УnРI ВЛЕНКЕ
1ЕХНКЧЕСК0Й ЗКСПЛОАТАЦИИ
ВОЕННО-ВОЗДУШНЫХ СИЛ
ВС СОЮЗА Г-СР
ЛЕНИНГРАДСКАЯ
И Р..С НО3Н А КЕПНkК
ВОЕННО-ВОЗДУШНАЯ
ИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ
ИНЖЕНЕР-КАПИТАН
А. М. ХАЛФИН
ИНДИКАТОРЫ
РАДИОЛОКД:ЩОННЫХ
СТАНЦИЙ
МАТЕРИАЛЫ
5-го СБОРА ИНЖЕНЕРОВ
ПО СПЕЦОБОРУДОВАНИЮ
ВЕС ВС СОЮЗА ССР
Реданцк о и к о-Издатальс к и в Отдач
Гльзкеге Инженера BBG ВО Сою и СОР
МОСКВА 1846 ЛЕНИНГРАД
i
Экз. №.
ИНЖЕНЕР-КАПИТАН
А. М. ХАЛФИН
ИНДИКАТОРЫ
РАДИОЛОКАЦИОННЫХ
_ СТАНЦИЙ
РЕДАКЦИОННО-ИЗДАТЕЛЬСКИЙ ОТДЕЛ
ГЛАВНОГО ИНЖЕНЕРА ВВС ВС СОЮЗА ССР
МОСКВА 1946 ЛЕНИНГРАД
РЕДАКТОР
ИНЖЕНЕР-ПОДПОЛКОВНИК
д. д. дьяков
Подписано к печати 21.11.46. Печ. листов 1,5. Авт. листов 1,3.
В 1 печ. листе 42688 зн. Бумага 62 X 90. Зак. № 1711/132 ВЦ 56482
Типо-литография ЛКВВИА
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время существуют сотни различных типов ра-
диолокационных установок, решающих весьма разнообразные
задачи. Это привело к большому разнообразию, в первую оче-
редь, устройства индикаторной части установок (отметчиков).
В данном обзоре излагаются основные принципы действия
индикаторных устройств и
Для решения основной
Задачи радиолокации—об-
наруживать и определять
координаты различных объ-
ектов (самолетов, судов и
т. п.) на значительных рас-
стояниях, намного превы-
шающих оптическую види-
мость, наибольшее распро-
некоторые тенденции их развития
СТранение получил т. Н. Рис. 1. Блок-схема радиолокационной'
импульсный метод	установки.
На рис. 1. изображена
упрощенная блок-схема радиолокационной установки. Генера-
тор узких импульсов Ги, с помощью модулятора М, заставляет
передатчик П весьма коротких волн (весьма высоких частот)
генерировать кратковременную серию волн, излучаемую в про-
странство с помощью направленной антенной системы А. Такую
серию волн обычно сокращенно называют импульсом или зон-
дирующим импульсом.
Отраженный от объекта импульс (эхо-сигнал) улавливается,
обычно, той же антенной А, усиливается весьма чувствительным
приемником Пр и попадает на отметчик О в виде всплеска на-
пряжения, имеющего примерно ту же длительность, что и ос-
новной импульс. Переключение антенны с передачи на прием
осуществляется в специальном блоке ПП.
Отметчик или индикаторное устройство представляет собою
специально приспособленный электронно-лучевой осциллоскоп.
Принцип действия индикатора заключается в следующем.
Одновременно с запуском передатчика, генератор импульсов
Ги запускает цепи развертки индикатора. При наличии цели, т. е.
3
отраженного эхо-сигнала, на оси развертки появится отметка—
след отклонения электронного луча в трубке под дейст-
вием всплеска напряжения с выхода приемника. Электронный
луч начинает свое движение по оси развертки (оси времени)*
одновременно с моментом излучения импульса в пространство.
Таким образом, расстояние от начала оси времени до начала
отметки, при известной скорости развертки позволяет измерять-
расстояние до цели.
Пусть искомое расстояние г. Тогда [время распространения
.	, 2г
зондирующего импульса до цели и обратно будет г = -~, где
с—скорость света — 300000 км/сек. Обозначим скорость разверг-
ки на экране трубки через Тогда координата отметки
к = vj — -—- г.
х с
Величина определяет масштаб шкалы отметчика. Даль-
ность г может быть непосредственно нанесена на экран в виде
делений, в данном случае, равномерной (линейной) шкалы. Сказан-
ное иллюстрируется на рис. 2 и отно-
сится к простейшему индикатору,,
который принято в настоящее время
называть индикатором типа
Импульсный метод обладает тем-
существенным преимуществом, что
приемник работает во время паузы,
между посылками импульсов, когда пе-
редатчик выключен. Кроме того, необ-
ходимые для создания кратковремен-
ных импульсов, весьма короткие волны
(метрового, дециметрового и санти-
метрового диапазонов) хорошо отра-
жаются от небольших целей, таких,
как самолет, судно и т. п. Волны этих;
диапазонов оказалось также возмож-
ным посылать в пространство в виде
весьма направленных, узких пучков,
расстояние до цели, измеряя ничгож-
.Зонирующие импуми.
t
Рис. 2. Принцип измерения
дальности индикатором
типа А.
Индикатор определяет
ные промежутки времени t, которые необходимы для распро-
странения импульса до цели и обратно. Одной микросекунде
соответствует расстояние в 150 м, 10 микросекундам —1500 м и
т. д. Тнким образом отметчик можно назвать с этой точки зре-
ния микросекундомером.
