Материал: РНП Конспект Демиденко 2010

51

модулирующем напряжении между катодом и сеткой-модулятором ЭЛТ.

В исходном состоянии на сетке относительно катода действует отрицательное

напряжение несколько десятков вольт, запирающее ЭЛТ. При уменьшении отрицательного напряжения на сетке ЭЛТ отпирается, то есть появляется

электронный луч, вызывающий свечение люминофора экрана. По мере уменьшения этого отрицательного напряжения увеличивается количество электронов в луче и яркость свечения экрана возрастает.

Между сеткой и катодом ЭЛТ прикладываются все напряжения, которые создают видимое на экране изображение. В качестве этих напряжений используются

видеоимпульсы приемника, импульсы НКД, ПКД, отметки курса, подсветки развертки и электронного визира, а также постоянное напряжение, запирающее ЭЛТ и определяющее исходный уровень яркости луча развертки на экране. Регулировка

общей яркости луча обычно осуществляется потенциометром, размещенным на панели управления НРЛС.

На горловине ЭЛТ располагаются катушки фокусировки, смещения и отклонения луча.

Фокусирующая катушка создает магнитное поле, направленное вдоль оси ЭЛТ,

обеспечивающее движение электронного луча к экрану по скручивающейся спирали. При этом устраняется взаимное отталкивание электронов в луче и при определенном значении напряженности магнитного поля обеспечивается наибольшая их концентрация (фокусировка) у поверхности экрана. Дополнительная фокусировка луча может осуществляться постоянным магнитом, размещаемым на

горловине ЭЛТ. При работе НРЛС регулировка фокусировки луча обычно не

требуется.

Катушки смещения и отклонения луча вызывают отклонение луча по радиусу экрана ЭЛТ, поэтому их магнитные поля должны быть также радиальными

(электронный луч отклоняется в плоскости, перпендикулярной магнитным силовым

линиям). В современных НРЛС катушки смещения и отклонения практически идентичны между собой.

Каждая из них представляет собой систему взаимно перпендикулярных неподвижных катушек, создающих два взаимно перпендикулярных магнитных поля, которые вызывают радиальные отклонения луча в направлениях 0° - 180° и 90° -

270° азимутального круга экрана индикатора. В катушки смещения подаются

постоянные токи, направление и величины которых определяют соответственно - в каком направлении и, на какое расстояние будет смещен центр развертки.

В катушки отклонения подаются пилообразные импульсы токов развертки одинаковой длительности. Соотношение амплитуд импульсов этих токов

обусловливает направление радиального отклонения луча на экране. При синусно-

косинусном законе изменения амплитуд пилообразных токов в зависимости от угла

направления антенны обеспечивается радиально-круговая развертка.

ЭЛТ вместе с катушками помещают в экран, устраняющий влияние на

электронный луч посторонних магнитных полей. Экран трубки закрыт светофильтром из органического стекла, защищающим лицо и глаза оператора от

ультрафиолетового излучения ЭЛТ. Светофильтр улучшает условия наблюдения при постороннем освещении и, кроме того, служит защитой при взрыве трубки.

Экран снабжен обычно неподвижным азимутальным кругом, нулевое деление которого расположено в верхней (передней) части индикатора. В некоторых НРЛС

применяют накладной отражательный (зеркальный) планшет, который размещен над экраном и позволяет вести на нем прокладку местоположения эхосигналов.

ВНРЛС широкое применение получили ЭЛТ с радиально-круговой разверткой,

смагнитным управлением электронного луча.

52

Этот тип развертки позволяет легко воспринимать оператором информацию и идентифицировать (сравнивать) с визуально наблюдаемой обстановкой в районе

нахождения судна.

Упрощенная функциональная схема ИКО приведена на рис.7.1.

Рис. 7.1. Функциональная схема индикатора кругового обзора

Блок ЭЛТ состоит из электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), отклоняющей системы

(ОС) и смещающих катушек (СмК). На ЭЛТ отображаются: навигационная

обстановка, метки дальности, линия электронного визира – электронный визир направления (ЭВН), отметка курса.

Канал основной развертки и развертки визира вырабатывает импульсы пилообразного напряжения для создания основной развертки на различных шкалах

дальности и развертки электронного визира направления.

Формирователи НКД и ПКД предназначены для формирования неподвижных кругов (колец) дальности и подвижного круга (кольца) дальности.

Блок истинного движения (ИД) обеспечивает создание этого режима. Для этого в блок должны поступать данные о скорости судна и гирокомпасного курса.

Информация из блока ИД поступает в смещающие катушки. (Данные о скорости

судна и его курсе, в случае неисправности лага или гирокомпаса, можно ввести вручную).

Устройство управления и настройки индикатора и НРЛС – выполняет такие функции:

-включает и выключает НРЛС; -настраивает и регулирует изображение на ЭЛТ индикатора;

-осуществляет оперативное управление НЛРС; -контролирует работоспособность НРЛС и др.

Ориентация. Подавляющее большинство НРЛС обладает двумя видами ориентации – по “Курсу” и по “Северу” (“Норду”).

Пилообразные импульсы основной развертки и развертки визира создают в ОС

магнитные поля, под воздействием которых происходит отклонение электронного луча по радиусу от центра к периметру трубки.

В зависимости от способа создания вращающегося магнитного поля применяют

ИКО с вращающейся отклоняющейся катушкой (ОК) и с неподвижными ОК.

Если отклоняющие катушки неподвижные, то для получения вращающейся развертки дополнительно происходит модуляция пилообразных импульсов по закону синуса и косинуса угла поворота антенны. Если же используется вращающаяся

53

отклоняющая катушка (в старых разработках НРЛС) – то она вращается на горловине ЭЛТ со скоростью вращения антенны.

