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(jì)算機(jī)圖形顯示計(jì)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)終端顯示器和錄取

2、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(lái)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(zhǎng)度與雷達(dá)距離量程相對(duì)應(yīng), 主波與回波之間的掃掠線長(zhǎng)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(shí)針?lè)较驋呗泳€的弧長(zhǎng)。

3、 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(cè)距精度, 它是從A型顯示器演變而來(lái)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(gè)坐標(biāo), 是二維顯示器。 它用平面上的亮點(diǎn)位置來(lái)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廣泛的雷達(dá)顯示器, 因?yàn)樗軌蛱峁┢矫娣秶?/p>

4、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(shí)針?lè)较蛴?jì)量;距離則沿半徑計(jì)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(dòng)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(lái)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, 縱坐標(biāo)表示距離。通常方位角不是取整個(gè)360, 而是取其中的某一

5、段, 即雷達(dá)所監(jiān)視的一個(gè)較小的范圍。如果距離也不取全程, 而是某一段, 這時(shí)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(shí)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(cè)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。在測(cè)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

6、。 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(jì)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(shì)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, 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(hào)和地圖背景, 例如河流

7、、 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-16-3AF-61-5MF9 -5AF-16-37BF-92009V4CF-3-99005目標(biāo)表格閃光點(diǎn)距標(biāo)跑道橋梁河流CF-0713-32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(lái)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(jì)算機(jī)和顯示處理專用計(jì)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(shí)時(shí)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

8、景地圖。 由于采用了數(shù)字式掃描變換技術(shù), 通過(guò)對(duì)圖像存貯器(RAM)的控制, 可以實(shí)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(duì)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(duì)地掃描狀態(tài)顯示畫面 300DT606603 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)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(duì)顯示器的主要要求對(duì)顯示器的主要要求 雷達(dá)對(duì)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

9、, 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(lái)確定。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 3) 對(duì)目標(biāo)坐標(biāo)的分辨力 這是指顯示器畫面上兩個(gè)相鄰目標(biāo)的分辨能力。光點(diǎn)的直徑和形狀將直接影響對(duì)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

10、的對(duì)比度 對(duì)比度是圖像亮度和背景亮度的相對(duì)比值, 以百分?jǐn)?shù)表示為 %100背景亮度背景亮度圖像亮度對(duì)比度對(duì)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(duì)比度和熒光屏的余輝時(shí)間等因素有關(guān), 一般要求達(dá)到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(jì)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,

11、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(gè)刻度可以是電子式的, 也可以是機(jī)械刻度尺。A型顯示器實(shí)際上是一個(gè)同步示波器。 雷達(dá)發(fā)射脈沖(主波)瞬間, 電子束開(kāi)始從左到右線性掃掠, 接收機(jī)輸出的回波信號(hào)顯示在主波之后, 二者之間距與回波滯后時(shí)間成比例。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖

12、 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(shí)間關(guān)系(a) 示波管各極波形; (b)波形時(shí)間關(guān)系 X 掃描刻度輝亮移動(dòng)距標(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)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(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)脈沖第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 3.

13、方框圖說(shuō)明方框圖說(shuō)明 在圖4.10中各部分的電路已在有關(guān)課程學(xué)過(guò), 這里只著重說(shuō)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(dòng)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, 從而形成水平掃掠線。掃掠線中有幾個(gè)重要參數(shù)需著重考慮: (1) 掃掠長(zhǎng)度L。為了使用上方便, 通常使掃掠長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度L所表示的實(shí)際距離

14、數(shù)值。最大量程對(duì)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(duì)應(yīng)雷達(dá)探測(cè)范圍內(nèi)的某一段距離。用相同的掃掠長(zhǎng)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(shuō)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)電壓變化的速率接近一常數(shù), 若這時(shí)采用均勻的固定距離刻度來(lái)測(cè)讀, 則可以得到較高的測(cè)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(dòng)距標(biāo)的產(chǎn)生 用移動(dòng)距標(biāo)測(cè)量目標(biāo)距離, 就要設(shè)法產(chǎn)生一個(gè)對(duì)主波延遲可變的脈沖作為距標(biāo)。調(diào)節(jié)距