Чем короче длительность импульса т (рис. 2), тем точнее
можно определить расстояние до цели и тем лучше можно
различить между собою две цели, расположенные близко друг
за другом. Эта способность радиолокатора различать две близ-
ко расположенные друг к другу цели называется его разре-
шающей способностью.
, Длительность импульса в современных установках не может
быть сделана менее 0,1 мксек., и обычно лежит в пределах
0,5—1 мксек, (иногда больше). Это ограничивает разрешающую
способность 75—150 метрами.
Промежуток времени между посылками импульсов Т (рис. 2)
обычно берется не более 1/50 сек. с той целью, чтобы осцилло-
грамма отметки повторялась на экране индикатора не менее
50 раз в секунду и казалась наблюдателю светящейся непре-
рывно, за счет стробоскопического эффекта, как в кино. С дру-
гой стороны, допустимое уменьшение продолжительности про-
межутков Т определяется максимальным радиусом действия
установки, измеренным в микросекундах. Необходимо, чтобы
импульс, отраженный от наиболее удаленного объекта, пришел
«обратно еще до того, как будет излучен следующий импульс.
В рассмотренном отметчике типа „А“ двойная скорость дви-
жения. луча по экрану (двойная скорость развертки 2од) должна
быть го столько раз меньше скорости распространения электро-
магнитных волн с, во сколько раз длина шкалы на экране мень-
ше расстояния до наиболее удаленной цели. Если масштаб
шкалы таков, что 1 лгм на экране соответствует 1 км в про-
странстве, то скорость развертки будет 150000 мм]сек или
150 л1сек. В станциях большой точности встречается в десятки
раз более крупный масштаб, что соответствует в десятки раз
большей скорости развертки.
Отметка должна осуществляться в течение миллионных долей
«секунды. Отсюда видно, что для построения индикатора необ-
ходим безинерционный прибор. Таким прибором и является
электронно-лучевая трубка, которая для решения некоторых
задач индикации оказалась незаменимой. Но даже в тех случаях,
где принципиально можно обойтись без осциллоскопа, примене-
ние последнего дает весьма существенные преимущества, глав-
ное из которых—возможность наблюдать независимо и одновре-
менно несколько объектов.
Что касается измерения угловых координат цели: углов ази-
мута и места, то оно производится чаще всего путем измере-
ния углов поворота антенной системы, при которых отметка
на осциллоскопе имеет максимальную величину. Применяются
и другие, более тонкие, способы измерений, известные из тех-
ники радиопеленгования: (метод равносигнальной зоны и др.).
В целом индикаторное устройство состоит из одного или
нескольких электронно-лучевых трубок и ламповой схемы, с по-
мощью которой осуществляются питание и управление труб-
5
ками, синхронизация развертки с посылкой импульсов и самый
процесс развертки.
Для ясного представления о работе индикаторных устройств,
о возможностях индикаторной техники и о ее развитии, необхо-
димо ознакомиться с элементами этих устройств.
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА
Схема типичной электронно-лучевой трубки и ее вклю
чеиия изображена на рис 3. Катод К, цилиндр Венельта
или управляющий электрод ЦВ, 1-ый анод 1А, и 11-ой анод ПА
образуют т. и. электронный прожектор. Назначение этого
электронного прожектора — создание пучка быстрых электронов
ЭЛ, сходящихся на экране трубки Э в возможно маленькое-
нятно.
Рис. 3. Схема устройства и включения электронно-лучевой
трубки.
Фокусировка электронных пучков или лучей осуществляется:
с помощью двух электронных линз, образованных полями между
цилиндром Венельта и первым анодом и между первым
и вторым анодами. Как видно из схемы включения, на
электроды прожектора поданы возрастающие потенциалы, т. е.
потенциал первого анода больше, чем потенциал цилиндра Ве-
нельта, а потенциал второго анода больше, чем первого. На
рис. 4 показано отдельно действие электронной линзы. В том
случае, когда потенциал /7, больше линза получается соби-
рательной, т. е. расходящийся пучок лучей превращается в схо-
дящийся. Фокусировка получается за счет действия сил элек-
трического поля. В электронной оптике доказывается, что элек-
тронные лучи преломляются эквипотенциальными поверхностями;
•лоля также, как световые лучи — поверхностями линз. На рис.
4 цифрами 1, 2, 3, 4, . . . обозначены эквипотенциальные
поверхности, имеющие вблизи оси линзы сферическую форму,
^аким образом действие электронной линзы можно представить
оббе как действие бесконечно большого числа бесконечно тон-
ких линз, поставленных вдоль оси. А ряд линз, поставленных
друг за другом действует как одна линза.
Замечательной особенностью электронных линз является воз-
можность легко управлять их фокусным расстоянием, г. е.
оптической силой. Для этого достаточно изменять интенсив-
ность электрического поля между электродами линзы, т. е. из-
менять разность потенциалов между ними.
Фокусировка электронного пучка в осциллоскопе достига-
ется с помощью одной ручки регулировки Ф, которая позво-
ляет плавно изменять
потенциал на первом
аноде. При этом, регу-
лируется фокусное рас-
стояние как первой
линзы прожектора, так
и фокусное расстояние
второй линзы, ибо 1-ый
анод является общим
электродом обоих линз.
