第4章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備

1、第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.1 雷達(dá)終端顯示器雷達(dá)終端顯示器 4.2 距離顯示器距離顯示器 4.3 平面位置顯示器平面位置顯示器 4.4 計算機(jī)圖形顯示計算機(jī)圖形顯示 4.5 雷達(dá)數(shù)據(jù)錄取雷達(dá)數(shù)據(jù)錄取 4.6 綜合顯示綜合顯示 4.7 光柵掃描雷達(dá)顯示光柵掃描雷達(dá)顯示 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.1 雷達(dá)終端顯示器雷達(dá)終端顯示器 4.1.1 顯示器的主要類型顯示器的主要類型 雷達(dá)終端顯示器根據(jù)完成的任務(wù)可分為: 距離顯示器、 平 面顯示器、 高度顯示器、 情況顯示器和綜合顯示器、光柵掃描 顯示器等。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和

2、錄取設(shè)備 1. 距離顯示器距離顯示器 常用的距離顯示器有三種基本類型。其畫面如圖4.1所示, 其中(a)為A型顯示器, (b)為J型顯示器, (c)為A/R型顯示器。 距離顯示器顯示目標(biāo)的斜距坐標(biāo), 它是一度空間顯示器, 用 光點(diǎn)在熒光屏上偏轉(zhuǎn)的振幅來表示目標(biāo)回波的大小, 所以又稱為 偏轉(zhuǎn)調(diào)制顯示器。 A型顯示器為直線掃掠, 掃掠線起點(diǎn)與發(fā)射脈沖同步, 掃掠線 長度與雷達(dá)距離量程相對應(yīng), 主波與回波之間的掃掠線長代表目 標(biāo)的斜距。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 J型顯示器是圓周掃掠, 它與A型顯示器相似, 所不同的是把 掃掠線從直線變?yōu)閳A周。 目標(biāo)的斜距取決于主波與回波之間在 順時針方

3、向掃掠線的弧長。 A/R型顯示器有兩條掃掠線。上面一條掃掠線和A型顯示器 相同, 下面一條是上面掃掠線中一小段的擴(kuò)展, 擴(kuò)展其中有回波 的一小段可以提高測距精度, 它是從A型顯示器演變而來的。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.1 三種距離顯示器的畫面 (a)A型顯示器; (b) J型顯示器; (c) A/R顯示器 主波回波 距離 主波 回波 主波 回波 (a)(b)(c) 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2. 平面顯示器平面顯示器 平面顯示器顯示雷達(dá)目標(biāo)的斜距和方位兩個坐標(biāo), 是二維 顯示器。 它用平面上的亮點(diǎn)位置來表示目標(biāo)的坐標(biāo), 屬亮度調(diào) 制顯示器。 平面顯示器是使用最

4、廣泛的雷達(dá)顯示器, 因為它能夠提供平 面范圍的目標(biāo)分布情況, 這種分布情況與通用的平面地圖是一 致的。顯示器的圖像如圖4.2所示。方位角以正北為基準(zhǔn)(零方 位角), 順時針方向計量;距離則沿半徑計量; 圓心是雷達(dá)站(零距 離)。 圖的中心部分大片目標(biāo)是近區(qū)的雜波所形成的, 較遠(yuǎn)的小 亮弧則是動目標(biāo), 大的是固定目標(biāo)。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.2 平面顯示器的圖像 正北 方位角 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 平面顯示器既可以用極坐標(biāo)顯示距離和方位, 也可以用直角 坐標(biāo)來顯示距離和方位, 若為后者，則其畫面如圖4.4所示, 稱為 B式顯示器, 它以橫坐標(biāo)表示方位, 縱

5、坐標(biāo)表示距離。通常方位 角不是取整個360, 而是取其中的某一段, 即雷達(dá)所監(jiān)視的一 個較小的范圍。如果距離也不取全程, 而是某一段, 這時的B式 就叫做微B顯示器。在觀察某一波門范圍以內(nèi)的情況時可以用 微B顯。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.3 偏心PPI顯示器 距離 方位 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.4 B式顯示器的圖像 方位 距離 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 3 .高度顯示器高度顯示器 這種顯示器用在測高雷達(dá)和地形跟隨雷達(dá)系統(tǒng)中, 統(tǒng)稱 為E式顯示器, 如圖4.5所示, 橫坐標(biāo)表示距離, 縱坐標(biāo)表示仰角 或高度, 表示高度者又稱為RHI顯示器。

6、在測高雷達(dá)中主要用 RHI顯示器。 但在精密跟蹤雷達(dá)中常采用E式, 并配合B顯使用。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.5 高度顯示器的兩種型式 仰角 距離距離 高度 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4. 情況顯示器和綜合顯示器情況顯示器和綜合顯示器 隨著防空系統(tǒng)和航空管制系統(tǒng)要求的提高及數(shù)字技術(shù)在雷 達(dá)中的廣泛應(yīng)用, 出現(xiàn)了由計算機(jī)和微處理機(jī)控制的情況顯示器 和綜合顯示器。情況顯示器和綜合顯示器是安裝在作戰(zhàn)指揮室 和空中導(dǎo)航管制中心的自主式顯示裝置, 它在數(shù)字式平面位置顯 示器上提供一幅空中態(tài)勢的綜合圖像, 并可在綜合圖像之上疊加 雷達(dá)圖像。圖4.6示出綜合顯示器的畫面,

7、其中雷達(dá)圖像為一次 信息, 綜合圖像為二次顯示信息, 包括表格數(shù)據(jù)、 特征符號和地 圖背景, 例如河流、 跑道、 橋梁及建筑物等。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.6 綜合顯示器畫面示意 AF-16-3 AF-61-5 MF9 -5 AF-16-37 BF-9 2009 V4 CF-3-9 9005 目標(biāo) 表格 閃光點(diǎn) 距標(biāo) 跑道 橋梁 河流 CF-07 13-32 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 5.光柵掃描雷達(dá)顯示器光柵掃描雷達(dá)顯示器 近年來隨著電視掃描技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展, 出現(xiàn)了多功能 的光柵掃描雷達(dá)顯示器。數(shù)字式的光柵掃描雷達(dá)顯示器與雷達(dá) 中心計算機(jī)和顯示處理專用

