第二章显示器

1、PPI（Plane Position Indicator） : 模拟信号处理（模拟信号处理（ 传统式）传统式）光栅（光栅（TV）、液晶）、液晶 : 数字信号处理数字信号处理 （ 现代式）现代式）1.阴极射线管（阴极射线管（CRTCathode Ray Tube）显象管显象管径向圆扫描方式径向圆扫描方式1）组成：）组成：阳极阳极罩罩荧光荧光屏屏锥体锥体电子枪电子枪栅极栅极 阴极阴极 灯丝灯丝管脚管脚电子束电子束Fig CRT偏转线圈偏转线圈管径管径位移线位移线圈圈电子枪：阴极发射电子；控电子枪：阴极发射电子；控 制极将电子会聚成制极将电子会聚成 束；阳极加速电子束；阳极加速电子偏转系统：产生偏转

2、磁场或偏转系统：产生偏转磁场或 电场使电子束偏转电场使电子束偏转荧光屏：玻璃上涂荧光粉，荧光屏：玻璃上涂荧光粉， 电能电能光能光能2）结构特点：）结构特点：混合式混合式电场聚焦，磁场偏转电场聚焦，磁场偏转3）显像原理：）显像原理：光点的形成：电子束冲击荧光屏，使荧光粉发光光点的形成：电子束冲击荧光屏，使荧光粉发光距离扫描线的形成：磁场使电子束偏转，光点移动距离扫描线的形成：磁场使电子束偏转，光点移动回波亮点的形成：回波使电子数增多，亮点加强回波亮点的形成：回波使电子数增多，亮点加强完整图象的形成：荧光粉长余辉，扫描线旋转完整图象的形成：荧光粉长余辉，扫描线旋转F旋转旋转扫描线扫描线电子束电子束

3、偏转线圈产生的偏转线圈产生的磁力磁力F : 不断增大产生径向扫描线不断增大产生径向扫描线，偏转线圈（扫描偏转线圈（扫描 线）线）与天线一起顺时针旋转形成完整的与天线一起顺时针旋转形成完整的平面平面 圆形的圆形的 PPI 图像图像 磁力磁力F 增大的速度决定了电子束由中心扫描增大的速度决定了电子束由中心扫描 到边缘的径向扫描时间。到边缘的径向扫描时间。 例如：量程增大一倍时，径向扫描时间也增例如：量程增大一倍时，径向扫描时间也增 大一倍大一倍 为了避免为了避免 PPI 画面画面过亮，传统雷达操作中，过亮，传统雷达操作中， 在在改变量程前应首先减小扫描亮度改变量程前应首先减小扫描亮度 荧光屏边缘荧

4、光屏边缘零零 nm 视频视频 = =扫描中心扫描中心最大最大距离视频距离视频 = =扫描边缘扫描边缘一条、一条地一条、一条地进行扫描进行扫描 扫描线扫描线发射脉冲发射脉冲回波信号回波信号扫描锯齿波扫描锯齿波（2 种量程种量程） 触发脉冲触发脉冲距离显示距离显示说明：图中说明：图中2 种扫描锯齿波对应种扫描锯齿波对应2 种量种量 程，程，2 个回波分别出现在个回波分别出现在2 个量个量 程的扫描线终点附近。而第一程的扫描线终点附近。而第一 个回波出现在远量程的扫描线个回波出现在远量程的扫描线 的中间位置上，第二个回波在的中间位置上，第二个回波在 近量程不显示。近量程不显示。方位显示方位显示天线旋

5、转的方位信号天线旋转的方位信号, 由同步发送机传送到显示单元的同步接收由同步发送机传送到显示单元的同步接收机，驱动偏转线圈与天线一起旋转，使扫描线与天线同步旋转机，驱动偏转线圈与天线一起旋转，使扫描线与天线同步旋转可旋转的偏转线圈可旋转的偏转线圈当天线水平波束主波瓣指向船当天线水平波束主波瓣指向船首向时首向时, HDG标志线标志线 在荧光屏上闪烁。在荧光屏上闪烁。船首线是测量目标的方位基准船首线是测量目标的方位基准4）技术指标：）技术指标： CRT分辨力：分辨力：Q = D/d，越大越好，越大越好有效直径有效直径D：显示图象的范围。：显示图象的范围。16、12英寸英寸光点直径光点直径d： 越小

