УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ РАДИАЛЬНО-КРУГОВОЙ РАЗВЕРТКИ Советский патент 2014 года по МПК G01S7/12 

Предлагаемое устройство относится к области радиолокации и предназначено для использования в обзорных РЛС различного назначения.

Известны цифровые устройства для формирования радиально-круговой развертки, описанные, например, в авторском свидетельстве №1840906(заявка 2232143/07).

Цифровое устройство для формирования радиально-круговой развертки содержит индикатор с неподвижными отклоняющими системами, два усилителя, два генератора линейно нарастающего напряжения, два преобразователя двоичного кода в напряжение, пропорциональное синусу числа и сумматор. Наиболее близким по технической сущности является цифровое устройство для формирования радиально-круговой развертки описанное в авторском свидетельстве №1840906. Это устройство, выбранное за прототип, содержит: индикатор с неподвижными отклоняющими катушками, многовходовый усилитель постоянного тока, генератор пилообразного напряжения, перемножитель, преобразователь код-напряжение, функциональный преобразователь код-напряжение. К первому и третьему выходу усилителя постоянного тока подключена отклоняющая катушка по координате X, ко второму и четвертому - отклоняющая катушка по координате Y, а два входа подключены к двум выходам перемножителя, первые два входа перемножителя подключены к выходу генератора пилообразного напряжения, вход которого подключен к выходу синхронизатора, вторые два входа перемножителя подключены к двум выходам функционального преобразователя "код-напряжение", вход которого подключен к датчику кодов пеленга антенны и визира, третьи два входа перемножителя подключены к выходу преобразователя "код-напряжение", вход которого подключен к датчику кодов дальности целей.

Недостаток аналога, общий с прототипом, следующий.

Низкая точность съема координат целей с помощью электронного визира из-за того, что после прямого хода развертки визира, в сердечнике отклоняющей системы остается остаточная намагниченность не позволяющая возвратить луч в центр экрана (см. фиг.2, 3).

Так как частота повторения развертки намного выше частоты повторения визира, то начало визира определяется остаточной намагниченностью создаваемой разверткой. То есть начало, а следовательно, и конец визира при неизменной его длине, движутся за началом развертки не позволяя точно снять координаты цели (см. фиг.3). Если мы наложили визир на цель в момент, когда его длина равна l₁ (см. фиг.3), то в момент, когда развертка займет диаметрально противоположное положение, визир будет иметь длину $$l_1^{\text{'}}=l_1$$ и не будет совпадать с целью на расстоянии $$l_2=l_2^{\text{'}}$$ . Если наложение визира на цель произвести в этот момент, то максимальная ошибка съема будет равна расстоянию $$l_2=l_2^{\text{'}}$$ . Таким образом, при вращении развертки начало визира будет двигаться по первому кругу, а конец по второму кругу синхронно и синфазно с вращением развертки. Диаметр первого и второго круга определяет максимальную ошибку съема координат целей. Величина диаметра зависит от остаточной намагниченности B₀, определяемой коэрцитивной силой материала сердечника (см. фиг.2).

Целью настоящего изобретения является повышение точности съема координат целей с индикатора кругового обзора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство формирования радиально-круговой развертки, содержащее индикатор с неподвижной отклоняющей системой, первый вход которой подключен к первому, второй - ко второму, третий - к третьему, четвертый - к четвертому выходу усилителя постоянного тока, первый вход которого подключен к первому выходу, второй - ко второму выходу перемножителя, первый и второй входы которого подключены к выходу генератора пилообразного напряжения, третий вход подключен к первому выходу, четвертый - ко второму выходу функционального преобразователя "код-напряжение", вход которого подключен к датчику кодов пеленга антенны визира, вход генератора пилообразного напряжения подключен к выходу синхронизатора, введены формирователь импульса размагничивания, коммутатор-I, коммутатор-II, при этом вход формирователя импульса размагничивания подключен к синхронизатору, а выход - к первым входам коммутатора-I и коммутатора-II, второй вход коммутатора-I подключен к первому выходу функционального преобразователя "код-напряжение", а выход - к третьему входу усилителя постоянного тока, второй вход коммутатора-II подключен ко второму выходу функционального преобразователя "код-напряжение", а выход - к четвертому входу усилителя постоянного тока.