8、計算機(jī)構(gòu)成一體, 具有高亮度、高分 辨率、 多功能、 多顯示格式和實時顯示等突出優(yōu)點(diǎn), 既能顯示 目標(biāo)回波的二次信息, 也能顯示各種二次信息以及背景地圖。 由于采用了數(shù)字式掃描變換技術(shù), 通過對圖像存貯器(RAM)的控 制, 可以實現(xiàn)多種顯示格式畫面, 最多可達(dá)20多種畫面, 包括正常 PPI型、偏心PPI型、B型、E型等。圖4.7示出典型的機(jī)載雷達(dá)光 柵掃描顯示器對地掃描狀態(tài)的顯示畫面。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.7 典型的機(jī)載雷達(dá)對地掃描狀態(tài)顯示畫面 300DT 606 6 0 3 天線俯仰掃描線； 天線波束俯仰標(biāo)志； 目標(biāo)； 航標(biāo)線； 距離標(biāo)志； 距離量程值； 狀態(tài)標(biāo)

9、志； 天線方位掃描線； 天線方位標(biāo)志 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.1.2 對顯示器的主要要求對顯示器的主要要求 雷達(dá)對顯示器的要求是由雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)參數(shù)決定的, 通常有以下幾點(diǎn): 1) 顯示器的類型選擇 顯示器類型的選擇主要根據(jù)顯示器的 任務(wù)和顯示的內(nèi)容, 例如顯示目標(biāo)斜距采用A型、J型或A/R型; 顯示距離和方位采用P型; 在指揮部和航空管制中心則選用情況 顯示器和綜合顯示器。 2) 顯示的坐標(biāo)數(shù)量、種類和量程 這些參數(shù)主要根據(jù)雷達(dá)的 用途和戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)來確定。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 3) 對目標(biāo)坐標(biāo)的分辨力 這是指顯示器畫面上兩個相鄰目標(biāo) 的分辨能力。光點(diǎn)的直徑

10、和形狀將直接影響對目標(biāo)的分辨力, 性 能良好的示波管的光點(diǎn)直徑一般為0.3 0.5 mm。此外, 分辨力還 與目標(biāo)距離遠(yuǎn)近天線波束的半功率寬度和雷達(dá)發(fā)射脈沖寬度等 參數(shù)有關(guān)。 4) 顯示器的對比度 對比度是圖像亮度和背景亮度的相對比 值, 以百分?jǐn)?shù)表示為 %100 背景亮度 背景亮度圖像亮度 對比度 對比度的大小直接影響目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)和圖像的顯示質(zhì)量, 一般要求 在200%以上。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 5) 圖像重顯頻率 為了使圖像畫面不致閃爍, 要求重新顯示 的頻率必須達(dá)到一定數(shù)值。閃爍頻率的門限值與圖像的亮度, 環(huán) 境亮度, 對比度和熒光屏的余輝時間等因素有關(guān), 一般要求達(dá)到

11、2030次每秒。 6) 顯示圖像的失真和誤差 有很多因素使圖像產(chǎn)生失真和誤 差, 例如掃描電路的非線性失真, 字符和圖像位置配合不準(zhǔn)確等。 在設(shè)計中要分析產(chǎn)生失真和誤差的原因, 加以補(bǔ)償和改善措施。 此外, 還有顯示器的體積、 重量、環(huán)境條件、電源電壓及 功耗等要求。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.2 距距 離離 顯顯 示示 器器 4.2.1 A型顯示器型顯示器 1. A型顯示器畫面及示波管的各極波形型顯示器畫面及示波管的各極波形 A型顯示器的典型畫面如圖4.8所示, 畫面上有發(fā)射脈沖(又 稱主波)、近區(qū)地物回波和目標(biāo)回波, 還有距離刻度, 這個刻度可 以是電子式的, 也可以是機(jī)械

12、刻度尺。A型顯示器實際上是一個 同步示波器。 雷達(dá)發(fā)射脈沖(主波)瞬間, 電子束開始從左到右 線性掃掠, 接收機(jī)輸出的回波信號顯示在主波之后, 二者之間距 與回波滯后時間成比例。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.8 A型顯示器畫面 0 10 2030 40 50 60 708090100 發(fā)射脈 沖 近區(qū)地 物回波 目標(biāo)回 波 機(jī)械距離刻度 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.9 A型顯示器各極波形及時間關(guān)系 (a) 示波管各極波形; (b)波形時間關(guān)系 X 掃描 刻度 輝亮 移動距標(biāo) 回波 X 掃 描 重復(fù)周期 探測脈沖 鋸齒波 輝亮信號 距離刻度 移動距標(biāo) 回波信號

13、 工作 期 停止期 輝亮 匿 影 (a)(b) 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.10 A型顯示器的方框圖 方 波 產(chǎn)生器 鋸齒電壓 形成電路 差 分 放大器 振鈴 電路 移動距 標(biāo)形成 限幅 放大 輝亮 放大 刻度 形成 視 頻 放大器 回波 信號 觸發(fā) 脈沖 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 3. 方框圖說明方框圖說明 在圖4.10中各部分的電路已在有關(guān)課程學(xué)過, 這里只著重說 明各部分的聯(lián)系和特點(diǎn), 下面討論掃掠產(chǎn)生電路, 移動距標(biāo)產(chǎn)生 的方法。 1) 掃掠產(chǎn)生電路 掃掠產(chǎn)生電路的任務(wù)是產(chǎn)生鋸齒電壓波并 加在示波管水平偏轉(zhuǎn)板上, 使電子束從左至右均勻掃掠, 從而形 成水平

14、掃掠線。掃掠線中有幾個重要參數(shù)需著重考慮: (1) 掃掠長度L。為了使用上方便, 通常使掃掠長度為熒光屏 直徑的80%左右, 例如直徑為13 cm的示波管, 一般取掃掠線長為 10 cm, 即L=0.8 D, D為示波管的熒光屏直徑。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 (2) 距離量程。它的意義是掃描線總長度L所表示的實際距 離數(shù)值。最大量程對應(yīng)雷達(dá)的最大作用距離。為了便于觀察, 一般距離顯示器有幾種量程, 分別對應(yīng)雷達(dá)探測范圍內(nèi)的某一 段距離。用相同的掃掠長度表示不同的距離量程, 意味著電子 束掃掠速度不同或者說鋸齒電壓波的斜率不同。 (3) 掃掠直線性好。要求鋸齒電壓波在工作期內(nèi)電壓變

