雷达原理雷达终端行业严选

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1、上次作业上次作业上次作业上次作业上次作业上次作业上次作业上次作业上次作业上次作业第第 4 4 章章 雷达终端雷达终端 4.1 传统雷达显示的类型及质量指标传统雷达显示的类型及质量指标 4.2 距离显示器距离显示器 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 4.5 随机扫描雷达显示系统随机扫描雷达显示系统 4.6 光栅扫描雷达显示系统光栅扫描雷达显示系统 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 1. 传统雷达显示的类型及质量指标传统雷达显示的类型及质量指标 2. 距离显示器

2、距离显示器4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 1. 显示器的主要类型显示器的主要类型 雷雷达达终终端端显显示示器器根根据据完完成成的的任任务务可可分分为为: 距离显示器、 平面显示器、 高度显示器、 情况显示器和综合显示器、光栅扫描显示器等。 （1）距离显示器）距离显示器 常常用用的的距距离离显显示示器器有有三三种种基基本本类类型型：(a)为A型显示器, (b)为J型显示器, (c)为A/R型显示器。4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 距离显示器是一维显示器, 用光点在荧光屏上距参考点的水平偏移量表示目标的斜距，光点的垂直偏转

3、幅度表示目标回波的强度。 A型型显显示示器器为直线扫描, 扫描线起点与发射脉冲同步, 扫描线长度与雷达距离量程相对应, 主波与回波之间的扫描线长代表目标的斜距。 4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 主波回波A型显示器 J型型显显示示器器是圆周扫描, 它与A型显示器相似, 所不同的是把扫描线从直线变为圆周。目标的斜距取决于主波与回波之间在顺时针方向扫描线的弧长。J型显示器主波回波4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 A/R型型显显示示器器有两条扫描线。上面一条扫描线和A型显示器相同, 下面一条是上面扫描线中一小段的扩展, 扩展其中

4、有回波的一小段可以提高测距精度, 它是从A型显示器演变而来的。 4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 主波回波A/R型显示器 （2）平面显示器）平面显示器 平面显示器显示雷雷达达目目标标的的斜斜距距和方方位位两个坐标, 是二维显示器。 它用平面上的亮亮点点位位置置来表示目目标标的的坐坐标标, 光点的亮度亮度表示目标回波的强度目标回波的强度。 平面显示器是使用最广泛的雷达显示器, 因为它能够提供平面范围的目标分布情况, 这种分布情况与通用的平面地图是一致的。 常常用用的的平平面面显显示示器器有有三三种种基基本本类类型型：(a)PPI型显示器, (b)偏心PPI型显

5、示器, (c) B型显示器。 4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 PPI显示器显示器采用径向扫描极坐标显示方式，以雷达站作为圆心 (零距离)。方位角以正北为基准方位角以正北为基准( (零方位角零方位角) )，顺，顺时针方向计量；距离则沿半径计量；时针方向计量；距离则沿半径计量；图的中心部分大片目标是近区的杂波所形成的, 较远的小亮弧则是动目标, 大的是固定目标。 平面显示器（PPI显示器）4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 偏心偏心PPI型显示器型显示器是P显移动原点，使其偏离荧光屏几何中心，以便在给定方向上得到最大扫描扩展。

6、偏心PPI显示器 4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 B型型显显示示器器, 它以横坐标表示方位, 纵坐标表示距离。通常方位角不是取整个360, 而是取其中的某一段, 即雷达所监视的一个较小的范围。如果距离也不取全程, 而是某一段, 这时的B式就叫做微微B显显示示器器。在观察某一波门范围以内的情况时可以用微B显。 B式显示器0 90200km0km4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 雷达图说明：中心点为厦门（气象台），每距离圈60公里，可覆盖300公里范围。PPI-平面强度图：可以想象为从空中俯视地面时所看到的云的分布情况。仰角

7、：雷达天线扫描线与地面的夹角。DBZ：雷达回波的强度值，数值越大，强度越强，反映在现象上雨越大。距离：指总距离圈为300公里。时间和日期：指观测的时间，每天固定时次观测（08、11、14、17、20、23时）, 有回波时资料更新。雷达平面显示图示例CUITCUIT （3）高度显示器）高度显示器 这种显示器用在测高雷达和地形跟踪雷达系统中, 统称为E式式显显示示器器，横坐标表示距离, 纵坐标表示仰角或高度。 表示高度者又称为RHI显显示示器器。在测高雷达中主要用RHI显示器。但在精密跟踪雷达中常采用E式, 并配合B显可实现目标的三维显示。 4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类

8、型及质量指标 高度显示器的两种型式 E型斜距仰角RHI型0km 200km20km0km4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 雷达高显强度图说明：坐标原点为厦门气象台雷达高度显示器示例CUITCUIT4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 2. 雷达显示器的质量指标雷达显示器的质量指标 雷达对显示器的要求是由雷达的战术和技术参数决定的, 通常有以下几点: 1) 显显示示器器的的类类型型选选择择。显示器类型的选择主要根据显示器的任务和显示的内容, 例如显示目标斜距采用A型、J型或A/R型; 显示距离和方位采用P型; 在指挥部和航空管制

9、中心则选用情况显示器和综合显示器。 2) 显示的坐标数量、种类和量程。显示的坐标数量、种类和量程。这些参数主要根据雷达的用途和战术指标来确定。 4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 3) 对对目目标标坐坐标标的的分分辨辨力力。这是指显示器画面上两个相邻目标的分辨能力。光点的直径和形状将直接影响对目标的分辨力, 性能良好的示波管的光点直径一般为0.3 0.5 mm。此外, 分辨力还与目标距离远近天线波束的半功率宽度和雷达发射脉冲宽度等参数有关。 4) 显显示示器器的的对对比比度度。对比度是图像亮度和背景亮度的相对比值, 以百分数表示为 对比度的大小直接影响目标的发

10、现和图像的显示质量, 一般要求在200%以上。 4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 5) 图图像像重重显显频频率率。为了使图像画面不致闪烁, 要求重新显示的频率必须达到一定数值。闪烁频率的门限值与图像的亮度, 环境亮度, 对比度和荧光屏的余辉时间等因素有关, 一般要求达到2030次每秒。 6) 显显示示图图像像的的失失真真和和误误差差。有很多因素使图像产生失真和误差, 例如扫描电路的非线性失真, 字符和图像位置配合不准确等。 在设计中要分析产生失真和误差的原因, 加以补偿和改善措施。 此外, 还有显示器的体积、 重量、环境条件、电源电压及功耗等要求。 4.1

11、雷达终端显示器的类型及质量指标雷达终端显示器的类型及质量指标 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 1. A型显示器型显示器 2. A/R型显示器型显示器4.2 距距 离离 显显 示示 器器 1. A型显示器型显示器 （1）A显显画画面面及及示波管示波管 A型显示器的典型画面如图4.5所示, 画面上有发射脉冲(又称主波)、近区地物回波和目标回波, 还有距离刻度, 这个刻度可以是电子式的, 也可以是机械刻度尺。图 4.5 A型显示器画面 A型显示器实际上是一个同步示波器。雷达发射脉冲(主波)瞬间, 电子束开始从左到右线性扫描, 接收机输出的回波信号显示在主波之后, 二者之间距与回波滞后时间成比例

12、。 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 A型显示器大多数采用静电偏转示波管。图4.6绘出了示波管各极的信号波形及时间关系。图 4.6 A型显示器各极波形及时间关系(a) 示波管各极波形; (b)波形时间关系 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 要使电子束从左到右均匀扫描, 在一对X偏转板上应加入锯齿电压波。为了增大扫描振幅及避免扫描过程中偏转板中心电位变化引起的散焦, 通常在X偏转板上加入推挽式的锯齿波。回波信号加在一个Y偏转板上。由于回波滞后主波时间tR与线性锯齿波电压振幅成正比, 所以, 显示器上回波迟后主波的水平距离与目标的斜距成正比。 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 huan

13、gchuanbocq_密码：密码：xkd123456上课的公共邮箱：上课的公共邮箱： （2）A型显示器的组成型显示器的组成 A型显示器组成方框图如图4.7所示, 图 4.7 A型显示器的方框图 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 主要包括如下几部分主要包括如下几部分: 1) 扫扫描描形形成成电电路路。其主要由方波产生器、 锯齿电压形成电路和差分放大器组成。扫描形成电路形成锯齿扫描电压波, 加在X偏转板上, 控制电子束从左到右扫描。 2) 视视频频放放大大电电路路。其功能是把接收机检波器输出的信号放大到显示器偏转板上所需要的电平。 3) 距距标标形形成成电电路路。其包括固定距离刻度和移动距标的

