Войти
A дисплей радара - это электронное устройство для представления данных радара оператору. Радарная система передает импульсы или непрерывные волны электромагнитного излучения, небольшая часть которого рассеивается от целей (преднамеренных или иных) и возвращается в радарную систему. Приемник преобразует все принимаемое электромагнитное излучение в непрерывный электронный аналоговый сигнал переменного (или колеблющегося) напряжения, который затем может быть преобразован в экранное изображение.
Современные системы обычно используют какой-либо вид растрового изображения для создания изображения, похожего на карту. Однако на раннем этапе разработки радаров многочисленные обстоятельства затрудняли производство таких дисплеев. В конечном итоге люди разработали несколько различных типов дисплеев.
Осциллограф, подключенный к двум источникам синусоидального напряжения, отображающий на дисплее круговую диаграмму. В ранних дисплеях радаров использовались адаптированные осциллографы с различными входами. Осциллограф обычно принимает на вход три канала переменного (или колеблющегося) напряжения и отображает эту информацию на электронно-лучевой трубке. Осциллограф усиливает входные напряжения и отправляет их на два отклоняющих магнита и на электронную пушку, создавая пятно на экране. Один магнит перемещает пятно по горизонтали, другой - по вертикали, и вход в пушку увеличивает или уменьшает яркость пятна. Источник напряжения смещения для каждого из трех каналов позволяет оператору установить нулевую точку.
В отображении радара выходной сигнал приемника радара подается в один из трех входных каналов осциллографа. Ранние дисплеи обычно отправляли эту информацию либо в канал X, либо в канал Y, чтобы сместить точку на экране, чтобы указать возврат. Более современные радары обычно использовали вращающуюся или иным образом движущуюся антенну для покрытия большей площади неба, и в этих случаях электроника, подчиненная механическому движению антенны, обычно перемещала каналы X и Y, при этом сигнал радара подавался. в канал яркости.
Chain Home - это каноническая система A-scope. На этом изображении показано несколько «точек» цели на расстоянии от 15 до 30 миль от станции. Большой значок в крайнем левом углу - это оставшийся сигнал от собственного передатчика радара; целей в этом районе не было видно. Сигнал инвертируется для упрощения измерения. Исходный дисплей радара, A-scope или A-display, показывает только дальность, а не направление до целей. Иногда их называют R-scopes для диапазона. A-прицелы использовались в самых ранних радиолокационных системах во время Второй мировой войны, особенно в оригинальной системе Chain Home (CH).
Первичным входом в осциллограф A был усиленный обратный сигнал, полученный от радара, который отправлялся по оси Y дисплея. Возврат приводит к тому, что пятно отклоняется вниз (или вверх на некоторых моделях), рисуя вертикальные линии на трубе. Эти строки были известны как «точка» (или «точка»). Вход оси X был подключен к генератору пилообразного напряжения, известному как генератор временной развертки, который прокручивал пятно по дисплею, синхронизируя его с частотой повторения импульсов радара. Это распространило сообщения по дисплею в зависимости от времени их получения. Поскольку время возврата сигнала соответствует удвоенному расстоянию до цели, деленному на скорость света, расстояние по оси напрямую указывает расстояние до любой цели. Обычно это измерялось по шкале над дисплеем.
Сигналы Chain Home обычно принимались на пару антенн, расположенных под прямым углом. Используя устройство, известное как радиогониометр, оператор мог определять пеленг цели, а, комбинируя измерения дальности с пеленгом, он мог определять местоположение цели в космосе. Система также имела второй набор антенн, смещенных вертикально вдоль приемных опор. Выбрав пару этих антенн на разной высоте и подключив их к радиогониометру, они могли определить вертикальный угол цели и, таким образом, оценить ее высоту. Поскольку система могла измерять и дальность, и высоту, ее иногда называли HR-осциллографом, от «диапазона высоты».
L-прицел состоял из двух A-прицелов, установленных рядом и повернутых вертикально. Сравнивая уровень сигнала от двух антенн, можно определить приблизительное направление пятна. В данном случае есть две метки, одна большая примерно по центру, а меньшая далеко справа. Ранние американские, голландские и немецкие радары использовали J-scope, который напоминал круговую версию A-scope. Они отображают диапазон как угол вокруг лицевой панели, а не линейное расстояние вдоль нее. Такое расположение позволяет с большей точностью считывать диапазон с помощью дисплея того же размера, что и у A-осциллографа, потому что в трассе используется полная окружность, а не только горизонтальное расстояние (поэтому временная база в π раз больше). Электромеханическая версия дисплея J-scope оставалась распространенной на потребительских лодках глубиномеров до 1990-х годов.
