第四章 雷達(dá)終端顯示器

1、l 顯示器的任務(wù)顯示器的任務(wù)l 顯示器的種類顯示器的種類l 距離顯示器距離顯示器l 平面位置顯示器平面位置顯示器 以光學(xué)圖形、圖像圖形、圖像的表現(xiàn)形式，將雷達(dá)探測(cè)到的目標(biāo)信息目標(biāo)信息通過(guò)視覺(jué)傳遞給雷達(dá)操作者操作者。顯示內(nèi)容顯示內(nèi)容：包括目標(biāo)的位置及其運(yùn)動(dòng)情況，目標(biāo)的各種特征參數(shù)等。如目標(biāo)高度、航向、速度、軌跡、架數(shù)、機(jī)型、敵我屬性警戒雷達(dá)和引導(dǎo)雷達(dá)預(yù)警雷達(dá)和精密跟蹤雷達(dá)指揮控制系統(tǒng)根據(jù)完成的任務(wù)不同，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 距離顯示器是一維空間顯示器，顯示目標(biāo)的斜距坐標(biāo)。用光點(diǎn)在熒光屏上偏轉(zhuǎn)的振幅來(lái)表示目標(biāo)回波的大小。用光點(diǎn)偏離參考點(diǎn)的長(zhǎng)度來(lái)

2、表示目標(biāo)的距離。主波回波距離主波回波主波回波(a)(b)(c)A型 J型 A/R型距離顯示器有三種基本類型： A型 J型 A/R型平面顯示器是二維顯示器，顯示目標(biāo)的斜距和方位兩個(gè)坐標(biāo)。采用平面上的亮點(diǎn)位置來(lái)表示目標(biāo)的坐標(biāo)，屬于亮度調(diào)制顯示器。正北方位角方位距離P顯（極坐標(biāo)）B顯（直角坐標(biāo)）PPI提供了360度范圍內(nèi)全部平面信息，所以也叫全景顯示器或環(huán)視顯示器，簡(jiǎn)稱PPI顯示器或P顯斜距仰角0km 200km20km0km 高度顯示器的兩種型式對(duì)顯示器的主要要求對(duì)顯示器的主要要求電子槍偏轉(zhuǎn)板熒光屏加速：兩個(gè)加速場(chǎng)聚焦：利用非均勻電場(chǎng)目的：產(chǎn)生一束具有一定速度的直徑很小的電子X(jué) 掃描刻度輝亮移動(dòng)距

3、標(biāo)回波X 掃描 重復(fù)周期探測(cè)脈沖鋸齒波輝亮信號(hào)距離刻度移動(dòng)距標(biāo)回波信號(hào) 工作期停止期輝亮匿影(a)(b)A型顯示器的組成型顯示器的組成方 波產(chǎn)生器鋸齒電壓形成電路差 分放大器振鈴電路移動(dòng)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(hào)觸發(fā)脈沖 掃掠形成電路掃掠形成電路 其主要由方波產(chǎn)生器、 鋸齒電壓形成電路和差分放大器組成。掃掠形成電路形成鋸齒掃掠電壓波, 加在X偏轉(zhuǎn)板上, 控制電子束從左到右掃掠。 視頻放大電路視頻放大電路 其功能是把接收機(jī)檢波器輸出的信號(hào)放大到顯示器偏轉(zhuǎn)板上所需要的電平。 距標(biāo)形成電路距標(biāo)形成電路 其包括固定距離刻度和移動(dòng)距標(biāo)的產(chǎn)生電路。固定距離刻度電路由振鈴電路、限幅

