पुराने WW2-युग के राडार ने समय की देरी को कैसे ठीक किया और इसे एक आस्टसीलस्कप में एकीकृत किया?

Question

प्रकाश की गति लगभग 300,000 किमी प्रति सेकंड है। सिर्फ 1 एमएस की एक त्रुटि के परिणामस्वरूप लगभग 300 किमी दूर हो जाएगा, जो एक रडार के लिए बहुत अधिक त्रुटि है। मुझे लगता है कि इसे 3 किलोमीटर की रेंज सटीकता प्राप्त करने के लिए 10 माइक्रोसेकंड के आदेश पर सटीकता की आवश्यकता होगी।

हालांकि, मैं जानना चाहता हूं कि माइक्रोसेकंड सटीकता को ऑसिलोस्कोप में कैसे एकीकृत किया जाता है ताकि एक मानव ऑपरेटर नेत्रहीन 1 एमएस के अंतर को देख सके। अनुवाद क्या था? जैसे, 1 माइक्रोसेकंड का अंतर ब्लिप 10 मिलीमीटर दूर रखता है? मैं समझता हूं कि एक आस्टसीलस्कप वोल्टेज में एक संकेत का अनुवाद करता है, लेकिन मुझे जो नहीं मिलता है, उसे स्क्रीन पर संसाधित करने और प्रदर्शित करने में कितना समय लगता है? क्या इसके लिए वैक्यूम ट्यूब की आवश्यकता थी?

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मैंने कुछ साल पहले डोवर चाक गुफाओं का दौरा किया था और तट के चारों ओर कई रडार प्रतिष्ठान थे जो अतिव्यापी थे - इसलिए संकेतों के संयोजन और साथ ही वे पर्यवेक्षकों द्वारा जमीन पर भी समर्थित थे ... स्पष्ट रूप से हमारी अच्छी पकड़ थी तकनीक पर फिर! और खेद है कि मैं प्रश्न के सीधे बिंदु से भटक गया।

— सौर माइक

हां, वैक्यूम ट्यूब का इस्तेमाल किया गया था। जब मैं 80 के दशक की शुरुआत में नौसेना में था, तो हमारे पास रडार थे जिनका डिजाइन 1950 के दशक (एएन / एसपीएस -10) में वापस चला गया था जो मूल रूप से बहुत सारे वैक्यूम ट्यूबों का उपयोग करके डिजाइन किए गए थे। जब तक मैंने उन्हें देखा कि वैक्यूम ट्यूबों को अधिकांश भाग के लिए ठोस-राज्य मॉड्यूल के साथ बदल दिया गया था जो एक ही सॉकेट में फिट थे और एक ही काम किया था, लेकिन जिसमें अधिक विश्वसनीयता के लिए ठोस-राज्य घटक थे।

— बॉब जार्विस -

यहां पहले से ही कुछ अच्छे उत्तर हैं, लेकिन मैं बस इतना जोड़ना चाहूंगा कि शायद, आधुनिक राडार को ध्यान में रखते हुए, आप इस बात को कम आंक रहे हैं कि किसी भी तरह की प्रारंभिक चेतावनी उस समय कितनी उपयोगी होगी, हालांकि जल्द से जल्द गलत भी। स्थापना (जो मुझे लगता है कि एक साधारण निश्चित एंटीना का उपयोग किया गया था)। सीमित ईंधन के साथ - सही समय पर ऊंचाई के लिए - अवरोधक सेनानियों को प्राप्त करना महत्वपूर्ण था। इसके अलावा, मुझे संदेह है कि एक अनुभवी ऑपरेटर सीखता है कि एक आदिम प्रदर्शन से भी आश्चर्यजनक जानकारी कैसे प्राप्त की जाए जैसे कि बैरी के लिंक में दिखाया गया है।

— 13

हैरानी की बात है कि, जर्मनों ने कभी भी घूर्णन क्षेत्र प्रदर्शन का उपयोग नहीं किया जो कि अंग्रेजों ने किया था। उन्होंने अलग-अलग असंतोष और कोण प्रदर्शन का उपयोग किया - ज्यादातर मामलों में एक अवर प्रणाली क्योंकि घूर्णन प्रदर्शन बेहतर है आंख-मस्तिष्क प्रणाली को मूल्य जोड़ने की अनुमति मिलती है।