15、化 的速率接近一常數(shù), 若這時采用均勻的固定距離刻度來測讀, 則 可以得到較高的測距精度。 此外, 還要求掃掠電壓有足夠的鋸齒電壓幅度, 掃掠電壓的 起點(diǎn)要穩(wěn)定, 掃掠鋸齒波的恢復(fù)期(即回程)盡可能地短。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2) 移動距標(biāo)的產(chǎn)生 用移動距標(biāo)測量目標(biāo)距離, 就要設(shè)法產(chǎn) 生一個對主波延遲可變的脈沖作為距標(biāo)。調(diào)節(jié)距標(biāo)的延遲時間 (并能精確讀出), 使距標(biāo)移動到回波的位置上, 就可根據(jù)距標(biāo)遲 后主波的時間tR算出目標(biāo)的距離R(R=1/2ctR, 這里c為光速)。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.2.2 A/R顯示器顯示器 在A型顯示器上, 我們可以控制移動

16、距標(biāo)去對準(zhǔn)目標(biāo)回波, 然后根據(jù)控制元件的參量(電壓或軸角)而算得目標(biāo)的距離數(shù)據(jù)。 由于人的固有慣性, 在測量中不可能做到使移動距標(biāo)完全和目 標(biāo)重合, 它們之間總會有一定的誤差l, 這個誤差我們稱為重合 誤差。 對于不同的量程, 重合誤差l對應(yīng)的距離誤差R將不同。 例如, A型顯示器掃掠線長度為100mm, 重合誤差l=1 mm, 當(dāng)其 量程Rm為100km時, l引起的誤差為1km, 如果量程為1 km, 則l 引起的距離誤差只有10 m。但減小量程后,不能達(dá)到有效地監(jiān)視 雷達(dá)全程的目的。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 1. A/R型顯示器畫面型顯示器畫面 A/R型顯示器畫面如圖4.1

17、1所示, 畫面上方是A掃掠線, 下 方是R掃掠線。在圖中A掃掠線顯示出發(fā)射脈沖、 近區(qū)地物回 波以及目標(biāo)回波1和2。R掃掠線顯示出目標(biāo)2及其附近一段距離 的情況, 還顯示出精移動距標(biāo)。 精移動距標(biāo)以兩個亮點(diǎn)夾住了 目標(biāo)回波2。 通常在R掃掠線上所顯示的那一段距離在A掃掠線 上以缺口方式、加亮顯示方式或其它方式顯示出來, 以便使用 人員觀測。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.11 A/R顯示器畫面 發(fā)射 脈沖 近區(qū)地 物回波 目標(biāo)回波 目標(biāo)回波 移動距標(biāo) A型 （顯示全量程） R型 （顯示一小段） 12 2 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2. A/R型顯示器的組成型顯示器的

18、組成 A和R顯示器是配合使用的, R顯示器只顯示A顯示器中的一 小段距離的信息, 它們之間有嚴(yán)格的時間關(guān)系。圖4.12是一種實 用的A/R型顯示器的方框圖, 這里采用兩個單槍示波管。圖4.13 是波形時間關(guān)系, 波形的標(biāo)號與方框圖中的標(biāo)號相對應(yīng)。 如圖4.12和圖4.13所示, 以晶振頻率為75 kHz的晶體振蕩器 作為基準(zhǔn)信號源, 經(jīng)56次分頻后得到頻率為2.5 kHz的正弦 信號。用去形成A掃掠線的觸發(fā)信號, 其重復(fù)周期相應(yīng)為 60 km范圍, 掃掠電壓如所示。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.12 A/R顯示器方框圖 選通級方波鋸齒 差分 放大 脈 沖 形成級 精相移 75

19、 kHz 振蕩器 1 ：5 分頻器 調(diào)諧 放大 粗相移 脈沖 形成 粗 移 動 距標(biāo)形成 方波鋸齒 限幅 放大 差分 放大 距離刻度 形成 延遲脈 沖形成 選通 精移動 距 標(biāo) R 顯示器 A 顯示器 放大 自接收機(jī) 1 ：6 分頻器 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.13 A/R顯示器波形關(guān)系圖 t1 t1 t t t t t t t t 基準(zhǔn)信號源 2.5 kHz 信號 10 km 刻度 2 km 脈沖 A 觸發(fā)脈沖 A 掃描電壓 粗移動距標(biāo) 觸發(fā)脈沖 R 掃描電壓 精移動距標(biāo) 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.3 平面位置顯示器平面位置顯示器 4.3.1 平面位置顯示

20、器畫面特點(diǎn)平面位置顯示器畫面特點(diǎn) 平面位置顯示器又稱為P型顯示器, 它以極坐標(biāo)的方式表示 目標(biāo)的斜距和方位, 其原點(diǎn)表示雷達(dá)所在地, 目標(biāo)在熒光屏上以 一亮點(diǎn)或亮弧出現(xiàn), 又叫亮度調(diào)制。典型的P型顯示器畫面如圖 4.14所示,光點(diǎn)由中心沿半徑向外掃掠為距離掃掠, 距離掃掠線與 天線同步旋轉(zhuǎn)為方位掃描。為了便于觀測目標(biāo), 顯示器畫面一般 均有距離和方位的電刻度, 當(dāng)距離掃掠線與天線同步旋轉(zhuǎn)時, 距 離電刻度是一族等間距的同心圓, 而方位刻度為一族等角度的輻 射狀直線。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 由于P型顯示器所觀測的空域很大, 為了盡可能得到較好的 分辨力和清晰度, 常采用聚焦好、亮

21、度高的磁式偏轉(zhuǎn)示波管。 為了能同時觀察整個空域的目標(biāo), 必須采用長余輝示波管及亮 度調(diào)制方式。 根據(jù)方位掃描的方式不同, 平面位置顯示器主要有兩種類型: 動圈式和定圈式平面位置顯示器。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.14 P型顯示器的畫面 330 300 270 240 210 180 150 120 90 60 30 0 近區(qū)地物 回波 目標(biāo)1 目標(biāo)2 目標(biāo)3 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.3.2 動圈式平面位置顯示器動圈式平面位置顯示器 動圈式平面位置顯示器的方位掃描是靠偏轉(zhuǎn)線圈與天線同 步旋轉(zhuǎn)而形成的, 這種顯示器的優(yōu)點(diǎn)是線路比較簡單, 在常規(guī)雷 達(dá)中得到廣泛