4、放大器和刻度形成電路組成。 掃掠線的重要參數(shù)掃掠線的重要參數(shù)掃掠線長(zhǎng)度掃掠線長(zhǎng)度L：通常是掃掠線的長(zhǎng)度為熒光屏直徑的80%。距離量程距離量程：掃掠線總長(zhǎng)度L所表示的實(shí)際距離值。掃掠直線性掃掠直線性：保證距離刻度的均勻。3303002702402101801501209060300近區(qū)地物回波目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)3平面位置顯示器是二維顯示器，顯示目標(biāo)的斜距和方位兩個(gè)坐標(biāo)。采用平面上的亮點(diǎn)位置來(lái)表示目標(biāo)的坐標(biāo)，屬于亮度調(diào)制顯示器。同距離顯示器一樣， PPI也是采用掃描的方式來(lái)顯示目標(biāo)信息, 除了距離向的掃描,還有方位向的掃描，與距離顯示器不同，PPI采用磁偏轉(zhuǎn)示波器平面位置顯示器平面位置顯示器根據(jù)方位

5、掃描的方式不同, 平面位置顯示器主要有兩種類型: 動(dòng)圈式和定圈式平面位置顯示器。H=KtF動(dòng)圈式平面位置顯示器動(dòng)圈式平面位置顯示器動(dòng)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(jiǎn)單, 在常規(guī)雷達(dá)中得到廣泛應(yīng)用。 偏轉(zhuǎn)線圈與天線同步旋轉(zhuǎn)需要一套隨動(dòng)系統(tǒng), 而且傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜, 精度也不夠高, 所以在近年來(lái)的新型雷達(dá)中逐步被定圈式平面位置顯示器所代替。H=KtF動(dòng)圈式平面位置顯示器組成框圖動(dòng)圈式平面位置顯示器組成框圖方 波梯形電壓鋸齒電流輝亮距離刻度隨動(dòng)系統(tǒng)天線方位視放混合方位刻度觸發(fā)脈沖回波信號(hào)天線方位偏轉(zhuǎn)線圈iU 距離掃掠電路; 方位掃描系統(tǒng);

6、 距離和方位刻度系統(tǒng); 回波和輝亮系統(tǒng)。定圈式平面位置顯示器定圈式平面位置顯示器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(dòng), 掃掠線的轉(zhuǎn)動(dòng)是靠X和Y偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)式徑向掃掠磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。可用圖4.21來(lái)說(shuō)明偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)式的徑向掃掠磁場(chǎng)的基本原理。 H=KtYH =KtcosXH =KtsinF方位掃描的基本原理方位掃描的基本原理在任意方向線性變化的磁場(chǎng)H, 能使電子束在與該磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)行掃掠, 從而形成掃掠線。這個(gè)任意方向的磁場(chǎng), 可以分解成水平和垂直兩個(gè)分量。 Hx=Kt sin Hy=Kt cos H=KtYH =KtcosXH =Kt

7、sinF方位掃描的基本原理方位掃描的基本原理 為了產(chǎn)生式(4.3.2)所示磁場(chǎng), 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 也就是說(shuō), 鋸齒掃掠電流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。00HX(iX)HY(iY)tt重復(fù)周期天線旋轉(zhuǎn)周期掃掠電流的產(chǎn)生掃掠電流的產(chǎn)生兩種方法：1、先分解法 先產(chǎn)生與天線轉(zhuǎn)角成正弦余弦關(guān)系的電壓，然后用這電壓去調(diào)制鋸齒波產(chǎn)生器。缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，很少使用2、 后分解法 先產(chǎn)生鋸齒波，然后分解成正弦余弦分量掃掠電流的產(chǎn)生掃掠電流的產(chǎn)生方 波產(chǎn)生器振鈴電路刻度放大視頻放大方位刻度混合器

