第4章雷達終端顯示器和錄取設(shè)備

4.1雷達終端顯示器4.1.1顯示器的主要類型雷達終端顯示器根據(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。第一頁，共一百零八頁。

1.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,掃掠線起點與發(fā)射脈沖同步,掃掠線長度與雷達距離量程相對應(yīng),主波與回波之間的掃掠線長代表目標(biāo)的斜距。第二頁，共一百零八頁。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展,擴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。第三頁，共一百零八頁。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顯示器第四頁，共一百零八頁。2.平面顯示器平面顯示器顯示雷達目標(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廣泛的雷達顯示器,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(零方位角),順時針方向計量;距離則沿半徑計量;圓心是雷達站(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,較遠的小亮弧則是動目標(biāo),大的是固定目標(biāo)。第五頁，共一百零八頁。圖4.2平面顯示器的圖像第六頁，共一百零八頁。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。第七頁，共一百零八頁。圖4.3偏心PPI顯示器第八頁，共一百零八頁。圖4.4B式顯示器的圖像第九頁，共一百零八頁。3.高度顯示器這種顯示器用在測高雷達和地形跟隨雷達系統(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。在測高雷達中主要用RHI顯示器。但在精密跟蹤雷達中常采用E式,并配合B顯使用。第十頁，共一百零八頁。圖4.5高度顯示器的兩種型式第十一頁，共一百零八頁。

4.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)在雷達中的廣泛應(yīng)用,出現(xiàn)了由計算機和微處理機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圖像。圖4.6示出綜合顯示器的畫面,其中雷達圖像為一次信息,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。第十二頁，共一百零八頁。圖4.6綜合顯示器畫面示意第十三頁，共一百零八頁。5.光柵掃描雷達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顯示器。數(shù)字式的光柵掃描雷達顯示器與雷達中心計算機和顯示處理專用計算機構(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,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示出典型的機載雷達光柵掃描顯示器對地掃描狀態(tài)的顯示畫面。第十四頁，共一百零八頁。圖4.7典型的機載雷達對地掃描狀態(tài)顯示畫面第十五頁，共一百零八頁。4.1.2對顯示器的主要要求雷達對顯示器的要求是由雷達的戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)參數(shù)決定的,通常有以下幾點: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)雷達的用途和戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)來確定。第十六頁，共一百零八頁。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。光點的直徑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直徑一般為0.3~0.5mm。此外,分辨力還與目標(biāo)距離遠近天線波束的半功率寬度和雷達發(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,以百分數(shù)表示為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。第十七頁，共一百零八頁。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),一般要求達到20~30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確等。在設(shè)計中要分析產(chǎn)生失真和誤差的原因,加以補償和改善措施。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。第十八頁，共一百零八頁。4.2距離顯示器4.2.1A型顯示器

1.A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,也可以是機械刻度尺。A型顯示器實際上是一個同步示波器。雷達發(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。第十九頁，共一百零八頁。圖4.8A型顯示器畫面第二十頁，共一百零八頁。圖4.9A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)系第二十一頁，共一百零八頁。圖4.10A型顯示器的方框圖第二十二頁，共一百零八頁。

3.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,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13cm的示波管,一般取掃掠線長為10cm,即L=0.8D,D為示波管的熒光屏直徑。第二十三頁，共一百零八頁。(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,掃掠電壓的起點要穩(wěn)定,掃掠鋸齒波的恢復(fù)期(即回程)盡可能地短。第二十四頁，共一百零八頁。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)。第二十五頁，共一百零八頁。4.2.2A/R顯示器在A型顯示器上,我們可以控制移動距標(biāo)去對準目標(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Δl,這個誤差我們稱為重合誤差。對于不同的量程,重合誤差Δl對應(yīng)的距離誤差ΔR將不同。例如,A型顯示器掃掠線長度為100mm,重合誤差Δl=1mm,當(dāng)其量程Rm為100km時,Δl引起的誤差為1km,如果量程為1km,則Δl引起的距離誤差只有10m。但減小量程后,不能達到有效地監(jiān)視雷達全程的目的。第二十六頁，共一百零八頁。

1.A/R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,還顯示出精移動距標(biāo)。精移動距標(biāo)以兩個亮點夾住了目標(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。第二十七頁，共一百零八頁。圖4.11A/R顯示器畫面第二十八頁，共一百零八頁。

