第四章 雷達終端顯示器

1、l 顯示器的任務顯示器的任務l 顯示器的種類顯示器的種類l 距離顯示器距離顯示器l 平面位置顯示器平面位置顯示器 以光學圖形、圖像圖形、圖像的表現形式，將雷達探測到的目標信息目標信息通過視覺傳遞給雷達操作者操作者。顯示內容顯示內容：包括目標的位置及其運動情況，目標的各種特征參數等。如目標高度、航向、速度、軌跡、架數、機型、敵我屬性警戒雷達和引導雷達預警雷達和精密跟蹤雷達指揮控制系統(tǒng)根據完成的任務不同，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 距離顯示器是一維空間顯示器，顯示目標的斜距坐標。用光點在熒光屏上偏轉的振幅來表示目標回波的大小。用光點偏離參考點的長度來

2、表示目標的距離。主波回波距離主波回波主波回波(a)(b)(c)A型 J型 A/R型距離顯示器有三種基本類型： A型 J型 A/R型平面顯示器是二維顯示器，顯示目標的斜距和方位兩個坐標。采用平面上的亮點位置來表示目標的坐標，屬于亮度調制顯示器。正北方位角方位距離P顯（極坐標）B顯（直角坐標）PPI提供了360度范圍內全部平面信息，所以也叫全景顯示器或環(huán)視顯示器，簡稱PPI顯示器或P顯斜距仰角0km 200km20km0km 高度顯示器的兩種型式對顯示器的主要要求對顯示器的主要要求電子槍偏轉板熒光屏加速：兩個加速場聚焦：利用非均勻電場目的：產生一束具有一定速度的直徑很小的電子X 掃描刻度輝亮移動距

3、標回波X 掃描 重復周期探測脈沖鋸齒波輝亮信號距離刻度移動距標回波信號 工作期停止期輝亮匿影(a)(b)A型顯示器的組成型顯示器的組成方 波產生器鋸齒電壓形成電路差 分放大器振鈴電路移動距標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 掃掠形成電路掃掠形成電路 其主要由方波產生器、 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壓波, 加在X偏轉板上, 控制電子束從左到右掃掠。 視頻放大電路視頻放大電路 其功能是把接收機檢波器輸出的信號放大到顯示器偏轉板上所需要的電平。 距標形成電路距標形成電路 其包括固定距離刻度和移動距標的產生電路。固定距離刻度電路由振鈴電路、限幅

4、放大器和刻度形成電路組成。 掃掠線的重要參數掃掠線的重要參數掃掠線長度掃掠線長度L：通常是掃掠線的長度為熒光屏直徑的80%。距離量程距離量程：掃掠線總長度L所表示的實際距離值。掃掠直線性掃掠直線性：保證距離刻度的均勻。3303002702402101801501209060300近區(qū)地物回波目標1目標2目標3平面位置顯示器是二維顯示器，顯示目標的斜距和方位兩個坐標。采用平面上的亮點位置來表示目標的坐標，屬于亮度調制顯示器。同距離顯示器一樣， PPI也是采用掃描的方式來顯示目標信息, 除了距離向的掃描,還有方位向的掃描，與距離顯示器不同，PPI采用磁偏轉示波器平面位置顯示器平面位置顯示器根據方位

5、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。H=KtF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線圈與天線同步旋轉而形成的, 這種顯示器的優(yōu)點是線路比較簡單, 在常規(guī)雷達中得到廣泛應用。 偏轉線圈與天線同步旋轉需要一套隨動系統(tǒng), 而且傳動機構比較復雜, 精度也不夠高, 所以在近年來的新型雷達中逐步被定圈式平面位置顯示器所代替。H=KtF動圈式平面位置顯示器組成框圖動圈式平面位置顯示器組成框圖方 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線圈iU 距離掃掠電路; 方位掃描系統(tǒng);

6、 距離和方位刻度系統(tǒng); 回波和輝亮系統(tǒng)。定圈式平面位置顯示器定圈式平面位置顯示器在定圈式平面顯示器中, 相互垂直的X偏轉線圈和Y偏轉線圈固定在管頸上, 不產生機械轉動, 掃掠線的轉動是靠X和Y偏轉線圈產生旋轉式徑向掃掠磁場來實現的。可用圖4.21來說明偏轉線圈產生旋轉式的徑向掃掠磁場的基本原理。 H=KtYH =KtcosXH =KtsinF方位掃描的基本原理方位掃描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。 Hx=Kt sin Hy=Kt cos H=KtYH =KtcosXH =Kt

7、sinF方位掃描的基本原理方位掃描的基本原理 為了產生式(4.3.2)所示磁場, 在X和Y偏轉線圈上應加入如下形式的電流: iX=Kt sin iY=Kt cos 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的調制, 其掃描電流波形如圖4.22所示。00HX(iX)HY(iY)tt重復周期天線旋轉周期掃掠電流的產生掃掠電流的產生兩種方法：1、先分解法 先產生與天線轉角成正弦余弦關系的電壓，然后用這電壓去調制鋸齒波產生器。缺點：實現復雜，很少使用2、 后分解法 先產生鋸齒波，然后分解成正弦余弦分量掃掠電流的產生掃掠電流的產生方 波產生器振鈴電路刻度放大視頻放大方位刻度混合器