14、产生电路。固定距离刻度电路由振铃电路、限幅放大器和刻度形成电路组成。 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 （3）方框图说明）方框图说明 对图4.7中各部分着重说明其联系和特点, 讨论扫描产生电路, 移动距标产生的方法。 1) 扫扫描描产产生生电电路路。扫描产生电路的任务是产生锯齿电压波并加在示波管水平偏转板上, 使电子束从左至右均匀扫描, 从而形成水平扫描线。 扫扫描描线线中中有有几几个个重重要要参参数数需需着着重重考考虑虑：(a) 扫扫描描长长度度L。通常使扫描长度为荧光屏直径的80%左右, 例如直径为13 cm的示波管, 一般取扫描线长为10 cm, 即L=0.8 D, D为示波管的荧光

15、屏直径。 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 (b) 距距离离量量程程。它的意义是扫描线总长度L所表示的实际距离数值。最大量程对应雷达的最大作用距离。为了便于观察, 一般距离显示器有几种量程, 分别对应雷达探测范围内的某一段距离。用相同的扫描长度表示不同的距离量程, 意味着电子束扫描速度不同或者说锯齿电压波的斜率不同。 (c) 扫扫描描线线性性度度。要求锯齿电压波在工作期内电压变化的速率接近一常数, 若这时采用均匀的固定距离刻度来测读, 则可以得到较高的测距精度。 此外, 还要求扫描电压有足够的锯齿电压幅度, 扫描电压的起点要稳定, 扫描锯齿波的恢复期(即回程)尽可能地短。 4.2 距距 离

16、离 显显 示示 器器 2) 移移动动距距标标的的产产生生。用移动距标测量目标距离, 就要设法产生一个对主波延迟可变的脉冲作为距标。调节距标的延迟时间(并能精确读出), 使距标移动到回波的位置上, 就可根据距标迟后主波的时间tR算出目标的距离R(R=1/2ctR, 这里c为光速)。 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 2. A/R显示器显示器 在A型显示器上, 我们可以控制移动距标去对准目标回波, 然后根据控制元件的参量(电压或轴角)而算得目标的距离数据。 由于人的固有惯性, 在测量中不可能做到使移动距标完全和目标重合, 它们之间总会有一定的误差l, 这个误差我们称为重合误差。重合误差。4.2

17、 距距 离离 显显 示示 器器 对对于于不不同同的的量量程程, 重重合合误误差差l对对应应的的距距离离误误差差R将将不同。不同。 例如, A型显示器扫描线长度为100mm, 重合误差l=1 mm, 当其量程Rm为100km时, l引起的误差为1km, 如果量程为1 km, 则l引起的距离误差只有10 m。但减小量程后,不能达到有效地监视雷达全程的目的。 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 在实际工作中常常既要能观察全程信息, 又要能对所选择的目标进行较精确的测距, 这时只用一个A型显示器很难兼顾, 如果加一个显示器来详细观察被选择目标及其附近的情况, 则其距离量程可以选择得较小, 这个仅显示

18、全程中一部分距离的显示器通常称为R型显示器。由于它和A型显示器配合使用, 因而统称为A/R型显示器型显示器。 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 （1）A/R型显示器画面型显示器画面 A/R型显示器画面如图4.8所示, 画面上方是A扫掠线, 下方是R扫掠线。图 4.8 A/R显示器画面 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 在图中A扫掠线显示出发射脉冲、近区地物回波以及目标回波1和2。R扫掠线显示出目标2及其附近一段距离的情况, 还显示出精移动距标。精移动距标以两个亮点夹住了目标回波2。通常在R扫掠线上所显示的那一段距离在A扫掠线上以缺口方式、加亮显示方式或其它方式显示出来, 以便使用人员观

19、测。 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 （2） A/R型显示器的组成型显示器的组成 A和R显示器是配合使用的, R显示器只显示A显示器中的一小段距离的信息, 它们之间有严格的时间关系。图4.9是一种实用的A/R型显示器的方框图, 这里采用两个单枪示波管。图4.10是波形时间关系, 波形的标号与方框图中的标号相对应。4.2 距距 离离 显显 示示 器器 图 4.9 A/R显示器方框图 图 4.10 A/R显示器波形关系图 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 如图4.9和图4.10所示, 以晶振频率为75 kHz的晶体振荡器作为基准信号源, 经56次分频后得到频率为2.5 kHz的正弦信号。

20、用去形成A扫掠线的触发信号, 其重复周期相应为60 km范围, 扫掠电压如所示。频率为2.5 kHz的正弦信号, 经粗相移和粗移动距标形成级, 形成宽度为2 km(13.3 s)并可在040 km内移动的距离标志, 它加在A型示波管栅极上作亮度调制信号。此粗移动距标还作R扫掠的选通脉冲用。 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 A显示器上的10 km距离刻度为15分频级输出的正弦波, 经脉冲形成电路, 形成正极性的脉冲序列。 它加在A显示器的一个Y偏转板上。A显示器的辉亮信号可由A扫掠电路的方波形成级得到。对于R显示器, 直接用频率为75 kHz的正弦波去形成重复周期相应为2 km(约13.3

21、 s)的扫掠触发脉冲, 因为R扫掠线上的信息应是A扫掠线上粗移动距标附近2 km的信号, 所以用粗移动距标去选出一个周期为2 km的脉冲作为扫掠触发脉冲。 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 在脉冲作用下形成R显示器上所需的方波和锯齿电压波, 分别作为辉亮和扫掠信号。这里的2 km量程是靠锯齿波电压上升到一定值后回授一个脉冲来控制扫描的结束。 精移动距标10是由精相移输出的正弦波, 再经脉冲形成级产生的。因为在60 km范围内只显示一次, 所以要用R扫掠的方波进行选通。精移动距标移动范围不超过2 km, 宽度大约与脉宽同一数量级。 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 顺便指出, 目前普遍采

22、用的一种A/R显示器是用一个双电子枪, 双偏转系统而共荧光屏的复合示波管, 或简称双枪示波管。 在荧光屏画面上有两条距离扫描线, 上面的扫掠线是粗距离(A式)扫掠, 下面的扫掠线是精距离(R式)扫掠, 其组成方框图和波形时间关系与图4.9、图4.10类似, 这里不再重复。 A/R显示器只能显示目标的距离坐标, 不能观察到目标方位等全貌, 因此往往需要和其它类型显示器配合使用。 4.2 距距 离离 显显 示示 器器 1. 平面位置显示器画面特点平面位置显示器画面特点 2. 动圈式平面位置显示器动圈式平面位置显示器 3. 定圈式平面位置显示器定圈式平面位置显示器4.3 平面位置显示器平面位置显示器

23、 1. 平面位置显示器画面特点平面位置显示器画面特点 平面位置显示器又称为P型显示器, 它以以极极坐坐标标的的方方式式表表示示目目标标的的斜斜距距和和方方位位, 其其原原点点表表示示雷雷达达所所在在地地, 目目标标在在荧荧光光屏屏上上以以一一亮亮点点或或亮亮弧弧出出现现, 又叫亮亮度度调调制制。典型的P型显示器画面如图所示。 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 光点由中心沿半径向外扫描为距离扫描, 距离扫描线与天线同步旋转为方位扫描。为了便于观测目标, 显示器画面一般均有距离和方位的电刻度, 当距离扫描线与天线同步旋转时, 距离电刻度是一族等间距的同心圆, 而方位刻度为一族等角度的辐射状直线

24、。 由于P型显示器所观测的空域很大, 为了尽可能得到较好的分辨力和清晰度, 常采用聚焦好、亮度高的磁式偏转示波管。 为了能同时观察整个空域的目标, 必须采用长余辉示波管及亮度调制方式。 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 根据方位扫描的方式不同, 平面位置显示器主要有两种类型：动圈式动圈式和定圈式定圈式平面位置显示器。 2. 动圈式平面位置显示器动圈式平面位置显示器 动圈式平面位置显示器的方位扫描是靠偏偏转转线线圈圈与与天天线线同同步步旋旋转转而形成的, 这这种种显显示示器器的的优优点点是是线线路路比比较较简简单单, 在常规雷达中得到广泛应用。偏转线圈与天线同步旋转需需要要一一套套随随动动系

25、系统统, 而而且且传传动动机机构构比比较较复复杂杂, 精精度度也也不不够够高高, 所以在在近近年来的新型雷达中逐步被定圈式平面位置显示器所代替年来的新型雷达中逐步被定圈式平面位置显示器所代替。4.3 平面位置显示器平面位置显示器 动圈式平面显示器方框动圈式平面显示器方框 主要由四部分组成: 距离扫描; 方位扫描; 距离和方位刻度形成; 回波和辉亮控制。4.3 平面位置显示器平面位置显示器 （1）距离扫掠）距离扫掠 距离扫掠的产生方法和A型显示器相似。由于这里采用磁偏转, 在在偏偏转转线线圈圈中中应应加加入入锯锯齿齿电电流流, 以以便便形形成成随随时时间间线线性性增增强强的的磁磁场场, 使使电电