15、標(biāo)的延遲時(shí)間(并能精確讀出), 使距標(biāo)移動(dòng)到回波的位置上, 就可根據(jù)距標(biāo)遲后主波的時(shí)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(dòng)距標(biāo)去對(duì)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(cè)量中不可能做到使移動(dòng)距標(biāo)完全和目標(biāo)重合, 它們之間總會(huì)有一定的誤差l, 這個(gè)誤差我們稱為重合誤差。 對(duì)于不同的量程, 重合誤差l對(duì)應(yīng)的距離誤差R將不同。例如, A型顯示器掃掠線長(zhǎng)度為100mm, 重合誤差l=1 mm, 當(dāng)其量程Rm為100km

16、時(shí), 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4.11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(dòng)距標(biāo)。 精移動(dòng)距標(biāo)以兩個(gè)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(lái), 以便使用人員觀測(cè)。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄

17、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(dòng)距標(biāo)A型（顯示全量程）R型（顯示一小段）122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(shí)間關(guān)系。圖4.12是一種實(shí)用的A/R型顯示器的方框圖, 這里采用兩個(gè)單槍示波管。圖4.13是波形時(shí)間關(guān)系, 波形的標(biāo)號(hào)與方框圖中的標(biāo)號(hào)相對(duì)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(hào)源, 經(jīng)56次分頻后得到頻率為2.5 kHz的正弦信號(hào)。用去形成A掃掠線的觸發(fā)

18、信號(hào), 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(jí)方波鋸齒差分放大脈 沖形成級(jí)精相移75 kHz振蕩器1 ：5分頻器調(diào)諧放大粗相移脈沖形成粗 移 動(dòng)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(dòng)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 t1t1tttttttt 基準(zhǔn)信號(hào)源 2.5 kHz 信號(hào) 10 km 刻度 2 km 脈沖 A 觸發(fā)脈沖 A 掃描電壓 粗移動(dòng)距標(biāo) 觸發(fā)脈沖 R 掃描電壓 精移動(dòng)距標(biāo)第

19、 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(cè)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(shí), 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

20、型顯示器所觀測(cè)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、亮度高的磁式偏轉(zhuǎn)示波管。 為了能同時(shí)觀察整個(gè)空域的目標(biāo), 必須采用長(zhǎng)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(dòng)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 3303002702402101801501209060300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(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

21、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。 圖4.15是動(dòng)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(shí)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(dòng)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(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第 4 章 雷達(dá)

22、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(shí)間線性增強(qiáng)的磁場(chǎng), 使電子束在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)(偏轉(zhuǎn)方向與磁場(chǎng)方向垂直), 從而在熒光屏上作直線掃掠。 如果電流波從零開(kāi)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(shí), 在偏轉(zhuǎn)線圈上應(yīng)加的電壓是 )()()()(tRiLKtRidttdiLtu(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) 線圈等效電路; (b) 電流、電

23、壓波形 i(t)LRC0u(t)(a)i(t) KtImLKRImu(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(dòng)。在動(dòng)圈式平面顯示器中, 通過(guò)使偏轉(zhuǎn)線圈與天線同步轉(zhuǎn)動(dòng)的方法實(shí)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(duì)很慢, 因而完成一次距離掃掠時(shí), 方位數(shù)值基本不變, 在顯示器上距離掃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(dòng)的方法一般采用隨動(dòng)系統(tǒng),

24、圖418是一種最簡(jiǎn)單的隨動(dòng)系統(tǒng)原理圖。 天線通過(guò)加速系統(tǒng)帶動(dòng)一個(gè)同步發(fā)送機(jī), 在顯示器處的偏轉(zhuǎn)線圈則通過(guò)齒輪系統(tǒng)和一個(gè)同步接收機(jī)相連, 這是一種開(kāi)環(huán)系統(tǒng), 隨動(dòng)精度低。 如采用閉環(huán)隨動(dòng)系統(tǒng), 則可明顯提高其隨動(dòng)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(dòng)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。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(duì)應(yīng)一特定的方位。 為了產(chǎn)生這些