22、應(yīng)用。 偏轉(zhuǎn)線圈與天線同步旋轉(zhuǎn)需要一套隨動系 統(tǒng), 而且傳動機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜, 精度也不夠高, 所以在近年來的新型 雷達(dá)中逐步被定圈式平面位置顯示器所代替。 圖4.15是動圈式平面位置顯示器方框圖, 主要由四部分組成: 距離掃掠電路; 方位掃描系統(tǒng); 距離和方位刻度系統(tǒng); 回波和輝亮系統(tǒng)。 這里主要討論距離掃掠、方位掃描和方位刻 度的實現(xiàn)方法, 其余部分與A型顯示器相同。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.15 動圈式平面顯示器方框 方 波 梯形 電壓 鋸齒 電流 輝亮 距離 刻度 隨動 系統(tǒng) 天線方位 視放 混合 方位 刻度 觸發(fā)脈沖 回波信號天線方位 偏轉(zhuǎn) 線圈 i U 第 4 章

23、 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 1.距離掃掠距離掃掠 距離掃掠的產(chǎn)生方法和A型顯示器相似。由于這里采用磁 偏轉(zhuǎn), 在偏轉(zhuǎn)線圈中應(yīng)加入鋸齒電流, 以便形成隨時間線性增強(qiáng) 的磁場, 使電子束在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)(偏轉(zhuǎn)方向與磁場方向垂直), 從而在熒光屏上作直線掃掠。 如果電流波從零開始增加, 則光 點(diǎn)便自屏的中心向外作徑向掃掠。為了獲得鋸齒波電流 i(t)=Kt(這里K為常數(shù)), 當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈的損耗電阻為R時, 在偏轉(zhuǎn)線 圈上應(yīng)加的電壓是 )()( )( )(tRiLKtRi dt tdi Ltu (4.3.1) 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.16 偏轉(zhuǎn)線圈中的鋸齒電流和梯形電壓 (a) 線

24、圈等效電路; (b) 電流、電壓波形 i(t) L R C0 u(t) (a) i(t)Kt Im LK RI m u(t)LK Ri(t) (b) 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.17 距離掃掠電路方框圖 方 波 產(chǎn)生器 梯形電壓 產(chǎn) 生 器 鋸齒電流 放 大 器 觸發(fā)脈沖 偏轉(zhuǎn) 線圈 i 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2.方位掃描方位掃描 方位掃描是指距離掃掠線隨天線同步轉(zhuǎn)動。在動圈式平面 顯示器中, 通過使偏轉(zhuǎn)線圈與天線同步轉(zhuǎn)動的方法實現(xiàn)方位掃 描。 由于距離掃掠速度很快而天線方位掃描的速度相對很慢, 因而完成一次距離掃掠時, 方位數(shù)值基本不變, 在顯示器上距離 掃

25、掠線仍可視為一條徑向的亮線。 偏轉(zhuǎn)線圈與天線同步轉(zhuǎn)動的方法一般采用隨動系統(tǒng), 圖4 18是一種最簡單的隨動系統(tǒng)原理圖。 天線通過加速系統(tǒng)帶動一 個同步發(fā)送機(jī), 在顯示器處的偏轉(zhuǎn)線圈則通過齒輪系統(tǒng)和一個 同步接收機(jī)相連, 這是一種開環(huán)系統(tǒng), 隨動精度低。 如采用閉環(huán) 隨動系統(tǒng), 則可明顯提高其隨動精度。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.18 平面顯示器方位掃描隨動系統(tǒng)原理圖 同 步 發(fā)送機(jī) 同 步 接收機(jī) Z : 11 : Z 偏轉(zhuǎn) 線圈 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 3. 方位刻度方位刻度 方位刻度有機(jī)械和電子的兩類, 下面討論一種利用光電變換 方法產(chǎn)生電子方位刻度的原理

26、。固定電子方位刻度是在熒光屏 上產(chǎn)生一系列等方位角的徑向亮線。每條亮線對應(yīng)一特定的方 位。 為了產(chǎn)生這些方位刻度, 應(yīng)在天線每轉(zhuǎn)一特定角度時, 就 產(chǎn)生一個方波, 并加在示波管柵極或陰極上。方波寬度應(yīng)等于 一個或幾個距離掃掠重復(fù)周期。圖4.19繪出了距離掃掠和方位 刻度的時間關(guān)系示意圖。顯然, 在0、2、 及 n(n=1， 2，3， )方位上出現(xiàn)方位刻度。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.19 距離掃掠和方位刻度的時間關(guān)系 0 0 距離掃描 天線轉(zhuǎn)角 234 t 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖4.20 產(chǎn)生方位刻度的原理如圖(R2=R3) V1 VD2 R1 / R3

27、12 V 輸出方位刻度 光束 刻度盤 光源 VD1 R2 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.3.3 定圈式平面位置顯示器定圈式平面位置顯示器 1.方位掃描的基本原理方位掃描的基本原理 在定圈式平面顯示器中, 相互垂直的X偏轉(zhuǎn)線圈和Y偏轉(zhuǎn)線 圈固定在管頸上, 不產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)動, 掃掠線的轉(zhuǎn)動是靠X和Y偏轉(zhuǎn) 線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)式徑向掃掠磁場來實現(xiàn)的?？捎脠D4.21來說明偏 轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)式的徑向掃掠磁場的基本原理。 在任意方向線性變化的磁場H, 能使電子束在與該磁場垂直 的方向進(jìn)行掃掠, 從而形成掃掠線。這個任意方向的磁場, 可以 分解成水平和垂直兩個分量。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備

28、Hx=Kt sin Hy=Kt cos (4.3.2) 同樣, 若令水平和垂直偏轉(zhuǎn)線圈分別產(chǎn)生式(4.3.2)所示的磁 場, 那么這兩個磁場的空間合成便是方向的磁場H, 而掃掠線則 出現(xiàn)在(+/2)的方向上,當(dāng)式(4.3.2)中的隨天線掃描角同步變 化時, 掃掠線也就隨著天線同步轉(zhuǎn)動了。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖4.21 磁場的分解與合成 HY Kt cos HX Kt sin H Kt 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 為了產(chǎn)生式(4.3.2)所示磁場, 在X和Y偏轉(zhuǎn)線圈上應(yīng)加入如下 形式的電流: iX=Kt sin iY=Kt cos (4.3.3) 也就是說, 鋸齒掃

