение на ЭЛТ индикатора;

-осуществляет оперативное управление НЛРС; -контролирует работоспособность НРЛС и др.

Ориентация. Подавляющее большинство НРЛС обладает двумя видами ориентации – по “Курсу” и по “Северу” (“Норду”).

Пилообразные импульсы основной развертки и развертки визира создают в ОС

магнитные поля, под воздействием которых происходит отклонение электронного луча по радиусу от центра к периметру трубки.

В зависимости от способа создания вращающегося магнитного поля применяют

ИКО с вращающейся отклоняющейся катушкой (ОК) и с неподвижными ОК.

Если отклоняющие катушки неподвижные, то для получения вращающейся развертки дополнительно происходит модуляция пилообразных импульсов по закону синуса и косинуса угла поворота антенны. Если же используется вращающаяся

53

отклоняющая катушка (в старых разработках НРЛС) – то она вращается на горловине ЭЛТ со скоростью вращения антенны.

В зависимости от шкал дальности изменяется только длительность пилообразного импульса одновременно с длительностью подсвета прямого хода

развертка (основной развертки или развертки визира). Амплитуда же пилообразных импульсов сохраняется постоянной, независимо от шкал дальности. Однако, для обеспечения режима истинного движения (ИД) или ручного смещения центра

развертки, амплитуда пилообразного напряжения на соответствующих шкалах несколько больше, чем на шкалах, где отсутствуют эти режимы.

7.1.Формирование развертки в ИКО

Отклонение луча из центра экрана ЭЛТ по радиусу к его краю требует подачи в катушку отклонения импульса пилообразного тока с амплитудой, достаточной для

отклонения луча на весь радиус экрана.

Для получения постоянной скорости отклонения луча амплитуда импульса развертки должна также изменяться (нарастать) с постоянной скоростью. Время

нарастания до определенной, конечной амплитуды (это время определяет время прямого хода развертки) определяет масштаб изображения (шкалу дальности) индикатора. Поэтому схема развертки должна обеспечивать получение

пилообразных импульсов развертки различной длительности. Одновременно с

подачей пилообразных импульсов в отклоняющую катушку на ЭЛТ должен подаваться импульс подсветки, который отпирает трубку только на время прямого хода луча (см. рис.7.2).

Рис.7.2. Основные временные соотношения электрических процессов в индикаторе

Отклонение луча развертки на воспроизводящем устройстве должно

происходить синхронно и синфазно с вращением антенны, обеспечивая тем самым возможность получения необходимого вида ориентировки изображения.

Синхронность вращения луча развертки и антенны означает одинаковое число их оборотов за один и тот же период.

Синфазность - одинаковые положения диаграммы направленности антенны и