6、测量精度越高越小测量精度越高余辉时间：电子停止轰击，发光强度衰减到初始值余辉时间：电子停止轰击，发光强度衰减到初始值1%的时间。的时间。 4 6 秒。长余辉：秒。长余辉： 1 s。光栅扫描采用短余辉。光栅扫描采用短余辉5）缺点：）缺点：回波在天线旋转一圈亮一下，屏面上亮度不均匀，且量回波在天线旋转一圈亮一下，屏面上亮度不均匀，且量 程越小，回波亮度越低，容易丢失小目标程越小，回波亮度越低，容易丢失小目标不能精确保存物标距离信息不能精确保存物标距离信息难以在屏上显示各种标绘符号且数量有限难以在屏上显示各种标绘符号且数量有限2.附属电路：附属电路：1）辉亮控制电路：调节控制栅极电位，改变）辉亮控制

7、电路：调节控制栅极电位，改变扫描线亮度扫描线亮度2）中心位移电路：改变位移线圈电流，调节）中心位移电路：改变位移线圈电流，调节扫描中心的位置扫描中心的位置（EW，NS）3）聚焦电路：调节电子束粗细，改变亮点的清晰）聚焦电路：调节电子束粗细，改变亮点的清晰4）特高压部件及其它：产生）特高压部件及其它：产生10 20 kV特高压加在第二阳极特高压加在第二阳极3.光栅（光栅（TV）扫描方式：）扫描方式：1）扫描原理：）扫描原理：b光栅雷达信号光栅雷达信号光栅扫描光栅扫描雷达雷达PPI/ /光栅扫描光栅扫描转换器转换器扫描信号扫描信号发生器发生器直角坐标直角坐标数据内存数据内存acde基本雷达基本雷达

8、天线天线收发机收发机视频量化视频量化定时定时方位量化方位量化a 原始方位和船首信号；原始方位和船首信号；b 触发脉冲；触发脉冲；c 原始视频；原始视频；d 数字方位信号；数字方位信号；e 数字视频数字视频 对雷达视频信号进行杂波抑制、量化处理；将天线方位信号量对雷达视频信号进行杂波抑制、量化处理；将天线方位信号量 化处理成数字信号化处理成数字信号将视频信号进行将视频信号进行 R /TV 坐标转换，以幅度代码为内容、以转换坐标转换，以幅度代码为内容、以转换 的坐标为地址存到的坐标为地址存到RAM中，产生中，产生TV扫描的行场同步信号扫描的行场同步信号按按TV扫描方式从扫描方式从RAM中取出视频信

9、号和中取出视频信号和TV行场同步信号按时序行场同步信号按时序 分割制混合成分割制混合成TV信号，经遥控部件（人机对话）送信号，经遥控部件（人机对话）送TV显示器显显示器显示示2）优点：）优点：3）缺点：）缺点：存在图象连续性差、存在图象连续性差、 图象分裂、失真图象分裂、失真定位精度降低定位精度降低便于实现高亮度、彩色便于实现高亮度、彩色 显示显示便于实现大幅度偏心和便于实现大幅度偏心和 大比例尺显示大比例尺显示避免常规避免常规PPI 综合显示综合显示 器图象闪烁现象器图象闪烁现象便于采用计算机显示终便于采用计算机显示终 端技术端技术降低成本，提高可靠性降低成本，提高可靠性1.延时电路（线）：

10、延时电路（线）：调其使扫描起始时间与雷达波离开天线的时间相同。调其使扫描起始时间与雷达波离开天线的时间相同。不一致时存在固定距离误差不一致时存在固定距离误差延时线调整方法延时线调整方法： 选择海图上位置准确的目标，用其它方法测出其实际选择海图上位置准确的目标，用其它方法测出其实际 距离，与雷达测得的距离相比较，得到误差值的大小，距离，与雷达测得的距离相比较，得到误差值的大小， 然后调节延时线的抽头位置，使误差为零然后调节延时线的抽头位置，使误差为零2.距离扫描电路：距离扫描电路：在荧光屏上形成距离扫描线在荧光屏上形成距离扫描线1）方波产生电路：）方波产生电路：在经过延时电路延时后的触发脉冲作用

11、下产生一定在经过延时电路延时后的触发脉冲作用下产生一定宽度的矩形脉冲波即宽度的矩形脉冲波即方波方波2）梯波电压产生器：）梯波电压产生器： 在方波控制下产生一个宽度与方波相同、斜率与在方波控制下产生一个宽度与方波相同、斜率与量程相对应的梯形电压波量程相对应的梯形电压波3）锯齿电流产生电路：）锯齿电流产生电路：扫描末级功放，在梯形电压作用下，偏转线扫描末级功放，在梯形电压作用下，偏转线圈流过锯齿形电流圈流过锯齿形电流4）偏转线圈：）偏转线圈： 在显象管内形成呈线性变化的均匀磁场，电子束在该磁在显象管内形成呈线性变化的均匀磁场，电子束在该磁场作用下匀速偏转，在荧光屏上形成距离扫描线场作用下匀速偏转，