26、子子束束在在磁磁场场中中发发生生偏偏转转(偏偏转转方方向向与与磁磁场场方方向向垂垂直直), 从从而而在在荧荧光光屏屏上上作作直直线线扫扫描描。如果电流波从零开始增加, 则光点便自屏的中心向外作径向扫描。为为了了获获得得锯锯齿齿波波电电流流i(t)=Kt(这这里里K为为常常数数), 当当偏偏转转线线圈圈的的损损耗耗电电阻阻为为R时时, 在在偏转线圈上应加的电压是：偏转线圈上应加的电压是： 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 偏转线圈中的锯齿电流和梯形电压偏转线圈中的锯齿电流和梯形电压(a) 线圈等效电路; (b) 电流、电压波形 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 距离扫描电路方框图距离扫描

27、电路方框图 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 （2）方位扫描）方位扫描 方位扫描是是指指距距离离扫扫描描线线随随天天线线同同步步转转动动。在动圈式平面显示器中, 通过使偏转线圈与天线同步转动的方法实现方位扫描。由由于于距离扫描速度很快而天线方位扫描的速度相对很慢, 因因而而完成一次距离扫描时, 方位数值基本不变, 在显示器上距离扫描线仍可视为视为一条径向的亮线一条径向的亮线。4.3 平面位置显示器平面位置显示器 图图 4.12 平面显示器方位扫描随动系统原理图平面显示器方位扫描随动系统原理图 偏转线圈与天线同步转动的方法一般采用随动系统, 图4.12是一种最简单的随动系统原理图。天线通过加

28、速系统带动一个同步发送机, 在显示器处的偏转线圈则通过齿轮系统和一个同步接收机相连。4.3 平面位置显示器平面位置显示器 (3)方位刻度方位刻度 方位刻度有机械机械和电子电子的两类。 在此讨论一种利用光电变换方法产生电子方位刻度的原理。固定电子方位刻度是在荧光屏上产生一系列等方位角的径向亮线。每条亮线对应一特定的方位。 为了产生这些方位刻度, 应在天线每转一特定角度时, 就产生一个方波, 并加在示波管栅极或阴极上。方波宽度应等于一个或几个距离扫描重复周期。图4.19绘出了距离扫掠和方位刻度的时间关系示意图。显然, 在0、2、 及n(n=1， 2，3， )方位上出现方位刻度。 4.3 平面位置显

29、示器平面位置显示器 距离扫掠和方位刻度的时间关系距离扫掠和方位刻度的时间关系 下图绘出了距离扫掠和方位刻度的时间关系示意图。显然, 在0、2、 及n(n=1， 2，3， )方位上出现方位刻度。4.3 平面位置显示器平面位置显示器 产生方位刻度的原理图产生方位刻度的原理图(R2=R3) 用光电变换法产生方位刻度的原理如下图所示。4.3 平面位置显示器平面位置显示器 刻度盘上每隔开有一个小孔, 刻度盘与天线同步转动, 在它的两边有光源和光电变换器。光电变换器由光电二极管VD1, 光电放大器V1和钳位二极管VD2组成。光电二极管VD1被反向偏置, 并作为晶体管V1的基极电阻。当当刻刻度度盘盘小小孔孔

30、没没有有对对准准光光源源时时, VD1输出电流为210 A, V1处于微导通, 输出电压ue被二极管VD2钳位在+6 V电平, 此时无方位刻度输出。当当天天线线转转到到某某一一角角度度, 光光源源通通过过小小孔孔照照射射到到光光电电二二极极管管VD1上上时时, VD1输出电流为40120A, V1饱和导通(ue=0 V), 此时输出一个负方波。这一负方波对应于天线某一定的轴角, 便可作为方位刻度加到示波管的阴极上, 从而在荧光屏上形成一条方位上的亮线。 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 3. 定圈式平面位置显示器定圈式平面位置显示器 （1）偏转线圈工作原理）偏转线圈工作原理 在定圈式平面显

31、示器中, 相互垂直的X偏转线圈和Y偏转线圈固定在管颈上, 不产生机械转动, 扫扫描描线线的的转转动动是是靠靠X和和Y偏偏转转线线圈圈产产生生旋旋转转式式径径向向扫扫描描磁磁场场来来实实现现的的。可用图4.13来说明偏转线圈产生旋转式的径向扫描磁场的基本原理。 在任意方向线性变化的磁场H, 能使电子束在与该磁场垂直的方向进行扫描, 从而形成扫描线。这个任意方向的磁场, 可以分解成水平和垂直两个分量。图图4.13 磁场的分解与合成磁场的分解与合成 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 Hx=Kt sin Hy=Kt cos (4.4.2) 同样, 若令水平和垂直偏转线圈分别产生式(4.4.2)所示

32、的磁场, 那么这两个磁场的空间合成便是方向的磁场H, 而扫描线则出现在(+/2)的方向上,当式(4.4.2)中的随天线扫描角同步变化时, 扫描线也就随着天线同步转动了。 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 为了产生式(4.4.2)所示磁场, 在X和Y偏转线圈上应加入如下形式的电流: iX=Kt sin iY=Kt cos (4.4.3)（2）扫掠电流的产生）扫掠电流的产生 也就是说, 锯齿扫掠电流ix和iy的振幅受天线轴角的正弦和余弦函数的调制, 其扫描电流波形如图4.22所示。4.3 平面位置显示器平面位置显示器 图图 4.14水平和垂直磁场变化规律水平和垂直磁场变化规律 4.3 平面位置

33、显示器平面位置显示器 实际上, 锯齿电流扫掠的周期比天线扫描转动的周期小得多, 例如天线转速为6 r/min, 雷达的发射脉冲重复频率为400 Hz, 则天线的一个旋转周期里,距离扫掠线达4 000次之多。因此,对于一次距离扫掠, 天线可视为固定在某一方向不动, 荧光屏上看到的扫掠线是一条径向直线, 而这条径向直线则随天线同步转动。 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 3.定圈式平面位置显示器的组成定圈式平面位置显示器的组成 图4.15(a)给出一种定圈式平面位置显示器组成方框图。为了简化方框图, 这里没有加入移动距标。图中包含有距离扫描和方位扫描部分; 距离刻度和方位刻度; 回波和辉亮等部

34、分。下面简要说明它的工作原理。 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 图 4.15 采用后分解法的P型显示器方框图和扫描波形 (a) 组成框图; (b) 扫描波形 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 图 4.15 采用后分解法的P型显示器方框图和扫描波形 (a) 组成框图; (b) 扫描波形 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 1) 扫扫描描的的分分解解。图4.15是采用后分解法的P型显示器组成方框图及其扫描波形。触发脉冲加到方波产生器, 将所产生的方波送到锯齿电压形成电路, 经过功率放大输出等幅的锯齿扫描电流(见图4.15的波形)。 通常采用旋转变压器使等幅的锯齿扫描电流按天线转角的正弦

35、和余弦函数进行分解。旋转变压器是一种微型电机, 其作用类似于变压器, 锯齿电流加到旋转变压器的定子绕组, 定子绕组相当于变压器的初级。4.3 平面位置显示器平面位置显示器 旋转变压器的转子随天线同步转动, 转子上有两个垂直放置的绕组, 相当于变压器的两个次级。转子转动时, 定子和转子间的互感系数按照转角的正弦和余弦规律变化, 从旋转变压器次级得到幅度受天线转角正弦和余弦调制的锯齿电压(严格地说, 应是梯形电压), 见图4.15的波形和波形, 这就完成了对扫掠进行分解的作用。 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 2) 双双向向钳钳位位电电路路。图4.15的波形和表明, 在旋转变压器次级分解后的

36、锯齿波, 其底部不在一个电平上, 这是因为旋转变压器不能通过直流分量。从变压器次级得到的锯齿波, 各周期的平均值为零。如果直接把波形和波形放大后加到偏转线圈, 则锯齿波扫掠的起点将不在荧光屏的中心, 而且在各个方向上起点的移动还不一样, 其结果会造成显示图形的混乱。为了解决这个问题, 必须采用双向钳位器使正向锯齿波和负向锯齿波的底部都钳在零电平上, 见图4.15中的波形。 4.3 平面位置显示器平面位置显示器 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术1. 计算机及智能图形显示计算机及智能图形显示图图 4.16 计算机图形显示系统计算机图形显示系统 计算机缓冲存储器显示控制器图形功能部件监视

37、器图图 4.17 智能图形显示系统智能图形显示系统 计算机缓冲存储器显示处理器图形功能部件监视器显示控制器4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 2. 字符产生器字符产生器 （1）字符产生器的质量指标）字符产生器的质量指标 1) 字字符符种种类类。它是指字符产生器能产生的字母、数字、符号和汉字的种类数。一般有26个大写字母和26个小写字母, 0至9这 10 个数字, 简单的汉字和若干专用的特殊符号。用途不同, 所要求的字符种类不同。随机扫描一般为16、64、96、128和256种等；光栅扫描几乎不受限制。每种字符都有一组特定的代码, 简称为字符代码字符代码。 4.4 数字式雷达显示技术数

