第_4_章__雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備

1、第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.1 雷達(dá)終端顯示器雷達(dá)終端顯示器 4.2 距離顯示器距離顯示器 4.3 平面位置顯示器平面位置顯示器 4.4 計算機(jī)圖形顯示計算機(jī)圖形顯示 4.5 雷達(dá)數(shù)據(jù)錄取雷達(dá)數(shù)據(jù)錄取 4.6 綜合顯示綜合顯示 4.7 光柵掃描雷達(dá)顯示光柵掃描雷達(dá)顯示 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.1 雷達(dá)終端顯示器雷達(dá)終端顯示器 4.1.1 顯示器的主要類型顯示器的主要類型 雷達(dá)終端顯示器根據(jù)完成的任務(wù)可分為: 距離顯示器、 平面顯示器、 高度顯示器、 情況顯示器和綜合顯示器、光柵掃描顯示器等。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取

2、設(shè)備 1. 距離顯示器距離顯示器 常用的距離顯示器有三種基本類型。其畫面如圖4.1所示, 其中(a)為A型顯示器, (b)為J型顯示器, (c)為A/R型顯示器。 距離顯示器顯示目標(biāo)的斜距坐標(biāo), 它是一度空間顯示器, 用光點(diǎn)在熒光屏上偏轉(zhuǎn)的振幅來表示目標(biāo)回波的大小, 所以又稱為偏轉(zhuǎn)調(diào)制顯示器。 A型顯示器為直線掃掠, 掃掠線起點(diǎn)與發(fā)射脈沖同步, 掃掠線長度與雷達(dá)距離量程相對應(yīng), 主波與回波之間的掃掠線長代表目標(biāo)的斜距。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 J型顯示器是圓周掃掠, 它與A型顯示器相似, 所不同的是把掃掠線從直線變?yōu)閳A周。 目標(biāo)的斜距取決于主波與回波之間在順時針方向掃掠線的弧長。

3、 A/R型顯示器有兩條掃掠線。上面一條掃掠線和A型顯示器相同, 下面一條是上面掃掠線中一小段的擴(kuò)展, 擴(kuò)展其中有回波的一小段可以提高測距精度, 它是從A型顯示器演變而來的。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.1 三種距離顯示器的畫面(a)A型顯示器; (b) J型顯示器; (c) A/R顯示器主波回波距離主波回波主波回波(a)(b)(c)第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2. 平面顯示器平面顯示器 平面顯示器顯示雷達(dá)目標(biāo)的斜距和方位兩個坐標(biāo), 是二維顯示器。 它用平面上的亮點(diǎn)位置來表示目標(biāo)的坐標(biāo), 屬亮度調(diào)制顯示器。 平面顯示器是使用最廣泛的雷達(dá)顯示器, 因?yàn)樗軌蛱峁┢矫娣秶?/p>

4、的目標(biāo)分布情況, 這種分布情況與通用的平面地圖是一致的。顯示器的圖像如圖4.2所示。方位角以正北為基準(zhǔn)(零方位角), 順時針方向計量;距離則沿半徑計量; 圓心是雷達(dá)站(零距離)。 圖的中心部分大片目標(biāo)是近區(qū)的雜波所形成的, 較遠(yuǎn)的小亮弧則是動目標(biāo), 大的是固定目標(biāo)。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.2 平面顯示器的圖像 正北方位角第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 平面顯示器既可以用極坐標(biāo)顯示距離和方位, 也可以用直角坐標(biāo)來顯示距離和方位, 若為后者，則其畫面如圖4.4所示, 稱為B式顯示器, 它以橫坐標(biāo)表示方位, 縱坐標(biāo)表示距離。通常方位角不是取整個360, 而是取其中的某一

5、段, 即雷達(dá)所監(jiān)視的一個較小的范圍。如果距離也不取全程, 而是某一段, 這時的B式就叫做微B顯示器。在觀察某一波門范圍以內(nèi)的情況時可以用微B顯。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.3 偏心PPI顯示器 距離方位第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.4 B式顯示器的圖像 方位距離第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 3 .高度顯示器高度顯示器 這種顯示器用在測高雷達(dá)和地形跟隨雷達(dá)系統(tǒng)中, 統(tǒng)稱為E式顯示器, 如圖4.5所示, 橫坐標(biāo)表示距離, 縱坐標(biāo)表示仰角或高度, 表示高度者又稱為RHI顯示器。在測高雷達(dá)中主要用RHI顯示器。 但在精密跟蹤雷達(dá)中常采用E式, 并配合B顯使用

6、。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.5 高度顯示器的兩種型式 仰角距離距離高度第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4. 情況顯示器和綜合顯示器情況顯示器和綜合顯示器 隨著防空系統(tǒng)和航空管制系統(tǒng)要求的提高及數(shù)字技術(shù)在雷達(dá)中的廣泛應(yīng)用, 出現(xiàn)了由計算機(jī)和微處理機(jī)控制的情況顯示器和綜合顯示器。情況顯示器和綜合顯示器是安裝在作戰(zhàn)指揮室和空中導(dǎo)航管制中心的自主式顯示裝置, 它在數(shù)字式平面位置顯示器上提供一幅空中態(tài)勢的綜合圖像, 并可在綜合圖像之上疊加雷達(dá)圖像。圖4.6示出綜合顯示器的畫面, 其中雷達(dá)圖像為一次信息, 綜合圖像為二次顯示信息, 包括表格數(shù)據(jù)、 特征符號和地圖背景, 例如河流

7、、 跑道、 橋梁及建筑物等。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.6 綜合顯示器畫面示意 AF-16-3AF-61-5MF9 -5AF-16-37BF-92009V4CF-3-99005目標(biāo)表格閃光點(diǎn)距標(biāo)跑道橋梁河流CF-0713-32第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 5.光柵掃描雷達(dá)顯示器光柵掃描雷達(dá)顯示器 近年來隨著電視掃描技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展, 出現(xiàn)了多功能的光柵掃描雷達(dá)顯示器。數(shù)字式的光柵掃描雷達(dá)顯示器與雷達(dá)中心計算機(jī)和顯示處理專用計算機(jī)構(gòu)成一體, 具有高亮度、高分辨率、 多功能、 多顯示格式和實(shí)時顯示等突出優(yōu)點(diǎn), 既能顯示目標(biāo)回波的二次信息, 也能顯示各種二次信息以及背

8、景地圖。 由于采用了數(shù)字式掃描變換技術(shù), 通過對圖像存貯器(RAM)的控制, 可以實(shí)現(xiàn)多種顯示格式畫面, 最多可達(dá)20多種畫面, 包括正常PPI型、偏心PPI型、B型、E型等。圖4.7示出典型的機(jī)載雷達(dá)光柵掃描顯示器對地掃描狀態(tài)的顯示畫面。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.7 典型的機(jī)載雷達(dá)對地掃描狀態(tài)顯示畫面 300DT606603 天線俯仰掃描線； 天線波束俯仰標(biāo)志；目標(biāo)； 航標(biāo)線；距離標(biāo)志；距離量程值；狀態(tài)標(biāo)志；天線方位掃描線；天線方位標(biāo)志第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.1.2 對顯示器的主要要求對顯示器的主要要求 雷達(dá)對顯示器的要求是由雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)參數(shù)決定的