8、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 sinKt cosXYU0偏轉(zhuǎn)線圈(X)(Y)(a)掃掠電流的產(chǎn)生掃掠電流的產(chǎn)生(b)舉例舉例隨著微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的現(xiàn)代雷達(dá)開(kāi)始采用計(jì)算機(jī)來(lái)作信號(hào)處理和圖形顯示。主要優(yōu)點(diǎn)：1、控制靈活，改動(dòng)方便2、可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的功能計(jì)算機(jī)圖形顯示系統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖形顯示系統(tǒng)計(jì)算機(jī)信號(hào)控制、處理、存儲(chǔ)電路顯示讀出裝置操作員計(jì)算機(jī)通信裝置將計(jì)算機(jī)送來(lái)的顯示檔案加工成能驅(qū)動(dòng)顯示讀出裝置按規(guī)定要求動(dòng)作的信號(hào)，以便顯示出圖形和文字。顯示器(陰極射線管、液晶顯示器等)輸入設(shè)備，對(duì)所顯示的內(nèi)容進(jìn)行干預(yù)、修改或發(fā)出命令電子束偏

9、轉(zhuǎn)方式電子束偏轉(zhuǎn)方式在陰極射線管熒光屏上顯示圖形和文字是通過(guò)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子束的運(yùn)動(dòng)，并在熒光屏上規(guī)定的位置控制發(fā)光強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算機(jī)圖形顯示系統(tǒng)中常用的電子束偏轉(zhuǎn)方式有隨機(jī)掃描隨機(jī)掃描：用隨機(jī)定位的方式控制電子束的運(yùn)動(dòng)。只要給出與位置(X,Y)相應(yīng)的掃描電壓(電流)，就可在熒光屏上的任意位置顯示信息。光柵掃描光柵掃描：由在屏幕上一條接一條的水平掃描線構(gòu)成，根據(jù)輸入指令相應(yīng)地增強(qiáng)某些部分的水平掃描線時(shí)，就可產(chǎn)生顯示信息。隨機(jī)掃描顯示系統(tǒng)隨機(jī)掃描顯示系統(tǒng)uXx0uYy0uXtr定位時(shí)間trtrtrttt“3”“1”“2”YX隨機(jī)掃描圖形顯示系統(tǒng)框圖隨機(jī)掃描圖形顯示系統(tǒng)框圖通信接口至計(jì)算機(jī)刷新存

10、儲(chǔ)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(dòng)Z 驅(qū)動(dòng)Y 驅(qū)動(dòng)輸入裝置CRT鍵盤(pán)光筆隨機(jī)掃描顯示中，電子束的運(yùn)動(dòng)完全按照事先存放在刷新存儲(chǔ)器中的顯示指令進(jìn)行，沒(méi)有確定的規(guī)律，完全是程序編制者任意規(guī)定的。光柵掃描顯示系統(tǒng)光柵掃描顯示系統(tǒng)光柵掃描不管熒光屏上顯示的內(nèi)容如何，電子束總是以恒定的速度從左到右，從上到下掃過(guò)屏幕上的每個(gè)像素位置。掃描控制信號(hào)掃描控制信號(hào)uX0uY0行正程行逆程幀正程幀逆程(a)(b)在CRT偏轉(zhuǎn)部件上加兩種不同頻率的鋸齒波電流：水平掃描電流和垂直掃描電流。字符產(chǎn)生器字符產(chǎn)生器 字符種類 字符尺寸 字符書(shū)寫(xiě)速率 字符顯示效率6543201YXY00XZ0Y0

11、X00Z(a)(b)(c)tttttt01234圖 4.30 點(diǎn)陣法字符產(chǎn)生器書(shū)寫(xiě)“A”字符的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和輸出波形(a) “A”字符點(diǎn)陣; (b) 順序點(diǎn)陣法波形; (c) 程控點(diǎn)陣法波形 圖 4.33 光柵掃描顯示字符示意圖 1012345678911雷達(dá)數(shù)據(jù)的錄取雷達(dá)數(shù)據(jù)的錄取半自動(dòng)錄取在半自動(dòng)錄取系統(tǒng)中，仍然由人工通過(guò)顯示器來(lái)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(lái)。錄取顯示器編碼器接收機(jī) 輸出操縱員其它參數(shù) 輸出半自動(dòng)錄取的特點(diǎn)u錄取精度：方位1o，距離1Km。u在天線環(huán)掃一周的時(shí)間內(nèi)，可錄取5-6批目標(biāo)。u錄取設(shè)備的延遲時(shí)間約為3-5s。全自動(dòng)錄取整個(gè)錄取過(guò)