Для повышения точности угловых измерений концепция переключения лепестков стала распространенной в ранних радарах. В этой системе используются две антенны, слегка направленные влево и вправо или выше и ниже оси визирования системы. Принимаемый сигнал будет отличаться по силе в зависимости от того, какая из двух антенн будет более точно направлен на цель, и будет одинаковым, если антенна будет правильно выровнена. Чтобы отобразить это, обе антенны были подключены к механическому переключателю, который быстро переключался между ними, создавая две вспышки на дисплее. Чтобы различать их, у одного из двух приемников была задержка, поэтому он должен был появляться немного правее другого. Затем оператор раскачивал антенну вперед и назад, пока обе точки не достигли одинаковой высоты. Иногда это называлось K-scope .
Немного модифицированная версия K-scope обычно использовалась для радаров "воздух-воздух" и поиска земли, особенно в радарах AI и РЛС ASV - (Воздушно-надводное судно). В этих системах прицел К был повернут на 90 градусов, поэтому большие расстояния находились дальше вверх, а не вправо. Выходной сигнал одной из двух антенн был отправлен через инвертор вместо задержки. В результате две точки были смещены по обе стороны от вертикальной базовой линии, обе в одном и том же указанном диапазоне. Это позволяло оператору мгновенно видеть, в каком направлении повернуть; если точка справа была короче, им нужно было повернуть вправо. Эти типы дисплеев иногда назывались ASV-осциллографами или L-осциллографами, хотя наименование не было универсальным.
Размеры дисплеев A-scope различаются, но на экране радара часто использовалась диагональ от 5 до 7 дюймов. Серия 7JPx ЭЛТ (7JP1, 7JP4 и 7JP7) изначально была разработана как ЭЛТ с A-осциллографом.
E-scope слева и B-Scope справа. Электронный прицел показывает две точки на немного разных высотах, причем верхняя также немного ближе. B-осциллограф показывает три точки, самая близкая - в лоб, вторая - справа от нее и немного больший диапазон, а третья - у правого края шаблона сканирования. A B-scope или b-scan обеспечивает двумерное представление пространства «сверху вниз», где вертикальная ось обычно представляет диапазон, а азимут (угол) горизонтальной оси. Дисплей B-прицела представлял горизонтальный «срез» воздушного пространства с обеих сторон самолета до углов слежения радара. Дисплеи B-scope были обычным явлением в бортовых радарах 1950-х и 60-х годов, которые сканировались механически из стороны в сторону, а иногда и вверх и вниз.
Пятно перемещалось вверх по оси Y аналогично оси X осциллографа A, при этом расстояния «вверх» на дисплее указывали на больший диапазон. Этот сигнал смешивался с переменным напряжением, генерируемым механическим устройством, которое зависело от текущего горизонтального угла антенны. Результатом стал, по сути, A-осциллограф, ось линии диапазона которого вращалась вперед и назад вокруг нулевой точки в нижней части дисплея. Радиосигнал был отправлен в канал интенсивности, на дисплее появилось яркое пятно, указывающее на возврат.
E-scope - это, по сути, B-осциллограф, отображающий диапазон по отношению к высоте, а не диапазон по отношению к азимуту. По своему действию они идентичны B-прицелу, название просто указывает на «высоту». Электронные прицелы обычно используются с радарами для определения высоты , которые похожи на бортовые радары, но повернуты для сканирования по вертикали, а не по горизонтали, их также иногда называют «кивающими радарами» из-за движения их антенны. Трубка дисплея обычно поворачивалась на 90 градусов, чтобы поставить ось возвышения вертикально, чтобы обеспечить более очевидную корреляцию между дисплеем и «реальным миром». Эти дисплеи также называются индикатором диапазона-высоты или RHI, но также обычно называются (что сбивает с толку) B-осциллографом.
H-scope - это еще одна модификация концепции B-scope, но отображает высоту, а также азимут и дальность. Информация о высоте отображается путем рисования второй «метки», смещенной от индикатора цели на короткое расстояние, наклон линии между двумя метками указывает высоту относительно радара. Например, если метка была смещена прямо вправо, это означало бы, что цель находится на той же высоте, что и радар. Смещение создается путем разделения радиосигнала на два с последующей небольшой задержкой одного из сигналов, чтобы он отображался смещенным на дисплее. Угол регулировался путем задержки сигнала с помощью задержки, длительность задержки контролировалась напряжением, изменяющимся в зависимости от вертикального положения антенны. Такой вид отображения высоты может быть добавлен практически к любому другому дисплею, и его часто называют дисплеем с двумя точками.