— रसेल मैकमोहन

Answer 1

मूल PPI (योजना स्थिति सूचक) रडार प्रदर्शन - वह प्रकार जिसमें एक चमकदार रेखा होती है जो एक वृत्ताकार स्क्रीन के चारों ओर एक घड़ी की तरह दूसरे हाथ पर घूमती है - इस सिद्धांत पर काम करती है कि इलेक्ट्रॉनिक्स इलेक्ट्रॉन बीम के "स्वीप" का उत्पादन करता है रेडियल पथ, जबकि रडार रिसीवर से संकेत इसकी तीव्रता को नियंत्रित करता है। जब भी एक मजबूत संकेत प्राप्त होता है, तो डिस्प्ले पर एक उज्ज्वल स्थान बनाया जाता है। "ब्लिप" की स्थिति सीधे उस लक्ष्य की स्थिति से मेल खाती है जिसने इसे वास्तविक दुनिया में बनाया था।

उस युग के एनालॉग सर्किटरी में 10 मीटर या उससे अधिक की बैंडविड्थ आसानी से हो सकती है, जिससे 15 मीटर (50 फीट) के क्रम पर रेंज रिज़ॉल्यूशन की अनुमति मिलती है। (ध्यान रखें कि सिग्नल को दो यात्राएं करनी होती हैं , इसलिए आपको दो बार यह संकल्प मिलता है कि आप अन्यथा उम्मीद कर सकते हैं।) मान लें कि सीमा 75 किमी (लगभग 45 मील) पर सेट है। सिग्नल को अधिकतम सीमा पर रिसीवर तक लौटने में लगभग 0.5 एमएस लगेगा, जिसका अर्थ है कि प्रत्येक पल्स प्रेषित के लिए, डिस्प्ले पर इलेक्ट्रॉन बीम को केंद्र से उस राशि के प्रदर्शन के किनारे तक स्थानांतरित करना होगा। ऐसा करने के लिए सर्किट्री एक साधारण आस्टसीलस्कप के क्षैतिज स्वीप जनरेटर से अधिक जटिल नहीं है। छोटे श्रेणी की सेटिंग में तेज स्वीपिंग की आवश्यकता होती है, लेकिन फिर भी इसका कारण है।

पल्स जनरेटर के आउटपुट को डिस्प्ले पर रेंज "मार्कर" बनाने के लिए तीव्रता सिग्नल में भी जोड़ा जा सकता है - संकेंद्रित वृत्त जो ऑपरेटर को लक्ष्य तक दूरी का न्याय करने का बेहतर तरीका देते थे।

एक sawtooth जनरेटर केंद्र से प्रदर्शन के किनारे तक बुनियादी स्वीप संकेत प्रदान करता है। एंटीना की भौतिक स्थिति के साथ इसे सिंक करने के लिए इसे प्राप्त करने के कई तरीके थे। बहुत शुरुआती संस्करणों ने वास्तव में CRT डिस्प्ले की गर्दन के चारों ओर विक्षेपण कॉइल को घुमाया। बाद के मॉडलों में एक विशेष पोटेंशियोमीटर का इस्तेमाल किया गया था, जिसमें साइन और कोज़ाइन फ़ंक्शन बने थे - स्वीप सिग्नल (और इसके पूरक) को अंतिम टर्मिनलों पर लागू किया गया था, वाइपर को एक सिंक्रोनस मोटर द्वारा बदल दिया गया था, और दो नलों ने संकेतों को प्रदान किया था (अब तय) एक्स और वाई विक्षेपण प्लेट। बाद में अभी भी, यह साइन / कोसाइन मॉडुलन पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनिक रूप से किया गया था।

एक मुद्दा यह था कि ये डिस्प्ले बहुत उज्ज्वल नहीं थे, इसका मुख्य कारण लंबे समय तक बने रहने वाले फास्फोरस से एक ऐसी छवि तैयार करना था जो उपयोगी होने के लिए लंबे समय तक "सुस्त" रही। उन्हें एक अंधेरे कमरे में इस्तेमाल किया जाना था, कभी-कभी उन पर हुडों के साथ जो ऑपरेटर को सहकर्मी कर सकते थे। मैं WWII के दौरान जीवित नहीं था, लेकिन मैंने 1980 के दशक की शुरुआत में एक चिप पर कुछ काम किया, जो एक रडार सेट से सिग्नल को डिजिटाइज़ और "रैस्टराइज़" कर सकता था, ताकि इसे एक पारंपरिक टीवी मॉनीटर पर प्रदर्शित किया जा सके। इस तरह के एक मॉनिटर को बहुत उज्ज्वल (कम-दृढ़ता फॉस्फोरस) बनाया जा सकता है - एक हवाई अड्डे के नियंत्रण टॉवर में सीधे उपयोग करने के लिए पर्याप्त उज्ज्वल, उदाहरण के लिए, ताकि टॉवर ऑपरेटर को एक अलग रडार ऑपरेटर से मौखिक संदेशों पर भरोसा करने की आवश्यकता न हो दूसरे कमरे में। चिप भी "धीमी क्षय" नकली एनालॉग डिस्प्ले का कार्य। आजकल, हर सस्ते डिजिटल आस्टसीलस्कप में यह "चर दृढ़ता" सुविधा है। :-)

