Индикатор кругового обзора состоит из следующих основных каналов и блоков.

Блок электронно-лучевой трубки (оконечный) состоит из ЭЛТ, отклоняющих систем (ОС) и смещающих катушек (СмК).

Он предназначен для отображения информации об окружающей обстановке в различных режимах.

На ЭЛТ также индицируются

метки дальности,

линии электронного визира направления (ЭВН),

отметки курса,

позволяющие определять координаты интересующих целей, дающие наглядное представление о масштабе изображения, о его ориентации относительно диаметра судна или направления на север.

Канал основной развертки – ОР и развертки визира – РВ вырабатывают импульсы пилообразного тока для создания основной развертки (I_О.Р.) и развертки визира (I_P.B.) (см. рис. 6.2).

Эти импульсы, проходя через катушки отклоняющей системы (ОС), создают магнитные поля. Последние отклоняют луч ЭЛТ по радиусу от центра к краю экрана.

Для исключения взаимного влияния магнитные поля основной развертки и развертки визира разделены по времени.

 

Как показано на рис. 6.2, импульсы синхронизации (и_и.с.) запускают канал формирования основной развертки и лишь после окончания обратного хода развертки импульсы синхронизации развертки визира (и_р.в.) запускают канал развертки визира.

 

Вращающееся магнитное поле создается для образования радиально-круговой развертки двумя способами.

При первом способе ОС, находящаяся на горловине ЭЛТ, вращается синхронно и синфазно с вращением антенны.

Во втором случае на ОС подаются последовательности пилообразных импульсов тока, промодулированных вращением антенны со сдвигом фазы на p /2.

Естественно, что структура построения основной развертки в значительной степени зависит от применяемого метода создания вращающегося магнитного поля.

Судовая навигационная РЛС обычно имеет несколько шкал дальности, т.е. радиус экрана трубки соответствует различным масштабам.

Переход с одной шкалы дальности на другую достигается за счет изменения скорости развертки прямого хода луча путем изменения крутизны импульсов пилообразного тока.

 

 

 

Канал синхронизатора вырабатывает импульсы синхронизации (и_и.с.), частота следования которых зависит от включенной шкалы дальности.

 

Выходные импульсы синхронизируют работу каналов

основной развертки и развертки электронного визира,

подвижных и неподвижных меток дальности,

блоков приемопередатчика.

Время выработки указанными каналами выходных сигналов различное.

 

Поэтому момент запуска трактов выбирается так, чтобы начало излучения зондирующего импульса совпадало с началом создания

развертки,

меток неподвижных визиров дальности (НВД) и подвижных визиров дальности (ПВД).

Это позволяет исключить ошибки в определении дальности до объекта, зависящие от неточности временного согласования в различных каналах.

Канал подвижного визира дальности – ПВД создает импульс с переменной задержкой и_п.в.д. (см. рис. 6.2).

Подвижная электронная отметка на экране наблюдается в виде кольца с изменяющимся диаметром. При его совмещении с отметкой от объекта с помощью отсчетного устройства определяется точное расстояние до цели.

Канал неподвижных визиров дальности – НВД вырабатывает импульсы, расстояние между которыми для каждой шкалы дальности известно. На экране при вращении развертки наблюдается кольца, которые позволяют грубо, но быстро определять расстояние до интересующих объектов.

 

В РЛС со смещением центра для отсчета углового положения объекта пользоваться механическим визиром трудно. Поэтому используется электронный визир направления (ЭВН).

 

Схема электронного визира направления работает совместно с ПВД. Электронный визир направления представляет собой видимую линию, начало которой совпадает с началом развертки.

Линия с помощью ручки (например, «Пеленг») или клавиши управления поворачивается на 360° относительно начала развертки.

Совмещая середину отметки от цели с линией ЭВН, получают курсовой угол (или пеленг) на цель.

Механическое или электронное отсчетное устройство позволяет получить числовое значение углового положения цели. В некоторых типах РЛС предусмотрен режим автоматического отслеживания электронного визира за перемещающейся целью.

Блок истинного движения – ИД позволяет создать режим истинного движения, при котором отметки целей от неподвижных объектов неподвижны, а подвижные объекты, включая собственное судно, перемещаются с истинной скоростью.

На основании данных лага и гирокомпаса блок ИД вырабатывает токи, пропорциональные составляющим пути судна в координатных осях север – юг, запад – восток.

Эти токи, протекая через перемещающиеся катушки ЭЛТ, перемещают начало развертки в направлении и со скоростью собственного судна.

При этом автоматически из векторов относительной скорости цели вычитается вектор скорости собственного судна, т.е. получается режим истинного движения. Смещающиеся катушки используются также для смещения начала развертки в любую точку экрана в режиме истинного движения. Это позволяет увеличить зону обзора в более крупном масштабе.

 

К каналу управления и настройки относятся органы управления, которые находятся в основном на пульте управления индикатора. Они выполняют следующие функции:

включение и выключение станции;

настройку и регулировку изображения;

оперативное управление станцией,

контроль работоспособности станции и др.