Дисплей C-Scope. Цель находится выше и справа от радара, но дальность не отображается. A С-прицел отображает азимут в зависимости от высоты в "яблочко". Отображалась «метка», указывающая направление цели от центральной оси радара или, что чаще всего, самолета или пушки, к которой она была прикреплена. В Великобритании они были также известны как «индикаторы движущихся точек» или «индикаторы летающих точек», при этом движущееся пятно являлось целевой точкой. В этих случаях диапазон обычно отображается отдельно, часто с использованием второго дисплея в качестве L-осциллографа.
Практически идентичным C-scope является G-scope, который накладывается на графическое представление дальности до цели. Обычно это представлено горизонтальной линией, которая «вырастает» из пятна индикатора цели, образуя форму крыла. Крылья увеличивались в длину на меньших расстояниях, чтобы указать, что цель была ближе, как и крылья самолета при визуальном наблюдении. Также часто поставляется индикатор дальности «стрелять сейчас», обычно состоящий из двух коротких вертикальных линий, центрированных по обе стороны от середины дисплея. Чтобы осуществить перехват, пилот ведет свой самолет до тех пор, пока точка не окажется в центре, а затем приближается, пока «крылья» не заполнят область между маркерами дальности. Этот дисплей воссоздает систему, обычно используемую на прицелах, где пилот набирает размах крыльев цели и затем стреляет, когда крылья заполняют область внутри круга в их поле зрения. Эта система позволяла летчику оценить дальность до цели. В этом случае, однако, дальность действия измеряется непосредственно радаром, и дисплей имитировал оптическую систему, чтобы сохранить общность между двумя системами.
На этом изображении показан современный дисплей PPI, на котором острова и земля вокруг корабля выделены зеленым цветом. Текущее направление радара можно увидеть в виде пунктирной линии, указывающей на северо-запад. Дисплей PPI обеспечивает двумерное "круговое" отображение воздушного пространства вокруг радиолокационной станции. Расстояние от центра дисплея указывает на дальность, а угол вокруг дисплея - это азимут на цель. Текущее положение антенны радара обычно обозначается линией, идущей от центра к внешней стороне дисплея, которая вращается вместе с антенной в реальном времени. По сути, это B-прицел, увеличенный на 360 градусов. Дисплей PPI обычно представляет собой то, что люди обычно называют радаром, и широко использовался в управлении воздушным движением до появления растровых дисплеев в 1990-х годах.
Дисплеи PPI на самом деле очень похожи на A-прицелы в работе и появились довольно быстро после появления радара. Как и в случае с большинством двухмерных радарных дисплеев, выход радиоприемника был подключен к каналу интенсивности, чтобы получить яркую точку, указывающую на возврат. В A-scope генератор пилообразного напряжения, прикрепленный к оси X, перемещает точку по экрану, тогда как в PPI выход двух таких генераторов используется для вращения линии вокруг экрана. Некоторые ранние системы были механическими, с вращающейся катушкой отклонения вокруг шейки трубки дисплея, но электроника, которая для этого использовала пару стационарных катушек отклонения, не была особенно сложной и использовалась в начале 1940-х годов.
Дисплей бета-сканирования. Специализированный прицел бета-сканирования использовался для систем точного захода на посадку. Он отображает две строки на одном и том же дисплее, верхняя (обычно) отображает вертикальный заход (наклон глиссады ), а нижняя - горизонтальный. Маркер указывает желаемую точку приземления на взлетно-посадочной полосе, и часто линии наклонены к середине экрана, чтобы указать это местоположение. Также отображается "блип" одного самолета, наложенный на обе линии, причем сигналы генерируются отдельными антеннами. Отклонение от центральной линии захода на посадку можно увидеть и легко передать пилоту.
На изображении верхняя часть дисплея показывает вертикальное положение, а нижняя часть - горизонтальное. По вертикали две диагональные линии показывают желаемый глиссаду (вверху) и минимальную высоту захода на посадку (внизу). Самолет начал подход ниже глиссады и захватил ее незадолго до приземления. Правильная точка приземления обозначена горизонтальной линией на левом конце. На нижнем дисплее показано, что дрон стартует слева от линии захода на посадку, а затем направляется к ней.
Средства массовой информации, связанные с типами отображения экрана радара на Wikimedia Commons