स्वाभाविक रूप से, मुझे वीडियो फ्रेम बफर में रिसीवर सिग्नल लिखते समय एनालॉग डिस्प्ले के रेडियल स्कैन का अनुकरण करना था। मैंने ऐन्टेना की रिपोर्ट की गई कोणीय स्थिति को साइन / कोसाइन मानों में परिवर्तित करने के लिए एक ROM का उपयोग किया, जो प्रत्येक स्वीप के लिए X और Y मेमोरी पतों के अनुक्रम का निर्माण करने के लिए DDS जनरेटर की एक जोड़ी को खिलाया गया।

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क्या युग के RADAR उपकरण वास्तव में योजना-स्थिति संकेतकों का उपयोग करते थे? मैंने जितने भी वीडियो और फ़ोटो देखे हैं उनमें से अधिकांश में पारंपरिक ऑसिलोस्कोप डिस्प्ले है।

— आंद्रेजाको

@AndrejaKo वे 1940 तक उपलब्ध थे, लेकिन निश्चित रूप से सार्वभौमिक नहीं थे। उनके बिना सिस्टम, जहां तक ​​मैं समझता हूं, एंटीना दिशा का मैनुअल नियंत्रण होगा ताकि एक ऑपरेटर को इंगित करने वाला मिल जाए जो अधिकतम ब्लिप ताकत दे सके।

— हॉब्स

प्रारंभिक सेटों ने वास्तव में एकल अक्ष डिस्प्ले का उपयोग किया था। हालांकि महान जवाब।

— ट्रेवर_जी

Answer 2

क्या इसके लिए वैक्यूम ट्यूब की आवश्यकता थी?

एक पारंपरिक एनालॉग गुंजाइश अनिवार्य रूप से एक वैक्यूम ट्यूब (सीआरटी) है जिसमें टाइमबेस सॉउटोथ और सिग्नल को सीधे क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर प्लेटों पर लागू किया जाता है ताकि स्क्रीन पर बीम को एक चलती जगह पर निर्देशित किया जा सके।

बीम को स्थानांतरित करने के लिए प्लेटों पर आवश्यक बड़े वोल्टेज का उत्पादन करने के लिए एम्पलीफायर सर्किट में वैक्यूम ट्यूबों का भी उपयोग किया जाएगा।

AFAIK, WWII युग के हर क्षेत्र ने इस सिद्धांत पर काम किया, इसलिए वैक्यूम ट्यूब गुंजाइश डिजाइन का एक अंतर्निहित हिस्सा थे।

हालांकि, मैं यह जानना चाहता हूं कि मिलीसेकंड सटीकता को ऑसिलोस्कोप में कैसे एकीकृत किया जाता है ताकि एक मानव ऑपरेटर नेत्रहीन 1 एमएस के अंतर को देख सके।

क्षैतिज विक्षेपण एक आरा तरंग द्वारा संचालित होता था। इस चूल्हा की दर ने स्क्रीन पर समय और क्षैतिज स्थिति के बीच स्केलिंग को निर्धारित किया। एक मौजूदा दिन के दायरे में, स्केलिंग कुछ पाइकोसेकंड प्रति सेंटीमीटर स्क्रीन स्थान से घंटे प्रति सेंटीमीटर तक कहीं भी हो सकती है। १ ९ ४० के दशक में, उच्चतम स्तर पिकोसैक्मंड प्रति सेंटीमीटर नहीं रहा होगा, लेकिन यह अच्छी तरह से माइक्रोसेकंड प्रति सेंटीमीटर हो सकता है।

स्पष्ट रूप से पारंपरिक रडार डिस्प्ले में थोड़ी सी अतिरिक्त जटिलता होती है जहां "क्षैतिज" (टाइमबेस, रडार सिस्टम में रेंज के अनुरूप) धुरी को घुमाए जाने के रूप में एंटीना की हेडिंग को इंगित करने के लिए स्क्रीन के केंद्र के चारों ओर घुमाया जाता है। मुझे यकीन नहीं है कि यह कैसे पूरा हुआ (मैं विभिन्न संभावनाओं के एक जोड़े की कल्पना कर सकता हूं)। लेकिन यह मूलभूत बिंदु को नहीं बदलता है कि स्क्रीन पर रडार की "रेंज" रिज़ॉल्यूशन केवल यह निर्धारित करेगी कि "क्षैतिज" विक्षेपण प्लेट के वोल्टेज को कितनी जल्दी से रैंप किया गया था।