9、, 通常有以下幾點(diǎn): 1) 顯示器的類型選擇 顯示器類型的選擇主要根據(jù)顯示器的任務(wù)和顯示的內(nèi)容, 例如顯示目標(biāo)斜距采用A型、J型或A/R型; 顯示距離和方位采用P型; 在指揮部和航空管制中心則選用情況顯示器和綜合顯示器。 2) 顯示的坐標(biāo)數(shù)量、種類和量程 這些參數(shù)主要根據(jù)雷達(dá)的用途和戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)來確定。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 3) 對目標(biāo)坐標(biāo)的分辨力 這是指顯示器畫面上兩個相鄰目標(biāo)的分辨能力。光點(diǎn)的直徑和形狀將直接影響對目標(biāo)的分辨力, 性能良好的示波管的光點(diǎn)直徑一般為0.3 0.5 mm。此外, 分辨力還與目標(biāo)距離遠(yuǎn)近天線波束的半功率寬度和雷達(dá)發(fā)射脈沖寬度等參數(shù)有關(guān)。 4) 顯示器

10、的對比度 對比度是圖像亮度和背景亮度的相對比值, 以百分?jǐn)?shù)表示為 %100背景亮度背景亮度圖像亮度對比度對比度的大小直接影響目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)和圖像的顯示質(zhì)量, 一般要求在200%以上。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 5) 圖像重顯頻率 為了使圖像畫面不致閃爍, 要求重新顯示的頻率必須達(dá)到一定數(shù)值。閃爍頻率的門限值與圖像的亮度, 環(huán)境亮度, 對比度和熒光屏的余輝時間等因素有關(guān), 一般要求達(dá)到2030次每秒。 6) 顯示圖像的失真和誤差 有很多因素使圖像產(chǎn)生失真和誤差, 例如掃描電路的非線性失真, 字符和圖像位置配合不準(zhǔn)確等。 在設(shè)計中要分析產(chǎn)生失真和誤差的原因, 加以補(bǔ)償和改善措施。 此外,

11、還有顯示器的體積、 重量、環(huán)境條件、電源電壓及功耗等要求。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.2 距距 離離 顯顯 示示 器器 4.2.1 A型顯示器型顯示器 1. A型顯示器畫面及示波管的各極波形型顯示器畫面及示波管的各極波形 A型顯示器的典型畫面如圖4.8所示, 畫面上有發(fā)射脈沖(又稱主波)、近區(qū)地物回波和目標(biāo)回波, 還有距離刻度, 這個刻度可以是電子式的, 也可以是機(jī)械刻度尺。A型顯示器實(shí)際上是一個同步示波器。 雷達(dá)發(fā)射脈沖(主波)瞬間, 電子束開始從左到右線性掃掠, 接收機(jī)輸出的回波信號顯示在主波之后, 二者之間距與回波滯后時間成比例。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖

12、 4.8 A型顯示器畫面 0 10 2030 40 50 60 708090100發(fā)射脈沖近區(qū)地物回波目標(biāo)回波機(jī)械距離刻度第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 畫面上有固定的距離刻度, 有時還有移動距標(biāo), 它遲后于主波的時間可以由人工控制。根據(jù)回波出現(xiàn)位置所對應(yīng)的刻度(或移動距標(biāo)遲后主波的時間)就可以讀出目標(biāo)的距離。 A型顯示器大多數(shù)采用靜電偏轉(zhuǎn)示波管。圖4.9繪出了示波管各極的信號波形及時間關(guān)系。 要使電子束從左到右均勻掃掠, 在一對X偏轉(zhuǎn)板上應(yīng)加入鋸齒電壓波。為了增大掃掠振幅及避免掃掠過程中偏轉(zhuǎn)板中心電位變化引起的散焦, 通常在X偏轉(zhuǎn)板上加入推挽式的鋸齒波。回波信號加在一個Y偏轉(zhuǎn)板上。由于

13、回波滯后主波時間tR與線性鋸齒波電壓振幅成正比, 所以, 顯示器上回波遲后主波的水平距離與目標(biāo)的斜距成正比。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.9 A型顯示器各極波形及時間關(guān)系(a) 示波管各極波形; (b)波形時間關(guān)系 X 掃描刻度輝亮移動距標(biāo)回波X 掃描 重復(fù)周期探測脈沖鋸齒波輝亮信號距離刻度移動距標(biāo)回波信號 工作期停止期輝亮匿影(a)(b)第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2. A型顯示器的組成型顯示器的組成 A型顯示器組成方框圖如圖4.10所示, 主要包括如下幾部分: 1) 掃掠形成電路 其主要由方波產(chǎn)生器、 鋸齒電壓形成電路和差分放大器組成。掃掠形成電路形成鋸齒掃掠電

14、壓波, 加在X偏轉(zhuǎn)板上, 控制電子束從左到右掃掠。 2) 視頻放大電路 其功能是把接收機(jī)檢波器輸出的信號放大到顯示器偏轉(zhuǎn)板上所需要的電平。 3) 距標(biāo)形成電路 其包括固定距離刻度和移動距標(biāo)的產(chǎn)生電路。固定距離刻度電路由振鈴電路、限幅放大器和刻度形成電路組成。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.10 A型顯示器的方框圖 方 波產(chǎn)生器鋸齒電壓形成電路差 分放大器振鈴電路移動距標(biāo)形成限幅放大輝亮放大刻度形成視 頻放大器回波信號觸發(fā)脈沖第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 3. 方框圖說明方框圖說明 在圖4.10中各部分的電路已在有關(guān)課程學(xué)過, 這里只著重說明各部分的聯(lián)系和特點(diǎn), 下面討論

15、掃掠產(chǎn)生電路, 移動距標(biāo)產(chǎn)生的方法。 1) 掃掠產(chǎn)生電路 掃掠產(chǎn)生電路的任務(wù)是產(chǎn)生鋸齒電壓波并加在示波管水平偏轉(zhuǎn)板上, 使電子束從左至右均勻掃掠, 從而形成水平掃掠線。掃掠線中有幾個重要參數(shù)需著重考慮: (1) 掃掠長度L。為了使用上方便, 通常使掃掠長度為熒光屏直徑的80%左右, 例如直徑為13 cm的示波管, 一般取掃掠線長為10 cm, 即L=0.8 D, D為示波管的熒光屏直徑。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 (2) 距離量程。它的意義是掃描線總長度L所表示的實(shí)際距離數(shù)值。最大量程對應(yīng)雷達(dá)的最大作用距離。為了便于觀察, 一般距離顯示器有幾種量程, 分別對應(yīng)雷達(dá)探測范圍內(nèi)的某一段