Ручка фокусировки всегда выводится на переднюю панель инди-
катора.
Согласно закону Ленарда, сила света, излучаемая экраном Е>
под действием бомбардировки его электронными лучами, опре-
деляется выражением
иг
и,
- чИь
Рис. 4. Электронная линза.
1 — AiLJa св.
где А -— коэфициент пропорциональности, определяющий свето-
вую отдачу экрана в св/ватт, i—ток пучка, Ua—потенциал вто-
рого анода (считая потенциал катода равным нулю). Ua опре-
деляет скорость электронов, с которой они обрушиваются на
экран. Произведение iUa определяет мощность электронного
пучка.
Для того, чтобы- сделать яркость пятна и его отклонение на
экране независимыми друг от друга, потенциал Ua берется по-
стоянным. Яркость пятна управляется изменением тока пучка.
Для этой цели служит цилиндр Венельта, на который подается
'.равнительно небольшой отрицательный потенциал относительно
катода, наподобие смещения на сетке усилительной лампы. Ци-
линдр Венельта и действует как управляющая сетка лампы,
почему называется часто управляющим электродом. Меняя
смещение на нем, мы регулируем число электронов, покидаю-
щих пространственный заряд, образующийся около катода.
достаточно большом отрицательном смещении можно „заперет!/
трубку. Существенно, что управлять яркостью пятна моле-
но весьма быстро, так как процесс управления током пучкд
также без инерционен, как и процесс управления током обый-
иой электронной лампы.
Если эхо-сигнал (всплеск) с выхода приемника подать на
управляющий электрод трубки (на входную клемму вх рис. 3),
то отметка будет выглядеть в виде светлого пятнышка на экране.
Такой способ называется яркостной отметкой, играющей в но-
вых установках основную роль. Ручка Я> с помощью которой
регулируется постоянное смещение на цилиндре Венельта (яр-
кость отметки) также выводится на переднюю панель прибора.
В связи с разработкой локационных станций кругового обзо-
ра и бомбардировочных прицелов, были разработаны трубки
с весьма инерционным экраном, свечение которого про-
должается в течение десятков секунд и даже минут после того,
как электронный пучок прекратил возбуждать экран. Такой экран
состоит из двух слоев: первый, ближайший к электронному
пучку, ярко светится голубым светом. Это свечение прекраща-
ется почти сразу после прекращения бомбардировки. Второй
слой возбуждается уже не электронами, а светом первого слоя
и светится желтым светом длительное время.
Отклонение пучка в трубке может производиться двумя
способами-, с помощью электрического поля, создаваемого двумя
парами взаимно перпендикулярных отклоняющих пластин („х* и
„у“ на рис. 3), или с помощью магнитного поля, создаваемого
отклоняющими катушками. Такие отклоняющие катушки обра-
зуют „ярмоа, одеваемое на горло трубки.
Отклонение пучка от центрального положения под действием
электрического поля вызывается отклоняющим напряжением Ux,
приложенным к пластинам „х“, и определяется выражением
~ — с и —	7
2Uad
где а-—длина отклоняющих пластин вдоль оси, d — расстояние
между ними, Ьж— расстояние от конца отклоняющих пластин до
экрана и Ua — напряжение на П-м аноде. Это очень важное соотно-
шение показывает, что отклонение пропорционально отклоня-
ющему напряжению. Оно лежит в основе всех методов разверт-
ки. Если мы хотим, чтобы луч двигался по экрану по какому-то
определенному закону, то для этого необходимо и достаточно,
чтобы отклоняющее напряжение изменялось во времени по тому
же самому закону.
Коэфициент пропорциональности ==
gQ>
называется чув«
8
ствительностью трубки (к отклонению) и, для большин-
ства трубок, лежит в пределах 0,1—0,2 ммщольт. От-
сюда следует, что для отклонения пучка на весь экран, например,
на 100 мм, необходимо, чтобы отклоняющее напряжение изме-
нялось в пределах —250-ь- + 250 в, при чувствительности
0,2 мм/вольт. Для развертки нужны, следовательно, напряжения'
большого размаха. Это приводит к необходимости применять в
цепях развертки усилители напряжения.
При магнитном отклонении, последнее пропорционально откло-
няющему магнитному полю, и, следовательно, ампервиткам в отк-
лоняющей катушке. Число ампервитков, необходимых для мак-
симального отклонения в обычных трубках — порядка 100.
Для того, чтобы фокусировка пятна оставалась достаточно
хорошей по всему экрану, отклоняющие напряжения подают,
обычно, не на одну пластину, а на обе пластины одновременно.
При этом отклоняющие напряжения на каждой из пластин имеют
противоположный знак, как на сетках ламп пушпульного уси-
лителя. В- этом случае потенциал вдоль оси трубки во время
развертки остается постоянным, что и улучшает фокусировку.
ПРОСТЕЙШИЕ РАЗВЕРТКИ
1.	Линейная развертка
В простейшем отметчике типа А (рис. 2) развертка по оси
времени осуществляется по линейному закону. — луч движется
от начала шкалы к концу с постоянной скоростью. Для этого
напряжение развертки Ux должно иметь форму, показанную на
рис. 5 внизу.
Это пилообразное напряжение в своей прямолинейной части
АВ изменяется пропорционально времени. Следовательно коор-
дината пятна на экране также будет изменяться пропорционально
времени. А это значит, что пятно будет двигаться с постоянной
скоростью. Рабочая часть АВ пилообразного напряжения соот-
ветствует рабочему ходу луча. Участок ВС соответствует обрат-
ному ходу, когда луч возвращается из конца шкалы к ее началу.
