شاشة الرادار

شاشة الرادار هي جهاز إلكتروني يعرض بيانات الرادار للمشغل. يُرسل نظام الرادار نبضات أو موجات متواصلة من الإشعاع الكهرومغناطيسي ، يرتد جزء صغير منها عن الأهداف (سواء كانت مُستهدفة أم لا) ويعود إلى نظام الرادار. يقوم جهاز الاستقبال بتحويل جميع الإشعاعات الكهرومغناطيسية المُستقبلة إلى إشارة تناظرية إلكترونية متواصلة ذات جهد متغير (أو متذبذب)، والتي يمكن تحويلها بعد ذلك إلى شاشة عرض.

تستخدم الأنظمة الحديثة عادةً نوعًا من شاشات العرض النقطية لإنتاج صورة شبيهة بالخريطة. إلا أنه في المراحل الأولى لتطوير الرادار، حالت ظروف عديدة دون إنتاج مثل هذه الشاشات، مما دفع العلماء إلى تطوير أنواع مختلفة منها.

استخدمت شاشات الرادار المبكرة أجهزة راسم إشارة معدلة ذات مدخلات متنوعة. يستقبل راسم الإشارة عادةً ثلاث قنوات ذات جهد متغير (أو متذبذب) كمدخلات، ويعرض هذه المعلومات على أنبوب أشعة الكاثود . يُضخّم راسم الإشارة جهود الإدخال ويرسلها إلى مغناطيسين للانحراف ، ثم إلى مدفع الإلكترونات الذي يُنتج بقعة على الشاشة. يُزيح أحد المغناطيسين البقعة أفقيًا، والآخر رأسيًا، وتزيد أو تُنقص إشارة الإدخال إلى المدفع من سطوع البقعة. يسمح مصدر جهد انحياز لكل قناة من القنوات الثلاث للمشغل بضبط نقطة الصفر.

في شاشة الرادار، تُغذّى إشارة الخرج من مستقبل الرادار إلى إحدى قنوات الإدخال الثلاث في جهاز راسم الإشارة. كانت الشاشات القديمة تُرسل هذه المعلومات عادةً إلى القناة X أو القناة Y لتحريك النقطة على الشاشة للإشارة إلى عودة الإشارة. أما أجهزة الرادار الحديثة، فكانت تستخدم هوائيًا دوارًا أو متحركًا لتغطية مساحة أكبر من السماء، وفي هذه الحالة، كانت الإلكترونيات، المرتبطة بالحركة الميكانيكية للهوائي، تُحرّك عادةً القناتين X وY، بينما تُغذّى إشارة الرادار إلى قناة السطوع.

شاشة الرادار الأصلية، المعروفة باسم "المنظار A" أو "شاشة A" ، تُظهر فقط المسافة إلى الأهداف دون اتجاهها. ويُشار إليها أحيانًا باسم "المنظار R" اختصارًا لـ "منظار المدى" . استُخدمت المناظير A في أنظمة الرادار الأولى خلال الحرب العالمية الثانية ، ولا سيما نظام "تشين هوم " (CH) الرائد .

كان المدخل الرئيسي لجهاز رادار A-scope هو إشارة العودة المُضخّمة المُستقبلة من الرادار، والتي تُرسل إلى المحور Y للشاشة. تتسبب إشارات العودة في انحراف البقعة لأسفل (أو لأعلى في بعض الطرازات)، راسمةً خطوطًا رأسية على أنبوب الرادار. تُعرف هذه الخطوط باسم "نبضة" (أو "نقطة"). أما مدخل المحور X فكان موصولًا بمولد جهد سن المنشار، المعروف بمولد قاعدة الزمن ، والذي يمسح البقعة عبر الشاشة، مُوقّتًا ليتوافق مع تردد تكرار نبضات الرادار. يؤدي هذا إلى توزيع النبضات عبر الشاشة وفقًا لوقت استقبالها. وبما أن زمن عودة الإشارة يُعادل ضعف المسافة إلى الهدف مقسومًا على سرعة الضوء ، فإن المسافة على طول المحور تُشير مباشرةً إلى المدى إلى أي هدف. عادةً ما كان يُقاس هذا المدى باستخدام مقياس أعلى الشاشة. ^{[ 1 ]}

كانت إشارات نظام "تشين هوم" تُستقبل عادةً عبر زوج من الهوائيات المرتبة بزاوية قائمة. وباستخدام جهاز يُعرف باسم مقياس الزوايا الراديوي ، يستطيع المشغل تحديد اتجاه الهدف، ومن خلال دمج قياس المدى مع الاتجاه، يُمكنه تحديد موقع الهدف في الفضاء. كما احتوى النظام على مجموعة ثانية من الهوائيات، موزعة رأسيًا على طول أبراج الاستقبال. وباختيار زوج من هذه الهوائيات على ارتفاعات مختلفة وتوصيلها بمقياس الزوايا الراديوي، يُمكن تحديد الزاوية الرأسية للهدف، وبالتالي تقدير ارتفاعه. ولأن النظام كان قادرًا على قياس كلٍ من المدى والارتفاع، فقد عُرف أحيانًا باسم "مقياس الارتفاع والمدى" ( HR-scope ).