16、距離。用相同的掃掠長度表示不同的距離量程, 意味著電子束掃掠速度不同或者說鋸齒電壓波的斜率不同。 (3) 掃掠直線性好。要求鋸齒電壓波在工作期內(nèi)電壓變化的速率接近一常數(shù), 若這時采用均勻的固定距離刻度來測讀, 則可以得到較高的測距精度。 此外, 還要求掃掠電壓有足夠的鋸齒電壓幅度, 掃掠電壓的起點(diǎn)要穩(wěn)定, 掃掠鋸齒波的恢復(fù)期(即回程)盡可能地短。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2) 移動距標(biāo)的產(chǎn)生 用移動距標(biāo)測量目標(biāo)距離, 就要設(shè)法產(chǎn)生一個對主波延遲可變的脈沖作為距標(biāo)。調(diào)節(jié)距標(biāo)的延遲時間(并能精確讀出), 使距標(biāo)移動到回波的位置上, 就可根據(jù)距標(biāo)遲后主波的時間tR算出目標(biāo)的距離R(R=

17、1/2ctR, 這里c為光速)。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.2.2 A/R顯示器顯示器 在A型顯示器上, 我們可以控制移動距標(biāo)去對準(zhǔn)目標(biāo)回波, 然后根據(jù)控制元件的參量(電壓或軸角)而算得目標(biāo)的距離數(shù)據(jù)。 由于人的固有慣性, 在測量中不可能做到使移動距標(biāo)完全和目標(biāo)重合, 它們之間總會有一定的誤差l, 這個誤差我們稱為重合誤差。 對于不同的量程, 重合誤差l對應(yīng)的距離誤差R將不同。例如, A型顯示器掃掠線長度為100mm, 重合誤差l=1 mm, 當(dāng)其量程Rm為100km時, l引起的誤差為1km, 如果量程為1 km, 則l引起的距離誤差只有10 m。但減小量程后,不能達(dá)到有效地

18、監(jiān)視雷達(dá)全程的目的。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 在實(shí)際工作中常常既要能觀察全程信息, 又要能對所選擇的目標(biāo)進(jìn)行較精確的測距, 這時只用一個A型顯示器很難兼顧, 如果加一個顯示器來詳細(xì)觀察被選擇目標(biāo)及其附近的情況, 則其距離量程可以選擇得較小, 這個僅顯示全程中一部分距離的顯示器通常稱為R型顯示器。由于它和A型顯示器配合使用, 因而統(tǒng)稱為A/R型顯示器。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 1. A/R型顯示器畫面型顯示器畫面 A/R型顯示器畫面如圖4.11所示, 畫面上方是A掃掠線, 下方是R掃掠線。在圖中A掃掠線顯示出發(fā)射脈沖、 近區(qū)地物回波以及目標(biāo)回波1和2。R掃掠線顯示出目

19、標(biāo)2及其附近一段距離的情況, 還顯示出精移動距標(biāo)。 精移動距標(biāo)以兩個亮點(diǎn)夾住了目標(biāo)回波2。 通常在R掃掠線上所顯示的那一段距離在A掃掠線上以缺口方式、加亮顯示方式或其它方式顯示出來, 以便使用人員觀測。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.11 A/R顯示器畫面 發(fā)射脈沖近區(qū)地物回波目標(biāo)回波目標(biāo)回波移動距標(biāo)A型（顯示全量程）R型（顯示一小段）122第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2. A/R型顯示器的組成型顯示器的組成 A和R顯示器是配合使用的, R顯示器只顯示A顯示器中的一小段距離的信息, 它們之間有嚴(yán)格的時間關(guān)系。圖4.12是一種實(shí)用的A/R型顯示器的方框圖, 這里采用兩個

20、單槍示波管。圖4.13是波形時間關(guān)系, 波形的標(biāo)號與方框圖中的標(biāo)號相對應(yīng)。 如圖4.12和圖4.13所示, 以晶振頻率為75 kHz的晶體振蕩器作為基準(zhǔn)信號源, 經(jīng)56次分頻后得到頻率為2.5 kHz的正弦信號。用去形成A掃掠線的觸發(fā)信號, 其重復(fù)周期相應(yīng)為60 km范圍, 掃掠電壓如所示。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.12 A/R顯示器方框圖 選通級方波鋸齒差分放大脈 沖形成級精相移75 kHz振蕩器1 ：5分頻器調(diào)諧放大粗相移脈沖形成粗 移 動距標(biāo)形成方波鋸齒限幅放大差分放大距離刻度形成延遲脈沖形成選通精移動距 標(biāo)R 顯示器A 顯示器放大自接收機(jī)1 ：6分頻器第 4 章

21、雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 頻率為2.5 kHz的正弦信號, 經(jīng)粗相移和粗移動距標(biāo)形成級, 形成寬度為2 km(13.3 s)并可在040 km內(nèi)移動的距離標(biāo)志, 它加在A型示波管柵極上作亮度調(diào)制信號。此粗移動距標(biāo)還作R掃掠的選通脈沖用。 A顯示器上的10 km距離刻度為1 5分頻級輸出的正弦波, 經(jīng)脈沖形成電路, 形成正極性的脈沖序列。 它加在A顯示器的一個Y偏轉(zhuǎn)板上。A顯示器的輝亮信號可由A掃掠電路的方波形成級得到。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 對于R顯示器, 直接用頻率為75 kHz的正弦波去形成重復(fù)周期相應(yīng)為2 km(約13.3 s)的掃掠觸發(fā)脈沖, 因?yàn)镽掃掠線上的信息應(yīng)是A

22、掃掠線上粗移動距標(biāo)附近2 km的信號, 所以用粗移動距標(biāo)去選出一個周期為2 km的脈沖作為掃掠觸發(fā)脈沖。 在脈沖作用下形成R顯示器上所需的方波和鋸齒電壓波, 分別作為輝亮和掃掠信號。這里的2 km量程是靠鋸齒波電壓上升到一定值后回授一個脈沖來控制掃描的結(jié)束。 精移動距標(biāo)10是由精相移輸出的正弦波, 再經(jīng)脈沖形成級產(chǎn)生的。因?yàn)樵?0 km范圍內(nèi)只顯示一次, 所以要用R掃掠的方波進(jìn)行選通。精移動距標(biāo)移動范圍不超過2 km, 寬度大約與脈寬同一數(shù)量級。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 順便指出, 目前普遍采用的一種A/R顯示器是用一個雙電子槍, 雙偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)而共熒光屏的復(fù)合示波管, 或簡稱雙槍示

23、波管。 在熒光屏畫面上有兩條距離掃描線, 上面的掃掠線是粗距離(A式)掃掠, 下面的掃掠線是精距離(R式)掃掠, 其組成方框圖和波形時間關(guān)系與圖4.12、圖4.13類似, 這里不再重復(fù)。 A/R顯示器只能顯示目標(biāo)的距離坐標(biāo), 不能觀察到目標(biāo)方位等全貌, 因此往往需要和其它類型顯示器配合使用。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.13 A/R顯示器波形關(guān)系圖 t1t1tttttttt 基準(zhǔn)信號源 2.5 kHz 信號 10 km 刻度 2 km 脈沖 A 觸發(fā)脈沖 A 掃描電壓 粗移動距標(biāo) 觸發(fā)脈沖 R 掃描電壓 精移動距標(biāo)第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.3 平面位置顯示器平