12、在荧光屏上形成距离扫描线3.视频处理电路：视频处理电路：1）雨雪干扰抑制电路雨雪干扰抑制电路（FTCFast Time Constant/ Anti-Rain Clutter） 由电阻和电容组成的微分电路由电阻和电容组成的微分电路（FTC)FTC)，可以将宽回波视频信号微，可以将宽回波视频信号微分变窄，突出信号分变窄，突出信号前沿前沿，减弱回波，减弱回波信号的能量即强度，只保留了回波信号的能量即强度，只保留了回波的前沿，以的前沿，以抑制雨雪干扰抑制雨雪干扰。同时也。同时也提高了距离分辨力提高了距离分辨力。雨雨/雪雪/云雾产生的回波是很宽的视频脉冲，图像呈棉絮状连续回云雾产生的回波是很宽的视频脉

13、冲，图像呈棉絮状连续回波亮斑，无明显边沿。回波很强时，能淹没雨区中的物标回波波亮斑，无明显边沿。回波很强时，能淹没雨区中的物标回波Input Output使用注意事项使用注意事项： 减小探测距离减小探测距离 丢失弱小目标回波丢失弱小目标回波, ,只在雨雪干只在雨雪干扰严重时使用扰严重时使用FTCFTC雨雪天探测目标雨雪天探测目标： 用用 FTC + gain 2）同频干扰抑制电路同频干扰抑制电路（RICRadar Interference Canceler 或或 IR）：）： (a) 相同相同 PRF(b) 接近接近PRF(c) 不同不同PRF小目标可能被遮掩小目标可能被遮掩岸线不受影响岸线不

14、受影响同频干扰同频干扰：两台两台距离相近距离相近的的同波段同波段雷达雷达同时同时工作，相互间产生的干扰工作，相互间产生的干扰 干扰图像视两台雷达的干扰图像视两台雷达的脉冲重复频率脉冲重复频率差异程度而不同差异程度而不同相邻两次扫描中目标位置不变（相关），而同频干扰信相邻两次扫描中目标位置不变（相关），而同频干扰信号由于两部雷达的重复频率和扫描起始时间不同，位置号由于两部雷达的重复频率和扫描起始时间不同，位置不同（不相关）不同（不相关）使用注意事项使用注意事项：只在干扰严重只在干扰严重,影响观测时用同频干扰抑制影响观测时用同频干扰抑制;使用前正确调节使用前正确调节GAIN、STC、TUN等使屏上

15、等使屏上 出现少许噪斑而回波最饱满出现少许噪斑而回波最饱满小目标回波勉强可见，使用时可能丢失，应小目标回波勉强可见，使用时可能丢失，应 断续使用以验证小目标回波是否存在断续使用以验证小目标回波是否存在使用时不要使用雨雪干扰抑制电路（使用时不要使用雨雪干扰抑制电路（FTC）比较若干次扫描回波，有用的目标回波总是处于相同距离位置；而比较若干次扫描回波，有用的目标回波总是处于相同距离位置；而同频干扰信号则因大多处于不相同的周期，所处的位置不同。利用同频干扰信号则因大多处于不相同的周期，所处的位置不同。利用“与门与门”运算，可消除同频干扰运算，可消除同频干扰1st 扫描扫描 ITTTTTT2nd 扫描

16、扫描视频输出视频输出 I I I II I3）视频混合放大器视频混合放大器： 将将回波视频信号回波视频信号（包括噪声及干扰信号）和（包括噪声及干扰信号）和固定距标信号固定距标信号、活动距标信号活动距标信号、电子方位标志信号电子方位标志信号、船首标志信号船首标志信号五种信五种信号一起放大，送显象管的阴极去显示号一起放大，送显象管的阴极去显示4.活动距离标志（活动距离标志（VRMVariable Range Marker）电路：）电路：在方波作用期间产生一个相对触发脉冲延时可调的窄脉冲，在方波作用期间产生一个相对触发脉冲延时可调的窄脉冲，在荧光屏上显示为一个半径可调的圆圈在荧光屏上显示为一个半径可

17、调的圆圈活活动距离动距离标标志志圈圈5.固定距离标志（固定距离标志（Range Rings）电路：）电路：在方波作用期间产生一串等时间间隔的窄脉冲，在荧光屏上在方波作用期间产生一串等时间间隔的窄脉冲，在荧光屏上显示为等间隔的显示为等间隔的固固定定标标志志圈圈粗测粗测目标距离目标距离6.船首标志（船首标志（SHMShip Head Marker）电路：）电路：在天线船首信号作用下产生一个矩形方波，在荧光屏上显示在天线船首信号作用下产生一个矩形方波，在荧光屏上显示为一条从扫描起始点到屏边缘的径向亮线为一条从扫描起始点到屏边缘的径向亮线船首线，代表船首线，代表本船船首方向本船船首方向产生一个矩形方波

