Мини-лекции. Радиолокация. Индикаторы...

   Если антенны РЛС это начало процесса, то индикаторы или как сейчас их назвали бы, — мониторы, окончание. Мы видим уже результат работы РЛС. Конечно автоматизация как бы тоже присутствует, но всё же... Не знаю как насчёт современных мониторов, на современных РЛС, но до недавнего времени это были индикаторы на ЭЛТ, — электронно-лучевых трубках. Если какие-то трубки для Вас это новость, то вспомните свои старые и не очень телевизоры. То, с помощью чего Вы и смотрите (смотрели) телевидение и есть ЭЛТ! Конечно, всё вокруг неё не так как может быть на РЛС, но природа одна и та же!

   Посмотрите на рис1. Вот она во всей красе. Это в общем виде радиолампа со всеми основными составляющими. Нить накала разогревающая катод. Катод это металлический электрод покрытый активным веществом и испускающий электроны. Далее идут электроды разгоняющие поток электронов и сжимающие поток в луч, похожий на иглу (в нашем воображении конечно, мы же электроны-то не видим). Стеклянный корпус-колба ЭЛТ заканчивается справа круглым, плоским (ну почти) дном. Изнутри дно колбы покрыто люминафором, специальным веществом светящимся под ударами электронов. Так, что луч оставляет след в виде светящегося пятнышка. Насколько мне известно, ЭЛТ для РЛС изготовляют с желтовато-зелёного цвета экраном. Хотя в принципе цвет не имеет значения. Считается, что зелёный цвет более благоприятный для зрения, а таращиться на экран приходится долгое время и в общем виде, — круглые сутки... Когда в старые, добрые времена телевизоры были чёрно-белые, то экраны вовсе не были белыми, а? Правильно, — голубого цвета! Отсюда и любимый шестидесятых годов «Голубой огонёк»!

   Ну и что с того, что луч заставляет светиться экран индикатора? Ну, пока ничего, пока только для справки. Но есть электрод, управляющий, который может управлять яркостью пятна или вовсе «потушить свет»! Это во-первых! А во-вторых есть ещё две пары электродов, две пары пластин. Они для Вас окрашены в разные цвета: горизонтальные красным, вертикальные зелёным. Для чего они? Чтобы управлять лучом, нет не яркостью, а местом положения на экране. Горизонтальные управляют лучом по вертикали, вертикальные наоборот, по горизонтали. Отмечу сразу же, что если пластины действуют на луч как на заряженные частицы, то с помощью электромагнитов можно влиять на луч как электрический ток (поток электронов). Кстати, если кто не знает, именно так лучом управлялось в телевизоре. А, с помощью пластин только в осциллографах и прочих электронных приборах (у нас ведь тоже прибор, где-то, в чём-то?).

   Как это всё работает? На вертикальные пластины подают с генератора горизонтальной развёртки пилообразное напряжение рис2. Горизонтальная линия делящая этот зигзаг на две половинки, — нулевой уровень. Ниже пила имеет отрицательное значение, выше положительное. Точка пересечения с нулевой и есть в общем виде та, наша первоначальная светящаяся точка, с которой мы и начинали наше знакомство с ЭЛТ. Что получается в результате? Луч двигается слева-направо и оставляет светящийся след. В момент достижения края экрана (условно) управляющий электрод «тушит свет», а генератор скачком возвращает луч на левый край экрана (условно). Мы процесс возвращения не видим! Далее свет включается и мы опять видим светящуюся, горизонтальную линию. Ну и что с этого?

   Ну, да! Пока ничего. Пока на горизонтальные пластины не будет подан какой либо сигнал. Для РЛС это отражённые импульсы от объекта (для военных, — цель). На экране мы видим всплески рис2 внизу, на экране. Самый первый слева это импульс излучения, — остальные эхо-сигналы от целей. Чем дальше цель тем дольше будет идти к нам эхо, тем правее на экране будет всплеск! Ну, а далее приспособить шкалу расстояний (дальности), — дело техники. Такой индикатор называется индикатором дальности. Имеется в виду реальное расстояние от РЛС до цели или наклонная дальность, но не горизонтальная! Конечно неудобно и даже очень рассматривать и тем более проводить измерения с такой шкалой как на рис2. Хотелось бы подробнее? Но как? Вот два варианта...