29、掠電流ix和iy的振幅受天線軸角的正弦和余弦 函數(shù)的調(diào)制, 其掃描電流波形如圖4.22所示。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2. 掃掠電流的產(chǎn)生掃掠電流的產(chǎn)生 圖 4.22 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)徑向掃掠所需的水平和垂直磁場 0 0 HX(iX) HY(iY) t t 重復(fù)周期 天線旋轉(zhuǎn)周期 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 3.定圈式平面位置顯示器的組成定圈式平面位置顯示器的組成 圖4.23(a)給出一種定圈式平面位置顯示器組成方框圖。 為 了簡化方框圖, 這里沒有加入移動距標(biāo)。圖中包含有距離掃掠 和方位掃描部分; 距離刻度和方位刻度; 回波和輝亮等部分。下 面簡要說明它的工作原理。 第 4

30、章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.23 采用后分解法的P型顯示器方框圖和掃描波形 (a) 組成框圖; (b) 掃描波形 方 波 產(chǎn)生器 振鈴 電路 刻度 放大 視頻 放大 方位 刻度 混合器 輝亮 放大 鋸齒 形成 功率 放大 電流 放大 雙向 鉗位 電流 放大 雙向 鉗位 觸發(fā) 脈沖 回波 天線方位 天線轉(zhuǎn)角 Kt sin Kt cos X Y U0 偏轉(zhuǎn)線圈 (X) (Y) (a) 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.23 采用后分解法的P型顯示器方框圖和掃描波形 (a) 組成框圖; (b) 掃描波形 (b) 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.4 計算機(jī)圖形顯示計算機(jī)

31、圖形顯示 4.4.1 計算機(jī)圖形顯示系統(tǒng)計算機(jī)圖形顯示系統(tǒng) 圖 4.24 計算機(jī)圖形顯示系統(tǒng) 計算機(jī) 信號控制、處 理、存儲電路 顯示讀 出裝置 操作員 可見 數(shù)據(jù) 計算機(jī) 通信裝置 操作員動作 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 1.隨機(jī)掃描顯示系統(tǒng)隨機(jī)掃描顯示系統(tǒng) 隨機(jī)掃描是用隨機(jī)定位方式來控制電子束的運(yùn)動, 只要給 出與位置(X，Y)相應(yīng)的掃描電壓(或電流), 就可以把顯示信息隨 意地顯示在熒光屏的任意位置上。圖4.25繪出一種隨機(jī)掃描所 需的X、Y偏轉(zhuǎn)信號以及合成的圖形顯示。在這里(0, 0)為屏面 中心。電子束從中心開始, 先畫一個口字, 再畫一個圓, 最后畫 出4個點(diǎn)。 畫完后電

32、子束返回屏面中心。 從圖4.25看出, 電子束 從位置“1”跳變到位置“2”, 以及從位置“2”跳變到位置“3”所 需的時間叫做定位時間, 如果偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)用得合適, 每次定位時間 可小于5 s。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.25 隨機(jī)掃描波形及畫面示意 uX x0 uY y0 uX tr 定位時間 tr trtr t t t “3” “1” “2” Y X 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.26 隨機(jī)掃描圖形顯示系統(tǒng)框圖 通信接口至計算機(jī)刷新存儲器 顯示控制器 矢量產(chǎn)生器 位置產(chǎn)生器 字符產(chǎn)生器 輝亮產(chǎn)生器 X 驅(qū)動 Z 驅(qū)動 Y 驅(qū)動 輸入裝置 CRT 鍵盤 光筆

33、 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2. 光柵掃描顯示系統(tǒng)光柵掃描顯示系統(tǒng) 光柵掃描是由在屏幕上一條接一條的一系列重復(fù)的水平線構(gòu) 成的, 這些水平線稱為掃描線。圖4.27給出了典型的水平和垂直 信號及其對應(yīng)的顯示。根據(jù)輸入指令相應(yīng)地來增強(qiáng)某些部分的 水平掃描線時,就可產(chǎn)生顯示信息。當(dāng)每一條掃描線到達(dá)屏幕的 另一邊(右)邊界時, 它就回掃到起點(diǎn)位置的一邊(左), 并且進(jìn)行下 一條掃描線的掃描。每條掃描線都略有傾斜，以便掃滿全屏, 但 由于滿屏有數(shù)百至上千條線, 人眼是看不出來傾斜的。當(dāng)?shù)撞繏?描線結(jié)束時, 光柵垂直向上回掃, 回到左上角的起始位置, 然后重 復(fù)進(jìn)行, 實現(xiàn)刷新, 獲得穩(wěn)定的圖

34、像。 水平和垂直回掃期間, CRT 的電子束被消隱掉，使屏上看不到回掃顯示。顯示信息只是在 正程時間內(nèi)進(jìn)行。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.27 光柵掃描水平和垂直信號及其顯示 (a) x、y掃描電壓波形; (b) CRT上的光柵 uX 0 uY 0 行正程行逆程 幀正程 幀逆程 (a) (b) 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.28 光柵圖形顯示系統(tǒng)框圖 主機(jī) 處理器 刷新存儲器 控制器 監(jiān)視器 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.4.2 字符產(chǎn)生器字符產(chǎn)生器 1) 字符種類 它是指字符產(chǎn)生器能產(chǎn)生的字母、數(shù)字、符號 和漢字的種數(shù)。一般有26個大寫字母和26

35、個小寫字母, 0至9這 10 個數(shù)字, 簡單的漢字和若干專用的特殊符號。用途不同, 所要 求的字符種類不同, 一般有16、64、96、128和256等。每種字符 都有一組特定的代碼, 簡稱為字符代碼。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2) 字符尺寸 字符尺寸為字符在熒光屏上的幾何尺寸大小。 它由視覺銳度和形成字符的點(diǎn)數(shù)來確定。常用的字符尺寸為 3mm4 mm和5mm7mm。 3) 字符書寫速率 在保證不失真和不閃爍的條件下, 每個字 符書寫時間愈短,一幀內(nèi)就能顯示出更多的字符, 即顯示容量更 大。一般單個字符書寫時間為35 s。但是應(yīng)該指出, 字符書寫 速率越高, 要求偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和輝亮系統(tǒng)