 

Органы управления и выключения станции состоят из тумблеров и кнопок включения питания станции и отдельных блоков, подключения лага и гирокомпаса и др.

 

Настройка и регулировка изображения осуществляется органами настройки режима работы ЭЛТ, приемника, согласования гирокомпаса.

 

К органам оперативного управления относятся переключатели, тумблеры и кнопки, которые наиболее часто используются в процессе работы для переключения шкал дальности, снятия отсчетов по углу и дальности, изменения режимов работы, ориентации и др.

 

Органы управления и сигнализации позволяют контролировать и проверять работоспособность сменных узлов и блоков, источников питания с помощью показателей измерительного прибора и световой сигнализации.

 

Большинство судовых навигационных РЛС имеют следующие режимы стабилизации: «Курс», «Север», «Курс стабилизированный».

В режиме «Курс» изображение ориентировано относительно диаметральной плоскости по курсу.

 

В режиме «Север» изображение ориентируется относительно истинного меридиана.

 

В режиме «Курс стабилизированный» изображение стабилизируется в пределах угла в несколько градусов, что устраняет эффект «смазывания» изображения при рыскании судна.

 

Режимы стабилизации переключаются путем включения в цепь связи антенны и развертки сельсина-приемника гирокомпаса, который «доворачивает» магнитное поле ОС. Этот процесс осуществляется в устройстве переключения ориентации (УПО).

 

Схема отметки курса в момент прохождения середины диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости через диаметральную плоскость судна выдает импульс.

Он отбивает на экране метку в виде светящейся радиальной линии. Линия отметки курса улучшает опознавание ориентации изображения.

В режиме «Курс» она отбивает метку в направлении нуля лимба неподвижной шкалы,

В режиме «Север» линия отметки курса отбивается в направлении истинного курса.

 

Схема подсвета прямого хода развертки вырабатывает прямоугольные импульсы, подаваемые через каскады смещения на модулирующий электрод ЭЛТ. Это позволяет наблюдать изображение и дополнительные метки только во время прямого хода развертки.

Различные сигналы во время обратного хода разверток t_о.х., представляющие помеху для наблюдения, на экране не отражаются.

 

Принятые сигналы от приемника поступают в тракт видеоусилителя и смесителя, где осуществляется смешивание с метками НВД, ПВД, ОК, импульсами подсвета, усиление их до необходимого значения и подача на электрод ЭЛТ.

 

Приходящие от объектов импульсы модулируют электронный пучок и создают на экране яркостные отметки.

Таким образом, на ИКО наблюдается круговая обстановка в виде радиолокационного изображения совместно с метками НВД, ПВД, ОК и ЭВН (рис. 6.3).

 

6.3. РАДИАЛЬНО-КРУГОВАЯ РАЗВЕРТКА С НЕПОДВИЖНОЙ ОТКЛОНЯЮЩЕЙ СИСТЕМОЙ

 

Определим, по какому закону должны изменяться огибающие пилообразных токов, протекающие через 2 взаимно перпендикулярно неподвижные катушки, чтобы получить результирующее вращающееся поле.

 

Если центр системы координат совместить с центром ЭЛТ (рис. 6.4), то координаты любой точки экрана можно выразить через угол a следующим образом:

} 0 £ L£ 2p

 

Длина развертки l_p определяется диаметром ЭЛТ и на всех шкалах постоянна, а ее угловое положение в каждый момент времени при очередной посылке зондирующего импульса характеризуется углом a. Для каждой точки М (x,y), лежащей на окружности с радиусом R, данное выражение можно записать:

Обозначив число витков каждой пары отклоняющих катушек через w, а чувствительность трубки – через k, можно получить законы изменения питающих токов:

 

Откуда

 

Угловое положение антенны и развертки в любой момент времени должно быть одинаковым, т.е. .

Поэтому при вращении антенны с угловой скоростью W амплитуда питающих токов катушек модулируется по закону

где W t – угол поворота антенны.

 

Закон изменения токов, проходящих через отклоняющие катушки, и вращение вектора результирующего магнитного поля показаны на рис. 6.5.

 

 

6.4. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ

 

Дальность до визируемого объекта, являющаяся одним из важнейших навигационных параметров, в судовых РЛС измеряется с помощью неподвижных визиров дальности (НВД) или подвижных визиров дальности (ПВД).

 

Метки дальности создаются на линии развертки путем подачи в определенные моменты времени кратковременных импульсов напряжения на модулятор или катод ЭЛТ. Во время радиального перемещения луча создаются на развертке яркие светящиеся точки. Импульсы подаются во время каждого прямого хода развертки, поэтому при вращении на экране ЭЛТ создаются масштабные кольца на заранее известном расстоянии.

 

Электронные масштабные метки бывают неподвижными и подвижными. НВД позволяют грубо, но быстро определить расстояние по интересующей цели по известному расстоянию между метками.

 

Подвижной визир дальности предназначен для точного определения расстояния до объекта. В момент совмещения ПВД с отметкой объекта с помощью отсчетного устройства оператор получает точное расстояние.