18、，在荧光屏上显示为一条由扫描起始点发产生一个矩形方波，在荧光屏上显示为一条由扫描起始点发出的可以转动的径向亮线出的可以转动的径向亮线电子方位线：测方位电子方位线：测方位7.电子方位标志（电子方位标志（EBLElectronic Bearing Ling）电路：）电路：EBLHDLRange RingsVariable Range Marker8.方位扫描系统（同步传向系统）：方位扫描系统（同步传向系统）：保证扫描线与天线同步旋转，实现方位扫描保证扫描线与天线同步旋转，实现方位扫描 有有：旋转线圈式：旋转线圈式 和和 固定线圈式固定线圈式 两种两种9.机械（电子）方位标志：机械（电子）方位标志：

19、测读目标方位测读目标方位1）方位刻度盘（圈）方位刻度盘（圈）：方位刻度圆环，中心与荧光屏几何中心重合：方位刻度圆环，中心与荧光屏几何中心重合 固定方位刻度盘：固定方位刻度盘：0 360 ，不可转动，不可转动，0 180 平行船首尾线平行船首尾线 活动方位刻度盘：活动方位刻度盘：0 360 ，可转动，真方位和相对方位转换，可转动，真方位和相对方位转换2）机械（电子）方位标尺机械（电子）方位标尺： 安放荧光屏上有机玻璃，刻有一对互相垂直线，还有与其一安放荧光屏上有机玻璃，刻有一对互相垂直线，还有与其一 平行的平行的 5 条间隔相等的平行线条间隔相等的平行线10.真运动装置：真运动装置：1）航向输入

20、和航迹校正：）航向输入和航迹校正： 罗经复示器：复示航向。真北向上显示时，使船首线指向航向值罗经复示器：复示航向。真北向上显示时，使船首线指向航向值 航迹向校正装置：修正风流影响，人工输入航迹向校正装置：修正风流影响，人工输入2）航速输入和变换）航速输入和变换： 计程仪：提供船舶速度信号计程仪：提供船舶速度信号 模拟计程仪（模拟振荡器）：产生模拟速度信号，可调模拟计程仪（模拟振荡器）：产生模拟速度信号，可调 3）解算装置（电子、机械）解算装置（电子、机械）： 把航程按航迹向正确分解成互相垂直的两个分量把航程按航迹向正确分解成互相垂直的两个分量南北和东西南北和东西 分量，控制中心位移线圈中电流分

21、量，控制中心位移线圈中电流4）中心位移线圈）中心位移线圈： 产生磁场使扫描中心东西、南北移动，即：使代表本船的扫描中产生磁场使扫描中心东西、南北移动，即：使代表本船的扫描中 心沿本船的航迹向以本船航迹速移动心沿本船的航迹向以本船航迹速移动5）控钮）控钮： 真运动重调（真运动重调（RESET）：按下重新开始）：按下重新开始 零速（零速（Zero）:选择零速时，呈偏心相对运动显示选择零速时，呈偏心相对运动显示 近年来，使用计算机微处理器进行视频处理有了很多近年来，使用计算机微处理器进行视频处理有了很多的改进：的改进： 模拟模拟 信号信号 数字信号数字信号 处理处理 清楚的模拟显示清楚的模拟显示 作

22、为这个技术的核心，内存起到了不可替代的作用，作为这个技术的核心，内存起到了不可替代的作用， 在这个系统中实时回波信号首先进行量化成数字信号后，在这个系统中实时回波信号首先进行量化成数字信号后，写入内存以便进一步处理，然后根据显示要求按一个恒定写入内存以便进一步处理，然后根据显示要求按一个恒定的速率读出处理后的数字信号（而传统雷达的电子束击打的速率读出处理后的数字信号（而传统雷达的电子束击打荧光屏的速率是随量程变化的），显示在荧光屏上，因而荧光屏的速率是随量程变化的），显示在荧光屏上，因而得到了电视显示的效果。得到了电视显示的效果。定时和距离扫描系统波形图和框图定时和距离扫描系统波形图和框图可在径向扫描线上显示的几种信号可在径向扫描线上显示的几种信号1.荧光屏上船首标志线、固定距标圈、活动距标圈、电子方位线可见荧光屏上船首标志线、固定距标圈、活动距标圈、电子方位线可见2.监测表各档数值应在规定范围内监测表各档数值应在规定范围内3.各种指示灯应处在正常状态各种指示灯应处在正常状态1.测距误差的测定和校正测距误差的测定和校正1）固定测距误差固定测距误差：发射开始与计时开始时刻不一致：发射开始与计时开始时刻不一致测定测定：选一个距离在选一个距离在 2 n mile内、位置在海图上明确且回波轮内、位置在海图上明确且回波轮