Такое построение устройства позволяет исключить остаточную намагниченность сердечника отклоняющих катушек, создаваемую отклоняющими токами (до получения равного нулю магнитного момента), что позволяет практически свести к нулю величину ошибки съема координат (l₂, $$l_2^{\text{'}}$$ ) (см. фиг.4), то есть значительно повышает точность съема координат целей.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства формирования радиально-круговой развертки.

На фиг.2 представлена форма петли гистерезиса.

На фиг.3 представлен вид экрана ИКО при наличии остаточной намагниченности в сердечнике отклоняющей системы.

На фиг.4 представлен вид экрана ИКО после устранения остаточной намагниченности в сердечнике отклоняющей системы.

На фиг.5 представлены временные соотношения основных сигналов устройства.

Устройство формирования радиально-круговой развертки состоит из электронно-лучевой трубки с отклоняющей системой 8, коммутатора-II 7, усилителя постоянного тока 6, коммутатора-I 5, формирователя импульса размагничивания 4, перемножителя 3, генератора пилообразного напряжения 2, функционального преобразователя кода в напряжение 1.

Отклоняющая система 8 представляет собой электромагнитную систему с неподвижными отклоняющими катушками. Коммутатор-II 7 и коммутатор-I 5 представляют собой электронные ключи, выполненные на транзисторах. Усилитель постоянного тока 6 представляет собой блок, состоящий из двух идентичных усилителей по двум координатам. Каждый усилитель состоит из смесителя входных сигналов, парафазного усилителя напряжения и выходного каскада. Смеситель входных сигналов служит для замешивания до пяти входных сигналов по каждой координате. Формирователь импульса размагничивания 4 представляет собой фантастронную схему формирования длительности импульса, выполненную на транзисторах. Перемножитель 3 является перемножителем аналоговых сигналов по двум координатам. Выполнен на микросхемах серии 140. Генератор пилообразного напряжения 2 выполнен на транзисторах. Для формирования пилообразного напряжения используется заряд и разряд емкости. Функциональный преобразователь кода в напряжение (ФПКН) 1 предназначен для преобразования кодов пеленга развертки, визира в напряжения пропорциональные синусу и косинусу угла, характеризующего положение луча ЭЛТ. (ФПКН) 1 состоит из регистра и преобразователя кода в составляющие напряжения.

Устройство формирования радиально-круговой развертки работает следующим образом. Перед началом прямого хода развертки в регистр функционального преобразователя кода в напряжение 1 записывается код пеленга антенны, характеризующий положение радиолокационного луча в пространстве. Записанный код преобразуется в напряжения U=sinα и U=cosα, которые поступают на входы перемножителя 3. С приходом сигнала "Запуск ГПН" с синхронизатора, генератор пилообразного напряжения 2 формирует линейно-нарастающее напряжение, которое перемножаясь с напряжениями U=sinα и U=cosα на перемножителе 3, поступает на выход перемножителя 3 в виде составляющих напряжения радиально-круговой развертки. Эти составляющие напряжения радиально-круговой развертки усиливаются усилителем постоянного тока (УПТ) 6 и отклоняют луч в радиальном направлении, соответствующем направлению радиолокационного луча. Если развертка отклоняется в направлении визира (см. фиг.3), то в сердечнике после прямого хода развертки создается остаточная намагниченность +B₀, не позволяющая лучу ЭЛТ возвратиться в центр ИКО. Для устранения остаточной намагниченности, то есть получения равного нулю магнитного момента, с синхронизатора на формирователь импульса размагничивания 4 подается импульс запуска сразу после окончания прямого хода развертки (см. фиг.5). Формирователь импульса размагничивания 4 формирует импульс, длительность которого определяется из выражения

$$\Delta B_c=\frac{K{U}_1{\tau }_{и}}{{\omega }_{1}S}$$

где ΔB_c - приращение намагниченности к моменту окончания импульса размагничивания,

τ_и - длительность импульса размагничивания,

U₁ - амплитуда импульса размагничивания,

S - сечение сердечника отклоняющей системы,

K=100 для материала сердечника сплав 79НМ лента 0,1×90 ГОСТ 10160-62 применяемого в устройстве.