Обратный ход в соответствии с рис. 5 будет происходить
с непостоянной скоростью: сначала быстро, затем медленно.
Непостоянная скорость движения луча отвечает кривой форме
напряжения обратного хода.
Следует отметить, что обратный ход не играет существен-
ной роли, так как луч при этом, как правило, запирается с по-
мощью импульса отрицательного напряжения, подаваемого на
цилиндр Венельта. Такое запирание луча очищает экран от лиш-
них следов и помех. Оно используется во всех индикаторах.
В отметчиках типа А обычно применяется амплитуд-
ная отметка. В этом случае эхо-сигнал с выхода приемника
подается на отклоняющие пластины „у“.
9
Для получения строго равномерной шкалы дальности на эк-
ране индикатора необходимо строго прямолинейное отклоняю-
Рис. 5. Линейная развертка. Сверху в круге—схема изображения
на экране индикатора (Л1 — отметка „своего* импульса и ближай-
ших местных предметов, Л»! — отметка „эхо-сигнала"). Снизу —
характер изменения во времени напряжения развертки.
гцее напряжение. Создание такого напряжения представляет
значительные трудности. Мы рассмотрим здесь только простей-
Рис. 6. Схема ждущей развертки и принцип ее действия.
шую схему генератора пилообразного напряжения, а именно —
схему т. н. ждущей развертки, приведенную на рис. 6.
При отсутствии сигналов на сетке лампы, имеющей нулевое
смещение, сопротивление лампы постоянному току мало.
Ю
Конденсатор С, называемый часто натекающим, имеет неболь-
шой потенциал, равный потенциалу па аноде лампы.
В момент посылки зондирующего импульса на сетку лампы
подается запирающее напряжение с крутым фронтом. Этот за-
пирающий импульс длится столько времени, сколько должен
занять прямой ход развертки. При запертой лампе напряжение
на С начинает возрастать; происходит хорошо известный про-
цесс заряда конденсатора через сопротивление /?. Напряжение
на С возрастает по экспоненциальной кривой, достигая в момент
насыщения значения £70. Постоянная времени 7?С выбирается
таким образом, чго время рабочего хода t много меньше RC.
Тогда к моменту окончания запирающего импульса, когда лам-
па вновь резко отпирается, конденсатор успевает зарядиться
только до небольшой части напряжения Uo. Используя, следо-
вательно, лишь начальную часть экспоненциальной кривой, мы
получим приблизительно прямолинейную форму напряжения.
После отпирания лампы конденсатор быстро разряжается через
нее до первоначального небольшого значения!
Эта, цаиболае употребительная схема, называется ждущей
потому, что развертка начинается всегда точно в тот момент,
когда приходит запирающий импульс, т. е. когда излучается
основной импульс передатчика. Таким путем осуществляется
жесткая принудительная синхронизация между началом разверт-
ки и работой радиопередатчика. Преимущество этой схемы за-
ключается еще в том, что во время рабочего хода лампа выклю-
чена, и, следовательно, ее параметры не играют особой роли.
Недостаток схемы состоит в малом использовании анодного на-
пряжения Uo, что .приводит к необходимости прибегать к даль-
нейщему усилению пилообразного напряжения.
Следует отметить, что во всех схемах генераторов пилообраз-
ного напряжения используется процесс заряда конденсатора че-
рез некоторое сопротивление. Принцип создания прямолинейной
формы напряжения при значительном использовании анодного
напряжения заключается в том, что ток заряда конденсатора 10
поддерживается постоянным. Действительно: заряд на конденса-
торе всегда равен q ~ CUс. Если этот заряд q накопился за t се-
кунд, то заряд, накопившийся за одну секунду, будет в t раз
меньше, т. е. -~-~С Но • есть ток 10, который мы сде-
лали постоянным. Следовательно Uc — т. е. изменяется пря-
мо-пропорционалыю времени, что и требовалось.
В таких схемах вместо постоянного сопротивления /?, приме-
няют, например, пентод, анодный ток которого почти не зависит
от напряжения на аноде. Применяются и другие методы стаби-
лизации зарядного тока.
И
2.	Круговая развертка
Круговая развертка часто применяется в индикаторах радио-
высотомеров и в других устройствах. Ее преимущество по срав-
нению с линейной разверткой заключается прежде всего в ^ом,
что при одинаковом диаметре трубки получается в к раз более
длинная ткала.
Если на пластины „х“ и „уи- одновременно подавать какие
либо изменяющиеся напряжения, то пятно на экране опишет опре-
деленную кривую. Наоборот, если луч движется по какой-то
кривой, то всегда можно разложить это движение на составляю-
щие по осям „х“ и и_у“. Для этого достаточно спроектировать
движущуюся точку на оси координат. Проекция точки, двигаю-
щейся с равномерной скоростью по кругу, дает синусоидальные
движения по осям, сдвинутые друг относительно друга на 80°.
Поэтому, для осуществления круговой развертки достаточно к
пластинам „х;< и „у“ приложить синусоидальные напряжения,
сдвинутые по фазе на 90°, г. е. находящиеся в квадратуре, как
это изображено на рис. 7.
Рис. 7. Круговая развертка.
