Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Такая развертка луча на экране ЭЛТ называется радиально-круговой. Она создает на экране изображение (часто именуемое растром н) в виде ряда тесно примыкающих друг к другу радиусов. Генератор масштабных импульсов вырабатывает серию иМпульсов с периодом повторения Тм = 2Рм!с, серия зквидистантных ярких точек под действием масштабных импульсов. Вращение антенны по часовой стрелке равносильно перемещению цели в обратном направлении, так что она последовательно занимает направления 2' и 3'. Радиусы развертки занимают соответствующее положение 2 и 3, и вдоль них возникают в тех же местах, что и в предыдущем случае, яркие точКи (амплитуда сигнала характеризуется отрезками АС и СР).
После полного оборота антенны зс 3 Г ~ Ф~с ц с пр Рнс. Кт. Формирование изображения в ИКО на экране образуются масштабные кольца (электронная шкала дальности), а цель будет иметь вид небольшой дуги, угловые размеры ноторой приблизительно равны угловой ширине луча антенны.
Дальноств цели отсчитывается с помощью масштабных колец. Например, для случая, показанного на рис. 1.7, Р ж 2,7.0„. Азимут же цели р отсчитывается по положению середины ее отметки относительно какого-либо начального направления, например северного направления меридиана. На рис. 1.7 таким является направление 3, которому соответствует направление на цель,АЦ. 2.
Допустимая частота вращения антенны РЛС кругового обзора может быть определена ив основе разных критериев. Простейший из них основан на условии получения слитного растра на экране ИКО. Угол между соседними радиусами развертки равен углу поворота антенны за период повторения импульсов и состав- И лает (в градусах) в;=а,т,= ~~ т., А где йх — угловая скорость вращения антенны, '/с, а Тл— период ее вращения, с. Так как частота вращения антенны (мин-') и„= 60/т„, (1.2.2) Вр — — бл „/Р,. (1.2.3) Число радиусов развертки в пределах всего растра А/ = 360/В' = 60 Р,/п„.
(1.2.4) Например, при и„= 6 мин ' и Р„= 400 с ' имеем л/„ = 4000, т. е. число радиусов развертки достаточно велйко. .Так как каждая точка развертки одновременно участвует в двух равномерных движениях — по прямой и по окружности, то радиусы развертки оказываются несколько искривленными, образуя начальный участок спирали Архимеда. Однако учитывая, что Р,» й „/360', углы Вр оказываются достаточно малыми, так что обычно наблюдается слитный растр, в котором искривление отдельных радиусов незамет'но.
Угол между соседними радиусами, при котором еще сохраняется их перекрытие на краю экрана, Вр «( (360'/2я) (Ип/гшн), (1.2.5) где Ы вЂ” диаметр сфокусированного пятна ЭЛТ, а 㠄— длина шкалы дальности вдоль радиуса экрана. С помощью формулы (1.2.3) находим, что для этого требуется частота вращения антенны (мин ') их< — — 'Р (!.2,6) и гшк Минимальное число радиусов, необходимое для получения челитного» растра, Р~пы шн (1.2.7) В некоторых случаях, особенно при высоком качестве фокусировки современных ЭЛТ, неравенство (1.2.6) не выполняется. Тогда на больших дальностях у края экрана отметка цели расслаивается. Чтобы исключить непривычный характер изображения цели, оператор может немного расфокусировать луч.
25 Другой критерий определения допустимой частоты вращения антенны основан на получении достаточного числа импульсов, отраженных от цели за время ее облучения. В дальнейшем (гл. 4) будет показана связь этого числа с важными техническими параметрами РЛС вЂ” вероятностями правильного обнаружения н ложной тревоги. При постоянной частоте вращения антенны время облучения цели Т,б„составляет такую же часть периода вращения Т„, какую соответствующая ширина луча в азимутальиой плоскости ОВ составляет от 360', т. е. Тоби = ТоОВ™' (1.2.8) Общее число импульсов, отраженных от цели за время облучения, У =Т,би/Т =Т б Р = Т ОВР,/360 (129) Что касается времени обзора (в пределах 360'), равного периоду вращения антенны, то из (1.2.9) имеем Тобо = То = 360'А//ОВРи (1 2 1О) С помощью формулы (1.2.2) получим и „=Оаг /6 У, мин '.
