A radiolokáció alapelvei

A NOB blokkvázlata

1. ábra: Az IOC képernyőn megjelenített kép

A kör alakú megfigyelés jelzője lineáris görgetést használ, amely az antennával szinkronban forog a képernyő közepén (radiális-kör alakú görgetés). Ez a jelző az antenna irányítási funkciója által lefedett terület térképéhez hasonló képet mutat. A képernyő közepe (a telepítés forrása) megfelel a radar helyzetének. A képernyő megnövekedett remanenciájú, így a képek a következő görgetésig maradnak megjelenítve.

Az azimutot a képernyő tetején mérjük (nulla azimut). Ez az irány vagy az északi helyzetet (valódi azimut), vagy a hajó vagy repülőgép irányát (relatív azimut) jelöli.

2. ábra: IOC blokkdiagram

2. ábra: IOC blokkdiagram

Az áramkör elhasználódik

A kapu áramkör képezi azokat az impulzusokat, amelyek szükségesek a jelző és az adó szinkronizálásához. A szinkronizálás a szinkronizáló indító impulzusainak felhasználásával történik. Ezek az impulzusok biztosítják a világítási áramkör, a telepítési generátor és a telepítés vezérlő áramkör szinkronizálását.

A régebbi radarrendszerek mutatóit szinkronizálták úgy, hogy impulzusokat indítottak közvetlenül a modulátorból; a modern radarok dedikált áramkörökkel rendelkeznek az indikátor szinkronimpulzusok kialakításához (pl. az ASR-910 radar szinkronizátor speciális TA-39 szinkronimpulzust generál).

Világítási áramkör

A megvilágítási szakasz téglalap alakú impulzusokat állít elő, amelyeket úgy hívunk megvilágítási impulzusoknak, amelyek kinyitják a katódsugárcsövet a kioldás során; ezeket az impulzusokat a cső gyorsító anódjára alkalmazzuk. A letekercselő vezeték intenzitása függ az erre az elektródára alkalmazott egyenfeszültség szintjétől. A világítási impulzusok szinkronban vannak a kezdő impulzusokkal.

Videóerősítő

A videóerősítő felerősíti a vevő képfrekvenciás jeleit, és alkalmazza azokat a CRT vezérlő rácsra, hogy megjelenjen a képernyőn. A jó megjelenítéshez meg kell felelnie a fényerő és a kontraszt bizonyos kapcsolatának.

Szintén ebben az áramkörben az echo jel keveredik más megjelenítendő jelekkel: felismerési jelekkel, fokozatokkal stb. A távolság és azimut gradációk fényereje külön-külön állítható az echo jelekétől.

Telepítés vezérlő áramkör

A tekercs és az antenna forgásának szinkronizálásához az antenna azimutjára (irányára) vonatkozó információkat elektromos jelekké kell átalakítani. Ezeket a jeleket a forgásszög szinkron átviteli (STS) rendszere biztosítja, amelyet rendszerint szelinek segítségével hoznak létre. A szinkron átviteli jelek vezérlik a terelőtekercsekre alkalmazott telepítési feszültségek amplitúdóját és polaritását.

A kibontakozó feszültségek amplitúdóját egy szinuszos törvény szerint modulálják, amely megfelel az antenna forgási mozgásának.

3. ábra: Távolsági skála és a fűrészfog feszessége

Telepítési feszültséggenerátor

A telepítési feszültséggenerátor generálja azt a feszültséget, amely az elektronnyaláb elhajlásához szükséges a katódsugárcső képernyőjén. Ez a feszültség egy lineárisan változó feszültségű TLV (fűrészfog), amelyet a hajlítótekercsekre alkalmaznak. A TLV időtartama a választott távolsági skálától függ. A TLV maximális amplitúdója arányos a képernyő méretével.

Rögzített alakváltó tekercsek rendszerének használata esetén a lineárisan változó feszültség amplitúdóját az antenna forgatásának megfelelő szinuszos törvény szerint modulálják. A vízszintes és függőleges eltérési tekercsekre alkalmazott feszültségek között a szinuszos törvény 90 fokos fáziskülönbség van (a függőleges feszültséget a koszinusz törvény szerint modulálják, a vízszintes feszültséget pedig a szinusz törvény szerint).

4. ábra: A tekercs forgása rögzített tekercsekkel

4. ábra: A tekercs forgása rögzített tekercsekkel

A tekercselési feszültségnek lineáris kibontakozást kell eredményeznie. A tekercs induktivitása miatt a feszültségnek trapéz alakúnak kell lennie ahhoz, hogy fűrészfog-áramot teremtsen a terelőtekercsekben.

