Радарный дисплей — это электронное устройство, которое представляет оператору данные радара . Радиолокационная система передает импульсы или непрерывные волны электромагнитного излучения , небольшая часть которых рассеивается от целей (намеренных или нет) и возвращается в радиолокационную систему. Приемник преобразует все полученное электромагнитное излучение в непрерывный электронный аналоговый сигнал переменного (или колебательного) напряжения, который затем можно преобразовать в изображение на экране.
Современные системы обычно используют своего рода растровое сканирование для создания изображения, подобного карте. Однако на ранних этапах разработки радаров многочисленные обстоятельства затрудняли создание таких дисплеев. Люди разработали несколько различных типов дисплеев.
.gif/1280px-Lissajous_figures_on_oscilloscope_(90_degrees_phase_shift).gif)
В первых радиолокационных дисплеях использовались адаптированные осциллографы с различными входами. Осциллограф обычно получает на входе три канала переменного (или осциллирующего) напряжения и отображает эту информацию на электронно-лучевой трубке . Осциллограф усиливает входное напряжение и передает его на два отклоняющих магнита и на электронную пушку , создавая пятно на экране. Один магнит смещает пятно по горизонтали, другой – по вертикали, а воздействие на пушку увеличивает или уменьшает яркость пятна. Источник напряжения смещения для каждого из трех каналов позволяет оператору установить нулевую точку.
При отображении радара выходной сигнал приемника радара подается в один из трех входных каналов осциллографа. Ранние дисплеи обычно отправляли эту информацию либо на канал X, либо на канал Y, чтобы сместить пятно на экране и указать на возврат. В более современных радарах обычно используется вращающаяся или иным образом движущаяся антенна для покрытия большей площади неба, и в этих случаях электроника, подчиняющаяся механическому движению антенны, обычно перемещает каналы X и Y, при этом подается сигнал радара. в канал яркости.
Оригинальный дисплей радара, A-scope или A-display , показывает только дальность, а не направление до цели. Их иногда называют R-областями для области диапазона . А-прицелы использовались в самых первых радиолокационных системах во время Второй мировой войны , особенно в оригинальной системе Chain Home (CH).
Основным входным сигналом для A-скопа был усиленный обратный сигнал, полученный от радара, который был отправлен на ось Y дисплея. Возврат заставлял пятно отклоняться вниз (или вверх на некоторых моделях), рисуя на трубке вертикальные линии. Эти линии были известны как «всплеск» (или «пип»). Вход оси X был подключен к генератору пилообразного напряжения, известному как генератор временной развертки , который перемещал пятно по дисплею в соответствии с частотой повторения импульсов радара. В результате мигания распределились по дисплею в зависимости от времени их получения. Поскольку время возврата сигнала соответствует удвоенному расстоянию до цели, делённому на скорость света , расстояние по оси напрямую указывает на дальность до любой цели. Обычно это измерялось по шкале над дисплеем. [1]
Сигналы Chain Home обычно принимались парой антенн, расположенных под прямым углом. Используя устройство, известное как радиогониометр , оператор мог определить пеленг цели, а объединив измерение дальности с пеленгом, он мог определить местоположение цели в пространстве. Система также имела второй комплект антенн, смещенных вертикально вдоль приемных вышек. 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 как дальность, так и высоту, ее иногда называли HR-прицелом , от «высотного диапазона».
Ранние американские , голландские и немецкие радары использовали J-прицел , который напоминал круглую версию A-прицела. Диапазон их отображения определяется углом вокруг поверхности дисплея, а не линейным расстоянием вдоль нее. Такое расположение обеспечивает более высокую точность считывания расстояния с помощью дисплея того же размера, что и у А-скопа, поскольку для трассировки используется полная окружность, а не только горизонтальное расстояние (поэтому временная база в π раз больше). [1] Электромеханическая версия дисплея J-scope оставалась распространенной на потребительских судовых глубиномерах до 1990-х годов.
