第四章 雷达终端显示器

②
(X) 电流 放大
④ Kt sin 偏转线圈 Kt cos X Y U0
刻度 放大
混合器
回波
视频 放大
方位 刻度 天线方位
双向 钳位
(a )
扫掠电流的产生
①
②
③
④ (b )
举例
随着微处理机技术的发展，越来越多 的现代雷达开始采用计算机来作信号 处理和图形显示。 主要优点：
1、控制灵活，改动方便
随机扫描字符产生法 光栅扫描字符产生法
点阵法产生字符
Y Y 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 X Y 0 X 0 X 0 Z 0 t t t
(b )
t
(a )
0 Z 0
t t
(c)
图 4.30 点阵法字符产生器书写“A”字符的点阵结构和输出波形 (a) “A”字符点阵; (b) 顺序点阵法波形; (c) 程控点阵法波形
2、可以实现比较复杂的功能
计算机图形显示系统 将计算机送来的显示档案加工 成能驱动显示读出装置按规定 显示器 要求动作的信号，以便显示出 (阴极射线管、 图形和文字。 液晶显示器等)
计算机 信号控制、处 理、存储电路 显示读出 装置 操作员
计算机通信 装置
输入设备，对所显示的内容进行 干预、修改或发出命令
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。
接收机 输出 录取显示器 编码器 输出
操纵员
其它参数
半自动录取的特点
录取精度：方位1o，距离1Km。
在天线环扫一周的时间内，可录取 5-6批目标。
录取设备的延迟时间约为3-5s。
光栅扫描字符产生法
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
图 4.33 光栅扫描显示字符示意图
雷达数据的录取
雷达信息处理内容：
从雷达接收机的输出中检测目标回波， 判定目标的存在。 测量并录取目标的坐标。 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。
半自动录取
容量大、速度快、精度较高。 在天线扫描一周内录取30批目标。
距离精度100m，方位精度0.1o.
航空管制雷达中的自动录取设备，在 天线扫描一周内录取400批目标。
实际雷达的录取工作方式
在目前雷达中，一般同时有半自动录取和全自动 录取设备。在人工能正常工作时，先由人工录取 目标头两个点的坐标，当计算机对目标实现跟踪 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。
0
t
天线旋转周期
扫掠电流的产生
两种方法：
1、先分解法 先产生与天线转角成正弦余弦关系的电压，然后用 这电压去调制锯齿波产生器。 缺点：实现复杂，很少使用 2、 后分解法 先产生锯齿波，然后分解成正弦余弦分量
扫掠电流的产生
触发 脉冲 天线转角 方 波 产生器 锯齿 形成 功率 放大 ① ③ 振铃 电路 辉亮 放大 双向 钳位 (Y) 电流 放大
扫掠线的重要参数
扫掠线长度L：通常是扫掠线的长度为荧光屏直径 的80%。 距离量程：扫掠线总长度L所表示的实际距离值。 扫掠直线性：保证距离刻度的均匀。
330°
0° 30° 60°
300°
目标 3
近区 地物 回波
270°
90°
240° 210° 目标 2
目标 1
120°
150° 180°
平面位置显示器 是二维显示器， 显示目标的斜距 和方位两个坐标。 采用平面上的亮 点位置来表示目 标的坐标，属于 亮度调制显示器。
PPI
用于测高雷达和地形跟随雷达, 横坐标 表示距离，纵坐标表示仰角或高度
20km
0km 0km 200km
仰 角
斜距
高度显示器的两种型式
对显示器的主要要求
① 显示器的类型选择：根据显示器的任务和显示 内容选择 ② 显示的坐标数量、种类和量程 ③ 对目标坐标的分辨力：显示器画面上两个相邻目 标的分辨力 ④ 显示器的对比度：图像亮度和背景亮度的比值 ⑤ 图像重显频率：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。20-30次/秒 ⑥ 显示图像的失真和误差 ⑦ 显示器的体积、重量、环境条件、电源电压及功 耗等要求
解决途径
目标角坐标的录取
等信号法 加权法

