www.radartutorial.eu Principiile Radiolocaţiei

Schema bloc a IOC


Figura 1: Imaginea afişată pe un ecran IOC

(click to enlarge: 400·375px = 1,4 MByte!)

Figura 1: Imaginea afişată pe un ecran IOC

Indicatorul de observare circulară utilizează o desfăşurare liniară ce se roteşte în jurul centrului ecranului sincron cu antena (desfăşurare radial-circulară). Acest indicator afişează o imagine similară unei hărţi a zonei acoperite de caracteristica de directivitate a antenei. Centrul ecranului (originea desfăşurării) corespunde poziţiei radarului. Ecranul are o remanenţă crescută, astfel încât imaginile rămân afişate până la următoarea trecere a desfăşurării.

Azimutul este măsurat având ca origine direcţia superioară a ecranului (azimut zero). Această direcţie reprezintă fie poziţia Nordului (azimut real), fie direcţia navei sau aeronavei (azimut relativ).

Semnale ecou
Gradaţiuni azimut + distanţă
Semnale recunoaştere
Impulsuri
pornire de la
sincronizator
Informaţii
azimut
Bobină
focalizare
Bobine
deflexie
Video
Circuit
poartă
horiz.
vert.
Comandă
desfăşurare
Surse
alimentare
Centrare

Figura 2: Schema bloc a IOC

Semnale ecou
Gradaţiuni azimut + distanţă
Semnale recunoaştere
Impulsuri
pornire de la
sincronizator
Informaţii
azimut
Bobină
focalizare
Bobine
deflexie
Video
Circuit
poartă
horiz.
vert.
Comandă
desfăşurare
Surse
alimentare
Centrare

Figura 2: Schema bloc a IOC

Semnale ecou
Gradaţiuni azimut + distanţă
Semnale recunoaştere
Impulsuri pornire de
la sincronizator
Informaţii
azimut
Bobină
focalizare
Bobine
deflexie
Video
Circuit
poartă
horiz.
vert.
Comandă
desfăşurare
Surse
alimentare
Centrare

Figura 2: Schema bloc a IOC

Circuitul poartă

Circuitul de poartă formează impulsurile necesare sincronizării indicatorului cu emiţătorul. Sincronizarea se realizează cu ajutorul impulsurilor de pornire de la sincronizator. Aceste impulsuri asigură sincronizarea circuitului de iluminare, generatorului desfăşurării şi circuitului de control al desfăşurării.

Indicatoarele sistemelor radar mai vechi erau sincronizate de impulsuri de pornire direct de la modulator; radarele moderne au circuite dedicate pentru formarea impulsurilor de sincronizare a indicatoarelor (ex. Sincronizatorul radarului ASR-910 generează un impuls special de sincronizare TA-39).

Circuitul de iluminare

Etajul de iluminare generează impulsuri dreptunghiulare numite impulsuri de iluminare care deschid tubul catodic pe timpul desfăşurării; aceste impulsuri se aplică la anodul de accelerare al tubului. Intensitatea liniei desfăşurării depinde de nivelul tensiunii continue aplicate pe acest electrod. Impulsurile de iluminare sunt sincronizate cu impulsurile de pornire.

Amplificatorul video

Amplificatorul video amplifică semnalele de videofrecvenţă de la receptor şi le aplică la grila de comandă a tubului catodic pentru a fi afişate pe ecran. Pentru o bună afişare este necesară satisfacerea unei anumite relaţii între luminozitate şi contrast.

Tot în acest circuit se realizează şi amestecul semnalului ecou cu alte semnale ce vor fi afişate: semnale de recunoaştere, gradaţiuni etc. Luminozitatea gradaţiunilor de distanţă şi de azimut poate fi reglată separat faţă de cea a semnalelor ecou.

Circuitul de comandă a desfăşurării

Pentru sincronizarea rotirii desfăşurării cu cea a antenei, informaţiile privind azimutul (direcţia) antenei trebuiesc transformate în semnale electrice. Aceste semnale sunt asigurate cu ajutorul unui sistem de transmisie sincronă (STS) a unghiului de rotire, sistem realizat de obicei cu ajutorul selsinelor. Semnalele de transmisie sincronă comandă amplitudinea şi polaritatea tensiunilor de desfăşurare aplicate bobinelor de deflexie.

Amplitudinea tensiunilor de desfăşurare este modulată după o lege sinusoidală, corespunzătoare mişcării de rotire a antenei.

Scara de distanţă şi tensiunea dinte de fierăstrău

Figura 3: Scara de distanţă şi tensiunea dinte de fierăstrău

Generatorul tensiunii de desfăşurare

Generatorul tensiunii de desfăşurare generează tensiunea necesară devierii fasciculului de electroni pe ecranul tubului catodic. Această tensiune este o tensiune liniar variabilă TLV (dinte de fierăstrău) şi este aplicată bobinelor de deflexie. Durata unei TLV depinde de scara de distanţă selectată. Amplitudinea maximă a TLV este proporţională cu dimensiunile ecranului.