Чтобы повысить точность измерений углов, в первых радарах стала использоваться концепция переключения лепестков . В этой системе используются две антенны, направленные немного влево и вправо или выше и ниже оси визирования системы. Принятый сигнал будет различаться по силе в зависимости от того, какая из двух антенн была более точно направлена 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, вызывая два мигания на дисплее. Чтобы их различать, у одного из двух приемников была задержка, поэтому он располагался немного правее другого. Затем оператор поворачивал антенну вперед и назад, пока обе точки не оказались на одинаковой высоте. Иногда его называли K-scope . [2]
Слегка модифицированная версия K-scope обычно использовалась для радаров класса «воздух-воздух» и наземного поиска, особенно в радарах AI и радарах ASV — (Air-Surface Vessel). В этих системах прицел K был повёрнут на 90 градусов, поэтому большие расстояния располагались дальше вверх по прицелу, а не вправо. Выходной сигнал одной из двух антенн вместо задержки направлялся через инвертор . В результате две точки сместились по обе стороны от вертикальной базовой линии, причем обе в одном и том же указанном диапазоне. Это позволило оператору мгновенно увидеть, в каком направлении повернуть; если точка справа была короче, им нужно было повернуть направо. Эти типы дисплеев иногда назывались ASV-областями или L-областями , хотя это название не было универсальным. [1]
Размер дисплеев A-scope различается, но на дисплеях радаров часто использовалась диагональ от 5 до 7 дюймов. Серия ЭЛТ 7JPx (7JP1, 7JP4 и 7JP7) изначально была разработана как ЭЛТ с дисплеем A-scope.
B -скоп или b-скан обеспечивает двухмерное представление пространства «сверху вниз», где вертикальная ось обычно представляет дальность, а горизонтальная ось — азимут (угол). [1] Дисплей B-scope представлял собой горизонтальный «срез» воздушного пространства по обе стороны от самолета до углов слежения радара. Дисплеи B-скопа были обычным явлением в бортовых радарах в 1950-х и 60-х годах, которые механически сканировались из стороны в сторону, а иногда и вверх и вниз.
Пятно перемещалось вверх по оси Y аналогично оси X А-скопа, при этом расстояния «вверх» по дисплею указывали на большую дальность. Этот сигнал смешивался с переменным напряжением, генерируемым механическим устройством, которое зависело от текущего горизонтального угла антенны. В результате получился, по сути, А-прицел, ось линии дальности которого вращалась вперед и назад вокруг нулевой точки в нижней части дисплея. Радиосигнал был отправлен в канал интенсивности, в результате чего на дисплее появилось яркое пятно, указывающее на возврат.
Электронный прицел, по сути, представляет собой B-прицел, отображающий дальность в зависимости от угла места, а не дальность в зависимости от азимута. [1] По принципу действия они идентичны B-прицелу, название просто указывает на «возвышение». Электронные прицелы обычно используются с радарами определения высоты , которые похожи на бортовые радары, но поворачиваются для сканирования вертикально, а не горизонтально. Их также иногда называют «кивающими радарами» из-за движения их антенны. Трубка дисплея обычно поворачивалась на 90 градусов, чтобы поставить ось вертикального положения вертикально, чтобы обеспечить более очевидную корреляцию между дисплеем и «реальным миром». Эти дисплеи также называются индикатором высоты диапазона или RHI , но их также часто называют (сбивчиво) B-скопом.
H -прицел — это еще одна модификация концепции B-прицела, но он отображает высоту, а также азимут и дальность. Информация о высоте отображается путем рисования второй отметки, смещенной от указателя цели на небольшое расстояние, наклон линии между двумя точками указывает высоту относительно радара. [1] Например, если бы метка была смещена вправо, это означало бы, что цель находится на той же высоте, что и радар. Смещение создается путем разделения радиосигнала на две части с последующей небольшой задержкой одного из сигналов, чтобы он отображался смещенным на дисплее. Угол регулировался путем задержки времени сигнала посредством задержки, причем длительность задержки контролировалась напряжением, меняющимся в зависимости от вертикального положения антенны. Этот тип отображения высот можно было добавить практически к любому другому дисплею, и его часто называли дисплеем «двойная точка».