24、面位置顯示器 4.3.1 平面位置顯示器畫面特點(diǎn)平面位置顯示器畫面特點(diǎn) 平面位置顯示器又稱為P型顯示器, 它以極坐標(biāo)的方式表示目標(biāo)的斜距和方位, 其原點(diǎn)表示雷達(dá)所在地, 目標(biāo)在熒光屏上以一亮點(diǎn)或亮弧出現(xiàn), 又叫亮度調(diào)制。典型的P型顯示器畫面如圖4.14所示,光點(diǎn)由中心沿半徑向外掃掠為距離掃掠, 距離掃掠線與天線同步旋轉(zhuǎn)為方位掃描。為了便于觀測目標(biāo), 顯示器畫面一般均有距離和方位的電刻度, 當(dāng)距離掃掠線與天線同步旋轉(zhuǎn)時, 距離電刻度是一族等間距的同心圓, 而方位刻度為一族等角度的輻射狀直線。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 由于P型顯示器所觀測的空域很大, 為了盡可能得到較好的分辨力和清晰

25、度, 常采用聚焦好、亮度高的磁式偏轉(zhuǎn)示波管。 為了能同時觀察整個空域的目標(biāo), 必須采用長余輝示波管及亮度調(diào)制方式。 根據(jù)方位掃描的方式不同, 平面位置顯示器主要有兩種類型: 動圈式和定圈式平面位置顯示器。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.14 P型顯示器的畫面 3303002702402101801501209060300近區(qū)地物回波目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)3第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.3.2 動圈式平面位置顯示器動圈式平面位置顯示器 動圈式平面位置顯示器的方位掃描是靠偏轉(zhuǎn)線圈與天線同步旋轉(zhuǎn)而形成的, 這種顯示器的優(yōu)點(diǎn)是線路比較簡單, 在常規(guī)雷達(dá)中得到廣泛應(yīng)用。 偏轉(zhuǎn)線圈與

26、天線同步旋轉(zhuǎn)需要一套隨動系統(tǒng), 而且傳動機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜, 精度也不夠高, 所以在近年來的新型雷達(dá)中逐步被定圈式平面位置顯示器所代替。 圖4.15是動圈式平面位置顯示器方框圖, 主要由四部分組成: 距離掃掠電路; 方位掃描系統(tǒng); 距離和方位刻度系統(tǒng); 回波和輝亮系統(tǒng)。 這里主要討論距離掃掠、方位掃描和方位刻度的實(shí)現(xiàn)方法, 其余部分與A型顯示器相同。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.15 動圈式平面顯示器方框 方 波梯形電壓鋸齒電流輝亮距離刻度隨動系統(tǒng)天線方位視放混合方位刻度觸發(fā)脈沖回波信號天線方位偏轉(zhuǎn)線圈iU第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 1.距離掃掠距離掃掠 距離掃掠的產(chǎn)生方

27、法和A型顯示器相似。由于這里采用磁偏轉(zhuǎn), 在偏轉(zhuǎn)線圈中應(yīng)加入鋸齒電流, 以便形成隨時間線性增強(qiáng)的磁場, 使電子束在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)(偏轉(zhuǎn)方向與磁場方向垂直), 從而在熒光屏上作直線掃掠。 如果電流波從零開始增加, 則光點(diǎn)便自屏的中心向外作徑向掃掠。為了獲得鋸齒波電流i(t)=Kt(這里K為常數(shù)), 當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈的損耗電阻為R時, 在偏轉(zhuǎn)線圈上應(yīng)加的電壓是 )()()()(tRiLKtRidttdiLtu(4.3.1) 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.16 偏轉(zhuǎn)線圈中的鋸齒電流和梯形電壓(a) 線圈等效電路; (b) 電流、電壓波形 i(t)LRC0u(t)(a)i(t) KtImLK

28、RImu(t) LK Ri(t)(b)第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.17 距離掃掠電路方框圖 方 波產(chǎn)生器梯形電壓產(chǎn) 生 器鋸齒電流放 大 器觸發(fā)脈沖偏轉(zhuǎn)線圈i第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2.方位掃描方位掃描 方位掃描是指距離掃掠線隨天線同步轉(zhuǎn)動。在動圈式平面顯示器中, 通過使偏轉(zhuǎn)線圈與天線同步轉(zhuǎn)動的方法實(shí)現(xiàn)方位掃描。 由于距離掃掠速度很快而天線方位掃描的速度相對很慢, 因而完成一次距離掃掠時, 方位數(shù)值基本不變, 在顯示器上距離掃掠線仍可視為一條徑向的亮線。 偏轉(zhuǎn)線圈與天線同步轉(zhuǎn)動的方法一般采用隨動系統(tǒng), 圖418是一種最簡單的隨動系統(tǒng)原理圖。 天線通過加速系統(tǒng)帶動

29、一個同步發(fā)送機(jī), 在顯示器處的偏轉(zhuǎn)線圈則通過齒輪系統(tǒng)和一個同步接收機(jī)相連, 這是一種開環(huán)系統(tǒng), 隨動精度低。 如采用閉環(huán)隨動系統(tǒng), 則可明顯提高其隨動精度。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.18 平面顯示器方位掃描隨動系統(tǒng)原理圖 同 步發(fā)送機(jī)同 步接收機(jī) Z : 11 : Z偏轉(zhuǎn)線圈第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 3. 方位刻度方位刻度 方位刻度有機(jī)械和電子的兩類, 下面討論一種利用光電變換方法產(chǎn)生電子方位刻度的原理。固定電子方位刻度是在熒光屏上產(chǎn)生一系列等方位角的徑向亮線。每條亮線對應(yīng)一特定的方位。 為了產(chǎn)生這些方位刻度, 應(yīng)在天線每轉(zhuǎn)一特定角度時, 就產(chǎn)生一個方波, 并

30、加在示波管柵極或陰極上。方波寬度應(yīng)等于一個或幾個距離掃掠重復(fù)周期。圖4.19繪出了距離掃掠和方位刻度的時間關(guān)系示意圖。顯然, 在0、2、 及n(n=1， 2，3， )方位上出現(xiàn)方位刻度。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.19 距離掃掠和方位刻度的時間關(guān)系00距離掃描天線轉(zhuǎn)角234t第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 用光電變換法產(chǎn)生方位刻度的原理如圖4.20所示?？潭缺P上每隔開有一個小孔, 刻度盤與天線同步轉(zhuǎn)動, 在它的兩邊有光源和光電變換器。 光電變換器由光電二極管VD1, 光電放大器V1和鉗位二極管VD2組成。光電二極管VD1被反向偏置, 并作為晶體管V1的基極電阻。 當(dāng)刻