Амплитуда импульса размагничивания U₁ по каждой координате есть амплитуда напряжений U=sinα и U=cosα подключаемых с помощью коммутатора-I 5 и коммутатора-II 7 к противофазному входу парафазных усилителей, входящих в УПТ 6, по каждой координате на время длительности импульса размагничивания. Усиливаясь усилителем постоянного тока (УПТ) 6 эти напряжения создают в сердечнике отклоняющий противофазный магнитный поток величины -H₀ к моменту окончания длительности импульса размагничивания. После окончания импульса размагничивания отклоняющий противофазный магнитный поток исчезает, а остаточная намагниченность устанавливается в исходное ненамагниченное состояние, магнитный момент равен нулю. На фиг.2 показаны процессы размагничивания. С остаточной намагниченности +B₀ перевод в нулевую намагниченность происходит по направлению +B₀ - точка 4 - точка 1 - B=0. Точки +B₂, -B₁ промежуточные. В зависимости от длительности импульса размагничивания мы можем установить любую остаточную намагниченность в пределах от +B₀ до -B₀, в том числе и нулевую остаточную намагниченность, определяемую нулевым магнитным моментом материала в исходном ненамагниченном состоянии. После устранения остаточной намагниченности +B₀ луч ЭЛТ устанавливается в центр ИКО и последующая развертка начинается с центра ИКО (см. фиг.4). В этом случае визир также начинается с центра ИКО, что дает возможность снимать координаты целей с высокой точностью.

Из фиг.2 видно, что с остаточной намагниченности -В₀ перевод в нулевую намагниченность происходит по направлению -B₀ - точка 3 - точка 2 - B=0.

Таким образом, при круговом обзоре каждый раз после прямого хода развертки визира уничтожается остаточная намагниченность сердечника отклоняющими токами противоположного направления, формируемыми теми же напряжениями, что и токи прямого хода, что позволяет значительно повысить точность съема координат целей.

Макет предложенного устройства изготовлен и испытан на предприятии. Предложенное устройство позволило повысить точность съема координат в 4 раза. Кроме того, c повышением частоты повторения зондирующих импульсов РЛС, использование пермалоевых магнитомягких материалов для сердечников отклоняющих катушек затруднительно из-за больших вихревых токов, приводящих к перегреву сердечника и ухудшению его магнитных свойств.

Предложенное устройство позволяет использовать существующие серийные образцы ферритов для сердечников отклоняющих систем, которые имеют значительно большую коэрцитивную силу, чем пермалои (железоникелевые сплавы), а следовательно, и большую остаточную намагниченность B₀, а также имеют значительно меньшие потерн на вихревые токи. Эти ферритовые материалы позволяют работать на высоких частотах повторения РЛС, что позволяет исключить разработку новых материалов. Кроме того, изготовление сердечников отклоняющих систем из ферритовых материалов более технологично и на много дешевле изготовления таких же систем из железоникелевых сплавов.

Изобретение предназначено для использования в обзорных радиолокационных станциях. Достигаемый технический результат - повышение точности съема координат целей. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит электронно-лучевую трубку с отклоняющей системой, функциональный преобразователь кода в напряжение, двухканальный усилитель постоянного тока, перемножитель, генератор пилообразного напряжения, синхронизатор, коммутатор, формирователь импульсов размагничивания, соединенные между собой определенным образом. 5 ил.

Устройство формирования радиально-круговой развертки, содержащее электронно-лучевую трубку с отклоняющей системой, синхронизатор, функциональный преобразователь кода в напряжение, вход которого является входом кодов угловых координат устройства, двухканальный усилитель постоянного тока, между первым и вторым выходами функционального преобразователя кода в напряжение и входами соответствующих каналов усилителя постоянного тока включен перемножитель, управляющий вход которого через генератор пилообразного напряжения подключен к синхронизатору, при этом первые и вторые выходы каждого канала соединены с соответствующими входами отклоняющей системы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности установки луча на экране электронно-лучевой трубки, в него между первым и вторым выходами функционального преобразователя кода в напряжение и дополнительными входами соответствующих каналов усилителя постоянного тока включены коммутаторы, а между дополнительным выходом синхронизатора и объединенными между собой управляющими входами коммутаторов включен формирователь импульса размагничивания.