等信号法
正光
2 1
1来自百度文库
目标
波速 运动 2 方向
1 0 (1 2 ) 2
加权法
相关
回波信号在目标所 在方向最强，但变 化最慢，很难精确 定位到最大值处， 而相关函数在目标 位置处变换很快， 比较容易定位
加权法
量化视频 选通 移位寄存器
H=Kt
HY =Ktcosθ

HX =Ktsinθ
F
方位扫描的基本原理
H=Kt
HY =Ktcosθ

HX =Ktsinθ
F
Hx=Kt sin θ Hy=Kt cos θ
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掠, 从而形成 扫掠线。这个任意方向的磁场, 可以分解成 水平和垂直两个分量。
光栅扫描：由在屏幕上一条接一条的水平扫描线构 成，根据输入指令相应地增强某些部分的水平扫描 线时，就可产生显示信息。
随机扫描显示系统
uX
Y
x0 t tr tr 定位时间
“1”
uY y0
“3”
“2”
X
t uX
tr
tr
t
随机扫描图形显示系统框图
至计算机 通信接口 刷新存储器 矢量产生器 X 驱动
位置产生器 显示控制器 字符产生器 输入装置 辉亮产生器
uY
行正程
行逆程
0 帧正程
(b) (a)
帧逆程
在CRT偏转部件上加两种不同频率的锯齿波 电流：水平扫描电流和垂直扫描电流。
字符产生器
字符产生器的质量指标
字符产生的方法：
随机扫描字符产生法
光栅扫描字符产生法
字符产生器的质量指标
① 字符种类 ② 字符尺寸 ③ 字符书写速率
④ 字符显示效率
字符产生方法
Z 驱动
CRT
光笔
Y 驱动
键盘
随机扫描显示中，电子束的运动完全按照事先存放在 刷新存储器中的显示指令进行，没有确定的规律，完 全是程序编制者任意规定的。
光栅扫描显示系统
光栅扫描不管荧光屏上显示的内容 如何，电子束总是以恒定的速度从 左到右，从上到下扫过屏幕上的每 个像素位置。
扫描控制信号
uX 0

预警雷达和精密跟踪雷达

在搜索状态截获目标，在跟踪状态监视目标运动规律和监视雷达系统的工作状态。

指挥控制系统

显示情报。 综合显示：把多部雷达站的情报综合在一起，经过坐标系的变换和归一，目标数据 的融合等加工过程，在指挥员面前形成一幅敌我动态形势图像和数据。 指挥控制显示：在综合显示的基础上显示我方的指挥命令。
回波
主波
回波 主波
主波
距离
回波
A型
(a)
J型
( b)
A/R型
(c)
平面显示器是二维显示器，显示目标的斜距和方位两个 坐标。采用平面上的亮点位置来表示目标的坐标，属于 亮度调制显示器。
正北
方
距离
P显（极坐标）
位 角
方位
B显（直角坐标）
提供了360度范 围内全部平面 信息，所以也 叫全景显示器 或环视显示器， 简称PPI显示器 或P显
振铃 电路
限幅 放大
刻度 形成
视 频 放大器
移动距 标形成
辉亮 放大
回波 信号
① 扫掠形成电路 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。扫掠 形成电路形成锯齿扫掠电压波, 加在X偏转板上, 控制电子束从左到右扫掠。 ② 视频放大电路 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 距标形成电路 其包括固定距离刻度和移动距标的产生电路。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。
当有许多目标同时出现，人工来不及的时候， 可转入自动录取模式，操作员的任务是监视显示 器画面，了解计算机跟踪情况，必要时实施人工 干预。
目标距离数据的录取
录取目标的延迟时间tR，用距离编码器实现 （对tR进行编码）。
单目标距离编码器
计数脉冲 产生器 0 T R 目 标 回 波 1 S 启 动 信 号 & 距离 计数器
电子束偏转方式
在阴极射线管荧光屏上显示图形和文字是通过偏 转系统控制电子束的运动，并在荧光屏上规定的 位置控制发光强度来实现的。计算机图形显示系 统中常用的电子束偏转方式有 随机扫描：用随机定位的方式控制电子束的运动。 只要给出与位置(X,Y)相应的扫描电压(电流)，就可 在荧光屏上的任意位置显示信息。
方位扫描的基本原理
为了产生式(4.3.2)所示磁场, 在X和Y偏转线圈上应加入
如下形式的电流:
iX=K′t sin θ iY=K′t cos θ
H X(iX)
也就是说, 锯齿扫掠电流ix和 iy的振幅受天线轴角θ的正弦 和余弦函数的调制, 其扫描 电流波形如图4.22所示。
0 重复周期
t
H Y(iY)
全自动录取
整个录取过程中，从发现目标到各个坐标 的读出，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。
接收机输出 信号检测 发现 距离 编码 方位 编码 时间 编码 排队 控制 缓冲 计算机 存储
控制不同目 标的坐标录 取时刻
其它参数
使录取的坐标有 次序地送往缓冲 存储器中
全自动录取的特点
平面位置显示器
同距离显示器一样， PPI也 是采用扫描的方式来显示目 标信息, 除了距离向的扫描, 还有方位向的扫描，与距离 显示器不同，PPI采用磁偏 转示波器
平面位置显示器
F
H=Kt
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: 动圈式和定 圈式平面位置显示器。
动圈式平面位置显示器