Если теперь ограничить частоту повторения импульсов и и условием однозначности определения дальности, т. е. Р,(с/20,„, то Т заво. А| 2П ток А Оо В с или ОВ с ИА ( ° 6А' 20 Таким образом, частота вращения антенны п „в РЛС кругового обзора, а следовательно, скорость вращения радиуса развертки дальности в ИКО ограничена. Чем больше дальность, тем меньше допустимая скорость вращения и тем продолжительнее требуемое время обзора. |.3. ВИЗУАЛЪНЪ|Е ИНДИКАТОРЫ РЛС КРУГОВОГО ОБЗОРА 1. Характеристика ЭЛТ, используемых в индикаторах с яркостиой отметкой.
Ниже рассмотрены лишь некоторые вопросы визуального отображения радиолокационной информации, необходимые для лучшего понимания дальнейшего материала. Сведения о более современных ЗЛТ будут даны в гл. 12, 2а В индикаторах с яркосгной отметкой обычно применяются ЗЛТ с магнитным управлением н фокусировкой. Дело в том, что магнитные линзы, размещаемые снаружи горловины трубки, имеют сравнительно большой диаметр, что обеспечивает уменьшение диаметра светового пятна на экране.
Кроме того, в таких ЭЛТ допустимы ббльшие диаметры луча (до фокусировки), чем в электростатических линзах, что дает большую яркость при прочих равных условиях. Размер сфокусированного пятна зависит от тока луча 8 В характеристик люминофора. Минимальный размер пятна в в ЭЛТ с магнитной фокусировкой при низких уровнях световой энергии е1 =0,025...
0,05 мм для однослойных экранов. В двухслойных экранах ЭЛТ, широко применявшихся и применяемых до сих пор в радиолокации, размер пятна в зависимости от тока 18~ луча равен 0,25...1 мм, причем по мере отклонения от центра экрана размер пятна увеличивается. Обычно ис- 5~Фа пользуется понятие качества фокусировки так д = с( Ы„ (1.8.1) где д — диаметр экрана (т е Рис. КЗ. яркостиаи карактериа 'стика ЭЛТ Яв — число линий развертки на диаметр). Для ЭЛТ с магнитным управлением, имеющих двухслойный экран, Дв — — 300...600 (при однослойном экране известны ЭЛТ с 9~ — — 6 000 и выше), а для ЭЛТ с электростатическим управлением Дэ = 150 ...250.
ЭЛТ с магнитным управлением характеризуется более сильной, чем электростатические, зависимостью яркости от управляющего напряжения (приблизительно по кубическому закону), что позволяет получить более высокую контрастность изображения. Яркостная характеристика такой ЭЛТ (рис. 1.8) имеет два пороговых уровня: нижний, определяемый яркостью фона Вэ, создаваемой внутренними шумами и яркостью окружающего освещения, и верхний В,„, определяемый расфокусировкой при большой плотности то- 27 ка электронного луча. Заметим, что яркость окружающего освещения изменяется в широких пределах. Оиа меньше 30 кд/м' в отгороженном отсеке нли ночью и достигает 3 х Х10' кд/и'.
днем. Яркость пятна в момент возбуждения может достигать даже 1000 кд/м', однако средняя яркость мала и составляет лишь несколько кандел на 1 м'. Яркостная характеристика определяет контрастность радиолокационного изображения на экране как К, = (В, — Вэ)/Вэ, где В, — яркость отметки цели, и динамический диапазон О, = У„~„/У„мм, где У„~„определяется минимально различимым для глаза оператора изменением яркости экрана относительно яркости фона. Динамический диапазон может быть порядка 15, т. е. 20 1я О, ж 23 дБ. Контрастность К, = 30...130, т.