 

Рассмотрим методы создания неподвижных визиров дальности.

 

Число неподвижных электронных меток и расстояния между ними выбираются в зависимости от максимальной дальности и от расстояния, которое необходимо иметь между соседними метками.

 

Если максимальная дальность обнаружения на данной шкале равна D_max, а расстояние между соседними кольцами дальности должно быть DD, то число меток:

Добавочная метка необходима в качестве нулевой, фиксирующей начало развертки или начало отсчета дальности на индикаторе. Расстояние между соседними метками дальности вдоль линии развертки

где l – длина развертки.

 

Каждая метка формируется из одного периода следования импульсов, поэтому период этого колебания Т₀ надо взять равным времени прохождения радиоимпульсом расстояния 2 DD:

.

Частота собственных колебаний источника формирования НВД должна быть

.

В качестве примера на рис. 6.12 представлена функциональная схема получения неподвижных меток дальности судовой навигационной РЛС «Лоция».

Блок импульсов НВД запускается стартовыми импульсами через линию задержки ЛЗ, обеспечивающую совмещение нулевой метки дальности с зондирующим импульсом.

 

Задержанный стартовый импульс через эмиттерный повторитель ЭП, используемый для согласования низкого входного сопротивления каскада генератора ударного возбуждения ГУВ с ЛЗ, подается на ГУВ.

 

Синусоидальные колебания с выхода ГУВ ограничиваются усилителем-ограничителем УО и подаются на выходной каскад формирователя импульсов необходимой формы и амплитуды.

Длительность импульсов НВД порядка 0,05 – 0,07 мкс обеспечивает хорошую их наблюдаемость на малых шкалах. В качестве выходных каскадов широко используются ждущие блокинг-генераторы.

Могут применяться и другие способы создания импульсов НВД.

 

Методы создания подвижного визира дальности отличаются способом получения переменной временной задержки импульса относительно начала развертки. Показания отсчетных устройств градуируются в милях и кабельтовых, так как при совмещении импульса ПВД с целью временная задержка пропорциональна дальности

или ,

где t_З – время переменной задержки;

с – скорость распространения электромагнитной энергии;

D – измеряемое расстояние до цели.

 

При вращении развертки импульс ПВД наблюдается в виде кольца, радиус которого изменяется в зависимости от временной задержки.

 

На практике при создании ПВД получили распространение следующие методы создания переменной задержки: фазометрический, метод сравнения напряжений или компараторный, комбинированный, цифровой и др.

 

В фазометрическом методе используется изменение фаз напряжений, формирующих импульс ПВД. Основное достоинство этого метода – возможность получения переменной задержки с высокой точностью:

; ,

где s – относительная погрешность измерения времени задержки;

Dt_З – абсолютная погрешность измерения времени задержки;

t_зmax – максимальное время, на которое задерживается импульс.

 

6.5. ЭЛЕКТРОННЫЕ ВИЗИРЫ НАПРАВЛЕНИЯ

 

Курсовой угол или пеленг цели в судовых навигационных РЛС определяется с помощью механических и электронных визиров направлений.

 

Механический визир направления представляет собой метку или нить на вращающемся диске, механически связанном с ручкой «Пеленг». Направление отсчитывается при совпадении механического визира с выбранным объектом по оцифровке дополнительного вращающегося азимутального круга, ориентированного по диаметральной плоскости судна или меридиану.

При этом центр вращения механического визира должен совпадать с центром экрана на ЭЛТ и началом радиально-круговой развертки.

 

При совмещении начала развертки или в случае режима истинного движения, когда начало развертки перемещается в направлении и со скоростью перемещения судна, использовать механический визир для отсчета азимута можно по параллельным дополнительным линиям на вращающемся диске.

Электронный визир направления (ЭВН) применяется для более точного определения курсового угла или пеленга объекта. Он представляет собой яркий радиус, начало которого совпадает с центром развертки. Его поворот в азимутальной плоскости на 360° обеспечивается с помощью ручки «Пеленг». Для повышения точности совмещения наблюдаемого объекта и ЭВН время наблюдения его на экране должно быть непрерывно. Это вызывает необходимость создания дополнительной развертки визира.

 

В зависимости от способа разделения магнитных полей основной развертки и развертки визира существуют 2 основных метода построения схем создания ЭВН.

1. При первом способе за один период следования импульсов ЗИ создается сначала магнитное поле основной развертки и затем магнитное поле развертки ЭВН.

Это возможно при выполнении неравенства

 

Т _пр.х.р + t _обр.х.р + Т _пр.х.в + t _обр.х.в > Т _и ,

 

где: Т _пр.х.р , Т _пр.х.в – время прямого хода развертки и визира соответственно;

t _обр.х.р , t _обр.х.в – время обратного хода развертки и визира соответственно;

Т _и – период следования зондирующих импульсов, т.е. за время одного периода

создается основная развертка и развертка визира.

 

При втором методе разделения полей поочередно k периодов следования импульсов используется для создания основной развертки и затем создается развертка визира, т.е. чередование магнитных полей межпериодное.