36、的頻帶越寬, 技術(shù)實現(xiàn)也越 復(fù)雜。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4) 字符顯示效率 字符顯示效率是指一個字符輝亮?xí)r間與 該字符書寫時間的比值。輝亮?xí)r間占書寫時間越多, 字符的平 均亮度越高, 字符顯示效率也就越高。 字符產(chǎn)生的方法很多, 在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的圖形顯示中, 主要 有隨機(jī)掃描字符產(chǎn)生和光柵掃描字符產(chǎn)生兩種方法。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 1. 隨機(jī)掃描字符產(chǎn)生器隨機(jī)掃描字符產(chǎn)生器 隨機(jī)掃描字符產(chǎn)生器的組成框圖如圖4.29所示。顯示控制 器將字符指令的操作碼譯成字符產(chǎn)生器的啟動信號, 把字符指 令中指定的字符碼送到字符產(chǎn)生器的字符碼譯碼邏輯電路。通 過譯碼器在字符成

37、型存貯器中找到與該代碼相應(yīng)的字符。字符 成型存貯器是一個只讀存貯器(ROM), 在啟動信號作用下依次 讀出所選定字符的成型信息, 用來控制X、Y、Z三個方向的動 作, 使之在熒光屏上描繪出這個字符。書寫完成該字符后就給 出字符結(jié)束信號, 通知顯示控制器發(fā)出下一個字碼的代碼。由 此可見, 字符成型存貯器實際上是一個微程序庫。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.29 隨機(jī)掃描字符產(chǎn)生器框圖 字 符 譯碼邏輯 同 步 控制邏輯 字符成型 存儲器 (ROM) X 產(chǎn)生器 Y 產(chǎn)生器 輝亮產(chǎn)生器 字符碼 啟動 結(jié)束 字符控制邏輯字符產(chǎn)生電路 Z Y X 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備

38、1) 點(diǎn)陣法字符產(chǎn)生器 點(diǎn)陣法把要書寫字符的區(qū)域分割成若 干像素點(diǎn), 控制點(diǎn)陣中某些點(diǎn)的輝亮就可以顯示出所需要的字符。 實際上點(diǎn)陣中點(diǎn)與點(diǎn)的距離很小, 因此這種字符看上去與連續(xù)筆 劃字符差不多。點(diǎn)陣法又分為順序點(diǎn)陣法和程序點(diǎn)陣法兩種。 順序點(diǎn)陣法在字符控制邏輯電路的控制下, 按順序讀出存貯 在字符成型存貯器中對應(yīng)于所驅(qū)動的每個像素點(diǎn)的輝亮信號, 并 同時控制X、Y產(chǎn)生器計數(shù), 以產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)信號控制電子束的運(yùn)動, 使之與輝亮信號同步地掃描字符點(diǎn)陣中的每個像素點(diǎn)。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.30 點(diǎn)陣法字符產(chǎn)生器書寫“A”字符的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和輸出波形 (a) “A”字符點(diǎn)陣; (b)

39、 順序點(diǎn)陣法波形; (c) 程控點(diǎn)陣法波形 6 5 4 3 2 0 1 Y X Y 0 0 X Z 0 Y 0 X 0 0 Z (a) (b) (c) t t t t t t 01234 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 表表 4.1 程控點(diǎn)陣法顯示程控點(diǎn)陣法顯示“A”字符的編碼字符的編碼 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2) 線段法字符產(chǎn)生器 線段法字符產(chǎn)生器采用一些基本的直 線段去逼近一個字符。通常, 在平面坐標(biāo)上表示一條直線的方法 很多, 例如用始點(diǎn)(Xa, Ya)和終點(diǎn)(Xb, Yb)表示; 或者用始點(diǎn)坐標(biāo)(Xa, Ya)再加上增量數(shù)x、y表示等。用圖4.31所示的書寫字符“

40、A ”為例來說明線段法字符產(chǎn)生器的原理。顯然,字符“A”至少 由三條亮線段ab, bc, de和一條暗線段cd所組成。只要將這幾條線 段及其亮暗特性進(jìn)行編碼構(gòu)成一段微程序, 存放在字符成型存貯 器中, 并按一定方式讀取和執(zhí)行, 就可構(gòu)成線段法字符產(chǎn)生器。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖4.31 線段法書寫字符“A” 0 Y ed a c X b 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 表表 4.2 筆畫法顯示筆畫法顯示“A”字符的編碼字符的編碼 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 表表 4.3 單位線段法顯示單位線段法顯示“3”字的編碼字的編碼 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備

41、圖 4.32 單位線段法字符產(chǎn)生器的原理和組成框圖 (a) 8個方向的單位矢量編碼; (b) “3”字的編碼; (c) 原理框圖 011 100 101 110 111 000 001 010 D 222120 (b) 15 1413 12 11 109 87 6 5 432 (a) 1 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 字 符 控 制 器 X X Y Y Z X X Y Y 輝亮產(chǎn)生器 Y 偏轉(zhuǎn) 放大器 X 偏轉(zhuǎn) 放大器 X 偏轉(zhuǎn)信號 Y 偏轉(zhuǎn)信號 輝亮信號 啟動 結(jié)束 讀出寄存器ROM (c) 圖 4.32 單位線段法字符產(chǎn)生器的原理和組成框圖 (a) 8個方向的單位矢量編碼; (b)

42、 “3”字的編碼; (c) 原理框圖 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2. 光柵掃描字符產(chǎn)生器光柵掃描字符產(chǎn)生器 圖4.28示出光柵顯示系統(tǒng)框圖, 光柵掃描的水平和垂直信號 及其顯示畫面如圖4.27所示。 圖4.33給出光柵掃描顯示系統(tǒng)中 字符顯示的示意圖, 圖中字符矩陣仍為57。由于光柵掃描是從 左到右, 從上到下順序進(jìn)行, 因此當(dāng)圖中所示從第3條掃描線開始 有字符輝亮信息時, 首先讀出第一個字符的第一橫上的數(shù)據(jù), 與 偏轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動相配合加上輝亮信號, 即可顯示出這些數(shù)據(jù)。 接 著是顯示第二個字符的第一橫上的數(shù)據(jù), 依次進(jìn)行下去, 直到第 一行最后一個字符的第一橫顯示完為止。然后從第4