е. 1О 1я К, = 15 ...21 дБ. Так как глаз различает две смежные градации яркости (полутона), если они различаются по световой энергии на 3 дБ, то число передаваемых градаций 4...7 (заметим, что при изменении управляющего напряжения от полной отсечки до нуля обеспечивается не менее 10 полутонов). При повышении уровня окружающего освещения минимальный пороговый уровень возрастает. Для предотвращения пропадания слабых сигналов необходимо изменять начальное смещение ЗЛТ, что, однако, приводит к снижению динамического диапазона. Чтобы избежать расфокусировки за счет действия сильных сигналов, сигнал с выхода приемника предварительно ограничивается по максимуму. В РЛС кругового обзора свечение экрана ЭЛТ должно сохраняться по крайней мере в течение одного оборота антенны. С другой стороны, для обеспечения наблюдения смены обстановки желательно, чтобы свечение не сохранилось слишком долго.
Практически требуемая длительность послесвечения составляет несколько секунд, Яркость свечения после возбуждения для многих люминофоров спадает по экспоненциальному закону (возможен также логарифмический закон): В = В, е-и', где  — яркость в момент прекращения возбуждения; т— постоянная времени, причем обычно время послесвечения т„ определяется как время спадания яркости до 1 % от начального значения, так что т = 4,61 т. В РЛС обычно применяется длительное(0,...1 с) н очень длительное () 1 с) послесвечение. До последнего времени для этого использовались двухслойные экраны. Дело в том, что большинство люминофоров, возбуждаемых в вакууме электроь1ным лучом, имеют сравнительно малое время послесвечения.
Вместе с тем кристаллы, способные давать дли- за тельное свечение, возбуждаются синим излучением видимого света и ближайшим к нему ультрафиолетовым. Поэтому стекло колбы ЭЛТ покрывают слоем, обладающим длительным послесвечением (обычно цинк — кадмий — сульфид, активированный медью), который светится желто-зеленым 'цветом, на этот слой наносят люминофор, имеющий синее свечение и возбуждаемый электронным лучом (например, цинк — сульфид, активированный серебром). Синее свече'ние (время послесвечения 1О ' ...10 з с) возбуждает в первом слое длительное послесвечение. Для ограничения видимости синей составлякицей (которая должна составлять '5...7% от общей яркости) экран закрывают оранжевым светофильтром.
Известны также однослойные люминофоры с длительным послесвечением (например, калий — магний— фторид), имеющие меньшее рассеяние света, чем двухслойные, ио обладающие меньшей долговечностью. При воздействии на управляющий электрод положительного скачка напряжения происходит разгорание свечения экрана. Так как для возникновении люминесценции требуется некоторый запас энергии, вначале (примерно 2 мкс) скорость нарастания яркости увеличивается.
Далее (примерно до 100 мкс) яркость возрастает по линейному закону. Примерно через 1О мс наступает насыщение экрана. Из-за малой длительности импульсов, используемых в радиолокации, яркость в процессе разгорания при действии одиночного импульса сравнительно мала. Однако яркость возрастает при воздействии пачки импульсов вследствие явления накопления. Глаз обладает инерционностью восприятия световых раздражений и световой памятью (в среднем около 0,1 с). В этом смысле его действие подобно действию интегрирующей цепи. Поэтому при достаточно высокой частоте пульсаций яркости глаз воспринимает среднее значение яркости (закон Тальбота).
Рассмотрим действие последовательности импульсов (рис. 1,9). Пусть смещение пятна за время послесвечения, вызванное движением антенны и цели, не превышает долей диаметра пятна. Целесообразно несколько идеализировать процесс, считая, что общее приращение яркости за счет накопления равно сумме приращений яркости от действия каждого из предыдущих импульсов, причем постоянная времени послесвечения не зависит от уровня предшествующего возбуждения экрана. Таким образом, достаточно просуммировать смещенные на период повторения Т функции изменения яркости послесвечения от каждого импульса. Показанная на рис..1.9 последовательность из л( одинаковых по амплитуде импульсов'и„„близка к реальной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
