第四章雷达的终端显示器和录取设备

第四章雷达的终端显示器和录取设备§4.1雷达的终端显示器一.显示器的主要类型（完成任务分类）1.距离显示器：P79图4.1显示目标的斜距坐标，用光点在荧光屏上偏转的振幅来表示目标回波的大小，所以又称为偏转调制显示器。A显：直线扫掠，扫掠线长度和雷达的距离量程相对应，直线的起始点为雷达，回波距离点的长度表示距离，有距离刻度。A/R显：A显同上，R显上A的某一段进行放大。J显：圆周扫掠，顶端为雷达圆弧长表示距离，读数精度提高π倍。图4-1三种距离显示器的画面2.平面显示器：P79图4.2，又称PPI(Planpositionindicator)显，显示斜距、方位，是二维显示器，用亮点来显示坐标，属亮度调制显示器。P显：圆心为雷达，径长表示距离，顶向方位为正北，圆周角表方位，顺时针方向。偏心式P显：移动原点，使放大给定方向。以上两种均为极坐标。B式显示：直角坐标，常用微B式显示，距离和方位只显示一段。图4-2平面显示器图像3.高度显示器：P80图4.5RHI显示：水平距离和高度、仰角，雷达在左下方。图4-3高度显示器4.情况显示器：P80图4.6一次信息：雷达二次信息：表格数据、特征符号、地图等。5.光栅扫描雷达显示器：P80图4.7数字显示技术的应用。既能显示目标回波的二次信息，也能显示各种二次信息以及背景地图。二.对显示器的要求1.类型选择：斜距用距离显示，距离、方位用平面显示，指挥和航管用情况显示器。2.坐标量程、分辨力。3.对比度：100%−=×图象亮度背景亮度比度背景亮度，一般要求在200%以上。4.重显频率：20~30Hz。5.图象的失真和误差。6.体积、重量、功耗等。§4.2距离显示器一.A显1.A显画面，P81图4-8图4-4A型显示器画面①水平偏转：电子束由试波管最左边均匀向右移动。（水平偏转锯齿电压），如图：②回波偏转：由接收信号（回波）包络控制电子束的垂直移动。（上垂直板接回波），如图：③距离刻度：机械刻度。电刻度，由窄脉冲信号控制电子束的下垂直移动（下垂直板接刻度波）。④可移动距标：加亮度段：给阴、阳极之间加大电压差，电子束强度增大。下凹段：给下偏转偏加正电压。⑤辉亮信号：接阳极。2.试波管结构和各级电压。P82图4.9图4-5A显显示器各极波形及时间关系①水平偏转板：锯齿电压，偏转灵敏度()xcmSV，扫线长l()cm，锯齿电压幅度()xVV，正程时间()Tms，标尺系数(/)mKmcm，量程()mRKm，mxxRlVSm==，150()mRTKm=，锯齿波斜率()xVVkmsT=。②上垂直偏转板：接回波信号。③下垂直偏转板：接刻度波，单位刻度距离()RKm∆，刻度频率()fKHz，()150RKmf∆=。④阳极：辉亮方波，高电平时间=T=锯齿波正程时间。⑤阴极：移动距标，加亮。移动距标由相移器完成，保证线性度良好。3.A型显示器的组成P83图4.1080%LD≈，12RRCt=，其中L为扫除线，D为荧光屏直径。二.A/R显示器R显起始迟延：2csRtC=，P85图4.12A/R显可以看成两个A显，不同的是：①R显的起始位置是st，由A显的粗移动距标形成的触发脉冲，②R显的刻度更精细，③R显的扫描电压周期的一个粗移动距标的时间长度。双枪双束，单枪双束，单枪单束。例.ex4.1已知单枪静电偏转示波管偏转灵敏度10V/cm，Rmax对应扫略线长度l=30cm，标尺系数m=0.2cm/Km，现保证全程测量，采用A/R显示方法，将70Km~80km一段标尺系数扩大5倍，画出加于x偏转板、y偏转板上的偏转信号和加于阴极上的辉亮信号，表明锯齿电压的斜率，对准时间关系解：X偏转板140V100V300V67µsY下偏转板467µs辉亮1ms§4.3平面位置显示器一.PPI显示器画面特点：距离电刻度：等间距的同心圆方位电刻度：等间距的辐射状直线。