31、度盤小孔沒有對準(zhǔn)光源時, VD1輸出電流為210 A, V1處于微導(dǎo)通, 輸出電壓ue被二極管VD2鉗位在+6 V電平, 此時無方位刻度輸出。當(dāng)天線轉(zhuǎn)到某一角度, 光源通過小孔照射到光電二極管VD1上, VD1輸出電流為40120A, V1飽和導(dǎo)通(ue=0 V), 此時輸出一個負(fù)方波。 這一負(fù)方波對應(yīng)于天線某一定的軸角, 便可作為方位刻度加到示波管的陰極上, 從而在熒光屏上形成一條方位上的亮線。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖4.20 產(chǎn)生方位刻度的原理如圖(R2=R3)V1VD2R1/R312 V輸出方位刻度光束刻度盤光源VD1R2第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.3.3

32、 定圈式平面位置顯示器定圈式平面位置顯示器 1.方位掃描的基本原理方位掃描的基本原理 在定圈式平面顯示器中, 相互垂直的X偏轉(zhuǎn)線圈和Y偏轉(zhuǎn)線圈固定在管頸上, 不產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)動, 掃掠線的轉(zhuǎn)動是靠X和Y偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)式徑向掃掠磁場來實(shí)現(xiàn)的。可用圖4.21來說明偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)式的徑向掃掠磁場的基本原理。 在任意方向線性變化的磁場H, 能使電子束在與該磁場垂直的方向進(jìn)行掃掠, 從而形成掃掠線。這個任意方向的磁場, 可以分解成水平和垂直兩個分量。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 Hx=Kt sin Hy=Kt cos (4.3.2) 同樣, 若令水平和垂直偏轉(zhuǎn)線圈分別產(chǎn)生式(4.3.2)所示的

33、磁場, 那么這兩個磁場的空間合成便是方向的磁場H, 而掃掠線則出現(xiàn)在(+/2)的方向上,當(dāng)式(4.3.2)中的隨天線掃描角同步變化時, 掃掠線也就隨著天線同步轉(zhuǎn)動了。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖4.21 磁場的分解與合成 HY Kt cosHX Kt sinH Kt第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 為了產(chǎn)生式(4.3.2)所示磁場, 在X和Y偏轉(zhuǎn)線圈上應(yīng)加入如下形式的電流: iX=Kt sin iY=Kt cos (4.3.3)也就是說, 鋸齒掃掠電流ix和iy的振幅受天線軸角的正弦和余弦函數(shù)的調(diào)制, 其掃描電流波形如圖4.22所示。 實(shí)際上, 鋸齒電流掃掠的周期比天線掃描轉(zhuǎn)

34、動的周期小得多, 例如天線轉(zhuǎn)速為6 r/min, 雷達(dá)的發(fā)射脈沖重復(fù)頻率為400 Hz, 則天線的一個旋轉(zhuǎn)周期里,距離掃掠線達(dá)4 000次之多。因此,對于一次距離掃掠, 天線可視為固定在某一方向不動, 熒光屏上看到的掃掠線是一條徑向直線, 而這條徑向直線則隨天線同步轉(zhuǎn)動。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2. 掃掠電流的產(chǎn)生掃掠電流的產(chǎn)生 圖 4.22 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)徑向掃掠所需的水平和垂直磁場 00HX(iX)HY(iY)tt重復(fù)周期天線旋轉(zhuǎn)周期第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 1) 掃掠的分解 圖4.23是采用后分解法的P型顯示器組成方框圖及其掃掠波形。觸發(fā)脈沖加到方波產(chǎn)生器, 將所產(chǎn)

35、生的方波送到鋸齒電壓形成電路, 經(jīng)過功率放大輸出等幅的鋸齒掃掠電流(見圖422的波形)。 通常采用旋轉(zhuǎn)變壓器使等幅的鋸齒掃掠電流按天線轉(zhuǎn)角的正弦和余弦函數(shù)進(jìn)行分解。旋轉(zhuǎn)變壓器是一種微型電機(jī), 其作用類似于變壓器, 鋸齒電流加到旋轉(zhuǎn)變壓器的定子繞組, 定子繞組相當(dāng)于變壓器的初級。旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子隨天線同步轉(zhuǎn)動, 轉(zhuǎn)子上有兩個垂直放置的繞組, 相當(dāng)于變壓器的兩個次級。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時, 定子和轉(zhuǎn)子間的互感系數(shù)按照轉(zhuǎn)角的正弦和余弦規(guī)律變化, 從旋轉(zhuǎn)變壓器次級得到幅度受天線轉(zhuǎn)角正弦和余弦調(diào)制的鋸齒電壓(嚴(yán)格地說, 應(yīng)是梯形電壓), 見圖4.23的波形和波形, 這就完成了對掃掠進(jìn)行分解的作用。 第 4 章

36、雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2) 雙向鉗位電路 圖4.23的波形和表明, 在旋轉(zhuǎn)變壓器次級分解后的鋸齒波, 其底部不在一個電平上, 這是因?yàn)樾D(zhuǎn)變壓器不能通過直流分量。從變壓器次級得到的鋸齒波, 各周期的平均值為零。如果直接把波形和波形放大后加到偏轉(zhuǎn)線圈, 則鋸齒波掃掠的起點(diǎn)將不在熒光屏的中心, 而且在各個方向上起點(diǎn)的移動還不一樣, 其結(jié)果會造成顯示圖形的混亂。為了解決這個問題, 必須采用雙向鉗位器使正向鋸齒波和負(fù)向鋸齒波的底部都鉗在零電平上, 見圖4.23中的波形。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 3.定圈式平面位置顯示器的組成定圈式平面位置顯示器的組成 圖4.23(a)給出一種定圈式平

37、面位置顯示器組成方框圖。 為了簡化方框圖, 這里沒有加入移動距標(biāo)。圖中包含有距離掃掠和方位掃描部分; 距離刻度和方位刻度; 回波和輝亮等部分。下面簡要說明它的工作原理。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.23 采用后分解法的P型顯示器方框圖和掃描波形 (a) 組成框圖; (b) 掃描波形 方 波產(chǎn)生器振鈴電路刻度放大視頻放大方位刻度混合器輝亮放大鋸齒形成功率放大電流放大雙向鉗位電流放大雙向鉗位觸發(fā)脈沖回波天線方位天線轉(zhuǎn)角Kt sinKt cosXYU0偏轉(zhuǎn)線圈(X)(Y)(a)第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.23 采用后分解法的P型顯示器方框圖和掃描波形 (a) 組成

38、框圖; (b) 掃描波形 (b)第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.4 計算機(jī)圖形顯示計算機(jī)圖形顯示 4.4.1 計算機(jī)圖形顯示系統(tǒng)計算機(jī)圖形顯示系統(tǒng) 圖 4.24 計算機(jī)圖形顯示系統(tǒng) 計算機(jī)信號控制、處理、存儲電路顯示讀出裝置操作員可見數(shù)據(jù)計算機(jī)通信裝置操作員動作第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 1.隨機(jī)掃描顯示系統(tǒng)隨機(jī)掃描顯示系統(tǒng) 隨機(jī)掃描是用隨機(jī)定位方式來控制電子束的運(yùn)動, 只要給出與位置(X，Y)相應(yīng)的掃描電壓(或電流), 就可以把顯示信息隨意地顯示在熒光屏的任意位置上。圖4.25繪出一種隨機(jī)掃描所需的X、Y偏轉(zhuǎn)信號以及合成的圖形顯示。在這里(0, 0)為屏面中心。電子束從中