38、字式雷达显示技术 2) 字字符符尺尺寸寸。字符尺寸为字符在荧光屏上的几何尺寸大小。它由视视觉觉锐锐度度和形形成成字字符符的的点点数数来确定。随机扫描常用的字符尺寸为3mm4mm和5mm7mm等；光栅扫描一般为88、 1616 、 3232点阵。 3) 字字符符书书写写速速率率。在保证不失真和不闪烁的条件下, 每个字符书写时间越短,一帧内就能显示出越多的字符, 即显示容量越大。一般单个字符书写时间为35s。但是应该指出, 字符书写速率越高, 要求偏转系统和辉亮系统的频带越宽, 技术实现也越复杂。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 4) 字字符符显显示示效效率率。字符显示效率是指一个字

39、符辉亮时间与该字符书写时间的比值。辉亮时间占书写时间越多, 字符的平均亮度越高, 字符显示效率也就越高。 字符产生的方法很多, 在现代雷达系统的图形显示中, 主要有随机扫描随机扫描字符产生和光栅扫描光栅扫描字符产生两种方法。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 （2）随机扫描字符产生器）随机扫描字符产生器 随机扫描字符产生器的组成框图如图4.18所示。图图 4.18 随机扫描字符产生器框图随机扫描字符产生器框图 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 显显示示控控制制器器将字字符符指指令令的的操操作作码码译成字字符符产产生生器器的的启启动动信信号号, 把字符指令中指定的字字符符

40、码码送到字符产生器的字字符符码码译译码码逻逻辑辑电电路路。通过译码器在在字字符符成成型型存存贮贮器器中中找到与与该该代代码码相相应应的的字字符符。字符成型存贮器是一个只读存贮器(ROM), 在在启启动动信信号号作作用用下下依次读读出出所所选选定定字字符符的的成成型型信信息息, 用来控控制制X、Y、Z三三个个方方向向的的动动作作, 使之在在荧荧光光屏屏上上描描绘绘出出这这个个字字符符。书书写写完完成成该字符后就给给出出字字符符结结束束信信号号, 通通知知显显示示控控制制器器发发出出下下一一个个字字符符的的代代码码。由此可见, 字符成型存贮器实际上是一个微程序库微程序库。 4.4 数字式雷达显示技

41、术数字式雷达显示技术 随机扫描显示系统产生字符的方法有：点阵法点阵法和线段法线段法。 1) 点点阵阵法法字字符符产产生生器器。点阵法把要书写字符的区域分割成若干像素点, 控制点阵中某些点的辉亮就可以显示出所需要的字符。实际上点阵中点与点的距离很小, 因此这种字符看上去与连续笔划字符差不多。点阵法又分为顺顺序序点点阵阵法法和程程序序点点阵法阵法两种。 顺顺序序点点阵阵法法在字符控制逻辑电路的控制下, 按顺序读出存贮在字符成型存贮器中对应于所驱动的每个像素点的辉亮信号, 并同时控制X、Y产生器计数, 以产生偏转信号控制电子束的运动, 使之与辉亮信号同步地扫描字符点阵中的每个像素点。 4.4 数字式

42、雷达显示技术数字式雷达显示技术图图 4.19 点阵法字符产生器书写点阵法字符产生器书写“A”字符的点阵结构和输出波形字符的点阵结构和输出波形(a) “A”字符点阵字符点阵; (b) 顺序点阵法波形顺序点阵法波形; (c) 程控点阵法波形程控点阵法波形 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 图4.19(a)是用顺序点阵法书写“A”字符的57点阵结构, 与之相对应的X、Y和Z输出波形示于图4.19(b)中。在t=0时启动字符产生器,Y产生器中的计数器做加1计数, 经y支路的D/A变换输出阶梯电压波, 这时X产生器中的计数值保持全“0”。对应于X=0, Y=0, 1, 2, 3, 4五个点,

43、 Z产生器输出五个辉亮脉冲; 对应于X=0, Y=5, 6不产生辉亮脉冲。 到Y=6时, Y产生器保持, 而X计数器加1。 然后X产生器保持, 而Y计数器做减1计数, 一直减到全“0”为止。4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 在此过程中, 只有X=1, Y=3, 5两点Z产生器有辉亮脉冲输出。当Y计数器减到全“0”后, Y产生器保持, X计数器再加1。此后X产生器保持为2, Y计数器再作加1计数。如此循环往复, 直至扫完35个像素点。在图4.19(b)中, 凡辉亮信号Z=1的点就辉亮, 凡Z=0的点就不辉亮。当达到X=4, Y=6这个点之后, 发出结束信号。 经过上述过程, 就显示出

44、图4.19(a)所示的“A”字符。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 顺序点阵法将各种字符按光栅格式所规定的具体辉亮信号逐个存放在字符成型存贮器(ROM)之中; 程程控控点点阵阵法法中的字符成型存贮器(ROM)中存放的是各个字符扫描规律的微程序。假定程序字长取为8位(增量数、X, Y、辉亮等共8位), 存贮体排列成88矩阵(增量数为3位), 则对图4.19(a)所示的57点阵的“A”字符, 取点阵坐标原点在左下角, 向上为+Y, 向右为+X, 则可作出列于表4.1中的微程序编码。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术表表 4.1 程控点阵法显示程控点阵法显示“A”字符的编码

45、字符的编码 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 在表4.1中, 微程序的第一个字节增量为零, X、Y计数器不加也不减, 辉亮位为1, 这表示在字符矩阵坐标原点应加一个辉亮脉冲。 第二个字节表示x计数器仍保持不变, Y计数器做加1计数, 共加4个矩阵增量点, 而且每个点都要求辉亮。第三个字节表示X、 Y同时做加法计数, 共加二次, 每个点都要求辉亮。如此进行下去, 直到最后一个字节00011110。4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 该字节规定为字符结束码, 它表示无辉亮输出, 并将X、Y计数器清零, 同时使字符产生器向显示控制器发出字符结束信号。从字符成型存贮器ROM读出的

46、微程序要经过译码控制逻辑电路控制X、Y计数器的计数, 同时控制辉亮产生器发出Z信号, 这样就得到了图4.19(c)所示的X、Y和Z波形。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 2) 线线段段法法字字符符产产生生器器。线段法字符产生器采用一些基本的直线段去逼近一个字符。通常, 在平面坐标上表示一条直线的方法很多, 例如用始点(Xa, Ya)和终点(Xb, Yb)表示; 或者用始点坐标(Xa, Ya)再加上增量数x、y表示等。用图4.20所示的书写字符“A”为例来说明线段法字符产生器的原理。显然,字符“A”至少由三条亮线段ab, bc, de和一条暗线段cd所组成。只要将这几条线段及其亮暗

47、特性进行编码构成一段微程序, 存放在字符成型存贮器中, 并按一定方式读取和执行, 就可构成线段法字符产生器。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术图图4.20 4.20 线段法书写字符线段法书写字符“A A”4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 以57点阵书写字符“A”为例, 设矩阵坐标原点在左下角, ROM为88阵列, 用88位编码表示, 对字符“A”的编码列于表4.2中。表表 4.2 笔画法显示笔画法显示“A”字符的编码字符的编码 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 表中第1个字节表示以坐标原点为起点, 以X=2, Y=6为终点的一条亮矢量; 第二个字节表示以第一

48、条矢量的终点坐标X=2, Y=6为起点, 以X=4, Y=0为终点的一条亮矢量; 第三个字节表示以X=4, Y=0为起点,以X=3, Y=3为终点的一条暗矢量; 第四个字节表示以X=3,Y=3为起点, 以X=1, Y=3为终点的一条亮矢量。 第五个字节表示回到原点, 最后一个字节的第4位为1, 用来表示字符结束。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 在采用线段法字符产生器的显示系统中, 通常字符、 图形显示共用一个偏转系统, 此此时时有有两两种种方方法法来来完完成成书书写写字字符符的的动动作作：一一种种方方法法是是设计一套专用的积分电路, 将从ROM读出的字符增量信号积分形成锯齿电压

49、输出, 再经过模拟加法器分别与主偏的X、Y模拟扫描电压相加, 然后通过偏转放大器放大后加至偏转系统。 另另一一种种方方法法是是将ROM中读出的微程序经字符控制逻辑电路处理成用X和Y及辉亮信号表示的短矢量, 然后送往矢量产生器中, 通过矢量产生器来描绘字符。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术表表 4.3 单位线段法显示单位线段法显示“3”字的编码字的编码 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术图图 4.20-1 单位线段法字符产生器的原理和组成框图单位线段法字符产生器的原理和组成框图(a) 8个方向的单位矢量编码个方向的单位矢量编码; (b) “3”字的编码字的编码; (c)