43、條掃描線開 始, 先顯示第一個字符的第二橫, 依次重復(fù)進(jìn)行。由于每個字符 分布在七條掃描線上, 因此每個字符要反復(fù)讀出七次。顯然這和 隨機(jī)掃描顯示完一個字符再顯示另一個字是不同的。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.33 光柵掃描顯示字符示意圖 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.5 雷達(dá)數(shù)據(jù)的錄取雷達(dá)數(shù)據(jù)的錄取 4.5.1 引言引言 雷達(dá)系統(tǒng)對雷達(dá)信息處理的過程主要有以下三點(diǎn): (1) 從雷達(dá)接收機(jī)的輸出中檢測目標(biāo)回波, 判定目標(biāo)的存在; (2) 測量并錄取目標(biāo)的坐標(biāo); (3) 錄取目標(biāo)的其它參數(shù), 如機(jī)型、架數(shù)、國籍、發(fā)現(xiàn)時

44、間 等, 并對目標(biāo)進(jìn)行編批。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 1. 半自動錄取半自動錄取 在半自動錄取系統(tǒng)中, 仍然由人工通過顯示器來發(fā)現(xiàn)目標(biāo), 然后由人工操縱一套錄取設(shè)備, 利用編碼器把目標(biāo)的坐標(biāo)記錄下 來。 半自動錄取系統(tǒng)方框圖如圖4.43所示, 圖中的錄取顯示器是 以P型顯示器為基礎(chǔ)加以適當(dāng)改造的, 它可以顯示某種錄取標(biāo)志, 例如一個光點(diǎn), 操縱員通過外部錄取設(shè)備來控制這個光點(diǎn),使它 對準(zhǔn)待錄取的目標(biāo)。通過錄取標(biāo)志從顯示器上錄取下來的坐標(biāo) 是對應(yīng)于目標(biāo)位置的掃掠電壓, 在錄取顯示器輸出后, 應(yīng)加一個 編碼器, 將電壓變換成二進(jìn)制數(shù)碼。在編碼器中還可以加上一些 其它特征數(shù)據(jù), 這就完

45、成了錄取任務(wù)。半自動錄取設(shè)備目前使用 較多, 它的錄取精度在方位上可達(dá)1, 在距離上可達(dá)1 km左右。 在天線環(huán)掃一周的時間(例如6 10 s)內(nèi), 可錄取56批目標(biāo)。錄取 設(shè)備的延遲時間約為3 5s。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.43 半自動錄取設(shè)備方框圖 錄 取 顯示器 編碼器 接收機(jī) 輸出 操縱員其它參數(shù) 輸出 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2. 全自動錄取全自動錄取 全自動錄取與半自動錄取不同之處是, 在整個錄取過程中, 從 發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到各個坐標(biāo)讀出, 完全由錄取設(shè)備自動完成, 只是某些 輔助參數(shù)需要人工進(jìn)行錄取。全自動錄取設(shè)備的組成如圖4.44所 示,圖中信號

46、檢測設(shè)備能在全程對信號積累, 根據(jù)檢測準(zhǔn)則, 從積 累的數(shù)據(jù)中判斷是否有目標(biāo)。當(dāng)判斷有目標(biāo)時, 檢測器自動送出 發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的信號, 我們就利用這一信號, 用計數(shù)編碼部件來錄取 目標(biāo)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。由于錄取設(shè)備是在多目標(biāo)的條件下工作的, 因 而距離和方位編碼設(shè)備能夠提供雷達(dá)整個工作范圍內(nèi)的距離和 方位數(shù)據(jù), 而由檢測器來控制不同目標(biāo)的坐標(biāo)錄取時刻。圖中的 排隊控制部件是為了使錄取的坐標(biāo)能夠有次序地送往計算機(jī)的 緩沖存貯器中去, 并在這里可以加入其它一些數(shù)據(jù)。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.44 全自動錄取設(shè)備方框圖 信號 檢測 距離 編碼 接收機(jī) 輸出 到各部件 同步控制時間 編碼 方

47、位 編碼 排隊 控制 緩沖 存儲 計算機(jī) 其它參數(shù) 發(fā)現(xiàn) 時序脈沖 產(chǎn) 生 器 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 自動錄取設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是錄取的容量大, 速度快, 精度也比較 高, 因此適合于自動化防空系統(tǒng)和航空管制系統(tǒng)的要求。 在一 般的兩坐標(biāo)雷達(dá)上, 配上自動錄取設(shè)備, 可以在天線掃描一周時 錄取30批左右的目標(biāo), 錄取的精度和分辨力能做到不低于雷達(dá) 本身的技術(shù)指標(biāo), 例如距離精度可達(dá)到100m左右, 方位精度可達(dá) 到0.1或更高。對于現(xiàn)代化的航空管制雷達(dá)中的自動錄取設(shè)備, 天線環(huán)掃一周內(nèi)可錄取高達(dá)400批目標(biāo)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.5.2 目標(biāo)距離數(shù)據(jù)的錄

48、取目標(biāo)距離數(shù)據(jù)的錄取 1.單目標(biāo)距離編碼器單目標(biāo)距離編碼器 將時間的長短轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)碼的基本方法是用計數(shù)器, 由目標(biāo)遲后于發(fā)射脈沖的遲延時間tR來決定計數(shù)時間的長短, 使 計數(shù)器中所計的數(shù)碼正比于tR, 讀出計數(shù)器中的數(shù), 就可以得到 目標(biāo)的距離數(shù)據(jù)。圖4.45就是根據(jù)這一方法所組成的單個目標(biāo) 的距離編碼器。雷達(dá)發(fā)射信號時, 啟動脈沖使觸發(fā)器置“1”, 來 自計數(shù)脈沖產(chǎn)生器的計數(shù)脈沖經(jīng)“與”門進(jìn)入距離計數(shù)器, 計 數(shù)開始。經(jīng)時延tR, 目標(biāo)回波脈沖到達(dá)時, 觸發(fā)器置“0”, “與” 門封閉, 計數(shù)器停止計數(shù)并保留所計數(shù)碼。在需要讀取目標(biāo)距 離數(shù)碼時, 將讀數(shù)控制信號加到控制門而讀出距離數(shù)據(jù)。