C -скоп отображает зависимость азимута от угла места в виде «яблоня». Отображалась «метка», указывающая направление цели от центральной оси радара или, что чаще, от самолета или орудия, к которому она была прикреплена. В Великобритании они также были известны как «индикаторы движущегося пятна» или «индикаторы летающего пятна», причем движущееся пятно было целевой точкой. В таких случаях дальность обычно отображается отдельно, часто используя второй дисплей в качестве L-образной области. [1]
Почти идентичным C-прицелу является G-прицел , который накладывает графическое представление дальности до цели. [1] Обычно это представляет собой горизонтальную линию, которая «вырастает» из отметки целевого индикатора, образуя форму крыла. Крылья увеличивались в длину на более коротких расстояниях, чтобы указать, что цель была ближе, как и крылья самолета, если смотреть визуально. Часто также поставляется индикатор дальности «стреляй сейчас», обычно состоящий из двух коротких вертикальных линий, расположенных по обе стороны от середины дисплея. Чтобы совершить перехват, пилот ведет свой самолет до тех пор, пока отметка не окажется в центре, затем приближается до тех пор, пока «крылья» не заполнят область между маркерами дальности. Этот дисплей воссоздал систему, обычно используемую в прицелах , где пилот набирал размах крыльев цели, а затем стрелял, когда крылья заполняли область внутри круга в поле зрения. Эта система позволяла пилоту оценить дальность до цели. Однако в этом случае дальность измеряется непосредственно радаром, а дисплей имитирует оптическую систему, чтобы сохранить общность между двумя системами.
Дисплей PPI обеспечивает двухмерное «круговое» отображение воздушного пространства вокруг радиолокационной станции. Расстояние от центра дисплея указывает дальность, а угол вокруг дисплея — азимут на цель. Текущее положение антенны радара обычно обозначается линией, идущей от центра к краю дисплея, который вращается вместе с антенной в реальном времени. [1] По сути, это B-образный прицел, развернутый на 360 градусов. Дисплей PPI обычно представляет собой то, что люди в целом называют радарным дисплеем, и он широко использовался в управлении воздушным движением до появления растровых дисплеев в 1990-х годах.
Дисплеи PPI на самом деле очень похожи по работе на А-скопы и появились довольно быстро после появления радаров. Как и в большинстве 2D-радиолокационных дисплеев, выход радиоприемника был подключен к каналу интенсивности для создания яркой точки, указывающей отраженные сигналы. В A-скопе генератор пилообразного напряжения, прикрепленный к оси X, перемещает пятно по экрану, тогда как в PPI выход двух таких генераторов используется для вращения линии вокруг экрана. Некоторые ранние системы были механическими, в них использовалась вращающаяся отклоняющая катушка на горловине индикаторной трубки, но электроника, необходимая для этого с использованием пары стационарных отклоняющих катушек, не была особенно сложной и использовалась в начале 1940-х годов.
Радарные электронно-лучевые трубки , такие как 7JP4, используемые для дисплеев PPI, имели круглый экран и сканировали луч от центра наружу. Отклоняющее ярмо вращалось, заставляя балку вращаться по кругу. [3] Экран часто имел два цвета: часто яркий цвет с короткой стойкостью, который появлялся только при сканировании луча по дисплею, и долгое послесвечение люминофора. Когда луч попадает на люминофор, люминофор ярко светится, а когда луч уходит, более тусклое послесвечение с длительным послесвечением будет продолжать гореть там, где луч попадал на люминофор, рядом с радиолокационными целями, которые были «записаны» лучом, пока луч не снова зажжется. - ударил по люминофору. [4] [5]
Специализированный Beta Scan Scope использовался для радиолокационных систем точного захода на посадку . Он отображает две линии на одном дисплее: верхняя (обычно) отображает вертикальный заход на посадку ( глиссада ), а нижняя — горизонтальный заход на посадку. Маркер указывает желаемую точку приземления на взлетно-посадочной полосе, и часто линии наклонены к середине экрана, чтобы указать это место. Также отображается «метка» одного самолета, наложенная 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 — горизонтальное. По вертикали две диагональные линии показывают желаемую глиссаду (вверху) и минимальную высоту захода на посадку (внизу). Самолет начал заход на посадку ниже глиссады и захватил ее непосредственно перед приземлением. Правильная точка приземления показана горизонтальной линией на левом конце. На нижнем дисплее показано, как самолет стартует слева от линии захода на посадку и затем направляется к ней.
СМИ, связанные с типами отображения экрана радара, на Викискладе?