50、原理框图原理框图 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术图图 4.20-2 单位线段法字符产生器的原理和组成框图单位线段法字符产生器的原理和组成框图(a) 8个方向的单位矢量编码个方向的单位矢量编码; (b) “3”字的编码字的编码; (c) 原理框图原理框图 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 （3）光栅扫描字符产生器）光栅扫描字符产生器 图4.21示出光栅显示系统框图和光栅扫描显示系统中字符显示的示意图, 图中字符矩阵仍为57。显示处理器显示控制器视频逻辑字符点阵库帧缓存数据地址扫描线地址视频同步图图4.21-1光栅扫描显示系统中字符显示的示意图光栅扫描显示系统中字符显示的

51、示意图4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术图图 4.21-2 光栅扫描显示字符示意图光栅扫描显示字符示意图 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 由于光栅扫描是从左到右, 从上到下顺序进行, 因此当图中所示从第3条扫描线开始有字符辉亮信息时, 首先读出第一个字符的第一横上的数据, 与偏转扫描运动相配合加上辉亮信号, 即可显示出这些数据。 接着是显示第二个字符的第一横上的数据, 依次进行下去, 直到第一行最后一个字符的第一横显示完为止。然后从第4条扫描线开始, 先显示第一个字符的第二横, 依次重复进行。由于每个字符分布在七条扫描线上, 因此每个字符要反复读出七次。显然这和随机扫描

52、显示完一个字符再显示另一个字是不同的。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术(4) 矢量产生器矢量产生器 (A)(A)矢量产生器的基本原理矢量产生器的基本原理 图4.22是用矢量逼近一条曲线的示意图。图图4.22 用矢量逼近一条曲线示意图用矢量逼近一条曲线示意图4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术设第m段矢量的起始位置为(Xm, Ym), 而终止位置为(Xm+1,Ym+1), 即 Xm+1=Xm+XmYm+1=Ym+Ym (4.5.1) 式中, Xm和Ym分别为该段X和Y的增量。4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 在图形显示时,通常由计算机给出具体的矢量指令, 若干具

53、体的矢量指令的集合便是某种图形的显示程序。由于矢量的起点通常由专门的位置指令确定, 因此矢量指令只包括: 指令性质、符号位(）、数字增量值等。典型的矢量数据格式为 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 矢量产生器的原理框图如图4.23所示, 主要由数字乘法器(又称频率调制器)、数字积分器(可逆计数器)和数/模转换器(D/A)等部分组成。 图图 4.23 矢量产生器原理方框图矢量产生器原理方框图 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 1) 数数字字乘乘法法器器。数字乘法器即频率调制器, 是一种特殊的乘法器。它与常规的数据乘法器不同, 输入不是两个数据, 而是一个数字增量|X|(或

54、|Y|)和一个时钟脉冲f。输出也不是数据, 而是与乘积f.|X| 相当的脉冲序列。图4.23中给出了数字乘法器输入和输出关系。输出的脉冲平均频率fX与输入脉冲频率f和输入数字增量|X|的关系为 (4.5.2) 式中, n为数据的位数。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术2) 数字积分器。数字积分器。对数字乘法器的输出进行积分, 可以得到 (4.5.3) 式中, 为符号函数， N0为计数器的初始值, T0=2n/f 为计数循环周期, 令N0 =0, 则可以得到数字积分器在T0周期输出脉冲数: NX=X (4.5.4) 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术式(4.5.4)表明,

55、在0T0时间内, 数字乘法器输出脉冲数和输入数据相等, 积分结果为输入数据值。图4.23的可逆计数器即为数字积分器, 可逆计数器的计数方向受数字增量X的符号控制, 计数时间为T0, 图中只画出了X路, Y路形式完全相同。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 （B）速率乘法器矢量产生器）速率乘法器矢量产生器 速率乘法器是一种数字乘法器, 其原理框图和原理电路图由图4.36(a)和(b)示出。图图4.24 速率乘法器原理方框图速率乘法器原理方框图 (a)框图框图 (b)电路图电路图4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 速率乘法器主要由数数据据寄寄存存器器、分分频频链链和符符合合电

56、电路路组成, 它具有如下特点: (1) 数据寄存器位数和分频链位数相同。 (2) 分频链是一个n位计数器, 依次对输入的时钟脉冲二分频。 T1级输出频率为f/2, 在一个计数循环周期内输出2n-1个脉冲, 按此顺序, Tn级输出频率为f/2n, 在一个计数循环周期内输出20=1个脉冲。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 (3) 数据寄存器和分频链各级的输出加到对应的“与”门, 这些“与”门分别受|X|相应各位的控制。控制的规律为数据高位Xn同高频率(f/2)脉冲相“与”, 数据低位同低频率(f/2n)脉冲相“与”, 其余一一对应。 (4) 要求分频链每级输出的分频脉冲互不重合。 (

57、5) 符合门相“与”的输出再经过“或”运算, 最后再将相加的脉冲序列输出。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 综上所述, 当输入时钟频率为f时, 可得出输出脉冲的平均频率为 式中, 括号内为输入的二进制数据X=XnXn-1X2X1转换成十进制数的表示式, 其中2n-1, 2n-2, 对应于二进制数码Xn, Xn-1, 转换成十进制数的权值。 同理可得到y路输出脉冲的平均频率为 4.5.54.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术(4.5.6) 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 这就是说速率乘法器在一个计数循环时间2n/f中。输出脉冲的平均频率fx和fy分别与输入数据X

58、和Y成正比。当描绘矢量的时间T0等于分频链的一个循环时间, 即T0=2n/f时, 速率乘法器在此期间输出的脉冲数NX和NY与输入数据相等，即 4.5.74.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术图图 4.25 计数微分式分频链和波形计数微分式分频链和波形 (a) 四级分频链电路图四级分频链电路图; (b) 波形波形 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 图4.25(a)所示的由四级分频链构成的速率乘法器的逻辑关系, 可得到“或”运算输出脉冲序列的平均频率fX和一个计数循环周期内的脉冲数NX为 式中，8、4、2、1是二进制数码X4、X3、X2、X转换成十进制数所对应的权值。当输入数据X

59、=X4X3X2X1=0101时, 只有f/4、 f/16两个分频脉冲序列参加“或”运算, 此时输出脉冲数为 NX=08+14+02+11=5 上述过程可见图4.25(b)。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术图图 4.25 计数微分式分频链和波形计数微分式分频链和波形 (a) 四级分频链电路图四级分频链电路图; (b) 波形波形 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术图图 4.26 速率乘法矢量产生器速率乘法矢量产生器 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 1) X、Y速率乘法器。由计算机的程序控制器送来的矢量数据格式如下: 假定X、Y为10位, 在矢量指令中由数据|X

60、|、 |Y|和它们的符号表示矢量的长度和方向。首先把|X|、 |Y|数据分别存放在|X|寄存器和|Y|寄存器中。在分频链的一个计数循环中, 两路速率乘法器的输出脉冲数分别为NX=X, NY=Y。用NX和NY这两个脉冲序列分别去控制偏转电路, 就可以画出与X和Y相对应的矢量。4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 为了保证在X和Y方向上按一定的次序控制光点运动, 画出一条比较均匀光滑的矢量，要求X、Y两路公用一个分频链, 这样保证了NX、NY之间有严格的同步关系, 同时节省了硬件。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 2) 线长检测器描绘一条矢量的时间, 等于计数器由全“1”减到

61、全“0”所需要的一个计数循环时间。如果时钟频率为2 MHz, 时钟周期为0.5s, 则10级计数器的一个计数循环时间为2100.5=512 s。这表示画任何长度的矢量都需要512s, 不随矢量长短而变化, 因此画短矢量浪费时间, 速度慢。为了解决这一问题, 采用线长检测器对矢量数据进行检测, 根据矢量的长短确定适当的计数器级数和计数循环时间。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术图图 4.26-1 线长检测电路线长检测电路 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 现 举 例 说 明 如 下 : 画 一 条 矢 量 X=0000000111, Y=0000001011。线长检测器对

62、X、Y进行检测, 结果是非线长位为6位, YF10至YF5输出为0, 使计数器第一至第六级强行置“0”。有效的线长位为4位, YF4至YF1输出为1, 不影响计数器第七至第十级的正常计数。 显然,这时计数器的有效计数级由10级缩短为4级,计数器的计数循环时间由512 s缩减到8 s(时钟频率仍为2 MHz),从而大大加快了画矢量的速度。4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 矢量产生器的工作过程可用如图4.26-2所示的流程图表示, 现仍以矢量X=0000000111, Y=0000001011为例, 加以简单说明。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术图 4.26-2 描绘一段

63、矢量的流程图4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 (a)由计算机把X 、Y数据送入矢量产生器中的X、 Y寄存器。线长检测器对X、Y进行检测, 判断出线长位为四位, 非线长位为六位, 计数器由10级缩短为4级。(b) 送来启动信号, 启停电路控制计数器开始计数和分频, 即开始画矢量。在分频器的计数过程中, X和Y速率乘法器不断产生NX和NY输出脉冲, 去控制主扫掠计数器。(c) 通过数/模转换, 在荧光屏上画出这条矢量。当分频计数器减到全“0”, 启停电路控制计数器停止计数, 同时把全“0”信号作为矢量结束信号, 矢量描绘结束。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术图图 4.26

