雷達定位管

雷達定位管是用來顯示雷達接收到的目標反射信號，並確定目標位置（距離和方位）的一種電子束管，它在結構上與示波管相同，也可以叫做雷達示波管。

基本介紹

• 中文名：雷達定位管
• 用途：用於測定目標的方位
• 組成：電子槍、偏轉系統和螢光屏
• 類型：顯示用的電子束管

雷達定位原理

如圖1-1所示，O為雷達站位置，A為目標，目標離雷達的距離是,目標的仰角為，方位角為。從雷達發出微波脈衝信號，到信號從目標反射回來唄雷達接收到回波信號的時間間隔為，則

圖1-1 雷達定位用極坐標系

式中，c為光速。定位管的作用就是精確顯示出時間差和方位角，至於由雷達天線本身的仰角給出，從而確定出目標位置。

在極坐標系中，一般取正北為基準方向，即圖1-1中的x方向。

定位管的工作方式

距離顯示（A型顯示）

這種顯示方式可以直接採用普通大螢幕示波管進行。在X偏轉板上加上鋸齒波掃描電壓，其頻率為，螢光屏上掃出的就是時間基線。將雷達發射信號耦合出很小一部分與雷達接收到的回波信號都加到Y偏轉板上，則在屏上的時間基線就會出現兩個脈衝尖峰（圖1-2所示），測量兩個尖峰在時間基線上的間隔就直接得到了，從而求得。在實用中，x掃描線在屏上往往直接刻出距離刻度。這種定位管的餘輝較短，一般。

圖1-2 雷達的A型顯示方式

顯然，在這種顯示方式下，水平掃描的最大允許長度（相應於允許周期）應與雷達可測最大距離相對應，因此，若將時間基線由水平掃描改成圓掃描，則在同樣大小的螢幕尺寸下，時間基線的長度就可以是原來的倍，從而使測量精度得到提高。另外，圓掃描時曲線閉合，電子束不需要像水平掃描一樣，經過每一個周期就必須迅速回到原點重新開始掃描，有利於簡化電子線路。這種顯示方式稱為J型顯示，在這種方式中，發射脈衝尖峰和回波脈衝尖峰將在圓周時間基線上顯示，時間間隔也應在圓周上量度。

方位角-距離顯示（B型顯示）

這種顯示方式採用磁偏轉定位管。在X和Y偏轉系統中都饋入鋸齒波電流，X偏轉線圈的電流正比於方位角，與天線的方位旋轉周期同步；Y偏轉線圈的電流正比於時間（距離），與天線發射的信號周期相同。顯然，天線旋轉周期大於信號周期，這樣，在屏上就會掃描出一幅如圖1-3所示的光柵，水平方向表示方位角掃描，垂直方向表示距離掃描。雷達天線接收到的回波信號則送到調製極，當無信號時，電子束電流幾乎為零，因此光柵實際上看不到，而當有回波信號加到調製極上時，束流瞬時增大，在屏上就會出現一亮點，亮點的橫坐標就是目標的方位角，縱坐標表示目標的距離。

圖1-3 雷達的B型顯示方式

徑向-環形顯示（PPI顯示）

這種顯示方式採用徑向掃描定位管。徑向掃描定位管，就是時間基線是一系列從屏中心出發的徑向輻射線的定位管。這種管子只有一對磁偏轉系統，線上圈中通入與天線發射脈衝同步的鋸齒波電流，於是在屏上就顯示出一條從屏中心出發的沿半徑方向的掃描線；同時偏轉線圈與雷達天線的方向旋轉同步旋轉，因此，在屏上的掃描線就會在角向轉動，成為一條不停轉動的徑向輻射線，它們在屏上的方位角就代表了天線在空間所指的方位角。在沒有回波信號時，電子束被截止，屏上僅有噪聲產生的本底信號，天線接收到目標反射的回波時，回波信號加到調製極上，束流得到開通，於是屏上就出現一個亮點。屏的中心對應雷達的位置，因此，亮點的方位就給出可目標的方位，亮點到屏中心的距離就表示了目標的距離。圖1-4給出了在這種顯示方式下螢光屏上的圖像。

圖1-4 雷達的PPI型顯示方式

雷達天線要數秒鐘才能旋轉一周，因此在B型顯示和PPI顯示方式中，螢光屏的餘輝時間應與之相當甚至略長，才容易捕捉目標。

雷達定位管的結構

雷達定位管是由電子槍、偏轉系統和螢光屏構成的，且依賴螢光屏實現信號或圖像的顯示。雷達定位管的結構如圖1-5所示。

電子槍

電子槍由燈絲(F)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)(或稱第二柵極)、第一陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。它的作用是發射電子並形成 很細的高速電子束。燈絲通電加熱陰極，陰極受熱發射電子。柵極是一個頂部有小孔的金屬圓筒，套在陰極外面。由於柵極電位比陰極低，對陰極發射的電子起控制 作用，一般只有運動初速度大的少量電子，在陽極電壓的作用下能穿過柵極小孔，奔向螢光屏。初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過低，則全部電子返回陰 極，即管子截止。調節電路中的W1電位器，可以改變柵極電位，控制射向螢光屏的電子流密度，從而達到調節亮點的輝度。第一陽極、第二陽極和前加速極都是與 陰極在同一條軸線上的三個金屬圓筒。前加速極G2與A2相連，所加電位比A1高。G2的正電位對陰極電子奔向螢光屏起加速作用。

圖1-5 雷達定位管的結構

偏轉系統

偏轉系統控制電子射線方向，使螢光屏上的光點隨外加信號的變化描繪出被測信號的波形。Y1、Y2和Xl、X2兩對互相垂直的偏轉板組成偏轉系統。Y軸偏轉板在前，X軸偏轉板在後，因此Y軸靈敏度高(被測信號經處理後加到Y軸)。兩對偏轉板分別加上電壓，使兩對偏轉板間各自形成電場，分別控制電 子束在垂直方向和水平方向偏轉。

螢光屏

定位管屏面通常是矩形平面，內表面沉積一層磷光材料構成螢光膜。在螢光膜上常又增加一層蒸發鋁膜。高速電子穿過鋁膜，撞擊螢光粉而發光形成亮點。鋁膜具有內反射作用，有利於提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。

當電子停止轟擊後，亮點不能立即消失而要保留一段時間。亮點輝度下降到原 始值的10%所經過的時間叫做“餘輝時間”。餘輝時間短於10μs為極短餘輝，10μs—1ms為短餘輝，1ms—0．1s為中餘輝，0．1s-1s為長 餘輝，大於1s為極長餘輝。一般的定位器配備中餘輝定位管，高頻定位器選用短餘輝，低頻定位器選用長餘輝。

由於所用磷光材料不同，螢光屏上能發出不同顏色的光。一般定位器多採用發綠光的定位管，以保護人的眼睛。