Для того, чтобы осуществить в этом случае амплитудную
отметку, выпускаются трубки со специальным централь-
ным отклоняющим электродом. Последний представляет собою
либо металлический стерженёк, укрепленный по оси трубки и
выведенный наружу в центре экрана, либо два воронкообразных
электрод,а, размещенных в конце горла трубки. При подаче им-
пульса напряжения на такой центральный отклоняющий электрод,
на круговой развертке получается всплеск, направленный либо
к центру экрана, либо от центра.
12
3.	Спиральная развертка
Разновидностью круговой развертки, встречающейся в неко-
торых устройствах, является спиральная развертка, в которой
значительно эффективнее используется поверхность экрана.
Нетрудно сообразить, что для получения спиральной развертки
достаточно подать на отклоняющие пластины синусоидальные
напряжения, находящиеся в квадратуре, амплитуды которых по-
степенно уменьшаЕОтся или возрастают.
ИНДИКАТОР ПОЛОЖЕНИЯ НА ПЛАНЕ | PPI |
Развитие радиолокационной техники стремительно шло в на-
правлении использования все более коротких волн и все более
узкого, направленного излучения. Уже простая задача обнаруже-
ния воздушных и надводных целей становилась при этом затруд-
нительной, так как просматривание пространства в одном направ-
лении оставляло нас в неведении относительно обстановки во
всех других направлениях.
Отсюда возникла идея „развертки" пространства — последова-
тельное просматривание всех направлений, путем сравнительно
медленного вращения или другого регулярного движения антен-
ной системы. Ясное дело, что для таких станций кругового или
секторного обзора, необходимы специальные индикаторы, в ко-
торых движение луча на экране осциллоскопа повторяло или
соответствовало бы движению импульсов в пространстве.
В станциях кругового обзора для обнаружения целей, антен-
ная система равномерно вращается вокруг вертикальной оси.
Диаграмма излучения по возможности сжата в горизонтальной
плоскости, напоминая собою веер, развернутый в вертикальной
плоскости. Для уверенного наблюдения эхо-сигналов необходи-
мо, чтобы от цели отразилось несколько импульсов. Поэтому,
при узком луче в горизонтальной плоскости и большом радиусе
действия станции, вращение антенны нельзя производить очень
быстро. Практически в подобных станциях антенна вращается со
скоростью до 6 оборотов в минуту.
Представим, что антенна остановилась. Тогда для наблюдения
целей в данном направлении достаточно использовать обычную
линейную развертку. Осуществим эту развертку так, чтобы она
начиналась от центра экрана и чтобы направление того радиуса
на экране, по которому производится развертка, соответствовало-
бы направлению излучения в данный момент. Удобно ориентиро-
вать радиус развертки так, чтобы, когда антенна излучает на
север, развертка шла бы вверх.
Если теперь в соответствии с вращением антенны синхрон-
но и синфазно поворачивать радиус развертки, то положение пят-
13
на „а экране трубки всегда будет правильно отображать поло-
жение импульса в пространстве.
Необходимая для таких индикаторов положения на плане
развертка носит название радиально-круговой. При этой раз-
вертке на экране трубки получается плотный растр; радиусы
тесно прилегают и даже перекрывают друг друга. Поэтому для
амплитудной отметки здесь просто нет места. В таких инди-
каторах отметка всегда осуществляется с помощью модуляции
яркости пятна, наподобие того, как это делается в телевизион-
ных приемниках..
Смещение на управляющем электроде трубки обычно
подбирают так, чтобы при отсутствии эхо-сигналов, луч был
заперт и растр, а также неизбежные „.шумы" приемника не
были видны.
Если полярность всплеска напряжения на выходе приемника
положительная, .т. е. на цилиндре Венельта при отметке полу-
чается положительный импульс напряжения, то цель получа-
ется в виде светлого пятна. А так как отметка от данной цели
получается на нескольких радиусах развертки, то изображение
цели выглядит в виде короткой дужки, наиболее яркой в центре.
Медленное вращение антенны не дает достаточного числа
„кадров" в секунду, чтобы наблюдатель мог видет картину
обстановки сразу на всем экране. Здесь как раз и использу-
ются трубки с инерционным экраном, обладающим длитель-
ным послесвечением, инерция которого заменяет инерцию зре-
ния при пользовании обычными трубками. Для того, что-
бы яркий, медленно вращающийся синхронно с антенной радиус
первичного свечения не мешал наблюдению слабого вторич-
ного свечения, используется желтый светофильтр, расположен-
ный перед экраном. Этот светофильтр хорошо пропускает
желтое длительное послесвечение второго слоя и сильно погло-
щает яркий голубой свет первого слоя.
Индикаторы положения на плане дают картину воздушной
обстановки в ее проекции на горизонтальную плоскость. Третьей
координаты — угла места'или высоты цели, такие индикаторы
не дают. Однако весьма ценным является уже то, что в отличии
от индикатора типа А, здесь получаются сразу две коорди-
наты целей: дальность и азимут, причем цели располагаются
на экране в правильном масштабе. Метод этот обладает исклю-
чительной наглядностью, позволяя наложить на экран индика-
тора прозрачную карту так, чтобы место расположения стан-
ции кругового обзора совпало с центром экрана.
Радиально-круговая развертка может быть осуществлена
несколькими способами, В простейшем случае для этого исполь-
зуется одна пара отклоняющих катушек, которые могут вра-
щаться вокруг оси трубки. Для получения линейной развертки
14
кинематически связать ось вращения
Рис. 8. Радиально-круговая развертка.