2.A/R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75kHz的晶體振蕩器作為基準信號源①,經(jīng)5×6次分頻后得到頻率為2.5kHz的正弦信號②。用②去形成A掃掠線的觸發(fā)信號⑤,其重復(fù)周期相應(yīng)為60km范圍,掃掠電壓如⑥所示。第二十九頁，共一百零八頁。圖4.12A/R顯示器方框圖第三十頁，共一百零八頁。圖4.13A/R顯示器波形關(guān)系圖第三十一頁，共一百零八頁。4.3平面位置顯示器4.3.1平面位置顯示器畫面特點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,其原點表示雷達所在地,目標(biāo)在熒光屏上以一亮點或亮弧出現(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。第三十二頁，共一百零八頁。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。第三十三頁，共一百零八頁。圖4.14P型顯示器的畫面第三十四頁，共一百零八頁。4.3.2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)點是線路比較簡單,在常規(guī)雷達中得到廣泛應(yīng)用。偏轉(zhuǎn)線圈與天線同步旋轉(zhuǎn)需要一套隨動系統(tǒng),而且傳動機構(gòu)比較復(fù)雜,精度也不夠高,所以在近年來的新型雷達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:①距離掃掠電路;②方位掃描系統(tǒng);③距離和方位刻度系統(tǒng);④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。第三十五頁，共一百零八頁。圖4.15動圈式平面顯示器方框第三十六頁，共一百零八頁。1.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(4.3.1)第三十七頁，共一百零八頁。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、電壓波形第三十八頁，共一百零八頁。圖4.17距離掃掠電路方框圖第三十九頁，共一百零八頁。2.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418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,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。第四十頁，共一百零八頁。圖4.18平面顯示器方位掃描隨動系統(tǒng)原理圖第四十一頁，共一百零八頁。3.方位刻度方位刻度有機械和電子的兩類,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Δθ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°、Δθ、2Δθ、……及nΔθ(n=1，2，3，…)方位上出現(xiàn)方位刻度。第四十二頁，共一百零八頁。圖4.19距離掃掠和方位刻度的時間關(guān)系第四十三頁，共一百零八頁。圖4.20產(chǎn)生方位刻度的原理如圖(R2=R3)第四十四頁，共一百零八頁。4.3.3定圈式平面位置顯示器1.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。第四十五頁，共一百零八頁。Hx=KtsinθHy=Ktcosθ

(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θ方向的磁場H,而掃掠線則出現(xiàn)在(θ+π/2)的方向上,當(dāng)式(4.3.2)中的θ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。第四十六頁，共一百零八頁。圖4.21磁場的分解與合成第四十七頁，共一百零八頁。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=K′tsinθiY=K′tcosθ

(4.3.3)也就是說,鋸齒掃掠電流ix和iy的振幅受天線軸角θ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。

第四十八頁，共一百零八頁。2.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第四十九頁，共一百零八頁。3.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。第五十頁，共一百零八頁。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)掃描波形第五十一頁，共一百零八頁。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)掃描波形第五十二頁，共一百零八頁。4.4計算機圖形顯示4.4.1計算機圖形顯示系統(tǒng)圖4.24計算機圖形顯示系統(tǒng)第五十三頁，共一百零八頁。1.隨機掃描顯示系統(tǒng)隨機掃描是用隨機定位方式來控制電子束的運動,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。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5μs。第五十四頁，共一百零八頁。圖4.25隨機掃描波形及畫面示意第五十五頁，共一百零八頁。圖4.26隨機掃描圖形顯示系統(tǒng)框圖第五十六頁，共一百零八頁。2.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)每一條掃描線到達屏幕的另一邊(右)邊界時,它就回掃到起點位置的一邊(左),并且進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)撞繏呙杈€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)進行,實現(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間內(nèi)進行。第五十七頁，共一百零八頁。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上的光柵第五十八頁，共一百零八頁。圖4.28光柵圖形顯示系統(tǒng)框圖第五十九頁，共一百零八頁。4.4.2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。第六十頁，共一百零八頁。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數(shù)來確定。常用的字符尺寸為3mm×4mm和5mm×7mm。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3~5μs。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)的頻帶越寬,技術(shù)實現(xiàn)也越復(fù)雜。第六十一頁，共一百零八頁。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)代雷達系統(tǒng)的圖形顯示中,主要有隨機掃描字符產(chǎn)生和光柵掃描字符產(chǎn)生兩種方法。第六十二頁，共一百零八頁。1.隨機掃描字符產(chǎn)生器隨機掃描字符產(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。第六十三頁，共一百零八頁。圖4.29隨機掃描字符產(chǎn)生器框圖第六十四頁，共一百零八頁。1)點陣法字符產(chǎn)生器點陣法把要書寫字符的區(qū)域分割成若干像素點,控制點陣中某些點的輝亮就可以顯示出所需要的字符。實際上點陣中點與點的距離很小,因此這種字符看上去與連續(xù)筆劃字符差不多。點陣法又分為順序點陣法和程序點陣法兩種。順序點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動,使之與輝亮信號同步地掃描字符點陣中的每個像素點。第六十五頁，共一百零八頁。圖4.30點陣法字符產(chǎn)生器書寫“A”字符的點陣結(jié)構(gòu)和輸出波形(a)“A”字符點陣;(b)順序點陣法波形;(c)程控點陣法波形第六十六頁，共一百零八頁。表4.1程控點陣法顯示“A”字符的編碼第六十七頁，共一百零八頁。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(Xa,Ya)和終點(Xb,Yb)表示;或者用始點坐標(biāo)(Xa,Ya)再加上增量數(shù)Δx、Δy表示等。用圖4.31所示的書寫字符“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。第六十八頁，共一百零八頁。圖4.31線段法書寫字符“A”第六十九頁，共一百零八頁。表4.2筆畫法顯示“A”字符的編碼第七十頁，共一百零八頁。表4.3單位線段法顯示“3”字的編碼第七十一頁，共一百零八頁。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)原理框圖第七十二頁，共一百零八頁。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)原理框圖第七十三頁，共一百零八頁。