25、方位刻度, 應(yīng)在天線每轉(zhuǎn)一特定角度時(shí), 就產(chǎn)生一個(gè)方波, 并加在示波管柵極或陰極上。方波寬度應(yīng)等于一個(gè)或幾個(gè)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(shí)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(shí)間關(guān)系00距離掃描天線轉(zhuǎn)角234t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)V1VD2R1/R312 V輸出方位刻度光束刻度盤光源VD1R2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

26、.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(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?？捎脠D4.21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。 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。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 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(chǎng), 那么這兩個(gè)磁場(chǎng)的空間合成便是方向的磁場(chǎng)

27、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(shí), 掃掠線也就隨著天線同步轉(zhuǎn)動(dòng)了。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖4.21 磁場(chǎng)的分解與合成 HY Kt cosHX Kt sinH 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(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 (4.3.3)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。 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

28、 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)徑向掃掠所需的水平和垂直磁場(chǎng) 00HX(iX)HY(iY)tt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(jiǎn)化方框圖, 這里沒(méi)有加入移動(dòng)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(jiǎn)要說(shuō)明它的工作原理。 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 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

29、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)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(jì)算機(jī)圖形顯示計(jì)算機(jī)圖形顯示 4.4.1 計(jì)算機(jī)圖形顯示系統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖形顯示系統(tǒng) 圖 4.24 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可見(jiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)通信裝置操作員動(dòng)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(lái)控制電

30、子束的運(yùn)動(dòng), 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(hào)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(kāi)始, 先畫一個(gè)口字, 再畫一個(gè)圓, 最后畫出4個(gè)點(diǎn)。 畫完后電子束返回屏面中心。 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(shí)間叫做定位時(shí)間, 如果偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)用得合適, 每次定位時(shí)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 uXx0uYy0uXtr定位時(shí)間trtrtrttt

31、“3”“1”“2”YX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(jì)算機(jī)刷新存儲(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鍵盤光筆第 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(hào)及其對(duì)應(yīng)的顯示。根據(jù)輸入指令相應(yīng)地來(lái)增強(qiáng)某些部分的水平掃描線時(shí),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(shí), 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

32、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(lái)傾斜的。當(dāng)?shù)撞繏呙杈€結(jié)束時(shí), 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(shí)現(xiàn)刷新, 獲得穩(wěn)定的圖像。 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(shí)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(hào)及其顯示 (a) x、y掃描電壓波形; (b) CRT上的光柵 uX0uY0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(chǔ)器控制器監(jiān)視

33、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(hào)和漢字的種數(shù)。一般有26個(gè)大寫字母和26個(gè)小寫字母, 0至9這 10 個(gè)數(shù)字, 簡(jiǎn)單的漢字和若干專用的特殊符號(hào)。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(jiǎn)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(jué)銳度和形成字符的點(diǎn)數(shù)來(lái)確定。常用的字符尺寸為3mm4 mm和5mm7mm。 3) 字符書(shū)寫速率 在保證不失真和不閃爍的條件下,

34、每個(gè)字符書(shū)寫時(shí)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(gè)字符書(shū)寫時(shí)間為35 s。但是應(yīng)該指出, 字符書(shū)寫速率越高, 要求偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和輝亮系統(tǒng)的頻帶越寬, 技術(shù)實(shí)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(gè)字符輝亮?xí)r間與該字符書(shū)寫時(shí)間的比值。輝亮?xí)r間占書(shū)寫時(shí)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.