по радиус}’, достаточно через катушки пропускать пилообраз-
ный ток той же формы, как изображенная на рис. 5. Если те-
перь катушки вращать синхронно и синфазно с антенной, соот-
ветственно будет поворачиваться радиус развертки, т. е. полу-
чится радиально-круговой1растр.
Для синхронного вращения отклоняющих катушек проще
всего непосредственно,
антенны с механизмом
вращения этих кату-
шек. Но такое реше-
ние приводит к необхо-
димости располагать
антенну вблизи индика-
тора, что не всегда
удобно и возможно.
Следующим шагом
вперед является при
менение сельсин-мото-
ров. Однако механизм
вращения катушек по-
лучается громозким и
тяжелым; в нем дол-
жны быть контактные
кольца для питания
катушек пилообразным
током. Наконец, с чи-
сто конструктивной
точки зрения трудно
связать хрупкую сте-
клянную трубку с ме-
ханизмом вращения ка-
тушек, особенно, если
учесть, что зазор ме-
жду к'атушками и гор-
лом трубки должен
быть возможно мень-
шим.
Все это вызвало к жизни систему чисто электронного упра-
вления лучем для создания радиально-круговой развертки.
В этой системе отклоняющее ярмо трубки состоит, как обычно,
из двух пар неподвижных катушек, создающих отклонение луча
п® взаимно-перпендикулярным осям. Для того, чтобы понять
какую форму должны иметь токи в этих отклоняющих катуш-
ках, обратимся к рис. 8.
Спроектируем движение пятна по одному из радиусов, счи-
тая что оно происходит с постоянной скоростью, на оси „хи
15
и Движение проекций для каждого радиуса будет прои-
сходить также- с постоянной скоростью, но скорости и размах
движений будут различными для различных радиусов, в зави-
симости от угла между взятым радиусом и осями.
Движение проекций начинается и кончается одновременно
с движением луча по данному радиусу. Так как отклонение
пропорционально отклоняющему току, то токи в катушках
должны иметь пилообразную форму. По мере вращения ради-
уса развертки размах пилообразных токов в катушках должен
все время изменяться. Это изображено на рис. 8. Пилообраз-
ные токи для создания радиально-круговой развертки как бы
промодулированы: их огибающие имеют синусоидальную форму,
сдвинутую по осям на 90° друг относительно друга.
Такой формы токи получаются с помощью сельсин-тран-
сформатора. Первичная обмотка этого трансформатора намо-
тана на ротор, вращающийся синхронно и синфазно с антенной.
В двух вторичных обмотках, расположенных на статоре пер-
пендикулярно одна к другой, наводятся напряжения с изменя-
ющейся во время вращения ротора амплитудой. Первичная
обмотка питается пилообразным напряжением, созданным по
принципу ждуЧцей развертки, а напряжения со вторичных обмо-
ток превращаются в пилообразные токи с помощью ламповых
усилителей, в анодные цейи которых включены отклоняющие
катушки.
Разновидностью радиально-круговой развертки является ра-
диально-секторная развертка, необходимая в тех случаях,
когда обзор производится в пределах определенного сектора,
представляющего наибольший интерес в данной обстановке.
Качание антенной системы в этом случае, одним из указан-
ных способов передается на развертку. При круговом обзоре
развертка обычно начинается от центра экрана. Если поступить
таким же образом при секторном обзоре, то большая часть
экрана останется неиспользованной. Во избежание этого начало
развертки передвигают к краю экрана, что удлиняет шкалу
дальности приблизительно в два раза и в 4 раза увеличивает
используемую поверхность экрана.
Индикаторы типа PPI получили особенно важное, значение
в наиболее совершенных радиолокационных станциях панорам-
ного обзора. Поле, лес, дома, города, водные поверхности, от-
ражают импульсы локатора по разному. Отраженные сигналы,
непрерывно модулируя яркость луча, создают на экране участки
различной яркости, приблизительно воспроизводящие картину
местности в радиусе действия станции. Водные поверхности,
например, отражают волны зеркально, и обратно на станцию
энергия не возращается. Поэтому такие поверхности получаются
па экране темными с четко очерченными границами.
и
Изображение местности на индикаторе РР1 получается в пра-
вильном масштабе только в случае, когда излучающая антенна
находится на малой высоте по сравнению с обозреваемым радиу-
сом. Для самолетных станций, применяемых для слепого бомбо-
метания, масштаб искажается.
На рис. 9 показан самолет, летящий на высоте Н, антенна
которого в данный момент излучает вперед по направлению по-
Рис. 9. Обзор местности с самолета,
лета. Импульс,'"отраженный от точки А. расположенной неда-
леко от проекции самолета на землю О придет обратно лишь
немногим позднее первого отражения от земли. Поэтому изобра-
жение точки А на экране окажется очень близко от начало раз-
вертки, которая происходит с постоянной скоростью. Другими
словами, масштаб изображения местности под самолетом сокра-
щается.
Если развертка по каждому радиусу будет начинаться в мо
мент посылки импульса, то отметка первого отражения от по-
верхности земли будет располагаться на цекотором расстоянии
•от центра, образуя т. н. альтиметр о вое кольцо. Радиус этого
кольца будет измерять истинную высоту полета.