8、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角Kt sinKt cosXYU0偏轉線圈(X)(Y)(a)掃掠電流的產生掃掠電流的產生(b)舉例舉例隨著微處理機技術的發(fā)展，越來越多的現代雷達開始采用計算機來作信號處理和圖形顯示。主要優(yōu)點：1、控制靈活，改動方便2、可以實現比較復雜的功能計算機圖形顯示系統(tǒng)計算機圖形顯示系統(tǒng)計算機信號控制、處理、存儲電路顯示讀出裝置操作員計算機通信裝置將計算機送來的顯示檔案加工成能驅動顯示讀出裝置按規(guī)定要求動作的信號，以便顯示出圖形和文字。顯示器(陰極射線管、液晶顯示器等)輸入設備，對所顯示的內容進行干預、修改或發(fā)出命令電子束偏

9、轉方式電子束偏轉方式在陰極射線管熒光屏上顯示圖形和文字是通過偏轉系統(tǒng)控制電子束的運動，并在熒光屏上規(guī)定的位置控制發(fā)光強度來實現的。計算機圖形顯示系統(tǒng)中常用的電子束偏轉方式有隨機掃描隨機掃描：用隨機定位的方式控制電子束的運動。只要給出與位置(X,Y)相應的掃描電壓(電流)，就可在熒光屏上的任意位置顯示信息。光柵掃描光柵掃描：由在屏幕上一條接一條的水平掃描線構成，根據輸入指令相應地增強某些部分的水平掃描線時，就可產生顯示信息。隨機掃描顯示系統(tǒng)隨機掃描顯示系統(tǒng)uXx0uYy0uXtr定位時間trtrtrttt“3”“1”“2”YX隨機掃描圖形顯示系統(tǒng)框圖隨機掃描圖形顯示系統(tǒng)框圖通信接口至計算機刷新存

10、儲器顯示控制器矢量產生器位置產生器字符產生器輝亮產生器X 驅動Z 驅動Y 驅動輸入裝置CRT鍵盤光筆隨機掃描顯示中，電子束的運動完全按照事先存放在刷新存儲器中的顯示指令進行，沒有確定的規(guī)律，完全是程序編制者任意規(guī)定的。光柵掃描顯示系統(tǒng)光柵掃描顯示系統(tǒng)光柵掃描不管熒光屏上顯示的內容如何，電子束總是以恒定的速度從左到右，從上到下掃過屏幕上的每個像素位置。掃描控制信號掃描控制信號uX0uY0行正程行逆程幀正程幀逆程(a)(b)在CRT偏轉部件上加兩種不同頻率的鋸齒波電流：水平掃描電流和垂直掃描電流。字符產生器字符產生器 字符種類 字符尺寸 字符書寫速率 字符顯示效率6543201YXY00XZ0Y0

11、X00Z(a)(b)(c)tttttt01234圖 4.30 點陣法字符產生器書寫“A”字符的點陣結構和輸出波形(a) “A”字符點陣; (b) 順序點陣法波形; (c) 程控點陣法波形 圖 4.33 光柵掃描顯示字符示意圖 1012345678911雷達數據的錄取雷達數據的錄取半自動錄取在半自動錄取系統(tǒng)中，仍然由人工通過顯示器來發(fā)現目標，然后由人工操縱一套錄取設備，利用編碼器把目標的坐標記錄下來。錄取顯示器編碼器接收機 輸出操縱員其它參數 輸出半自動錄取的特點u錄取精度：方位1o，距離1Km。u在天線環(huán)掃一周的時間內，可錄取5-6批目標。u錄取設備的延遲時間約為3-5s。全自動錄取整個錄取過

12、程中，從發(fā)現目標到各個坐標的讀出，完全由錄取設備自動完成，只是某些輔助參數需要人工進行錄取。信號檢測距離編碼方位編碼時間編碼排隊控制緩沖存儲接收機輸出發(fā)現其它參數計算機控制不同目標的坐標錄取時刻使錄取的坐標有次序地送往緩沖存儲器中全自動錄取的特點u容量大、速度快、精度較高。u在天線掃描一周內錄取30批目標。u距離精度100m，方位精度0.1o.u航空管制雷達中的自動錄取設備，在天線掃描一周內錄取400批目標。實際雷達的錄取工作方式在目前雷達中，一般同時有半自動錄取和全自動在目前雷達中，一般同時有半自動錄取和全自動錄取設備。在人工能正常工作時，先由人工錄取錄取設備。在人工能正常工作時，先由人工錄

13、取目標頭兩個點的坐標，當計算機對目標實現跟蹤目標頭兩個點的坐標，當計算機對目標實現跟蹤后，給錄取顯示器畫面一個跟蹤標志，以便了后，給錄取顯示器畫面一個跟蹤標志，以便了解設備工作是否正常。解設備工作是否正常。 當有許多目標同時出現，人工來不及的時候，當有許多目標同時出現，人工來不及的時候，可轉入自動錄取模式，操作員的任務是監(jiān)視顯示可轉入自動錄取模式，操作員的任務是監(jiān)視顯示器畫面，了解計算機跟蹤情況，必要時實施人工器畫面，了解計算機跟蹤情況，必要時實施人工干預。干預。目標距離數據的錄取錄取目標的延遲時間tR，用距離編碼器實現（對tR進行編碼）。單目標距離編碼器計數脈沖產生器距離計數器0 1R ST&讀數控制目標回波啟動信號輸出多目標距離編碼器計數脈沖產生器距離計數器0 1R ST&計數開始啟動脈沖輸出讀數脈沖產生器溢出目標回波延遲線目標個數計數器保證讀數在計數器穩(wěn)定后進行，避免輸出的數據出錯。影響距離錄取精度的因素編碼器啟動脈沖與計數脈沖不重合的誤差。（圖4.45,P1