根据完成的任务不同，可分为：
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

距离显示器是一维空间显示器，显示目标的斜 距坐标。用光点在荧光屏上偏转的振幅来表示 目标回波的大小。用光点偏离参考点的长度来 表示目标的距离。
距离显示器有三种基本类型： A型 J型 A/R型
距离选通脉冲 加权网络


相加检零 方位读数脉冲
增量码盘
增量码盘 增量缝隙 正北缝隙 轴 转轴 光源 有缝的屏蔽 录取信号 光敏元件 P1 P2 读数脉 冲产生 计数器 …
&
… 方位角数据
&
(a )
(b )
方 波 梯形 电压 锯齿 电流 i 偏转 线圈 辉亮 U 天线方位 随动 系统
触发脉冲
距离 刻度
混合
回波信号
视放
方位 刻度
天线方位
① 距离扫掠电路; ② 方位扫描系统; ③ 距离和方位刻度系统; ④ 回波和辉亮系统。
定圈式平面位置显示器
在定圈式平面显示器中, 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 掠线的转动是靠X和Y偏转线圈产生旋转式径向 扫掠磁场来实现的。可用图4.21来说明偏转线圈 产生旋转式的径向扫掠磁场的基本原理。
显示器的任务
显示器的种类
距离显示器 平面位置显示器
以光学图形、图像的表现形式，将 雷达探测到的目标信息通过视觉传 递给雷达操作者。
显示内容：包括目标的位置及其运 动情况，目标的各种特征参数等。 如目标高度、航向、速度、轨迹、 架数、机型、敌我属性

警戒雷达和引导雷达

发现目标和测定目标的坐标。 根据目标回波的特点和变化规律来判别目标的性质（机型、架数等）。
电子枪
偏转板
荧光屏
目的：产生一束具有一定速度的直 径很小的电子
加速：两个加速场 聚焦：利用非均匀电场
重复周期 X 扫描 回波
探测脉冲
锯齿波 工作 期 刻度 X 扫 描 辉亮 停止期 匿 影 辉亮信号 距离刻度 移动距标 移动距标 回波信号 (b )
辉亮
(a )
A型显示器的组成
触发 脉冲 方 波 产生器 锯齿电压 形成电路 差 分 放大器
动圈式平面位置显示器的方位扫描是靠偏转线圈与天 线同步旋转而形成的, 这种显示器的优点是线路比较简 单, 在常规雷达中得到广泛应用。 偏转线圈与天线同 步旋转需要一套随动系统, 而且传动机构比较复杂, 精 度也不够高, 所以在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。
H=Kt
F
动圈式平面位置显示器组成框图
读数控制 & 输出 &
多目标距离编码器
计数脉冲 产生器 0 T R 1 S
保证读数在计数器 稳定后进行，避免 输出的数据出错。
& 延 迟 线 读数脉冲 产生器 & 计数开始 启动脉冲 目标回波
距离 计数器
溢 出
目标个数 计数器 &
输出
影响距离录取精度的因素
编码器启动脉冲与计数脉冲不重合的误 差。（图4.45,P110） 计数脉冲频率不稳定。 距离量化误差。