Принципи на радиолокацията

Блок-схема на МОК

Фигура 1: Изображението, показано на IOC екран

Фигура 1: Изображението, показано на IOC екран

Индикаторът за кръгово наблюдение използва линейно превъртане, което се върти около центъра на синхронния екран на антената (радиално-кръгово превъртане). Този индикатор показва изображение, подобно на карта на зоната, покрита от функцията за насоченост на антената. Центърът на екрана (източникът на разполагането) съответства на позицията на радара. Екранът има увеличена преработка, така че изображенията да се показват до следващото превъртане.

Азимутът се измерва в горната част на екрана (нулев азимут). Тази посока представлява или позицията на Север (реален азимут), или посоката на кораба или самолета (относителен азимут).

Фигура 2: Блокова схема на IOC

Веригата се износва

Схемата на порта формира импулсите, необходими за синхронизиране на индикатора с предавателя. Синхронизацията се извършва с помощта на стартовите импулси от синхронизатора. Тези импулси осигуряват синхронизацията на осветителната верига, генератора за разполагане и веригата за управление на разполагането.

Индикаторите на по-старите радарни системи бяха синхронизирани чрез стартиране на импулси директно от модулатора; съвременните радари имат специални схеми за формиране на импулси за синхронизация на индикатора (напр. радарният синхронизатор ASR-910 генерира специален синхронизиращ импулс TA-39).

Осветителна верига

Осветителният етап генерира правоъгълни импулси, наречени светлинни импулси, които отварят катодната тръба по време на разгръщане; тези импулси се прилагат към ускоряващия анод на тръбата. Интензивността на линията за размотаване зависи от нивото на постояннотоково напрежение, приложено към този електрод. Осветителните импулси се синхронизират със стартовите импулси.

Видео усилвател

Видео усилвателят усилва видео честотните сигнали от приемника и ги прилага към CRT контролната мрежа, която да се показва на екрана. За добър дисплей е необходимо да се удовлетвори определена връзка между яркостта и контраста.

Също така в тази схема ехо сигналът се смесва с други сигнали, които ще бъдат показани: сигнали за разпознаване, градации и т.н. Яркостта на градацията на разстоянието и азимута може да се регулира отделно от тази на ехо сигналите.

Контролна схема за разгръщане

За да синхронизирате въртенето на намотката с това на антената, информацията за азимута (посоката) на антената трябва да се преобразува в електрически сигнали. Тези сигнали се осигуряват чрез система за синхронно предаване (STS) на ъгъла на въртене, система, обикновено направена посредством селсинове. Синхронните сигнали за предаване контролират амплитудата и полярността на напреженията за разгръщане, приложени към деформационните намотки.

Амплитудата на разгъващите се напрежения се модулира съгласно синусоидален закон, съответстващ на въртеливото движение на антената.

Фигура 3: Скала на разстояние и напрежение на трион

Генератор на напрежение за разгръщане

Генераторът на напрежение за разгръщане генерира напрежението, необходимо за отклоняване на електронния лъч на екрана на електронно-лъчевата тръба. Това напрежение е линейно променливо напрежение TLV (трион) и се прилага към деформационните намотки. Продължителността на TLV зависи от избраната скала на разстоянието. Максималната амплитуда на TLV е пропорционална на размера на екрана.

Когато се използва система от фиксирани деформационни намотки, амплитудата на линейно променливото напрежение се модулира съгласно синусоидален закон, съответстващ на въртенето на антената. Между напреженията, приложени към хоризонталните и вертикалните деформационни намотки, има фазова разлика от 90 градуса на синусоидалния закон (вертикалното напрежение се модулира според косинусовия закон, а хоризонталното напрежение според синусовия закон).

Фигура 4: Въртене на намотката с неподвижни намотки

Напрежението за размотаване трябва да доведе до линейно разгъване. Поради индуктивността на намотката, напрежението трябва да е с форма на трапец, за да се получи трионът в деформационните намотки.