35、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(dòng)信號(hào), 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(guò)譯碼器在字符成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(gè)只讀存貯器(ROM), 在啟動(dòng)信號(hào)作用下依次讀出所選定字符的成型信息, 用來(lái)控制X、Y、Z三個(gè)方向的動(dòng)作, 使之在熒光屏上描繪出這個(gè)字符。書(shū)寫完成該字符后就給出字符結(jié)束信號(hào), 通知顯示控制器發(fā)出下一個(gè)字碼的代碼。由此可見(jiàn), 字符成型存貯器實(shí)際上是一個(gè)微程序庫(kù)。 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(chǔ)器(ROM)X 產(chǎn)生器Y

36、 產(chǎn)生器輝亮產(chǎn)生器字符碼啟動(dòng)結(jié)束字符控制邏輯字符產(chǎn)生電路ZYX第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 1) 點(diǎn)陣法字符產(chǎn)生器 點(diǎn)陣法把要書(shū)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(shí)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(duì)應(yīng)于所驅(qū)動(dòng)的每個(gè)像素點(diǎn)的輝亮信號(hào), 并同時(shí)控制X、Y產(chǎn)生器計(jì)數(shù), 以產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)信號(hào)控制電子束的運(yùn)動(dòng), 使之與輝亮信號(hào)同步地掃描字符點(diǎn)陣中的每個(gè)像素點(diǎn)。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4

37、.30 點(diǎn)陣法字符產(chǎn)生器書(shū)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) 順序點(diǎn)陣法波形; (c) 程控點(diǎn)陣法波形 6543201YXY00XZ0Y0X00Z(a)(b)(c)tttttt01234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(gè)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

38、4.31所示的書(shū)寫字符“A”為例來(lái)說(shuō)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(shū)寫字符“A”0YedacXb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

39、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(gè)方向的單位矢量編碼; (b) “3”字的編碼; (c) 原理框圖 011100101110111000001010D222120(b)15141312111098765432(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 YZ 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(hào)Y 偏轉(zhuǎn)信號(hào) 輝亮信號(hào)啟動(dòng)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(gè)方向的單位矢量編碼; (b) “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.

40、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(hào)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(kāi)始有字符輝亮信息時(shí), 首先讀出第一個(gè)字符的第一橫上的數(shù)據(jù), 與偏轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動(dòng)相配合加上輝亮信號(hào), 即可顯示出這些數(shù)據(jù)。 接著是顯示第二個(gè)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(gè)字符的第一橫顯示完為止。然后從第4條掃描線開(kāi)始, 先顯示第一個(gè)字符的第二橫, 依次重復(fù)進(jìn)行。由于每個(gè)字符分布在七條掃描線上, 因此

41、每個(gè)字符要反復(fù)讀出七次。顯然這和隨機(jī)掃描顯示完一個(gè)字符再顯示另一個(gè)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 1012345678911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(duì)雷達(dá)信息處理的過(guò)程主要有以下三點(diǎn): (1) 從雷達(dá)接收機(jī)的輸出中檢測(cè)目標(biāo)回波, 判定目標(biāo)的存在; (2) 測(cè)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(guó)籍、發(fā)現(xiàn)時(shí)間等, 并對(duì)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(dòng)錄取半自動(dòng)錄取 在半自動(dòng)錄取系統(tǒng)中, 仍然由人

42、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)。 半自動(dòng)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(gè)光點(diǎn), 操縱員通過(guò)外部錄取設(shè)備來(lái)控制這個(gè)光點(diǎn),使它對(duì)準(zhǔn)待錄取的目標(biāo)。通過(guò)錄取標(biāo)志從顯示器上錄取下來(lái)的坐標(biāo)是對(duì)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(gè)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), 這就完成了錄取任務(wù)。半自動(dòng)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(shí)間(例如6 10 s

43、)內(nèi), 可錄取56批目標(biāo)。錄取設(shè)備的延遲時(shí)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(dòng)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(dòng)錄取全自動(dòng)錄取 全自動(dòng)錄取與半自動(dòng)錄取不同之處是, 在整個(gè)錄取過(guò)程中, 從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到各個(gè)坐標(biāo)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。全自動(dòng)錄取設(shè)備的組成如圖4.44所示,圖中信號(hào)檢測(cè)設(shè)備能在全程對(duì)信號(hào)積累, 根據(jù)檢測(cè)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(shí), 檢測(cè)器自動(dòng)送出發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的信號(hào), 我們就利用這一信號(hào), 用計(jì)數(shù)編碼部件來(lái)