2.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5×7。由于光柵掃描是從左到右,從上到下順序進行,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條掃描線開始,先顯示第一個字符的第二橫,依次重復(fù)進行。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。顯然這和隨機掃描顯示完一個字符再顯示另一個字是不同的。第七十四頁，共一百零八頁。圖4.33光柵掃描顯示字符示意圖第七十五頁，共一百零八頁。4.5雷達數(shù)據(jù)的錄取4.5.1引言雷達系統(tǒng)對雷達信息處理的過程主要有以下三點:(1)從雷達接收機的輸出中檢測目標(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),如機型、架數(shù)、國籍、發(fā)現(xiàn)時間等,并對目標(biāo)進行編批。第七十六頁，共一百零八頁。

1.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,操縱員通過外部錄取設(shè)備來控制這個光點,使它對準待錄取的目標(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)。半自動錄取設(shè)備目前使用較多,它的錄取精度在方位上可達1°,在距離上可達1km左右。在天線環(huán)掃一周的時間(例如6~10s)內(nèi),可錄取5~6批目標(biāo)。錄取設(shè)備的延遲時間約為3~5s。第七十七頁，共一百零八頁。圖4.43半自動錄取設(shè)備方框圖第七十八頁，共一百零八頁。2.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)需要人工進行錄取。全自動錄取設(shè)備的組成如圖4.44所示,圖中信號檢測設(shè)備能在全程對信號積累,根據(jù)檢測準則,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)。第七十九頁，共一百零八頁。圖4.44全自動錄取設(shè)備方框圖第八十頁，共一百零八頁。自動錄取設(shè)備的優(yōu)點是錄取的容量大,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本身的技術(shù)指標(biāo),例如距離精度可達到100m左右,方位精度可達到0.1°或更高。對于現(xiàn)代化的航空管制雷達中的自動錄取設(shè)備,天線環(huán)掃一周內(nèi)可錄取高達400批目標(biāo)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。第八十一頁，共一百零八頁。4.5.2目標(biāo)距離數(shù)據(jù)的錄取

1.單目標(biāo)距離編碼器將時間的長短轉(zhuǎn)換成二進制數(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)。第八十二頁，共一百零八頁。圖4.45單目標(biāo)距離編碼器(a)組成框圖;(b)各點波形第八十三頁，共一百零八頁。若計數(shù)脈沖頻率為f,距離取樣間隔τR=1/f,由讀出的距離數(shù)碼N,可確定目標(biāo)時延tR和目標(biāo)的距離R:(4.5.1)(4.5.2)式中，c是光速；采用近似等號，是因為啟動脈沖和回波脈沖不一定與計數(shù)脈沖重合,見圖4.45中的Δt1和Δt2。第八十四頁，共一百零八頁。2.多個目標(biāo)距離編碼器圖4.46多個目標(biāo)距離編碼器第八十五頁，共一百零八頁。

3.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:編碼器啟動脈沖與計數(shù)脈沖不重合的誤差Δt1;計數(shù)脈沖頻率不穩(wěn)定;距離量化誤差Δt2。將計數(shù)脈沖用同步分頻的方法形成發(fā)射機觸發(fā)脈沖和編碼器啟動脈沖,可以消除誤差Δt1。晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度可達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τR等于或略小于雷達的脈沖寬度τ。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。第八十六頁，共一百零八頁。4.5.3目標(biāo)角坐標(biāo)數(shù)據(jù)錄取1.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θ1,目標(biāo)“終止”時讀出的方位為θ2,則目標(biāo)的方位中心估計值θ0為(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。第八十七頁，共一百零八頁。圖4.47等信號法方位中心估計示意圖第八十八頁，共一百零八頁。圖4.48加權(quán)法估計方位原理圖第八十九頁，共一百零八頁。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)過距離選通后進入移位寄存器。移位寄存器的移位時鐘周期等于雷達的重復(fù)周期。雷達發(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”號,然后由相加檢零電路檢測。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。第九十頁，共一百零八頁。2.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Δθ的徑向縫隙,圓盤的轉(zhuǎn)軸與天線轉(zhuǎn)軸機械交鏈。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。第九十一頁，共一百零八頁。圖4.49增量碼盤及由它構(gòu)成的錄取裝置(a)增量碼盤;(b)錄取裝置原理圖第九十二頁，共一百零八頁。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)錄取裝置框圖第九十三頁，共一百零八頁。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)反向第九十四頁，共一百零八頁。圖4.52轉(zhuǎn)向鑒別電路第九十五頁，共一百零八頁。3.二進制碼盤和循環(huán)碼盤二進制碼盤和循環(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