39、心開始, 先畫一個口字, 再畫一個圓, 最后畫出4個點(diǎn)。 畫完后電子束返回屏面中心。 從圖4.25看出, 電子束從位置“1”跳變到位置“2”, 以及從位置“2”跳變到位置“3”所需的時間叫做定位時間, 如果偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)用得合適, 每次定位時間可小于5 s。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.25 隨機(jī)掃描波形及畫面示意 uXx0uYy0uXtr定位時間trtrtrttt“3”“1”“2”YX第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 一種采用陰極射線管的隨機(jī)掃描圖形顯示系統(tǒng)原理框圖示于圖4.26中。在這里要求圖形顯示在每秒鐘內(nèi)重復(fù)一定的次數(shù)才能獲得穩(wěn)定的圖像, 這種重復(fù)掃描稱為圖像刷新。每秒

40、重復(fù)的次數(shù)叫刷新頻率或重復(fù)頻率。刷新頻率取決于熒光屏的特性, 通常為3050 Hz。為了完成刷新, 在顯示系統(tǒng)中設(shè)有專門的存貯器來存放顯示內(nèi)容, 這種存貯器稱為刷新存貯器。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.26 隨機(jī)掃描圖形顯示系統(tǒng)框圖 通信接口至計算機(jī)刷新存儲器顯示控制器矢量產(chǎn)生器位置產(chǎn)生器字符產(chǎn)生器輝亮產(chǎn)生器X 驅(qū)動Z 驅(qū)動Y 驅(qū)動輸入裝置CRT鍵盤光筆第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 由計算機(jī)編制的一系列顯示指令組成顯示畫面的顯示檔案, 經(jīng)過通信接口按規(guī)定順序存入刷新存貯器。顯示控制器管理和控制整個系統(tǒng)按一定的時序運(yùn)行, 同時發(fā)出讀取和解釋顯示命令, 并把有關(guān)的數(shù)據(jù)送至

41、各個功能產(chǎn)生器。矢量產(chǎn)生器產(chǎn)生各種線段信號, 通過X、Y驅(qū)動和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子束運(yùn)動。位置產(chǎn)生器用來產(chǎn)生確定各線段在熒光屏上起點(diǎn)坐標(biāo)位置的定位信號。 字符產(chǎn)生器用來產(chǎn)生專用符號、數(shù)字、英文大小寫字母、漢字信號等。輝亮產(chǎn)生器與前面三種功能產(chǎn)生器配合, 提供控制電子束電流大小的輝亮控制信號。 在隨機(jī)掃描顯示中, 電子束的運(yùn)動完全是按事先存放在刷新存貯器中的顯示指令進(jìn)行的, 沒有確定的規(guī)律, 完全是程序編制者任意規(guī)定的, 也就是說是隨機(jī)顯示。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2. 光柵掃描顯示系統(tǒng)光柵掃描顯示系統(tǒng) 光柵掃描是由在屏幕上一條接一條的一系列重復(fù)的水平線構(gòu)成的, 這些水平線稱為掃描線

42、。圖4.27給出了典型的水平和垂直信號及其對應(yīng)的顯示。根據(jù)輸入指令相應(yīng)地來增強(qiáng)某些部分的水平掃描線時,就可產(chǎn)生顯示信息。當(dāng)每一條掃描線到達(dá)屏幕的另一邊(右)邊界時, 它就回掃到起點(diǎn)位置的一邊(左), 并且進(jìn)行下一條掃描線的掃描。每條掃描線都略有傾斜，以便掃滿全屏, 但由于滿屏有數(shù)百至上千條線, 人眼是看不出來傾斜的。當(dāng)?shù)撞繏呙杈€結(jié)束時, 光柵垂直向上回掃, 回到左上角的起始位置, 然后重復(fù)進(jìn)行, 實(shí)現(xiàn)刷新, 獲得穩(wěn)定的圖像。 水平和垂直回掃期間, CRT的電子束被消隱掉，使屏上看不到回掃顯示。顯示信息只是在正程時間內(nèi)進(jìn)行。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 光柵掃描和隨機(jī)掃描不同, 不管屏

43、上顯示的內(nèi)容如何, 電子束總是以恒定的速度從左到右、從上到下掃過屏上的每個像素位置。 為了實(shí)現(xiàn)這種掃描, 在CRT偏轉(zhuǎn)部件上加的是兩種不同頻率的鋸齒波電流: 控制電子束沿水平方向偏轉(zhuǎn)的電流叫做水平掃描電流, 其重復(fù)頻率稱行頻; 控制電子束沿垂直方向偏轉(zhuǎn)的電流叫垂直掃描電流, 其重復(fù)頻率稱幀頻。水平、垂直掃描電流波形如圖4.27所示。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.27 光柵掃描水平和垂直信號及其顯示 (a) x、y掃描電壓波形; (b) CRT上的光柵 uX0uY0行正程行逆程幀正程幀逆程(a)(b)第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 顯示信息只能加在正程時間內(nèi), 即在需要顯

44、示圖形的像素位置上加上相應(yīng)的輝亮信號, 接通電子束，從而出現(xiàn)圖形。實(shí)際工作中要將正程掃描的電子束軌跡調(diào)到剛好看不見, 使屏上只看到顯示的內(nèi)容。 由于垂直掃描電流使電子束從上往下緩慢運(yùn)動, 這就保證了每行掃描線均勻等間隔地分開而不致于重合。當(dāng)整個屏幕掃描完畢時,電子束在垂直回掃電流控制下迅速地跳回屏的左上角, 接著執(zhí)行下一次的掃描過程。這樣一條條的水平線就叫做光柵; 整個光柵就稱為一幀。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.28 光柵圖形顯示系統(tǒng)框圖 主機(jī)處理器刷新存儲器控制器監(jiān)視器第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.4.2 字符產(chǎn)生器字符產(chǎn)生器 1) 字符種類 它是指字符產(chǎn)生器

45、能產(chǎn)生的字母、數(shù)字、符號和漢字的種數(shù)。一般有26個大寫字母和26個小寫字母, 0至9這 10 個數(shù)字, 簡單的漢字和若干專用的特殊符號。用途不同, 所要求的字符種類不同, 一般有16、64、96、128和256等。每種字符都有一組特定的代碼, 簡稱為字符代碼。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2) 字符尺寸 字符尺寸為字符在熒光屏上的幾何尺寸大小。 它由視覺銳度和形成字符的點(diǎn)數(shù)來確定。常用的字符尺寸為3mm4 mm和5mm7mm。 3) 字符書寫速率 在保證不失真和不閃爍的條件下, 每個字符書寫時間愈短,一幀內(nèi)就能顯示出更多的字符, 即顯示容量更大。一般單個字符書寫時間為35 s。但是應(yīng)