Електроннолъчева тръба

Катодно-лъчевата тръба има ролята на трансформиране на сигналите и напреженията, приложени към входа, във визуално изображение. Всички електронно-лъчеви тръби са съставени от следните три основни елемента: електронно оръдие, система за отклонение и екран. Електронното оръдие генерира много фокусиран електронен лъч. Системата за отклонение отклонява лъча, за да удари екрана в желаната точка и екранът показва малко ярко петно в тази точка.

Отклонението на електронния лъч може да бъде постигнато по два метода:

електростатичен, при който отклонението и фокусирането на електронния лъч се извършва с помощта на електрическо поле, и
електромагнитно поле, при което магнитното поле осигурява отклонението и фокусирането на електронния лъч.

Основната разлика между електростатичните отклонения и електромагнитните отклоняващи тръби е методът за управление на отклонението и фокусирането на електронния лъч. И двата типа тръби съдържат електронно оръдие и извършват ускорението и управлението на електронния лъч с помощта на електрическото поле. Конструктивната реализация на двата вида електронно-лъчеви тръби е подобна, като единствената разлика е, че за електромагнитните отклонителните и фокусиращите елементи (бобини) са монтирани извън тръбата. Поради това, но и поради това, че напреженията, необходими за деформация, са по-ниски, тръбите с електромагнитно дефлектиране най-често се използват в случай на IOC.

Екраните на електронно-лъчевите тръби, използвани в кръговите индикатори за наблюдение, са покрити с фосфоресциращо вещество с висок остатък. Това е необходимо, тъй като отразеният от целта сигнал се появява за много кратко време при всяко завъртане на антената. Целевото изображение ще се запази на екрана на индикатора дори след като сигналът от него вече не бъде получен, което позволява неговото наблюдение и измерване на неговите координати.

Поради свойствата на фосфоресциращото вещество, екраните на IOC имат максимален динамичен диапазон от 12 dB. От това следва, че оптималната стойност на съотношението сигнал/шум на ехо сигнала е 4 към 1.

Усилвател на напрежение за разгръщане

В случай на електронно-лъчеви тръби с електромагнитно отклонение, отклонението на електроните е пропорционално на интензитета на магнитните полета. Интензитетът на магнитните полета от своя страна зависи от интензивността на токовете в деформационните намотки. Усилвателите осигуряват необходимата стойност на деформационните токове, за да се постигне желаното отклонение на електронния лъч.

Фигура 5: Трапецовидно напрежение на трион

Също така чрез тези усилватели се контролира центрирането на изображението на екрана, съответно движението на разгъващия се център.

Деформационни намотки

Изображението на IOC се прави чрез завъртане на свитъка около центъра на екрана. Най-простият метод за завъртане на разгръщането е да се завърти деформационна намотка около гърлото на катодната тръба синхронно с антената (напр. IOC на руския аналогов радар P - 12). Този метод обаче има някои недостатъци, като по-големи грешки или проблеми с поддръжката, специфични за механичните трансмисионни системи със зъбни колела.

Съвременните индикатори на IOC използват фиксирани деформационни намотки, както е показано на фигурата, и съдържат специални електронни схеми за въртящи се магнитни полета. (напр. ASR-910 радар IOC.) Две намотки, свързани последователно, се използват за генериране на вертикално магнитно поле. Две други намотки, също свързани последователно, са разположени така, че да образуват магнитно поле в хоризонталната равнина. Намотките, обозначени като N-S, генерират магнитното поле в хоризонталната равнина, наречени вертикални отклонителни намотки, а намотките, обозначени като E-V) генерират магнитното поле във вертикалната равнина, наричайки се хоризонтални отклонителни намотки. За по-добро разбиране не забравяйте, че електроните се отклоняват в равнина, перпендикулярна на линиите на магнитното поле.

Захранвания

Захранването генерира всички захранващи напрежения, необходими за работата на индикатора, включително високото анодно напрежение (от порядъка на киловолта). Източниците включват редица вериги за измерване и защита.

(Въпреки че не са показани в блок-схемата, много индикатори включват схеми за определяне на разстоянието и азимута на целите. Тези схеми от своя страна се синхронизират чрез веригата на портата.)