Внутри альтиметрового кольца экран будет темным, а само
кольцо изображает только одну точку на местности, а именно
точку О под самолетом. Очевидно, что размеры изображения
всех предметов, расположенных вблизи этой точки, в направле-
нии, перпендикулярном радиусу [развертки, будут сильно увели-
чены.
Чтобы сжать альтиметровое кольцо в точку—центр экрана,
осуществляют задержку развертки на время, соответствующее
распространению импульса до земли и обратно, или короче, де-
лают задержку на высоту полета. Это показано на рис. 10. Центр
экрана в этом случае изображает проекцию самолета на мест-
ность, т. е. точку О. Однако от того, что мы сжали альтиметро-
вое кольцо в точку, искажение масштаба по дальности не изме-
нилось. Чем ближе к центру, тем масштаб делается все более
сжатым. На экране индикатора в центре получается светлое
пятно—результат наложения отметок от целого ряда объектов,
расположенных под самолетом в радиусе, "составляющем опре-
17
деленную часть высоты полета. Это пятно можно назвать „сле-
пым'.
Таким образом панорамные локаторы плохо „ видят" мест-
ность непосредственно под самолетом и в радиусе, порядка вы-
соты полета. И только, начиная с расстояний, в несколько раз
превышающих высоту самолета, изображение на индикаторе
получается в правильном масштабе. Эта любопытная особен-
ность радиолокационного „видения" как раз противоположна
обычному, оптическому наблюдению. Непосредственно мы видим
хорошо только то, что находится под самолетом и в радиусе,
порядка нескольких высот полета. То, что далеко, на горизонте,
видно плохо с перспективными искажениями.
Рис. 10. Задержка развертки на высоту полета Н в
радиолокаторах панорамного обзора.
Таким образом радиолокационное видение является видением
дальним и имеет значительную навигационную ценность даже
в условиях идеальной оптической видимости. О значении лока-
ции ночью и при низкой облачности, говорить не приходится.
Здесь уместно сказать об использовании станций панорамного
обзора для решения задач ближней навигации. Для этой цели
на местности располагаются специальные „маяки", работающие
по принципу ответчиков „свой'—чужой". В ответ на импульс
локатора, маяк посылает свой импульс, значительно более мощ-
ный, чем обычное отражение. Поэтому радиус действия стан-
ции, работающей „на маяк", получается существенно большим,
чем при непосредственном обзоре. Чтобы маяки были особенно-
хорошо заметны на экране и не сливались с местными предме-
тами, ответный импульс маяка может быть осуществлен на дру-
гой волне, на которую и перестраивается приемник самолетной
станции. Индикатор РР1 со светящимися точками—изображе-
ниями маяков и „своим" местом в центре экрана—дает исклю-
чительно наглядный способ ориентировки. Надо добавить, что
с помощью очень простого устройства на экране индикатора PPI
is
получается один—два светлых радиуса, показывающих направле-
ние оси самолета.
Основным боевым применением станций панорамного обзора
является слепое бомбометание. С помощью радиолокатора нахо-
дится цель, самолет выводится на боевой курс. Специальные,
довольно сложные устройства вырабатывают импульс, синхрон-
ный с основным импульсом станции и отстоящий от начала раз-
вертки на определенном, заранее рассчитанном расстоянии. Этот
импульс модулирует яркость пятна и создает на радиально-кру-
говой развертке светлое кольцо. Радиус кольца устанавливается
в зависимости от высоты полета, типа сбрасываемых бомб и дру-
гих факторов, так, что пересечение этого неподвижного кольца
с приближающимся изображением цели указывает правильный
момент бомбосбрасывания.
ИНДИКАТОР ТИПА В
В ряде случаев оказывается удобным при круговом обзоре
вести развертку на индикаторе так, чтобы дальность до цели
измерялась по оси „у“, а азимут—по оси ,х“. Для этого доста-
точно пилообразное напряжение (или ток) развертки подать на
пластины „у“ (или через .верти-
кальные" катушки), а медленное
вращение антенны вокруг верти-
кальной оси связать с движком
потенциометра или реостата, для
управления горизонтальным откло-
нением луча.
Такая развертка осуществляется
в индикаторах типа В и изображена
на рис. И. Так же, как и в инди-
каторе положения на плане, отметка
здесь яркостная, и на экране полу-
чаются те же две координаты цели. Рис. 11 Экран индикатора тина В.
Но изображение объектов воспро
изводится, конечно, в искаженном масштабе. Так, например,
две расходящиеся от места расположения станции прямые дороги,
будут изображаться на индикаторе „В“ двумя вертикальными
прямыми линиями.
Индикатор В удобен в том отношении, что улучшает разре-
шающую способность по углу азимута для близко расположен-
ных целей. В индикаторе РР1, благодаря наложению многих ра-
диусов развертки друг на друга, изображение близких объектов,
находящихся на одинаковом расстоянии, но под разными азиму-
тами, сливаются вместе.
19*
ИНДИКАТОР ТИПА С
В этом индикаторе по оси „х“ откладывается угол азимута,
по оси „у" угол места. Цель появляется в виде точки, располо-
жение которой на экране относительно вертикальной и горизон-
тальной черты (перекреста нитей) дает сразу указание о напра-
влении на цель.
Примерный вид экрана подобного индикатора изображен на
.рис. 12. Такой индикатор очень удобен в станциях, устанавли-
Рис. Г?. Экран индикатора
типа С. Цель (В) располо-
жена справа и сверху от
направления оси самолета.