46、該指出, 字符書寫速率越高, 要求偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和輝亮系統(tǒng)的頻帶越寬, 技術(shù)實(shí)現(xiàn)也越復(fù)雜。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4) 字符顯示效率 字符顯示效率是指一個字符輝亮?xí)r間與該字符書寫時間的比值。輝亮?xí)r間占書寫時間越多, 字符的平均亮度越高, 字符顯示效率也就越高。 字符產(chǎn)生的方法很多, 在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的圖形顯示中, 主要有隨機(jī)掃描字符產(chǎn)生和光柵掃描字符產(chǎn)生兩種方法。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 1. 隨機(jī)掃描字符產(chǎn)生器隨機(jī)掃描字符產(chǎn)生器 隨機(jī)掃描字符產(chǎn)生器的組成框圖如圖4.29所示。顯示控制器將字符指令的操作碼譯成字符產(chǎn)生器的啟動信號, 把字符指令中指定的字符碼送到字符產(chǎn)生器的

47、字符碼譯碼邏輯電路。通過譯碼器在字符成型存貯器中找到與該代碼相應(yīng)的字符。字符成型存貯器是一個只讀存貯器(ROM), 在啟動信號作用下依次讀出所選定字符的成型信息, 用來控制X、Y、Z三個方向的動作, 使之在熒光屏上描繪出這個字符。書寫完成該字符后就給出字符結(jié)束信號, 通知顯示控制器發(fā)出下一個字碼的代碼。由此可見, 字符成型存貯器實(shí)際上是一個微程序庫。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.29 隨機(jī)掃描字符產(chǎn)生器框圖 字 符譯碼邏輯同 步控制邏輯字符成型存儲器(ROM)X 產(chǎn)生器Y 產(chǎn)生器輝亮產(chǎn)生器字符碼啟動結(jié)束字符控制邏輯字符產(chǎn)生電路ZYX第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 1)

48、點(diǎn)陣法字符產(chǎn)生器 點(diǎn)陣法把要書寫字符的區(qū)域分割成若干像素點(diǎn), 控制點(diǎn)陣中某些點(diǎn)的輝亮就可以顯示出所需要的字符。 實(shí)際上點(diǎn)陣中點(diǎn)與點(diǎn)的距離很小, 因此這種字符看上去與連續(xù)筆劃字符差不多。點(diǎn)陣法又分為順序點(diǎn)陣法和程序點(diǎn)陣法兩種。 順序點(diǎn)陣法在字符控制邏輯電路的控制下, 按順序讀出存貯在字符成型存貯器中對應(yīng)于所驅(qū)動的每個像素點(diǎn)的輝亮信號, 并同時控制X、Y產(chǎn)生器計數(shù), 以產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)信號控制電子束的運(yùn)動, 使之與輝亮信號同步地掃描字符點(diǎn)陣中的每個像素點(diǎn)。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖4.30(a)是用順序點(diǎn)陣法書寫“A”字符的57點(diǎn)陣結(jié)構(gòu), 與之相對應(yīng)的X、Y和Z輸出波形示于圖4.30(b)

49、中。在t=0時啟動字符產(chǎn)生器,Y產(chǎn)生器中的計數(shù)器做加1計數(shù), 經(jīng)y支路的D/A變換輸出階梯電壓波, 這時X產(chǎn)生器中的計數(shù)值保持全“0”。對應(yīng)于X=0, Y=0, 1, 2, 3, 4五個點(diǎn), Z產(chǎn)生器輸出五個輝亮脈沖; 對應(yīng)于X=0, Y=5, 6不產(chǎn)生輝亮脈沖。 到Y(jié)=6時, Y產(chǎn)生器保持, 而X計數(shù)器加1。 然后X產(chǎn)生器保持, 而Y計數(shù)器做減1計數(shù), 一直減到全“0”為止。 在此過程中, 只有X=1, Y=3, 5兩點(diǎn)Z產(chǎn)生器有輝亮脈沖輸出。 當(dāng)Y計數(shù)器減到全“0”后, Y產(chǎn)生器保持, X計數(shù)器再加1。 此后X產(chǎn)生器保持為2, Y計數(shù)器再作加1計數(shù)。如此循環(huán)往復(fù), 直至掃完35個像素點(diǎn)。在

50、圖4.30(b)中, 凡輝亮信號Z=1的點(diǎn)就輝亮, 凡Z=0的點(diǎn)就不輝亮。當(dāng)達(dá)到X=4, Y=6這個點(diǎn)之后, 發(fā)出結(jié)束信號。 經(jīng)過上述過程, 就顯示出圖4.30(a)所示的“A”字符。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.30 點(diǎn)陣法字符產(chǎn)生器書寫“A”字符的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和輸出波形(a) “A”字符點(diǎn)陣; (b) 順序點(diǎn)陣法波形; (c) 程控點(diǎn)陣法波形 6543201YXY00XZ0Y0X00Z(a)(b)(c)tttttt01234第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 綜上所述, 順序點(diǎn)陣法將各種字符按光柵格式所規(guī)定的具體輝亮信號逐個存放在字符成型存貯器(ROM)之中; 而程控點(diǎn)陣法

51、中的字符成型存貯器(ROM)中存放的是各個字符掃描規(guī)律的微程序。 假定程序字長取為8位(增量數(shù)、X, Y、輝亮等共8位), 存貯體排列成88矩陣(增量數(shù)為3位), 則對圖4.30(a)所示的57點(diǎn)陣的“A”字符, 取點(diǎn)陣坐標(biāo)原點(diǎn)在左下角, 向上為+Y, 向右為+X, 則可作出列于表4.1中的微程序編碼。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 表表 4.1 程控點(diǎn)陣法顯示程控點(diǎn)陣法顯示“A”字符的編碼字符的編碼 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 在表4.1中, 微程序的第一個字節(jié)增量為零, X、Y計數(shù)器不加也不減, 輝亮位為1, 這表示在字符矩陣坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)加一個輝亮脈沖。 第二個字節(jié)表示x計

52、數(shù)器仍保持不變, Y計數(shù)器做加1計數(shù), 共加4個矩陣增量點(diǎn), 而且每個點(diǎn)都要求輝亮。第三個字節(jié)表示X、 Y同時做加法計數(shù), 共加二次, 每個點(diǎn)都要求輝亮。如此進(jìn)行下去, 直到最后一個字節(jié)00011110。 該字節(jié)規(guī)定為字符結(jié)束碼, 它表示無輝亮輸出, 并將X、Y計數(shù)器清零, 同時使字符產(chǎn)生器向顯示控制器發(fā)出字符結(jié)束信號。從字符成型存貯器ROM讀出的微程序要經(jīng)過譯碼控制邏輯電路控制X、Y計數(shù)器的計數(shù), 同時控制輝亮產(chǎn)生器發(fā)出Z信號, 這樣就得到了圖4.30(c)所示的X、Y和Z波形。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2) 線段法字符產(chǎn)生器 線段法字符產(chǎn)生器采用一些基本的直線段去逼近一個字符

53、。通常, 在平面坐標(biāo)上表示一條直線的方法很多, 例如用始點(diǎn)(Xa, Ya)和終點(diǎn)(Xb, Yb)表示; 或者用始點(diǎn)坐標(biāo)(Xa, Ya)再加上增量數(shù)x、y表示等。用圖4.31所示的書寫字符“A”為例來說明線段法字符產(chǎn)生器的原理。顯然,字符“A”至少由三條亮線段ab, bc, de和一條暗線段cd所組成。只要將這幾條線段及其亮暗特性進(jìn)行編碼構(gòu)成一段微程序, 存放在字符成型存貯器中, 并按一定方式讀取和執(zhí)行, 就可構(gòu)成線段法字符產(chǎn)生器。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 以57點(diǎn)陣書寫字符“A”為例, 設(shè)矩陣坐標(biāo)原點(diǎn)在左下角, ROM為88陣列, 用88位編碼表示, 對字符“A”的編碼列于表4.