În cazul folosirii unui sistem de bobine de deviaţie fixe, amplitudinea tensiunii liniar variabile este modulată după o lege sinusoidală ce corespunde rotirii antenei. Între tensiunile aplicate bobinelor de deviaţie pe orizontală şi celor pe verticală există o diferenţă de fază de 90 de grade a legii sinusoidale (tensiunea pe verticală este modulată după legea cosinus, iar cea pe orizontală după legea sinus).

Figura 4: Rotirea desfăşurării cu bobine fixe

verticală
orizontală

Figura 4: Rotirea desfăşurării cu bobine fixe

Tensiunea de desfăşurare trebuie să producă o desfăşurare de formă liniară. Datorită inductanţei bobinei, tensiunea trebuie să aibă o formă trapezoidală pentru a produce un curent în formă de dinte de fierăstrău în bobinele de deflexie.

Tubul catodic

Tubul catodic are rolul de a transforma semnalele şi tensiunile aplicate la intrare într-o imagine vizuală. Toate tuburile catodice au în compunere următoarele trei elemente principale: un tun de electroni, un sistem de deviaţie şi un ecran. Tunul electronic generează un fascicul de electroni, foarte focalizat. Sistemul de deflexie deviază fascicolul pentru a lovi ecranul în punctul dorit, iar ecranul afişează un mic spot luminos în acel punct.

Deviaţia fasciculului de electroni se poate realiza prin două metode:

Principala diferenţă dintre tuburile cu deviaţie electrostatică şi cele cu deviaţie electromagnetică o reprezintă metoda de control a deviaţiei şi a focalizării fasciculului de electroni. Ambele tipuri de tuburi conţin un tun electronic şi realizează accelerarea şi comanda fasciculului de electroni cu ajutorul câmpului electric. Realizarea constructivă a celor două tipuri de tuburi catodice este similară, singura deosebire fiind că la cele electromagnetice elementele de deviaţie şi focalizare (bobinele) se montează în exteriorul tubului. Din această cauză, dar şi pentru că tensiunile necesare deflexiei sunt mai mici, tuburile cu deviaţie electromagnetică sunt cel mai des utilizate în cazul IOC-urilor.

Ecranele tuburilor catodice folosite în indicatoarele de observare circulară sunt acoperite cu o substanţă fosforescentă cu remanenţă mare. Acest lucru este necesar doarece semnalul reflectat de la ţintă apare pentru o perioadă foarte scurtă de timp la fiecare rotire a antenei. Imaginea ţintei va persista pe ecranul indicatorului şi după ce semnalul de la ea nu mai este recepţionat, permiţând observarea acesteia şi măsurarea coordonatelor ei.

Datorită proprietăţilor substanţei fosforescente, ecranele IOC au o gamă dinamică de maxim 12 dB. Rezultă că valoarea optimă a raportului semnal-zgomot al semnalului ecou este de 4 la 1.

Amplificatorul tensiunii de desfăşurare

În cazul tuburilor catodice cu deviaţie electromagnetică, deviaţia electronilor este proporţională cu intensitatea câmpurilor magnetice. Intensitatea câmpurilor magnetice depinde la rândul ei de intensitatea curenţilor în bobinele de deviaţie. Amplificatoarele asigură valoarea necesară a curenţilor de deflexie pentru realizarea deviaţiei dorite a fasciculului de electroni.

trapezoidal voltage

Figura 5: Tensiune dinte de fierăstrău trapezoidală

Tot prin intermediul acestor amplificatoare se comandă şi centrarea imaginii pe ecran, respectiv deplasarea centrului desfăşurării.

Bobinele de deflexie

Imaginea pe un IOC se realizează prin rotirea desfăşurării în jurul centrului ecranului. Cea mai simplă metodă de rotire a desfăşurării constă în rotirea sincronă cu antena a unei bobine de deflexie în jurul gâtului tubului catodic (ex. IOC al radarului analogic rusesc P-12). Această metodă are însă unele dezavantaje, cum ar fi erori mai mari sau probleme de mentenanţă specifice sistemelor mecanice de transmisie cu roţi dinţate.

Indicatoarele IOC moderne utilizează bobine de deviaţie fixe, ca cele prezentate în figură, şi conţin circuite electronice speciale pentru rotirea câmpurilor magnetice. (ex. IOC al radarului ASR-910.) Pentru producerea unui câmp magnetic în plan vertical sunt utilizate două bobine legate în serie. Alte două bobine, legate şi ele în serie, sunt dispuse astfel încât să formeze un câmp magnetic în plan orizontal. Bobinele notate N-S generează câmpul magnetic în plan orizontal, fiind numite bobine de deflexie pe verticală, iar bobinele notate E-V) generează câmpul magnetic în plan vertical, fiind numite bobine de deflexie pe orizontală. Pentru o mai bună înţelegere, să ne amintim că electronii sunt deviaţi într-un plan perpendicular pe liniile de câmp magnetic.

Sursele de alimentare

Sursele de alimentare generează toate tensiunile de alimentare necesare funcţionării indicatorului, inclusiv tensiunea anodică înaltă (de ordinul kilovolţilor). Sursele includ o serie de circuite de măsurare şi de protecţie.


(Deşi nu sunt prezentate în schema bloc, multe indicatoare includ circuite pentru determinarea distanţei şi azimutului ţintelor. Aceste circuite sunt la rândul lor sincronizate prin intermediul circuitului poartă.)