二．动圈式显示：方位扫描靠偏转线圈与天线同步旋转而形成1．距离扫掠由锯齿电流形成径向偏转，采用磁偏转，在偏转线圈中加入锯齿电流，形成随时间线性增强的磁场，使电子束在磁场中发生偏转（偏转方向与磁场方向垂直），从而在荧光屏上作直线扫描，光点从中心向外作径向扫掠。径向偏转灵敏度Sr(cm/A),径向线长L(cm)锯齿电流幅度Ir(A)。正程时间T(ms)，标尺系数m(km/cm)，量程Rm(km)，关系同A显。2．方位扫描：距离扫掠线随天线同步转动。动圈式显示中，通过使偏转线圈与天线同步转动的方法实现方位扫描。由机械转动线圈形成圆周扫描，方位刻度由光电码盘产生。要产生方位刻度，应在天线每转动θ∆时就产生一个方波，加在示波管栅极或阴极上。这可由光电码盘产生。即在刻度盘上每隔θ∆开孔，一边为光源一边为光电变换电路，来产生间隔θ∆的方波。3．距离刻度、方位刻度与回波合成亮度信号。三．定圈式显示1．方位扫描的基本原理任意方向线性变化的磁场H，能使电子束在与该磁场垂直的方向进行扫掠，从而形成扫掠线。sinXiktθ=，cosYiktθ=ix，iy电流在水平垂直线圈中产生对应Hx,Hy磁场分量，合成的就是θ方向的磁场，则扫掠线出现在()/2θπ+方向上2．扫掠电流的产生(Fig4.22)双向钳位定子（初级），锯齿电流转子（次级），随天线转角θ同步转动，转子上有两个垂直放置的绕组（次级）。转子转动，定子、转子间的互感系数按sinθ和cosθ变化，则次级输出受sinθ和cosθ调制的锯齿电流，完成分解。3．系统组成(Fig4.23)x∆，y∆加到x,y的偏转线圈，形成与天线转角相对应的径向扫掠线；距离刻度+方位刻度+回波→示波管栅极辉亮信号→阴极§4.4计算机图形显示一．系统组成①计算机：专用、通用计算机；②显示内容：目标信息、输入数据、二次信息等；③信号处理控制：处理计算机送来的和操作员输入的信息，产生显示时所需要的信息。2．随即扫描系统(Fig4.25\4.26)任意给其(x,y)坐标，将其连续输出即可，非连续部分用匿影信号匿影3．光栅扫描显示系统行、列、帧，控制亮度显示不同画面，即在需要显示图形的像素位置上加上相应的辉亮信号，接通电子束从而出现图形。二．字符产生器要求：字符种类、尺寸、书写效率（书写时间越短，效率越高）、显示效率（字符辉亮时间/书写时间）。1．随机扫描字符产生器(Fig4.29)由字符码控制ROM产生水平/垂直偏转电压、电流和辉亮信号，字符成形存贮器实质上是一个微程序库。①点阵法划分成若干像素，控制某些点的辉亮显示所需字符，最后回到起始点，计数，逐个扫描；a.顺序点阵法：x，y扫描顺序，x不动，y++；x++，y++；直到扫完全屏辉亮，有点处亮，无点处暗b.程控法：x，y走完两点处，显示时间短。(Fig4.30，表4.1)②线段法：线段逼近，返回时暗，最后回到原点。(Fig4.31)积分电路(Fig4.32)2．光栅扫描字符产生器逐个扫描。(Fig4.33)将各字符的第一横显示完，再显示各字符第二横，不同于随机扫描，一个字符显示完再显示另一个字符。三．矢量产生器图形←曲线直线←矢量←矢量产生器矢量产生器产生各种线段的信号，通过X、Y驱动部件和偏转系统控制电子束运动1．基本原理①矢量元素：正交分解，起始值xm，ym终止值xm+1，ym+1增值Δxm=xm+1-xm，Δym=ym+1-ym规划：a．xm、ym、Δxm、Δym均为整数b．限定画完一个矢量的总时间Tofo=1/Toc．