44、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(gè)工作范圍內(nèi)的距離和方位數(shù)據(jù), 而由檢測(cè)器來(lái)控制不同目標(biāo)的坐標(biāo)錄取時(shí)刻。圖中的排隊(duì)控制部件是為了使錄取的坐標(biāo)能夠有次序地送往計(jì)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(dòng)錄取設(shè)備方框圖 信號(hào)檢測(cè)距離編碼接收機(jī)輸出到各部件同步控制時(shí)間編碼方位編碼排隊(duì)控制緩沖存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)其它參數(shù)發(fā)現(xiàn)時(shí)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(dòng)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(dòng)化防空系統(tǒng)和航空管制系統(tǒng)

45、的要求。 在一般的兩坐標(biāo)雷達(dá)上, 配上自動(dòng)錄取設(shè)備, 可以在天線掃描一周時(shí)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(duì)于現(xiàn)代化的航空管制雷達(dá)中的自動(dòng)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(shí)間的長(zhǎng)短轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)碼的基本方法是用計(jì)數(shù)器, 由目標(biāo)遲后于發(fā)射脈沖的遲延時(shí)間tR來(lái)決定計(jì)數(shù)時(shí)間的長(zhǎng)短, 使計(jì)數(shù)器中所計(jì)的數(shù)碼正比于tR, 讀出計(jì)數(shù)器中的數(shù), 就可

46、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(gè)目標(biāo)的距離編碼器。雷達(dá)發(fā)射信號(hào)時(shí), 啟動(dòng)脈沖使觸發(fā)器置“1”, 來(lái)自計(jì)數(shù)脈沖產(chǎn)生器的計(jì)數(shù)脈沖經(jīng)“與”門進(jìn)入距離計(jì)數(shù)器, 計(jì)數(shù)開(kāi)始。經(jīng)時(shí)延tR, 目標(biāo)回波脈沖到達(dá)時(shí), 觸發(fā)器置“0”, “與”門封閉, 計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)并保留所計(jì)數(shù)碼。在需要讀取目標(biāo)距離數(shù)碼時(shí), 將讀數(shù)控制信號(hào)加到控制門而讀出距離數(shù)據(jù)。 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(jì)數(shù)脈沖產(chǎn) 生 器&距離計(jì)數(shù)器0RT1S&目標(biāo)回波啟動(dòng)脈沖讀數(shù)控制輸出(a)啟動(dòng)脈沖t1Rt2回波脈沖1 2 3N N 1tRtttt

47、(b)第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 若計(jì)數(shù)脈沖頻率為f, 距離取樣間隔R=1/f, 由讀出的距離數(shù)碼N, 可確定目標(biāo)時(shí)延tR和目標(biāo)的距離R: RRRRcNctRNt2121(4.5.1) (4.5.2) 式中，c是光速；采用近似等號(hào)，是因?yàn)閱?dòng)脈沖和回波脈沖不一定與計(jì)數(shù)脈沖重合, 見(jiàn)圖4.45中的t1和t2。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2. 多個(gè)目標(biāo)距離編碼器多個(gè)目標(biāo)距離編碼器 圖 4.46 多個(gè)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0RT1S&計(jì)數(shù)開(kāi)始啟動(dòng)脈沖輸出讀數(shù)脈沖產(chǎn) 生 器目標(biāo)回波目標(biāo)個(gè)數(shù)計(jì) 數(shù) 器&溢出延遲線第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 3. 影

48、響距離錄取精度的因素影響距離錄取精度的因素 影響距離錄取精度的因素有三項(xiàng): 編碼器啟動(dòng)脈沖與計(jì)數(shù)脈沖不重合的誤差t1; 計(jì)數(shù)脈沖頻率不穩(wěn)定; 距離量化誤差t2 。 將計(jì)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(dòng)脈沖, 可以消除誤差t1。晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度可達(dá)10-610-7, 采用它，可以有效地減小計(jì)數(shù)脈沖不穩(wěn)定誤差。提高計(jì)數(shù)器時(shí)鐘頻率f可以減小距離量化誤差。 在實(shí)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(lái)提高距離測(cè)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)錄取目標(biāo)角坐標(biāo)數(shù)據(jù)錄取

