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.7.3).
Рис.7.3. 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 линии развертки, отсчитываемые соответственно относительно: диаметральной плоскости и нуля азимутального круга - при ориентировке по курсу или относительно меридиана и нуля азимутального круга - при ориентировке по «Северу». Из этого следует, что при ориентировке по курсу связь схемы развертки осуществляется только с антенной.
При ориентировке же по «Северу» необходима связь, как с антенной, так и с гирокомпасом, причем данные гирокомпаса должны вызвать дополнительный разворот линии развертки на угол, равный курсу собственного судна.
При ориентировке «Стабилизированный курс» гирокомпас будет разворачивать луч на угол, равный изменению курса судна с момента включения этой ориентировки.
Основные блоки для получения развертки и взаимосвязь между ними были приведены на рис.7.2.
Применявшиеся ранее схемы отклонения луча с вращающейся отклоняющей катушкой [9] в настоящее время не используются, так как делают невозможным формирование электронного визира направления. Поэтому дольше будет рассмотрен лишь способ получения развертки в ИКО с неподвижными отклоняющими катушками.
Наиболее часто для передачи вращения из антенны в индикатор используют вращающийся трансформатор, в ротор которого подают пилообразный импульс тока, а с двух взаимно перпендикулярных статорных катушек снимают пилообразные токи на катушки отклонения. Ротор вращающегося трансформатора связывают непосредственно с осью антенны. Иногда вращающийся трансформатор устанавливают в индикаторе и обеспечивают его синхронно-синфазное вращение с антенной с помощью электромеханической следящей системы.
7.1.1.Формирование развертки с помощью двух неподвижных отклоняющих катушки
Обозначив условно одну катушку за Х, а вторую – за Y, расположим их в системе координат xOy , соответственно по оси Ox и по оси Oy (см.
рис.7.4).
Рис.7.4.
Используя уравнение положения вектора R в полярной системе координат, можно записать, что:
xm=Rsinα ; ym=Rcosα .
Таким образом, изменяя угол α (в свою очередь зависящий от
углового положения антенны - α = Ωt , где Ω - угловая скорость вращения антенны), можно, подавая в катушки X и Y напряжение пилообразной формы, в любой момент времени создавать радиально - круговую развертку в ортогональных катушках.
Возникающие в катушках X и Y токи зависят от чувствительности ЭЛТ – k, числа витков каждой катушки -W. Поэтому токи в катушках соответственно равны:
ImX = |
R |
sin Ωt , |
ImY = |
|
R |
cos Ωt |
|
kW |
kW |
||||||
|
|
|
. |
||||
При пропускании через |
ортогональные |
катушки пилообразных |
|||||
токов, промодулированных вращением антенны по синусоидальному и
косинусоидальному законах, вектор результирующего магнитного поля |
||||||
r |
|
|
|
|
|
|
Φp , |
являющийся |
суммой магнитных |
потоков в |
катушках |
X и Y |
|
r |
r |
r |
|
|
|
|
( Φp |
= ΦX |
+ΦY ), |
будет вращаться с |
постоянной |
частотой, |
равной |
частоте вращения антенны.
Принцип получения радиально-круговой развертки с помощью двух взаимно перпендикулярных (ортогональных) катушек отклонения показан на рис.7.5 [24].
Для создания радиально-круговой развертки в ортогональных катушках существует два способа:
а) расщепление фазы огибающей вращения антенны после генератора развертки (например – НРЛС типа “Наяда”) [1,3,12];
б) расщепление фазы огибающей вращения антенны до генератора развертки (например – НРЛС типа “Океан-01”) [7].
Рис.7.5.
Упрощенная схема реализации расщепление фазы огибающей вращения антенны после генератора развертки приведена на рис.7.6.
Рис.7.6.
На рисунке соответственно обозначено: ВТР – вращающийся трансформатор, ротор которого непосредственно связан с осью антенны; УПТ-Х, УПТ-Y – усилители постоянного тока по осям X и Y; Ок-Х, Ок-Y, Ск-Х, Ск-Y- отклоняющие и смещающие катушки по соответствующим осям.
Второй способ формирования радиальной вращающейся развертки - расщепление фазы огибающей вращения антенны до генератора развертки (например – НРЛС типа “Океан-01”) показан на рис.7.7, а основные физические процессы и их временные соотношения приведены на рис.7.8.
Рис.7.7.
На рис. 7.7 обозначено: СКВТ – синусно-косинусный вращающийся трансформатор, ФЧВ – фазочувствительный выпрямитель.
Физический процесс, проходящий в приведенной выше схеме, иллюстрируется временными диаграммами (рис.7.8).
СКВТ формирует два амплитудно-модулированных гармонических колебания частотой 400 Гц, с амплитудами, пропорциональными синусу и косинусу угла поворота антенны (U1 и U2 соответственно). ФЧВ выделяет огибающую напряжений U1 и U2 – соответственно напряжения U3 и U4.
Полученные напряжения подаются на ключи 1 и 2, на вторые входы которых поступают прямоугольные импульсы напряжением U5, длительность которых пропорциональна выбранной шкале дальности (одновременно эти же импульсы подаются на управляющий электрод ЭЛТ, открывая тем самым трубку).
Рис.7.8.
С выхода ключей, промодулированные таким образом прямоугольные импульсы, подаются в блок дросселей и разрядных цепей. В этом блоке формируются пилообразные импульсы радиальной развертки (токи Іок1 и Іок2), используя при этом следующее свойство дросселя (индуктивности): известно [7,25], что при подаче напряжения в катушку индуктивности, ток в индуктивной цепи нарастает по экспоненциальной кривой от нуля до максимума, который зависит от напряжения и сопротивления цепи.