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रोटेशन को केवल डिफ्लेक्शन कॉइल द्वारा स्क्रीन के चारों ओर घुमाने से नियंत्रित किया गया था।

— सुपरकैट

@supercat, डेव का जवाब कहता है कि शुरुआती सिस्टम में किया गया था, लेकिन बाद में लोगों ने एक्स और वाई डिफ्लेक्टर पर साइन और कोसाइन सिग्नल लगाए। यदि आप असहमत हैं, तो आपको शायद उनके जवाब पर टिप्पणी करनी चाहिए, मेरी नहीं।

— फोटॉन

जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स अधिक परिष्कृत होते गए, XY सिग्नल उत्पन्न करना व्यावहारिक हो गया, लेकिन 1940 के दशक के इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके ध्रुवीय प्रदर्शन का उत्पादन करने के लिए विक्षेपण कॉइल को घुमाना एक सरल और व्यावहारिक दृष्टिकोण था।

— सुपरकैट

@supercat, यह टिप्पणी शायद डेव के जवाब पर मेरी तुलना में अधिक समझ में आता है।

— फोटॉन

मैं आपके अंतिम पैराग्राफ का जवाब दे रहा था।

— सुपरकैट

Answer 3

7 दिसंबर, 1941 को पर्ल हार्बर में मौजूद एससीआर-270 राडार में निम्नलिखित विशेषताएं थीं:

• संचारित आवृत्ति: 105 मेगाहर्ट्ज
• पल्स चौड़ाई: 10-25 .sec
• पुनरावृत्ति दर: 621 हर्ट्ज
• पावर स्तर: 100 किलोवाट
• अधिकतम सीमा: 250 मील
• सटीकता: 4 मील, 2 डिग्री

इसमें एक बड़ी संख्या में वैक्यूम ट्यूब का इस्तेमाल किया गया, जिसमें एक CRT (4 बड़े ट्रेलरों पर पूरा रडार) शामिल था। निम्नलिखित लिंक वास्तविक आस्टसीलस्कप ट्रेस को दर्शाता है जब निकटवर्ती जापानी विमानों का पता चला था:

http://www.pearl-harbor.com/georgeelliott/scope.html ।

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मैं उस स्कोप ट्रेस की बेहतर ग्रेस्केल इमेज ढूंढने की कोशिश कर रहा हूं। इस बीच, यहाँ गुंजाइश की एक तस्वीर है । यहाँ एक और अच्छी कड़ी है । यह संकेत ( स्रोत ) एक ही छवि दिखाता है, लेकिन पाठ बताता है कि यह फिर से निर्माण है।

— डेव ट्वीड

Answer 4

12SK7 वैक्यूम ट्यूब पर विचार करें: 0.002 ग्राम, 0.8MOOms का प्लेट प्रतिरोध, 6pF का ग्रिड कैपेसिटी, 7pF का आउटपुट (प्लेट) कैपेसिटेंस।

Gm / C द्वारा बैंडविड्थ की भविष्यवाणी करें। मान लें कि नोडल C 6p + 7p + 7p परजीवी = 20pF है।

बैंडविड्थ 0.002 / 20e-12 = 0.0001 * e + 12 = 1e + 8 = 100MegaRadians / second या 16MHz; मल्टी-स्टेज सिस्टम, या 0.35 / 16 मेगाहर्ट्ज की प्रतिक्रिया के लिए 0.35 / बैंडविड्थ के टेक्ट्रोनिक्स नियम-ऑफ-थंब का उपयोग करते हुए, ट्राइस 20Noseconds है; 20nS 20 फीट एक रास्ता, 10 फीट 2-रास्ता, रिज़ॉल्यूशन प्रदान करता है।

http://www.r-type.org/pdfs/6sk7.pdf

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.... चलो वहाँ कैस्केड हो : और वहाँ बैंडविड्थ था ।

— कारलोक

Answer 5

अगर मैं सही तरीके से समझूं, तो सवाल यह है कि कैसे रडार डिस्प्ले इलेक्ट्रॉनिक्स प्रकाश की गति के साथ सटीक रूप से सामना कर सकता है। यहां मैं दिखाऊंगा कि रडार डिस्प्ले इलेक्ट्रॉनिक्स धीमी गति से चला सकते हैं जितना आप उम्मीद कर सकते हैं।