ваемых па истребителях для обнару-
жения и преследования бомбардиров-
щиков. Пилоту достаточно развернуть
самолет так,' чтобы цель разместилась
на перекрестке нитей, т. е. в центре
экрана, — ось самолета в этом случае
будет направлена на цель.
Чтобы иметь, хотя бы приблизи-
тельное суждение о дальности до цели,
около точки — изображения цели О —-
с помощью специальной схемы вытяги-
ваются „крылья" — полоски /С, длина
которых обратно пропорциональна рас-
стоянию до цели. Таким образом, чем
ближе цель, тем длинней „крылья".
Индикатор регулируется таким образом,
чтобы при полете на цель на рас-
стоянии действительного огня „крылья" достигли боковых, вер-
тикальных меток.
Существует очень много различных типов индикаторов как
для целей перехвата, так и для многих других задач. Объем
данной брошюры позволил рассмотреть только основные из них.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МАСШТАБ
В простейшем индикаторе типа А дальность, как было по-
казано, может быть отсчитана непосредственно по шкале, нанесен-
ной или укрепленной на экране параллельно оси развертки. Однако
электронно-лучевая трубка, при таком прямом способе отсчета,
является грубым прибором. Дело в том, что чувствительность
трубки сильно зависит от напряжения на ее аноде. От напряже-
ния питания зависит также и размах пилообразных напряжений
или токов развертки. Поэтому длина оси развертки зависит
от режима питания и не может быть всегда одной и той же.
Для того, чтобы шкале индикатора можно было доверять,
прибегают к помощи электрического масштаба. В качестве
такого калибратора используют генератор стабильной частоты,
период которого точно соответствует определенной дальности.
20
Так 100 ['микросекундам, т. е. 0,0001 секунды соответствуют
15 км. Следовательно генератор с частотой= 10000 гц
даст импульсы напряжения, которые, будучи поданы либо на
управляющий электрод, либо на вертикальные пластины, как
эхо-сигналы, дадут метки, точно соответствующие делениям
шкалы через 15 км.
Масштабный генератор должен быть синхронизирован с им-
пульсами станции, т. е. с началом развертки. Иначе масштаб-
ные метки будут занимать на каждой следующей оси развертки
различные места и либо будут все время перемещаться либо
вообще не будут видны. Один из способов такой синхронизации
заключается в том, что калибровочный генератор запускается
одновременно с разверткой с помощью одного и того же прямо-
угольного импульса напряжения.
В станциях панорамного обзора с радиально-круговой раз-
верткой, калибровочные метки образуют кольца, находящиеся
на равном расстоянии друг от друга. Для более удобного от-
счета в индикаторах вырабатывается измерительный импульс,,
создающий метку дальности, которую можно передвигать по
всей дистанции. Ручка, передвигающая эту метку, т. е. изменяю-
щая момент образования этого импульса относительно начала
развертки, вращает стрелку или шкалу, по которой и произво-
дится самый отсчет дальности. Таким образом измерение произво-
дится уже не на экране осциллоскопа. Последний служит толька
для того, чтобы совместить метку дальности с изображением
интересующей нас цели и является только индикатором этого
совмещения. Поэтому изменения масштаба на осциллоскопе не
мо1ут привести к ошибке.в отсчете.
Наиболее точные способы измерения дальности, необходимые
для наводки артиллерии, основаны на нулевом методе, когда
осциллоскоп является также лишь индикатором совпадения двух
меток, или отметки цели с нулевой линией, соответствующей
нулевому отклоняющему полю. Для того, чтобы увеличить точ-
ность отсчета и разрешающую способность индикатора, раз-
вертка растягивается либо по всей дистанции, либо только на
коротком участке, где расположена, выбранная оператором цель.
Этот последний способ можно i азвать масштабной лупой.
Здесь нет возможности подробнее остановиться на этих,
весьма интересных и совершенных способах измерений, кото-
рые дают возможность определить дистанцию с точностью до
нескольких десятков метров. Эта точность превосходит точность
оптических дальномеров и позволяет с успехом пользоваться
радиолокационными методами, даже в условиях оптической ви-
димости цели.
21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Теперь можно составить представление о том, из каких
элементов и схем состоят индикаторы радиолокаторов. Кроме
электронно-лучевых трубок в них входят: цепи развертки,
цепи формирования различных П-образных импульсов, служа-
щих для синхронизации, запуска развертки и других целей,
калибровочные генераторы, устройства для отсчета координат
цели, и, в артиллерийских станциях,—устройства для передачи
координат цели на батарею для управления огнем.
Особенно сложны индикаторные устройства современных
установок для панорамного обзора и слепого бомбометания.
Й них имеются ламповые схемы для выработки меток даль-
ности и основной метки бомбосбрасывания. Кроме того в них
применяются цепи для управляемой задержки различных импуль-
сов, задержки развертки и т. д. Достаточно сказа-ть, что такие
индикаторы содержат свыше 50 одновременно работающих
электронных ламп.
В последнее время появилась тенденция—все цепи управле-
ния станцией объединять в один центральный блок синхрониза-
тора—индикатора. В таком блоке вырабатываются импульсы,
запускающие высокочастотный передатчик, импульсы, запираю-
щие приемник на время работы передатчика и т. д.
Даже чисто качественное описание работы одного такого,
блока требует значительно больше места, чем данный краткий
•обзор основных принципов работы индикаторных устройств.
4?
/и