Katódsugárcső

A katódsugárcsőnek az a szerepe, hogy a bemenetre alkalmazott jeleket és feszültségeket vizuális képpé alakítsa. Az összes katódsugárcső a következő három fő elemből áll: egy elektronágyúból, egy eltérítő rendszerből és egy képernyőről. Az elektronikus ágyú nagyon fókuszált elektronnyalábot generál. Az elhajlító rendszer eltereli a nyalábot, hogy a kívánt pontra érje a képernyőt, és a képernyőn ezen a ponton egy kis fényes folt jelenik meg.

Az elektronnyaláb elhajlása két módszerrel érhető el:

- elektrosztatikus, amelyben az elektronnyaláb elhajlását és fókuszálását elektromos mező segítségével hajtják végre, és
elektromágneses tér, amelyben a mágneses mező biztosítja az elektronnyaláb elhajlását és fókuszálását.

Az elektrosztatikus és az elektromágneses alakváltó csövek közötti fő különbség az elektronnyaláb elhajlásának és fókuszálásának szabályozása. Mindkét típusú cső tartalmaz elektronikus ágyút, és az elektromos mező segítségével gyorsítja és vezérli az elektronnyalábot. A katódsugárcsövek két típusának konstruktív megvalósítása hasonló, az egyetlen különbség az, hogy az elektromágneseseknél az eltérési és a fókuszáló elemek (tekercsek) a csövön kívül vannak felszerelve. Emiatt, de azért is, mert az elhajláshoz szükséges feszültségek alacsonyabbak, a NOB-ok esetében leggyakrabban elektromágneses elhajlású csöveket alkalmaznak.

A körkörös megfigyelési indikátorokban használt katódsugárcsöveket nagy maradékanyag-tartalmú foszforeszkáló anyaggal vonják be. Erre azért van szükség, mert a céltól visszaverődő jel nagyon rövid ideig jelenik meg, valahányszor az antenna forog. A célkép akkor is megmarad az indikátor képernyőn, ha a tőle érkező jel már nem érkezik, lehetővé téve annak megfigyelését és koordinátáinak mérését.

A foszforeszkáló anyag tulajdonságai miatt a NOB-képernyők maximális dinamikatartománya 12 dB. Ebből következik, hogy az echo jel jel-zaj arányának optimális értéke 4: 1.

Telepítési feszültségerősítő

Elektromágneses eltéréssel rendelkező katódsugárcsövek esetén az elektronok eltérése arányos a mágneses mezők intenzitásával. A mágneses mezők intenzitása viszont az elhajlási tekercsekben lévő áramok intenzitásától függ. Az erősítők biztosítják a kitérési áramok szükséges értékét az elektronnyaláb kívánt eltérésének eléréséhez.

5. ábra: Trapéz alakú fűrészfog feszültség

Ezen erõsítõkön keresztül is szabályozzák a kép képernyõn történõ központosítását, illetve a kibontakozó központ mozgását.

Hajlító tekercsek

A NOB-n lévő kép a görgető elforgatásával készül a képernyő közepén. A kioldás elforgatásának legegyszerűbb módja az, hogy a hajlító tekercset a katódsugárcső nyaka körül az antennával szinkronban forgatjuk (pl. Az orosz analóg P-12 radar IOC-ja). Ennek a módszernek azonban van néhány hátránya, például nagyobb hibák vagy karbantartási problémák, amelyek jellemzők a hajtóműves mechanikus erőátviteli rendszerekre.

A modern NOB-indikátorok rögzített alakváltó tekercseket használnak, az ábra szerint, és speciális elektronikus áramköröket tartalmaznak a mágneses mezők forgatásához. (pl. ASR-910 radar IOC.) Két sorba kapcsolt tekercset használnak függőleges mágneses tér előállítására. Két másik, szintén sorba kapcsolt tekercs úgy van elrendezve, hogy mágneses teret képezzen a vízszintes síkban. Az N-S jelölésű tekercsek a vízszintes síkban hozzák létre a mágneses teret, ezeket függőleges alakváltó tekercseknek hívják, az E-V jelű tekercsek pedig a függőleges síkban a mágneses teret hozzák létre, ezeket vízszintes eltérítő tekercseknek nevezik. A jobb megértés érdekében ne feledje, hogy az elektronok a mágneses mező vonalaira merőleges síkban térnek el.

Áramforrás

Az áramellátás az indikátor működéséhez szükséges összes tápfeszültséget generálja, beleértve a nagy anódos feszültséget is (nagyságrendileg kilovolt). A források számos mérési és védelmi áramkört tartalmaznak.

(Bár a blokkdiagramon nem látható, sok indikátor tartalmaz áramköröket a célok távolságának és azimutjának meghatározásához. Ezeket az áramköröket viszont a kapu áramkörön keresztül szinkronizálják.)