В зависимости от шкал дальности изменяется только длительность пилообразного импульса одновременно с длительностью подсвета прямого хода

развертка (основной развертки или развертки визира). Амплитуда же пилообразных импульсов сохраняется постоянной, независимо от шкал дальности. Однако, для обеспечения режима истинного движения (ИД) или ручного смещения центра

развертки, амплитуда пилообразного напряжения на соответствующих шкалах несколько больше, чем на шкалах, где отсутствуют эти режимы.

7.1.Формирование развертки в ИКО

Отклонение луча из центра экрана ЭЛТ по радиусу к его краю требует подачи в катушку отклонения импульса пилообразного тока с амплитудой, достаточной для

отклонения луча на весь радиус экрана.

Для получения постоянной скорости отклонения луча амплитуда импульса развертки должна также изменяться (нарастать) с постоянной скоростью. Время

нарастания до определенной, конечной амплитуды (это время определяет время прямого хода развертки) определяет масштаб изображения (шкалу дальности) индикатора. Поэтому схема развертки должна обеспечивать получение

пилообразных импульсов развертки различной длительности. Одновременно с

подачей пилообразных импульсов в отклоняющую катушку на ЭЛТ должен подаваться импульс подсветки, который отпирает трубку только на время прямого хода луча (см. рис.7.2).

Рис.7.2. Основные временные соотношения электрических процессов в индикаторе

Отклонение луча развертки на воспроизводящем устройстве должно

происходить синхронно и синфазно с вращением антенны, обеспечивая тем самым возможность получения необходимого вида ориентировки изображения.

Синхронность вращения луча развертки и антенны означает одинаковое число их оборотов за один и тот же период.

Синфазность - одинаковые положения диаграммы направленности антенны и

54

линии развертки, отсчитываемые соответственно относительно: диаметральной плоскости и нуля азимутального круга - при ориентировке по курсу или относительно

меридиана и нуля азимутального круга - при ориентировке по «Северу». Из этого следует, что при ориентировке по курсу связь схемы развертки осуществляется

только с антенной.

При ориентировке же по «Северу» необходима связь, как с антенной, так и с гирокомпасом, причем данные гирокомпаса должны вызвать дополнительный

разворот линии развертки на угол, равный курсу собственного судна.

При ориентировке «Стабилизированный курс» гирокомпас будет разворачивать

луч на угол, равный изменению курса судна с момента включения этой ориентировки.

Основные блоки для получения развертки и взаимосвязь между ними были

приведены на рис.7.1.

Применявшиеся ранее схемы отклонения луча с вращающейся отклоняющей

катушкой [9] в настоящее время не используются, так как делают невозможным формирование электронного визира направления. Поэтому дольше будет рассмотрен лишь способ получения развертки в ИКО с неподвижными

отклоняющими катушками.

Наиболее часто для передачи вращения из антенны в индикатор используют вращающийся трансформатор, в ротор которого подают пилообразный импульс тока, а с двух взаимно перпендикулярных статорных катушек снимают пилообразные токи на катушки отклонения. Ротор вращающегося трансформатора

связывают непосредственно с осью антенны. Иногда вращающийся трансформатор

устанавливают в индикаторе и обеспечивают его синхронно-синфазное вращение с антенной с помощью электромеханической следящей системы.

Лекция №14

7.1.1. Формирование развертки с помощью двух неподвижных отклоняющих катушки

Обозначив условно одну катушку за Х, а вторую – за Y, расположим их в системе координат xOy , соответственно по оси Ox и по оси Oy (см. рис.7.3).

Используя уравнение положения вектора R в полярной

чувствительности ЭЛТ – k, числа витков каждой катушки -W. Поэтому токи в катушках соответственно равны:

промодулированных вращением антенны по синусоидальному и косинусоидальному законах, вектор результирующего магнитного поля Φp , являющийся суммой

55

магнитных потоков в катушках X и Y ( Φp = ΦX +ΦY ), будет вращаться с постоянной

частотой, равной частоте вращения антенны.

Для создания радиально-круговой развертки в ортогональных катушках

существует два способа:

а) расщепление фазы огибающей вращения антенны после генератора развертки

(например – НРЛС типа “Наяда”) [1,3,12]; б) расщепление фазы огибающей вращения антенны до генератора развертки (например – НРЛС типа “Океан-01”) [7].

Упрощенная схема реализации расщепление фазы огибающей вращения антенны после генератора развертки приведена на рис.7.4.

Рис.7.4.

На рисунке соответственно обозначено: ВТР – вращающийся трансформатор, ротор которого непосредственно связан с осью антенны; УПТ-Х, УПТ-Y – усилители

постоянного тока по осям X и Y; Ок-Х, Ок-Y, Ск-Х, Ск-Y- отклоняющие и смещающие катушки по соответствующим осям.

Второй способ формирования радиальной вращающейся развертки - расщепление фазы огибающей вращения антенны до генератора развертки

(например – НРЛС типа “Океан-01”) показан на рис.7.5.

Рис.7.5.

Лекция №15

7.1.2. Цифровая развертка НРЛС

В цифровой развертке непрерывное радиально-круговое перемещение луча на

ЭЛТ заменяется линейно-ступенчатым перемещением луча в виде ступенчатой функции. Размер дискретного перемещения луча dl должен быть в 2-3 раза меньше диаметра d

сфокусированного луча на экране ЭЛТ (см.

рис.7.6) [1,12].

Вэтом случае реальная развертка

воспринимается глазом как непрерывная. Рис.7.6 Ступенчатая функция формируется путем

приращения двух цифровых пилообразных функций с крутизной нарастания

пропорциональной синусу и косинусу угла поворота радиально-круговой развертки.