尽可能均匀的在To时间内给原值（xm、ym）发出（Δxm、Δym）个增量脉冲（每个脉冲的增量为1，计数产生）x方向的频率变化`xmomffx=⋅∆，y方向`ymomffy=⋅∆②系统组成(Fig4.35)2/nocpTf=——总的描绘时间，cpf是时钟。'2cpxnffx=∆，——平均频率，可理解为单位时间内的平均脉冲数022oTcpcpxoonnffNxdtxTNx∆=∆=∆+=∆∫——oT时间内的总脉冲数即：0～To时间内，数字乘法器输出脉冲和输入数据相等，积分结果为输入数据值。2．速率乘法器①速率乘法器：输出频率111100/2222nncpcpiionicpinniifffxfxx−−+−−=====∆∑∑经过1/fo时间内画出一条矢量。②速度乘法矢量产生器的组成：主要增加部分：线长检测器及其对分频链的控制。作用：将mx∆和my∆的最高位逐次比较，当其最高位均为零时屏蔽掉改为计数器，使画矢量使用的时间按照矢量的长度进行自动调节eg：Δx=00000111Δy=00001011原画矢量时间是82/cpf，线长检测器检测有效位为四位，画矢量所用时间42/cpf，速度提高42。③矢量产生器的工作过程3．累加法矢量产生器①累加器设初始状态为0，第xi位溢出的累加次数为2n-1，在2n累加中的溢出次数为2i，频率f为2i/2n。所有各位形成的在2n次系数的中的溢出次数102niiiNx−==∑，频率为'/2nffx=∆。结果与速度乘法器相同。若第k级为1，在累加值2(n+1)-k时，产生第一次溢出，则连续累加2n次时，将产生2k-1个溢出脉冲。经2n次累加所得的总溢出脉冲数为12101212222nnxnnNxXXX−−−∆=⋅+⋅++⋅+⋅L②组成增加部分：移位控制，作用同线长检测器，但在累加法中是选择溢出位。§4.5雷达数据的录取录取过程：检测（目标存在与否）→测量（估值）（录取1）→相关信息（录取2）。录取方法：1．人工录取人工完成检测、录取1、录取2，时间长、精度低、抗干扰能力强。2．半自动人工完成检测、录取1，自动完成录取1、2时间略长、精度中、抗干扰中。3．全自动自动完成录取1、2时间短、精度高、抗干扰弱。一．距离数据的录取1．单目标距离编码器①同步计数脉冲估值：启动脉冲与计数脉冲同时。1()22RcRnτ∧=+,2222RRccRRRττ∧⎡⎤∆=−∈−⎢⎥⎣⎦22248RRcστ=②异步计数脉冲估值启动脉冲与计数脉冲不同时2RcRNτ∧=,22RRccRRRττ∧⎡⎤∆=−∈−⎢⎥⎣⎦22212RRcστ=n级累加器x0x1xn-1xn-2overflow2．多目标距离编码器Fig4.46在距离扫描周期内计数器正常计数，用目标回波脉冲控制当时的计数值。一个计数器即可。3．影响因素Rτ稳、小。二．角目标的录取1．估值方法211()2θθθ∧∧∧=+1θ∧和2θ∧分别为信号起始、终止位，所以θ的估值表现为对1θ和2θ的估值2．增益码盘(Fig4.49)把机械转角转换成相应的数码正北缝隙P1扫描周，清零增量缝隙P2计数脉冲，适用于单向运转。3．双向增益码盘(Fig4.50、Fig4.52)增量缝隙内增加转向缝隙，形成正反向计数。正向时，转向脉冲与计数脉冲同相；反转时，转向脉冲和计数脉冲反相。通过转向鉴别电路产生正反向计数。4．二进制码盘有里向外标明相应的二进制值，直接表示其角度，由于边界模糊容易产生大误差5．循环码盘原理同4，取得是循环码，读出的经过数码变换器11nniiiBGBBG−−=⎧⎨=⊕⎩11nniiiGBGBB−−=⎧⎨=⊕⎩G码同B码最高位相同，G码的i位使B码的i和i+1位的异或。