64、-3 矢量的描绘和波形矢量的描绘和波形(a) 速率乘法器输出和阶梯扫描输出速率乘法器输出和阶梯扫描输出; (b) 矢量图矢量图 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 图4.26-3(a)表示速率乘法器输出的NX、NY脉冲序列的波形以及经X、Y主扫掠计数器和数/模转换后的阶梯形扫掠信号uX、uY。画出的矢量如图4.26-3(b)所示。因为这里X的符号为正,Y的符号为负, 所以uX为正极性梯形扫掠电压,uY为负极性梯形扫掠电压。图中折线为实际描绘的矢量, 直线为理想情况的矢量。4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 荧光屏上光点直径较大, 设计得当时, 光点的跳步较小, 用眼睛看不出

65、是折线, 仍觉得是直线。此外, 由于输出阶梯扫描电压uX、uY的每级阶梯均很小, 并大体分布均匀, 阶梯线十分接近直线, 而X、Y两路速率乘法器共用一个分频计数器, 因而保证了uX、uY之间严格的时间同步关系, 使画出来的矢量是一条光滑均匀的直线。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 (C)累加法矢量产生器累加法矢量产生器 矢量产生器的核心是数字乘法器。数字乘法器除了用上面介绍的计数微分式速率乘法器构成外, 还可用累加器实现。其其基基本本原原理理是是用累加器把输入数码以一定频率连续地累加2n次, 利用累加过程中的溢出脉冲得到平均频率正比于输入数码和累加频率之积的输出脉冲序列。 设输入

66、的二进制数码是 X=Xn Xn-1 X2 X1 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 为了说明问题方便, 我们假定某n位数码中除了Xk为1外, 其余各位均为0, 即 将其累加2n次, 它将不断地产生溢出脉冲。下面分析溢出脉冲与数码本身有什么关系。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术那么,将此数自己相加, 在累加至2(n+1)-k次(相当将1左移至第n+1位)时, 将发生一次溢出。当连续累加2n次时, 将产生2k-1个溢出脉冲。仿此可得出其它各位在累加2n次时产生的溢出脉冲数: 当第n位数码Xn为1时, 经2n次累加所产生的溢出脉冲为2n-1个; 第1位(n=1)数码X1为1,

67、 经2n次累加所产生的溢出脉冲为20=1个。于是经2n次累加所产生的总溢出脉冲数为 NX=Xn2n-1+Xn-12n-2+X221+X120 (4.5.8) 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术若累加器的累加频率为f, 则溢出脉冲的平均频率为 (4.5.10) 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术图图 4.27 累加法矢量产生器的组成累加法矢量产生器的组成 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 “移位控制移位控制”的作用的作用: : 前面已经指出, 对于一个n位的矢量数码, 累加次数为2n次, 例如当n=10时, 累加次数210=1024次。 如果不管矢量长短如何, 均

68、用同样的累加次数, 那末对短矢量来说, 不但浪费了时间, 而且会使短矢量过亮。在前面采用线长检测电路来缩减计数器级数和缩短计数循环时间, 在这里可以相仿地设法根据矢量的长短来选取不同的累加次数, 这一任务由“移位控制”电路完成。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 现在用具体的矢量数码来说明“移位控制”电路控制累加次数的原理。 设矢量数码为X=0000000101, 决定矢量长度的有效位只有3位, 而高7位是无效位。于是, 可以通过“移位控制”电路将此数码左移7位, 使其最高位出现1, 即有效位数在高3位, 也就是把X数码变成为X=1010000000, 对这个数码的累加次数显然不再

69、需要210次, 而只需23次。可见, 将矢量数码经过移位后再累加, 能有效地缩短运算时间, 加快描绘矢量的速度。对于实际矢量数据, X和Y的有效位不一定相等。移位次数应以二者中有效位数多的为准。4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 移位以后的累加次数由减“1”计数器控制, 加法器每累加一次, 减“1”计数器减一个1, 二者同步进行。当减“1”计数器减至全“0”时, 送出一个同步信号, 使加法器停止运算, 矢量描绘结束。 4.4 数字式雷达显示技术数字式雷达显示技术 随机扫描是用随机定位方式来控制电子束的运动, 只要给出与位置(X，Y)相应的扫描电压(或电流), 就可以把显示信息随意地显

70、示在荧光屏的任意位置上。图4.37绘出一种随机扫描所需的X、Y偏转信号以及合成的图形显示。4.5 随机扫描雷达显示系统随机扫描雷达显示系统图图 4.37 随机扫描波形及画面示意随机扫描波形及画面示意 z4.5 随机扫描雷达显示系统随机扫描雷达显示系统在这里(0, 0)为屏面中心。电子束从中心开始, 先画一个口字, 再画一个圆, 最后画出4个点。 画完后电子束返回屏面中心。 从图4.37看出, 电子束从位置“1”跳变到位置“2”, 以及从位置“2”跳变到位置“3”所需的时间叫做定位时间, 如果偏转系统用得合适, 每次定位时间可小于5 s。 4.5 随机扫描雷达显示系统随机扫描雷达显示系统 一种采

71、用阴极射线管的随机扫描图形显示系统原理框图示于图4.38中。在这里要求图形显示在每秒钟内重复一定的次数才能获得稳定的图像, 这种重复扫描称为图图像像刷刷新新。每秒重复的次数叫刷刷新新频频率率或或重重复复频频率率。刷新频率取决于荧光屏的特性, 通常为3050 Hz。为了完成刷新, 在显示系统中设有专门的存贮器来存放显示内容, 这种存贮器称为刷刷新存贮器新存贮器。 4.5 随机扫描雷达显示系统随机扫描雷达显示系统图图 4.38 随机扫描图形显示系统框图随机扫描图形显示系统框图 4.5 随机扫描雷达显示系统随机扫描雷达显示系统 由计算机编制的一系列显显示示指指令令组组成成显显示示画画面面的的显显示示

72、档档案案, 经过通信接口按按规规定定顺顺序序存存入入刷刷新新存存贮贮器器。显示控制器管理和控制整个系统按一定的时序运行, 同时发出读取和解释显示命令, 并把有关的数据送至各个功能产生器。矢矢量量产产生生器器产生各种线段信号, 通过X、Y驱动和偏转系统控制电子束运动。4.5 随机扫描雷达显示系统随机扫描雷达显示系统 位位置置产产生生器器用来产生确定各线段在荧光屏上起点坐标位置的定位信号。字字符符产产生生器器用来产生专用符号、数字、英文大小写字母、汉字信号等。辉辉亮亮产产生生器器与前面三种功能产生器配合, 提供控制电子束电流大小的辉亮控制信号。 在随机扫描显示中, 电子束的运动完全是按事先存放在刷

73、新存贮器中的显示指令进行的, 没有确定的规律, 完全是程序编制者任意规定的, 也就是说是随机显示。 4.5 随机扫描雷达显示系统随机扫描雷达显示系统 光栅扫描是由在屏幕上一条接一条的一系列重复的水平线构成的, 这些水平线称为扫扫描描线线。图4.41给出了典型的水平和垂直信号及其对应的显示。 4.6 光栅扫描雷达显示系统光栅扫描雷达显示系统图图 4.41 光栅扫描水平和垂直信号及其显示光栅扫描水平和垂直信号及其显示 (a) x、y扫描电压波形扫描电压波形; (b) CRT上的光栅上的光栅 根据输入指令相应地来增强某些部分的水平扫描线时,就可产生显示信息。当每一条扫描线到达屏幕的另一边(右)边界时

74、, 它就回扫到起点位置的一边(左), 并且进行下一条扫描线的扫描。每条扫描线都略有倾斜，以便扫满全屏, 但由于满屏有数百至上千条线, 人眼是看不出来倾斜的。当底部扫描线结束时, 光栅垂直向上回扫, 回到左上角的起始位置, 然后重复进行, 实现刷新, 获得稳定的图像。水平和垂直回扫期间, CRT的电子束被消隐掉，使屏上看不到回扫显示。显示信息只是在正程时间内进行。 4.6 光栅扫描雷达显示系统光栅扫描雷达显示系统 光栅扫描和随机扫描不同, 不管屏上显示的内容如何, 电子束总是以恒定的速度从左到右、从上到下扫过屏上的每个像素位置。为了实现这种扫描, 在CRT偏转部件上加的是两种不同频率的锯齿波电流