49、 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.45 單目標(biāo)距離編碼器 (a) 組成框圖; (b) 各點(diǎn)波形 計數(shù)脈沖 產(chǎn) 生 器 計數(shù)脈沖頻率不穩(wěn)定; 距離量化誤差t2 。 將計數(shù)脈沖用同步分頻的方法形成發(fā)射機(jī)觸發(fā)脈沖和編碼器啟 動脈沖, 可以消除誤差t1。晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度可達(dá)10-6 10-7, 采用它，可以有效地減小計數(shù)脈沖不穩(wěn)定誤差。提高計數(shù) 器時鐘頻率f可以減小距離量化誤差。 在實際應(yīng)用中, 通常取距 離量化單元R等于或略小于雷達(dá)的脈沖寬度。此外, 還可以采用 電子游標(biāo)法和內(nèi)插法來提高距離測量和距離錄取的精度。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.5.3 目標(biāo)角坐標(biāo)數(shù)據(jù)錄

50、取目標(biāo)角坐標(biāo)數(shù)據(jù)錄取 1. 方位中心的估計方法方位中心的估計方法 1) 等信號法 圖4.47示出等信號法方位中心估計的示意圖。 在某些自動檢測器中, 檢測器在檢測過程中一般要發(fā)出三個信號, 即回波串的“起始”, 回波串的“終止”和“發(fā)現(xiàn)目標(biāo)”三個判 決信號。 前二個信號反應(yīng)了目標(biāo)方位的邊際, 可用來估計目標(biāo)方 位。 設(shè)目標(biāo)“起始”時的方位為1, 目標(biāo)“終止”時讀出的方位 為2, 則目標(biāo)的方位中心估計值0為 )( 2 1 210 (4.5.3) 在實際應(yīng)用中, 階梯檢測器、滑窗檢測器、程序檢測器等都可以 采用這種方法來估計方位中心。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.47 等信號法方

51、位中心估計示意圖 1 2 2 1 目標(biāo) 波速運(yùn)動 方向 正光 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.48 加權(quán)法估計方位原理圖 選通移位寄存器 相加檢零 量化視頻 距離選 通脈沖 加權(quán)網(wǎng)絡(luò) 方位讀數(shù)脈 沖 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2) 加權(quán)法 加權(quán)法估計方位的原理示于圖448中。 量化信 息經(jīng)過距離選通后進(jìn)入移位寄存器。 移位寄存器的移位時鐘周 期等于雷達(dá)的重復(fù)周期。 雷達(dá)發(fā)射一個脈沖, 移位寄存器就移 位一次。這樣，移位寄存器中寄存的是同一距離量化間隔中不 同重復(fù)周期的信息。對移位寄存器的輸出進(jìn)行加權(quán)求和, 將左 半部加權(quán)和加“正”號, 右半部加權(quán)和加“負(fù)”號, 然后由

52、相加 檢零電路檢測。當(dāng)相加結(jié)果為零時, 便輸出一個方位讀數(shù)脈沖 送到錄取裝置, 讀出所錄取的方位信息。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2.增量碼盤增量碼盤 增量碼盤是最簡單的碼盤。 它在一個圓盤上開有一系列間 隔為 的徑向縫隙, 圓盤的轉(zhuǎn)軸與天線轉(zhuǎn)軸機(jī)械交鏈。 圓盤的 一側(cè)設(shè)有光源, 另一側(cè)設(shè)置有光敏元件, 它把徑向縫隙透過來的 光轉(zhuǎn)換為電脈沖。圖4.49(a)所示為圓盤上開縫的示意圖, 圖 4.49(b)是用增量碼盤構(gòu)成的角度錄取裝置。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.49 增量碼盤及由它構(gòu)成的錄取裝置 (a) 增量碼盤; (b) 錄取裝置原理圖 正北縫隙 增量縫隙 轉(zhuǎn)

53、軸 增量碼盤 軸 光源 有縫的屏蔽 計數(shù)器 讀數(shù)脈 沖產(chǎn)生 錄取信號 (b) 錄取裝置框圖 增量縫隙 轉(zhuǎn)向縫隙 (a) 碼盤 轉(zhuǎn) 向 鑒別器 可 逆 計數(shù)器 加 減 (b) 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.51 轉(zhuǎn)向不同時計數(shù)脈沖與轉(zhuǎn)向信號的時間關(guān)系 (a) 正向; (b) 反向 計數(shù) 信號 計數(shù) 脈沖 轉(zhuǎn)向 信號 整形后波形光敏元件 輸出波形 t t t t t t 轉(zhuǎn)向 信號 計數(shù) 脈沖 計數(shù) 信號 (a)(b) 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.52 轉(zhuǎn)向鑒別電路 圖4.53(b)是循環(huán)碼盤。數(shù)碼直接在碼盤上表示出來, 最 外層是最低位, 最里層是最高位, 圖中

54、只畫出了 5 位。目前這類 碼盤最好的可做到16位, 即最外層可分為216=65 536個等分, 每 個等分為0.0055, 可見這時錄取角度數(shù)據(jù)的精度很高。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.53 五位碼盤圖形 (a) 二進(jìn)制碼盤; (b) 循環(huán)碼盤 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 310 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 3

55、1 (a)(b) 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 表表 4.4 十進(jìn)制數(shù)及其等值的二進(jìn)制碼的循環(huán)碼十進(jìn)制數(shù)及其等值的二進(jìn)制碼的循環(huán)碼 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 循環(huán)碼是一種變權(quán)代碼, 不能直接進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算, 因此必須 把循環(huán)碼變換為二進(jìn)制碼。用G表示循環(huán)碼, Gn表示循環(huán)碼的第 n位, 用B表示二進(jìn)制碼, Bn表示二進(jìn)制碼的第n位, 由循環(huán)碼變換 為二進(jìn)制碼的規(guī)律如下: 1212211 21212 111 GBGGGGGB GBGGGB GBGGB GB nnn nnnnnn nnnnn nn (4.5.4) 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.54 并行循環(huán)碼變換為并行二進(jìn)制碼 1 1 1 GnBn Gn 1 Gn 2 G0 Bn 1 Bn 2 B0 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.55 用循環(huán)碼盤的角度錄取設(shè)備 光源 讀 出 放 大 器 讀 出 門 數(shù) 碼 變 換 器 輸 出 二 進(jìn) 制 碼 錄取控制信 號 軸 碼盤 有縫的屏蔽光敏元件 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.6 綜合顯示器簡介綜合顯示器簡介 4.6.1 數(shù)