मान लीजिए कि रडार 100 मील की रेंज के लिए डिज़ाइन किया गया है। सुविधा के लिए गोलाई, यह लगभग 160 किमी है।

$$160{\rm{k m}} \times \frac{{\rm{s}}}{{3{\rm{e}}8{\rm{ m}}}} = 0.53{\rm{ ms}}$$

जैसा कि आपने भी उल्लेख किया है, गुंजाइश डिस्प्ले के एक्स और वाई विक्षेपण स्वतंत्र वोल्टेज इनपुट द्वारा नियंत्रित होते हैं। आइए एक साधारण -स्कोप सेटअप पर विचार करें । एक सर्किट से एक्स डिफ्लेक्शन को चलाएं जो -V से + V तक (प्रदर्शन पर सबसे दाएं से बाएं) उत्पन्न करता है। (यह सबसे अधिक संभावना है कि एक ट्यूब सर्किट था।) सर्किट को डिज़ाइन किया गया है ताकि रेल से रेल पर जाने के लिए लिया गया कुल समय 1ms है। यह स्वीप संभवतः उसी समय संकेत द्वारा ट्रिगर किया जाएगा जो रडार के संचार को ट्रिगर करता है।

Y विक्षेपक को रडार रिसीवर द्वारा खिलाया जाता है। परावर्तन प्राप्त होने पर जो कुछ भी स्वीप की स्थिति है, उस पर ब्लिप दिखाई देगा। नतीजतन, बाद में एक प्रतिबिंब को रिसीवर द्वारा महसूस किया जाता है, दायीं ओर कोड़ा प्रदर्शन पर दिखाई देता है।

ध्यान देने वाली बात यह है कि जबकि रडार तरंग 200 मील (फिर और पीछे फिर से) की यात्रा करती है, तो स्कोप डिस्प्ले पर डॉट को केवल कुछ इंच की यात्रा करनी होती है! इस अर्थ में, डिस्प्ले इलेक्ट्रॉनिक्स "प्रकाश की गति" की तुलना में बहुत धीमी गति से चला सकते हैं। ट्यूब इलेक्ट्रॉनिक्स में आसानी से 1ms स्वीप हासिल किया जाता है। यह ऑडियो संकेतों को प्रवर्धित करने वाली प्रौद्योगिकी का एक ही वर्ग है। तुलना के लिए, हर पुराने NTSC टेलीविजन सेट में उपयोग की जाने वाली क्षैतिज स्वीप अवधि लगभग 0.064 एमएस थी।

रडार सिस्टम को एक ज्ञात सीमा पर एक लक्ष्य रखकर और सर्किट को समायोजित करके कैलिब्रेट किया जा सकता है ताकि प्रदर्शित मात्रा जमीनी सच्चाई से मेल खाए। (सिस्टम को कैलिब्रेट करना एक कला रूप रहा होगा!)

Answer 6

$300000\frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s}}$

राडार सिग्नल को साइन वेव के साथ मॉड्यूलेट करने का एक तरीका है, और फिर ट्रांसमिट और लौटे सिग्नल के बीच मॉड्यूलेशन सिग्नल के चरण अंतर को मापना है - यह अंतर हमेशा दूरी के समानुपाती होता है। नकारात्मक पक्ष यह है कि एकाधिक इको से वापसी हस्तक्षेप करेगी, और एक वापसी संकेत बनाएगी जो दोनों के बीच में कहीं दूरी दिखाती है।

बाद के मॉडल एक रडार "चिरप" का उपयोग करेंगे, जहां मॉड्यूलेशन आवृत्ति एक आरा होगी, जिससे विभिन्न इको को प्रतिष्ठित किया जा सकेगा और प्रत्येक से दूरी को सटीक रूप से मापा जा सकेगा।

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एक रडार "चहक", जहां मॉड्यूलेशन फ्रीक्वेंसी एक आरा होगा , जो कि ऐसा नहीं होता है, अगर आपने समय वक्र पर आवृत्ति को प्लॉट किया है, तो sawtooth आपको मिलेगा ।

— बिमपेल्रेकी

हाँ, खेद है कि अगर यह अस्पष्ट था। यह एक sawtooth इनपुट संकेत के साथ एफएम है। चरण परिवर्तन द्विघात है, इसलिए स्पेक्ट्रम में प्रत्येक वापसी का अपना शिखर होगा।

— साइमन रिक्टर

@Bimpelrekkie उन्होंने कहा "आवृत्ति एक आरा है" नहीं "संकेत एक

— आरा है