75、: 控制电子束沿水平方向偏转的电流叫做水水平平扫扫描描电电流流, 其重复频率称行行频频; 控制电子束沿垂直方向偏转的电流叫垂垂直直扫扫描描电电流流, 其重复频率称帧频帧频。4.6 光栅扫描雷达显示系统光栅扫描雷达显示系统 显示信息只能加在正程时间内, 即在需要显示图形的像素位置上加上相应的辉亮信号, 接通电子束，从而出现图形。实际工作中要将正程扫描的电子束轨迹调到刚好看不见, 使屏上只看到显示的内容。 由于垂直扫描电流使电子束从上往下缓慢运动, 这就保证了每行扫描线均匀等间隔地分开而不致于重合。当整个屏幕扫描完毕时,电子束在垂直回扫电流控制下迅速地跳回屏的左上角, 接着执行下一次的扫描过程。这

76、样一条条的水平线就叫做光栅光栅; 整个光栅就称为一帧一帧。 4.6 光栅扫描雷达显示系统光栅扫描雷达显示系统 雷达系统对雷达信息处理的过程主要有以下三点: (1) 从雷达接收机的输出中检测目标回波, 判定目标的存在; (2) 测量并录取目标的坐标; (3) 录取目标的其它参数, 如机型、架数、国籍、发现时间等, 并对目标进行编批。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 （1）半自动录取）半自动录取 在半自动录取系统中, 仍然由人工通过显示器来发现目标, 然后由人工操纵一套录取设备, 利用编码器把目标的坐标记录下来。 半自动录取系统方框图如图4.51所示, 录取的方法不断改进，目

77、前主要分为两类，即半自动录半自动录取取和全自动录取全自动录取。图图 4.51 半自动录取设备方框图半自动录取设备方框图 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 图中的录取显示器是以P型显示器为基础加以适当改造的, 它可以显示某种录取标志, 例如一个光点, 操纵员通过外部录取设备来控制这个光点,使它对准待录取的目标。通过录取标志从显示器上录取下来的坐标是对应于目标位置的扫描电压, 在录取显示器输出后, 应加一个编码器, 将电压变换成二进制数码。在编码器中还可以加上一些其它特征数据, 这就完成了录取任务。半自动录取设备目前使用较多, 它的录取精度在方位上可达1, 在距离上可达1 km

78、左右。在天线环扫一周的时间(例如6 10 s)内, 可录取56批目标。录取设备的延迟时间约为3 5s。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 （2）全自动录取）全自动录取 全自动录取与半自动录取不同之处是, 在整个录取过程中, 从发现目标到各个坐标读出, 完全由录取设备自动完成, 只是某些辅助参数需要人工进行录取。全自动录取设备的组成如图4.52所示。图图 4.52 全自动录取设备方框图全自动录取设备方框图 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 图中信号检测设备能在全程对信号积累, 根据检测准则, 从积累的数据中判断是否有目标。当判断有目标时, 检测器自动送出发

79、现目标的信号, 我们就利用这一信号, 用计数编码部件来录取目标的坐标数据。由于录取设备是在多目标的条件下工作的, 因而距离和方位编码设备能够提供雷达整个工作范围内的距离和方位数据, 而由检测器来控制不同目标的坐标录取时刻。图中的排队控制部件是为了使录取的坐标能够有次序地送往计算机的缓冲存贮器中去, 并在这里可以加入其它一些数据。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 自自动动录录取取设设备备的的优优点点是是录取的容量大, 速度快, 精度也比较高, 因此适合于自动化防空系统和航空管制系统的要求。 在一般的两坐标雷达上, 配上自动录取设备, 可以在天线扫描一周时录取30批左右的目标

80、, 录取的精度和分辨力能做到不低于雷达本身的技术指标, 例如距离精度可达到100m左右, 方位精度可达到0.1或更高。对于现代化的航空管制雷达中的自动录取设备, 天线环扫一周内可录取高达400批目标的坐标数据。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 在目前的雷达中, 往往同时有半自动录取和自动录取设备。 在人工能够正常工作的情况下, 一般先由人工录取目标头两个点的坐标, 当计算机对这个目标实现跟踪以后, 给录取显示器画面一个跟踪标志, 以便了解设备工作是否正常, 给予必要的干预, 它的主要注意力可以转向显示器画面的其它部分, 去发现新的目标, 录取新目标头两个点的坐标。4.7

81、雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 这样既发挥了人工的作用, 又利用机器弥补了人工录取的某些不足。 如果许多目标同时出现, 人工来不及录取的时候, 设备可转入全自动工作状态, 操纵员这时候的主要任务是监视显示器的画面, 了解计算机的自动跟踪情况, 并且在必要的时候实施人工干预。 这样的录取设备, 一般还可以用人工辅助, 对少批数的目标实施引导。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理1. 目标距离数据的录取目标距离数据的录取 （1）单目标距离编码器）单目标距离编码器 将时间的长短转换成二进制数码的基本方法是用计数器, 由目标迟后于发射脉冲的迟延时间tR来决定计数时间的长

82、短, 使计数器中所计的数码正比于tR, 读出计数器中的数, 就可以得到目标的距离数据。图4.53就是根据这一方法所组成的单个目标的距离编码器。4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理图图 4.53 单目标距离编码器单目标距离编码器(a) 组成框图组成框图; (b) 各点波形各点波形 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 雷达发射信号时, 启动脉冲使触发器置“1”, 来自计数脉冲产生器的计数脉冲经“与”门进入距离计数器, 计数开始。经时延tR, 目标回波脉冲到达时, 触发器置“0”, “与”门封闭, 计数器停止计数并保留所计数码。在需要读取目标距离数码时, 将读数控制

83、信号加到控制门而读出距离数据。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 若计数脉冲频率为f, 距离取样间隔R=1/f, 由读出的距离数码N, 可确定目标时延tR和目标的距离R: (4.8.1-1) (4.8.1) 式中，c是光速；采用近似等号，是因为启动脉冲和回波脉冲不一定与计数脉冲重合, 见图4.53中的t1和t2。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理（2）多个目标距离编码器）多个目标距离编码器 图图 4.54 多个目标距离编码器多个目标距离编码器 多目标情况下的计数器做全程计数，只是在有目标回波脉冲的时刻将此时的计数值读出，作为该目标的距离数据。4.7 雷达

84、点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 （3）影响距离录取精度的因素）影响距离录取精度的因素 影影响响距距离离录录取取精精度度的的因因素素有有三三项项:（a）编码器启动脉冲与计数脉冲不重合的误差t1; （b）计数脉冲频率不稳定; （c）距离量化误差t2 。4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理提提高高录录取取精精度度的的途途径径: （a）将计数脉冲用同步分频的方法形成发射机触发脉冲和编码器启动脉冲, 可以消除误差t1。 （b）晶体振荡器的频率稳定度可达10-610-7, 采用它，可以有效地减小计数脉冲不稳定误差。 （c）提高计数器时钟频率f可以减小距离量化误差。 在实际应用中,

85、 通常取距离量化单元R等于或略小于雷达的脉冲宽度。此外, 还可以采用电子游标法和内插法来提高距离测量和距离录取的精度。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理2. 目标角坐标数据录取目标角坐标数据录取 (1) 等等信信号号法法。图4.55示出等信号法方位中心估计的示意图。图图 4.55 等信号法方位中心估计示意图等信号法方位中心估计示意图 正北4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 在某些自动检测器中, 检测器在检测过程中一般要发出三个信号, 即回波串的“起始”, 回波串的“终止”和“发现目标”三个判决信号。 前二个信号反应了目标方位的边际, 可用来估计目标方位。

86、设目标“起始”时的方位为1, 目标“终止”时读出的方位为2, 则目标的方位中心估计值0为 (4.8.2) 在实际应用中, 阶梯检测器、滑窗检测器、程序检测器等都可以采用这种方法来估计方位中心。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理（2 2）加权法加权法。加权法估计方位的原理示于图4.56中。图图 4.56 加权法估计方位原理图加权法估计方位原理图（a）系统构成）系统构成 (b)原理示意图原理示意图 +-方向图移动方向4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 量化信息经过距离选通后进入移位寄存器。移位寄存器的移位时钟周期等于雷达的重复周期。雷达发射一个脉冲, 移位寄存

87、器就移位一次。这样，移位寄存器中寄存的是同一距离量化间隔中不同重复周期的信息。对移位寄存器的输出进行加权求和, 将左半部加权和加“正”号, 右半部加权和加“负”号, 然后由相加检零电路检测。当相加结果为零时, 便输出一个方位读数脉冲送到录取装置, 读出所录取的方位信息。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 合理地选择加权网络是这种方法的核心问题。通常在波束中心权值为“0”, 而两侧权值逐渐增大, 达到最大值后再逐渐下降为“0”。 因为在波束中心, 目标稍微偏移天线电轴不会影响信号的平均强度, 即信号幅度不因为目标方位的微小偏移而发生明显变化, 这就难以根据信号幅度的变化判明方