12、程中，從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到各個(gè)坐標(biāo)的讀出，完全由錄取設(shè)備自動(dòng)完成，只是某些輔助參數(shù)需要人工進(jìn)行錄取。信號(hào)檢測(cè)距離編碼方位編碼時(shí)間編碼排隊(duì)控制緩沖存儲(chǔ)接收機(jī)輸出發(fā)現(xiàn)其它參數(shù)計(jì)算機(jī)控制不同目標(biāo)的坐標(biāo)錄取時(shí)刻使錄取的坐標(biāo)有次序地送往緩沖存儲(chǔ)器中全自動(dòng)錄取的特點(diǎn)u容量大、速度快、精度較高。u在天線掃描一周內(nèi)錄取30批目標(biāo)。u距離精度100m，方位精度0.1o.u航空管制雷達(dá)中的自動(dòng)錄取設(shè)備，在天線掃描一周內(nèi)錄取400批目標(biāo)。實(shí)際雷達(dá)的錄取工作方式在目前雷達(dá)中，一般同時(shí)有半自動(dòng)錄取和全自動(dòng)在目前雷達(dá)中，一般同時(shí)有半自動(dòng)錄取和全自動(dòng)錄取設(shè)備。在人工能正常工作時(shí)，先由人工錄取錄取設(shè)備。在人工能正常工作時(shí)，先由人工錄

13、取目標(biāo)頭兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，當(dāng)計(jì)算機(jī)對(duì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)跟蹤目標(biāo)頭兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，當(dāng)計(jì)算機(jī)對(duì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)跟蹤后，給錄取顯示器畫(huà)面一個(gè)跟蹤標(biāo)志，以便了后，給錄取顯示器畫(huà)面一個(gè)跟蹤標(biāo)志，以便了解設(shè)備工作是否正常。解設(shè)備工作是否正常。 當(dāng)有許多目標(biāo)同時(shí)出現(xiàn)，人工來(lái)不及的時(shí)候，當(dāng)有許多目標(biāo)同時(shí)出現(xiàn)，人工來(lái)不及的時(shí)候，可轉(zhuǎn)入自動(dòng)錄取模式，操作員的任務(wù)是監(jiān)視顯示可轉(zhuǎn)入自動(dòng)錄取模式，操作員的任務(wù)是監(jiān)視顯示器畫(huà)面，了解計(jì)算機(jī)跟蹤情況，必要時(shí)實(shí)施人工器畫(huà)面，了解計(jì)算機(jī)跟蹤情況，必要時(shí)實(shí)施人工干預(yù)。干預(yù)。目標(biāo)距離數(shù)據(jù)的錄取錄取目標(biāo)的延遲時(shí)間tR，用距離編碼器實(shí)現(xiàn)（對(duì)tR進(jìn)行編碼）。單目標(biāo)距離編碼器計(jì)數(shù)脈沖產(chǎn)生器距離計(jì)數(shù)器0 1R ST&讀數(shù)控制目標(biāo)回波啟動(dòng)信號(hào)輸出多目標(biāo)距離編碼器計(jì)數(shù)脈沖產(chǎn)生器距離計(jì)數(shù)器0 1R ST&計(jì)數(shù)開(kāi)始啟動(dòng)脈沖輸出讀數(shù)脈沖產(chǎn)生器溢出目標(biāo)回波延遲線目標(biāo)個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)器保證讀數(shù)在計(jì)數(shù)器穩(wěn)定后進(jìn)行，避免輸出的數(shù)據(jù)出錯(cuò)。影響距離錄取精度的因素編碼器啟動(dòng)脈沖與計(jì)數(shù)脈沖不重合的誤差。（圖4.45,P1