   Первый, применить круговую развёртку как показано на рис8. В данном случае шкала дальности будет растянута в 3,14 раза по сравнению с обычной горизонтальной. На рисунке большой импульс излучения, остальные два, — эхо-сигналы. Но как показала практика этот вариант тоже как-то не очень? И придумали! Посмотрите на рис3. Здесь показан принцип работы ИД, — индикатора дальности как в обычном режиме, так и в режиме растяжки. Как это работает? В обычном режиме пусковой импульс запускает передатчик РЛС и одновременно включает генератор пилообразного напряжения. Луч на экране ИД начинает двигаться слева-направо и заканчивает у правого края. Край экрана есть для данной РЛС максимальное расстояние на котором она (РЛС) может обнаружить цель. С приходом следующего пускового импульса цикл повторяется! И так до бесконечности...

   В режиме растяжки пусковой импульс запускающий развёртку луча задерживается на нужное нам время. В этом режиме генератор пилообразного напряжения переключен на работу, на короткий промежуток времени. Не вдаваясь в технические подробности, мы на экране видим лишь небольшой отрезок времени, точнее отрезок шкалы дальности. Всё это показано на рис4a, так ещё, мы видим лишь 10 км шкалы, а не все 50! И хотя на примере мы наблюдаем начало шкалы, а на рис3b другой, более отдалённый, дела не меняет. Оператор может управлять движением импульса во времени и таким способом осмотреть в растянутом режиме всю шкалу. Существует и способ одновременного вывода растянутого участка на отдельный экран. Это позволяет тщательно работать с нужным участком шкалы не теряя контроля за всей шкалы!

   Кроме круговой развёртки луча существует так называемая радиально-круговая рис9. Здесь бедный луч гоняют не только по кругу, но и от центра экрана к краю! Такую картину Вы могли видеть по ТВ и в фильмах. Это когда показан экран индикатора РЛС с вращающимся светлым радиусом-лучом, а на экране всякая ерунда видна. Для чего нужна такая развёртка? Её применяют в ИКО, — индикаторах кругового обзора. Посмотрите на рис5,6. На первом рисунке схематическая карта местности. Над ней пролетает самолёт с РЛС кругового обзора и сканирует. Как? Очень просто, антенна РЛС формирует узкую ДН по горизонтали и широкую по вертикали. В основном косекансную. Мало того, что антенна пуляет по поверхности свои импульсы, так она ещё и вертится, как бы освещая всё вокруг. И естественно ИКО перед оператором крутит лучом и стало быть рисует радиолокационный обзор. Вот примерно как на рис6. Наиболее светится след от металлических объектов (кораблей). Хуже от строений. Ещё хуже от поверхности земли. А почему море чёрное (тёмное)? Дело в том, что под самолётом находится мёртвая зона. Он не видит в радиусе некоего круга. А вне его лучи от РЛС падают на поверхность воды под углом и естественно преломившись, отражаются под таким же углом. И стало быть обратно в антенну РЛС не попадает. И в лучшем случае (при волнение водной поверхности), лишь мизерная доля...

   На рис9 вокруг экрана располагается азимутальная шкала. Тонкие кольца на экране, сформированные электронным способом кольца дальности. Чем дальше кольцо от центра тем дальше от РЛС объект. Вот и получается, что наш ИКО, — индикатор, типа дальность-азимут. Если на экран нанести радиальные линии то мы получим множество квадратов соответствующих подобным квадратам на местности. Ну и далее... А, что за ерунда на рис10? Это тот же ИКО, но со смещённым центром, в нашем случае к нижнему краю. Есть варианты смещения центра даже за пределы экрана. На ИКО мы видим сектор обзора и такие индикаторы называются секторными. А вырезав из всей картинки рис4с (электронным способом, естественно) вот такой голубой сектор-квадрат, мы можем по аналогии с ИД рис3 и 4a видеть на экране рис7 все подробности.

И хотя здесь развёртка не радиально-круговая, а растровая (как в телевизорах) но искажения не происходят. И теперь оператор может с большей точность определить координаты дальность-азимут и автоматически передать кому надо! Здесь a-d или b-c угол сектора, а a-b или с-d отрезок дальности. Красная черта, — визир дальности, голубая, — азимута. Вот пожалуй и всё о индикаторах применяемых на РЛС.

В следующей мини-лекции мы поговорим о видах радиолокации и в том числе о «экзотических». http://www.proza.ru/2018/05/27/530