88、位中心, 所以在波束中心点赋予零权值。4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 但是在波束两侧, 天线方向图具有较大的斜率, 目标的微小偏移将影响信号的幅度和出现的概率, 所以应赋予较大的权值。 当目标再远离中心时, 由于天线增益下降, 过门限的信号概率已接近于过门限的噪声概率, 用它估计方位已不可靠, 所以应赋以较低的权值, 直至零权值。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 (a)增量码盘（增量码盘（单向和双向两种扫描结构） 1）单向扫描结构。增量码盘是最简单的码盘。它在一个圆盘上开有一系列间隔为的径向缝隙, 圆盘的转轴与天线转轴机械交链。圆盘的一侧设有光源,

89、另一侧设置有光敏元件, 它把径向缝隙透过来的光转换为电脉冲。图4.60(a)所示为圆盘上开缝的示意图, 图4.60(b)是用增量码盘构成的角度录取装置。 3. 天线轴角数据的录取天线轴角数据的录取4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理图图 4.60 增量码盘及由它构成的录取装置增量码盘及由它构成的录取装置(a) 增量码盘增量码盘; (b) 录取装置原理图录取装置原理图 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 图中光源的光经过有缝的屏蔽照向码盘, 使得码盘上只有一个增量缝隙受到光照。透过增量缝隙的光由光敏元件接收, 形成增量计数脉冲P2送往计数器计数。码盘上还有一个置

90、零缝隙, 每当它对着光源时, 光敏元件产生计数器清零脉冲P1。作为正北的标志, 有时又把置零缝隙叫做正正北北缝缝隙隙。由于增量缝隙是均匀分布的, 因而当天线转轴带动码盘时, 将有正比于转角的计数脉冲P2进入计数器, 从而使数码代表了天线角度。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理图图 4.61 带转向缝隙的增量码盘和由它构成的录取装置带转向缝隙的增量码盘和由它构成的录取装置(a) 码盘码盘; (b) 录取装置框图录取装置框图 2）双向扫描结构。4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理图图 4.61-1 转向不同时计数脉冲与转向信号的时间关系转向不同时计数脉冲与转向信

91、号的时间关系(a) 正向正向; (b) 反向反向 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理图图 4.61-2 转向鉴别电路转向鉴别电路 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 增量码盘的制作比较容易, 附属电路也不复杂, 但在工作过程中如果丢失几个计数脉冲或受到脉冲干扰时, 计数器就会发生差错, 直到转至清零脉冲出现的位置之前, 这种差错将始终存在, 而且多次误差还会积累起来, 所以应加装良好的屏蔽, 防止脉冲干扰进入。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 (b) 绝对码盘绝对码盘（二进制码盘和循环码盘两种） 二进制码盘和循环码盘都可以直接取得与角度

92、位置相应的数码, 不必像增量码盘那样经计数积累才能取得各角度位置相应的数码。图4.62画出了这两种码盘的示意图。4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理图图 4.62 五位码盘图形五位码盘图形(a) 二进制码盘二进制码盘; (b) 循环码盘循环码盘 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 数码直接在码盘上表示出来, 最外层是最低位, 最里层是最高位, 图中只画出了 5 位。目前这类码盘最好的可做到16位, 即最外层可分为216=65536个等分, 每个等分为0.0055, 可见这时录取角度数据的精度很高。 1）二二进进制制码码盘盘。读出的数直接就是并行的二进制数码,

93、比较方便, 但这种码盘有一个严重缺点, 即读数可能出现大误差。 见图4.62(a)。4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 例如：当角度位置原来为15(即为01111)变为16(即1000)时, 五位数字全变了, 原来是0变成了1, 原来是1变成了0。 由于制造码盘时存在的误差, 以及光电读出设备所存在的误差, 在数码变换的交界处往往不能截然地分清楚。这样从15变为16的时候, 有可能在变换过程中读出从0到31的任何数值, 因而会产生大误差。在其它一些位置上, 如7变成8, 23变成24, 31变成0等等, 都有可能发生类似的错误。4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据

94、处理 2）循环码盘循环码盘。为了克服二进制码盘的严重缺点, 实际使用的码盘大多是循环码盘。循环码的特点是相邻两个十进制数所对应的循环码只有一位码不相同, 以十进制数7和8为例, 它们的二进制数码每一位都不相同, 但它们的循环码只有最高位不同, 表4.1列出十进制数015的二进制码和循环码。4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理表表 4.1 十进制数及其等值的二进制码的循环码十进制数及其等值的二进制码的循环码 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 循环码是一种变权代码, 不能直接进行算术运算, 因此必须把循环码变换为二进制码。用G表示循环码, Gn表示循环码的第n位

95、, 用B表示二进制码, Bn表示二进制码的第n位, 由循环码变换为二进制码的规律如下: （ 表示逻辑异或运算）(4.8.7) 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理图图 4.62-1 并行循环码变换为并行二进制码并行循环码变换为并行二进制码 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理图图 4.63 用循环码盘的角度录取设备用循环码盘的角度录取设备 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理4. 综合显示器举例综合显示器举例 图图 4.64 综合显示器画面示意图综合显示器画面示意图 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 显示器采用的示波管是53c

96、m(21英寸)磁聚焦加辅助聚焦的彩色显像管, 光点直径达到0.3mm以下, 分辨力很高。 主扫描和字符扫描共用一对偏转线圈, 电感量为90 H。 偏转放大器的带宽对于大信号为3MHz, 对于小信号可达15 MHz, 故字符保真度良好, 书写速度较高, 平均书写时间仅2.5s。光点作满屏偏转的时间为45s, 若需要快速偏转 可采用加高放大器电源电压的方法来缩短偏转时间, 其效果为10s。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理图图 4.65 综合显示器组成方框图综合显示器组成方框图 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 该显示器设有显示器专用的中央处理计算机, 从而

97、有较强的脱离数据处理计算机而独立工作的能力和灵活多样的功能。目标坐标数据处理系统以自动方式录取, 在天线环扫一周内可录取高达400批目标坐标数据。图4.65是这种航空管制用的综合显示器组成方框图。它它主主要要包包括括: 天线轴角编码和分解，显示处理和控制，矢量产生，字符产生和视频压缩等部件。4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 （1）天线轴角编码和分解）天线轴角编码和分解 目标方位角的数据由增量码盘提供, 而正、余弦产生器采用只读存贮器法。图4.66是这种天线轴角编码和分解的组成方框图。图图 4.66 天线轴角编码和分解方框图天线轴角编码和分解方框图 4.7 雷达点迹录取和数据

98、处理雷达点迹录取和数据处理 其方法是先对增量码盘提供的增量脉冲进行计数, 取得天线方位角的数码, 然后以此数码作为地址从只读存贮器中读出sin和cos数码。为了减小只读存贮器容量, 只在其中存放045范围内的sin和cos数码。这些数码以及其它图形字符数码经显示器接口微处理机按程序送给控制部件和图像产生部件。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 （2）控制部件）控制部件(或称管理部件或称管理部件) 它主要由微处理器(MPU)构成, 其其主主要要任任务务在在于于产生写字符、 画矢量的各种控制信号。 显示器有16种功能, 如画径向扫描线、写字、画符号、画航迹矢量、画地图矢量、指示

99、目标运动方向等等。与这16种功能相对应, 在控制部件中存放有16种子程序, 每种子程序有几十条指令, 执行16种子程序中的哪一条, 由显示器接口微处理机的四位功能码控制。按照这种功能码格式, 控制部件向矢量产生器和字符产生器发出控制信号, 同时向示波管送出相应的辉亮信号。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 （3）矢量产生器）矢量产生器 矢矢量量产产生生器器由由X、Y两路完全相同的矢量产生电路组成。 这里采用加法器进行累加的方法完成数字乘法器(频率调制器)的功能。矢量产生电路中专设有偏心和展开控制装置。它采用把数据乘以115倍的方法将矢量扩展相应倍数, 偏心的最大范围为荧光屏

100、的一个半径。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 （4）字符产生器）字符产生器 在字符产生器中设有字符存贮库, 存有96种字母和符号标志, 采用偏转控制法形成字符。构成字符的段数有16种走向, 确保了字符有较高的保真度。字符产生部件在控制器的作用下, 按照来自字符存贮库的数据, 送出字符偏转信号和辉亮信号至X、 Y扫描放大电路和辉亮形成电路。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 （5）视频压缩）视频压缩 由于要显示的二次综合信息量很大, 为了确保不丢失一次雷达信息, 对一次信息采用了时间压缩技术。时间压缩器里采用了两个分开的存贮器, 当一个用来写入实时信息时, 另一个则用高速读出信息, 两个存贮器交替进行读写操作。由于每个重复周期中高速读出一次信息所用时间很短, 所以有较多的时间用来显示经过计算机处理的二次信息。4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理 最后需要再说明一点, 为了便于人机对话, 该综合显示器有多种人工干预功能。由于目标坐标数据的录取已经采用全自动方式, 因而显示器已用不着担负坐标录取任务。但是操纵员可以凭借显示器对计算机实施多种方式的人工干预。 4.7 雷达点迹录取和数据处理雷达点迹录取和数据处理