54、2中。表中第1個字節(jié)表示以坐標(biāo)原點(diǎn)為起點(diǎn), 以X=2, Y=6為終點(diǎn)的一條亮矢量; 第二個字節(jié)表示以第一條矢量的終點(diǎn)坐標(biāo)X=2, Y=6為起點(diǎn), 以X=4, Y=0為終點(diǎn)的一條亮矢量; 第三個字節(jié)表示以X=4, Y=0為起點(diǎn),以X=3, Y=3為終點(diǎn)的一條暗矢量; 第四個字節(jié)表示以X=3,Y=3為起點(diǎn), 以X=1, Y=3為終點(diǎn)的一條亮矢量。 第五個字節(jié)表示回到原點(diǎn), 最后一個字節(jié)的第4位為1, 用來表示字符結(jié)束。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖4.31 線段法書寫字符“A”0YedacXb第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 表表 4.2 筆畫法顯示筆畫法顯示“A”字符的編碼字符的

55、編碼 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 在采用線段法字符產(chǎn)生器的顯示系統(tǒng)中, 通常字符、 圖形顯示共用一個偏轉(zhuǎn)系統(tǒng), 此時有兩種方法來完成書寫字符的動作。 一種是設(shè)計一套專用的積分電路, 將從ROM讀出的字符增量信號積分形成鋸齒電壓輸出, 再經(jīng)過模擬加法器分別與主偏的X、 Y模擬掃描電壓相加, 然后通過偏轉(zhuǎn)放大器放大后加至偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。 另一種方法是將ROM中讀出的微程序經(jīng)字符控制邏輯電路處理成用X和Y及輝亮信號表示的短矢量, 然后送往矢量產(chǎn)生器中, 通過矢量產(chǎn)生器來描繪字符。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 表表 4.3 單位線段法顯示單位線段法顯示“3”字的編碼字的編碼 第 4 章

56、雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.32 單位線段法字符產(chǎn)生器的原理和組成框圖(a) 8個方向的單位矢量編碼; (b) “3”字的編碼; (c) 原理框圖 011100101110111000001010D222120(b)15141312111098765432(a)1第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 字符控制器 X X Y YZ X X Y Y輝亮產(chǎn)生器Y 偏轉(zhuǎn)放大器X 偏轉(zhuǎn)放大器X 偏轉(zhuǎn)信號Y 偏轉(zhuǎn)信號 輝亮信號啟 動結(jié) 束讀出寄存器ROM(c)圖 4.32 單位線段法字符產(chǎn)生器的原理和組成框圖(a) 8個方向的單位矢量編碼; (b) “3”字的編碼; (c) 原理框圖 第 4 章 雷

57、達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 2. 光柵掃描字符產(chǎn)生器光柵掃描字符產(chǎn)生器 圖4.28示出光柵顯示系統(tǒng)框圖, 光柵掃描的水平和垂直信號及其顯示畫面如圖4.27所示。 圖4.33給出光柵掃描顯示系統(tǒng)中字符顯示的示意圖, 圖中字符矩陣仍為57。由于光柵掃描是從左到右, 從上到下順序進(jìn)行, 因此當(dāng)圖中所示從第3條掃描線開始有字符輝亮信息時, 首先讀出第一個字符的第一橫上的數(shù)據(jù), 與偏轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動相配合加上輝亮信號, 即可顯示出這些數(shù)據(jù)。 接著是顯示第二個字符的第一橫上的數(shù)據(jù), 依次進(jìn)行下去, 直到第一行最后一個字符的第一橫顯示完為止。然后從第4條掃描線開始, 先顯示第一個字符的第二橫, 依次重復(fù)進(jìn)行。由于每個

58、字符分布在七條掃描線上, 因此每個字符要反復(fù)讀出七次。顯然這和隨機(jī)掃描顯示完一個字符再顯示另一個字是不同的。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖 4.33 光柵掃描顯示字符示意圖 1012345678911第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 4.4.3 矢量產(chǎn)生器矢量產(chǎn)生器 矢量產(chǎn)生器的基本原理矢量產(chǎn)生器的基本原理 圖4.34是用矢量逼近一條曲線的示意圖。設(shè)第m段矢量的起始位置為(Xm, Ym), 而終止位置為(Xm+1, Ym+1), 即 Xm+1=Xm+XmYm+1=Ym+Ym (4.4.1) 式中, Xm和Ym分別為該段X和Y的增量。位置(Xm, Ym)和(Xm+1, Ym+1)

59、所對應(yīng)的數(shù)字量(Xm, Ym)和(Xm+1, Ym+1)的關(guān)系為 Xm+1=Xm+XmYm+1=Ym+Ym (4.4.2) 式中, Xm和Ym分別為該段X和Y的數(shù)字增量。 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 圖4.34 用矢量逼近一條曲線YO12345(X4 Y4)(X3 Y3)(X2 Y2)(X1 Y1)X1,Y1X2,Y2X3,Y3X第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 在圖形顯示時,通常由計算機(jī)給出具體的矢量指令, 若干具體的矢量指令的集合便是某種圖形的顯示程序。由于矢量的起點(diǎn)通常由專門的位置指令確定, 見圖4.26, 因此矢量指令只包括: 指令性質(zhì)、符號位(）、數(shù)字增量值等。典型的矢

60、量數(shù)據(jù)格式為 第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 矢量產(chǎn)生器的原理框圖如圖4.35所示, 主要由數(shù)字乘法器(又稱頻率調(diào)制器)、數(shù)字積分器(可逆計數(shù)器)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(D/A)等部分組成。 圖 4.35 矢量產(chǎn)生器原理方框圖 數(shù)字乘法器可逆計數(shù)器數(shù)/模變換器時鐘頻率fcpfX 符號|X|數(shù)碼uX第 4 章 雷達(dá)終端顯示器和錄取設(shè)備 1) 數(shù)字乘法器 數(shù)字乘法器即頻率調(diào)制器, 是一種特殊的乘法器。它與常規(guī)的數(shù)據(jù)乘法器不同, 輸入不是兩個數(shù)據(jù), 而是一個數(shù)字增量X(或Y)和一個時鐘脈沖fcp。輸出不是數(shù)據(jù), 而是與乘積fcpX 相當(dāng)?shù)拿}沖序列。圖4.35中給出了數(shù)字乘法器輸入和輸出關(guān)系。輸出的脈沖平均頻率fX與輸