Генератор временной базы - Time base generator

База времени генератора (также развертка или база времени ) представляет собой особый тип функции генератора , электронную схему , которая генерирует переменное напряжение , чтобы произвести определенную форму волны . Генераторы временной развертки генерируют пилообразные волны очень высокой частоты, специально разработанные для плавного отклонения луча электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) через поверхность трубки, а затем возврата его в исходное положение.

Базы времени используются радиолокационными системами для определения дальности до цели путем сравнения текущего местоположения по временной базе с временем прибытия радиоэхо. Аналоговые телевизионные системы, использующие ЭЛТ, имели две временные развертки: одна для быстрого отклонения луча по горизонтали, а другая - для опускания луча вниз по экрану 60 раз в секунду. Осциллографы часто имеют несколько базовых часов, но это могут быть более гибкие генераторы функций, способные генерировать множество форм сигналов, а также простую временную развертку.

Описание

В базовом осциллографе обычно используется генератор временной развертки, который управляется верхней шкалой, а нижняя шкала управляет усилением сигнала.

Электронно - лучевой трубки (ЭЛТ) состоит из трех основных частей, электронной пушки , который обеспечивает поток ускоренных электронов , тем люминофора -covered экран , который светится, когда электроны ударил его, и отклоняющие пластины , которые используют магнитные или электрические поля для отклонения электронов в полете и позволяет им быть направленными вокруг экрана. Именно способность электронного потока быстро перемещаться с помощью отклоняющих пластин позволяет использовать ЭЛТ для отображения очень быстрых сигналов, таких как телевизионные сигналы, или для использования для радиопеленгации (см. Huff-duff ).

Многие сигналы, представляющие интерес, меняются с течением времени с очень высокой скоростью, но имеют периодический характер. Например, радиосигналы имеют базовую частоту, несущую , которая составляет основу сигнала. Звуки модулируются в несущую, изменяя сигнал либо по амплитуде (AM) , либо по частоте (FM), либо аналогичным образом. Чтобы отобразить такой сигнал на осциллографе для исследования, желательно иметь развертку электронного луча по экрану, чтобы электронный луч циклически повторялся с той же частотой, что и несущая, или с некоторой кратностью этой базовой частоты.

Это цель генератора временной развертки, который прикреплен к одной из набора отклоняющих пластин, обычно оси X, в то время как усиленный выходной сигнал радиосигнала отправляется на другую ось, обычно Y. Результатом является визуальный воссоздание исходной формы волны.

Использование в радаре

Типичная радиолокационная система передает короткий импульс радиосигнала, а затем прослушивает эхо от удаленных объектов. Поскольку сигнал движется со скоростью света и должен пройти к целевому объекту и обратно, расстояние до цели можно определить, измерив задержку между трансляцией и приемом, умножив скорость света на это время, а затем разделив на два (туда и обратно). Поскольку этот процесс происходит очень быстро, для отображения сигнала и поиска эхо-сигналов используется ЭЛТ.

В простейшей версии дисплея радара , ныне известной как «A-scope», генератор временной развертки перемещает дисплей по экрану так, чтобы он достиг одной стороны в то время, когда сигнал прошел максимальное эффективное расстояние радара. Например, радар раннего предупреждения, такой как Chain Home (CH), может иметь максимальную дальность действия 150 километров (93 миль), расстояние, на которое свет будет перемещаться вперед и назад за 1 миллисекунду. Это будет использоваться с генератором временной развертки, который протягивает луч через ЭЛТ один раз в миллисекунду, начиная развертку, когда заканчивается широковещательный сигнал. Любые эхо-сигналы заставляют луч отклоняться вниз (в случае CH), когда он перемещается по дисплею.

Измеряя физическое местоположение «точки» на ЭЛТ, можно определить расстояние до цели. Например, если конкретный радар имеет базу времени 1 миллисекунду, то его максимальная дальность составляет 150 км. Если это отображается на четырехдюймовом ЭЛТ и точка измеряется на расстоянии 2 дюймов от левой стороны, то цель находится на расстоянии 0,5 миллисекунды или примерно 75 километров (47 миль).

Чтобы обеспечить правильное совпадение меток с механической шкалой, можно настроить временную развертку, чтобы развернуть ее в определенное время. Это можно отрегулировать вручную или автоматически запустить другим сигналом, обычно сильно ослабленной версией широковещательного сигнала.

Более поздние системы изменили временную развертку, включив в нее второй сигнал, который периодически вызывал всплески на дисплее, обеспечивая тактовый сигнал, который изменялся с временной разверткой и, следовательно, не нуждался в выравнивании. В британской терминологии они были известны как стробоскопы .

Использование на телевидении

Телевизионные сигналы состоят из серии неподвижных изображений, транслируемых последовательно, в стандарте NTSC такой «кадр» транслируется 30 раз в секунду. Каждый кадр разбит на серию «строк», 525 в стандарте NTSC. Если посмотреть на телевизионную передачу на осциллографе, то окажется, что она представляет собой непрерывную последовательность модулированных сигналов, разбитых на короткие периоды «пустого» сигнала. Каждая модулированная часть несет аналоговое изображение для одной строки.

Для отображения сигнала используются две временные базы. Луч перемещается по горизонтали слева направо со скоростью 15 750 раз в секунду - время, необходимое для отправки одной строки. Вторая временная развертка заставляет луч сканировать экран вниз 60 раз в секунду, так что каждая линия появляется под последней нарисованной, а затем возвращается вверх. Это приводит к тому, что весь сигнал из 525 строк перемещается вниз по экрану, воссоздавая двумерное изображение.

Чтобы развертка развертки экрана начиналась в нужное время, сигнал включал несколько специальных модуляций. В каждой строке был короткий период, «переднее крыльцо» и «заднее крыльцо», из-за которых сигнал на короткое время становился отрицательным. Это запустило горизонтальную развертку времени, чтобы начать развертку по экрану, гарантируя, что линии начинаются с левой стороны дисплея. Гораздо более длинный, но во всем остальном аналогичный сигнал, интервал вертикального гашения вызывал начало вертикальной временной развертки, а любая длительная задержка вызывала срабатывание временной развертки.

использованная литература