49、1. 方位中心的估計(jì)方法方位中心的估計(jì)方法 1) 等信號(hào)法 圖4.47示出等信號(hào)法方位中心估計(jì)的示意圖。 在某些自動(dòng)檢測(cè)器中, 檢測(cè)器在檢測(cè)過(guò)程中一般要發(fā)出三個(gè)信號(hào), 即回波串的“起始”, 回波串的“終止”和“發(fā)現(xiàn)目標(biāo)”三個(gè)判決信號(hào)。 前二個(gè)信號(hào)反應(yīng)了目標(biāo)方位的邊際, 可用來(lái)估計(jì)目標(biāo)方位。 設(shè)目標(biāo)“起始”時(shí)的方位為1, 目標(biāo)“終止”時(shí)讀出的方位為2, 則目標(biāo)的方位中心估計(jì)值0為 )(21210(4.5.3) 在實(shí)際應(yīng)用中, 階梯檢測(cè)器、滑窗檢測(cè)器、程序檢測(cè)器等都可以采用這種方法來(lái)估計(jì)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(hào)法方位中心估計(jì)示意圖 1221目標(biāo)波速運(yùn)動(dòng)

50、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(jì)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(jì)方位的原理示于圖448中。 量化信息經(jīng)過(guò)距離選通后進(jìn)入移位寄存器。 移位寄存器的移位時(shí)鐘周期等于雷達(dá)的重復(fù)周期。 雷達(dá)發(fā)射一個(gè)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(duì)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(hào), 右半部加權(quán)和加“負(fù)”號(hào), 然后由相加檢零電路檢測(cè)。當(dāng)相加結(jié)果為零時(shí), 便輸出一個(gè)方位讀數(shù)脈沖送到錄取裝置, 讀出

51、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(jiǎn)單的碼盤。 它在一個(gè)圓盤上開(kāi)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(guò)來(lái)的光轉(zhuǎn)換為電脈沖。圖4.49(a)所示為圓盤上開(kāi)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)軸增量碼盤軸光源有縫的屏蔽計(jì)數(shù)器讀數(shù)脈沖產(chǎn)生錄取信號(hào)&光敏元件方位角數(shù)據(jù)(a)(b)P1P2第 4

52、 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.50 帶轉(zhuǎn)向縫隙的增量碼盤和由它構(gòu)成的錄取裝置(a) 碼盤; (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(jì)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(shí)計(jì)數(shù)脈沖與轉(zhuǎn)向信號(hào)的時(shí)間關(guān)系(a) 正向; (b) 反向 計(jì)數(shù)信號(hào)計(jì)數(shù)脈沖轉(zhuǎn)向信號(hào)整形后波形光敏元件輸出波形tttttt轉(zhuǎn)向信號(hào)計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)信號(hào)(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 &1可 逆計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)減法計(jì)數(shù)11與門1與門2反相器計(jì)數(shù)脈沖轉(zhuǎn)向脈沖第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 3.二進(jìn)制碼盤和循環(huán)碼盤

53、二進(jìn)制碼盤和循環(huán)碼盤 二進(jìn)制碼盤和循環(huán)碼盤都可以直接取得與角度位置相應(yīng)的數(shù)碼, 不必像增量碼盤那樣經(jīng)計(jì)數(shù)積累才能取得各角度位置相應(yīng)的數(shù)碼。圖4.53畫出了這兩種碼盤的示意圖, 圖4.53(a)是二進(jìn)制碼盤; 圖4.53(b)是循環(huán)碼盤。數(shù)碼直接在碼盤上表示出來(lái), 最外層是最低位, 最里層是最高位, 圖中只畫出了 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(gè)等分, 每個(gè)等分為0.0055, 可見(jiàn)這時(shí)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 012345678910111213

54、141516171819202122232425262728293031012345678910111213141516171819202122232425262728293031(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: 121221121212111GBGGGGGBGBGGGBGBGGBGBnnnnnnnnnnnnnnnn(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 111GnBnGn1Gn2G0Bn1Bn2B0第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.55 用循環(huán)