استخدمت أجهزة الرادار الأمريكية والهولندية والألمانية المبكرة شاشة J - scope ، التي تشبه نسخة دائرية من شاشة A-scope. تعرض هذه الشاشات المدى كزاوية حول سطحها، بدلاً من المسافة الخطية على طوله. يتيح هذا التصميم دقة أكبر في قراءة المدى باستخدام شاشة بنفس حجم شاشة A-scope، لأن الرسم البياني يستخدم المحيط الكامل بدلاً من المسافة الأفقية فقط (وبالتالي يكون أساس الزمن أطول بمقدار π مرة). على سبيل المثال، في جهاز رادار نموذجي... ^{[ 1 ]} ظل الإصدار الكهروميكانيكي من شاشة J-scope شائعًا في أجهزة قياس عمق القوارب الاستهلاكية حتى تسعينيات القرن الماضي.

طوّرت شركة WAS Butement نسخةً مُعدّلة من جهاز J-scope في "قاعدة التوقيت الحلزونية"، حيث حركت المؤشر حول سطح الجهاز وخارجه من المركز. نتج عن ذلك قاعدة توقيت بطول 2.1 متر (7 أقدام ) ، مما أتاح قياسات دقيقة للغاية للمدى. استُخدم هذا الجهاز مع وحدات المدفعية الساحلية، مما مكّنها من توجيه مدافعها نحو حتى القوارب الصغيرة عبر الرادار. 

لتحسين دقة قياسات الزاوية، شاع استخدام مفهوم تبديل الفصوص في أجهزة الرادار المبكرة. في هذا النظام، يُستخدم هوائيان، أحدهما موجه قليلاً إلى اليسار والآخر إلى اليمين، أو أعلى وأسفل، محور النظام. تختلف قوة الإشارة المستقبلة تبعًا للهوائي الأقرب إلى الهدف، وتكون متساوية عند محاذاة الهوائي بشكل صحيح. لعرض ذلك، كان كلا الهوائيين متصلين بمفتاح ميكانيكي يُبدّل بينهما بسرعة، مُنتجًا ومضتين على الشاشة. ولتمييزهما، كان أحد جهازي الاستقبال مُؤجلاً بحيث يظهر قليلاً إلى يمين الآخر. ثم يُحرّك المُشغّل الهوائي ذهابًا وإيابًا حتى تتساوى الومضتان في الارتفاع. عُرف هذا النظام أحيانًا باسم " منظار K" . ^{[ 2 ]}

استُخدمت نسخة مُعدّلة قليلاً من شاشة K-scope بشكل شائع في رادارات جو-جو (AI) وجو -سفن سطحية (ASV) . في هذه الأنظمة، كانت شاشة K-scope تُدار 90 درجة بحيث تظهر المسافات الأطول في الجزء العلوي من الشاشة بدلاً من الجزء الأيمن. وكان خرج أحد الهوائيين يُمرر عبر عاكس بدلاً من مُؤخّر. ونتيجةً لذلك، كانت النقطتان تظهران على جانبي الخط العمودي، وكلاهما عند نفس المدى المُشار إليه. وهذا يسمح للمُشغّل برؤية الاتجاه الذي يجب الانعطاف إليه فوراً؛ فإذا كانت النقطتان على اليمين أقصر، فعليه الانعطاف إلى اليمين. وقد أُطلق على هذا النوع من الشاشات أحياناً اسم شاشات ASV-scope أو شاشات L-scope ، على الرغم من أن هذه التسمية لم تكن مُوحدة. ^{[ 1 ]}

تختلف أحجام شاشات A-scope، ولكن غالبًا ما كان يُستخدم قطر يتراوح بين 5 و7 بوصات في شاشات الرادار. صُممت سلسلة 7JPx من شاشات CRT (7JP1 و 7JP4 و7JP7) في الأصل كشاشة CRT لعرض A-scope.

يوفر جهاز المسح ثنائي الأبعاد ( B-scope ) تمثيلاً ثنائي الأبعاد للفضاء من الأعلى إلى الأسفل، حيث يمثل المحور الرأسي عادةً المدى، بينما يمثل المحور الأفقي السمت (الزاوية). ^{[ 1 ]} ويعرض جهاز المسح ثنائي الأبعاد شريحة أفقية من المجال الجوي على جانبي الطائرة وصولاً إلى زوايا تتبع الرادار. كانت شاشات المسح ثنائي الأبعاد شائعة في أجهزة الرادار المحمولة جواً في خمسينيات وستينيات القرن الماضي، والتي كانت تُمسح ميكانيكياً من جانب إلى آخر، وأحياناً من أعلى إلى أسفل أيضاً.

تم مسح البقعة لأعلى المحور Y بطريقة مشابهة للمحور X في جهاز راسم الإشارة A، حيث تشير المسافات "لأعلى" الشاشة إلى مدى أكبر. تم مزج هذه الإشارة مع جهد متغير يتم توليده بواسطة جهاز ميكانيكي يعتمد على الزاوية الأفقية الحالية للهوائي. وكانت النتيجة في الأساس جهاز راسم إشارة A يدور محور خط مداه ذهابًا وإيابًا حول نقطة الصفر في أسفل الشاشة. تم إرسال إشارة الراديو إلى قناة الشدة، مما أدى إلى ظهور بقعة ساطعة على الشاشة تشير إلى الإشارات المرتدة.

جهاز E-scope هو في الأساس جهاز B-scope يعرض المسافة مقابل الارتفاع، بدلاً من المسافة مقابل السمت. ^{[ 1 ]} وهو مطابق في طريقة عمله لجهاز B-scope، ويشير اسمه ببساطة إلى "الارتفاع". تُستخدم أجهزة E-scope عادةً مع رادارات تحديد الارتفاع ، وهي مشابهة للرادارات المحمولة جواً ولكنها تُدار للمسح عمودياً بدلاً من أفقياً، ويُشار إليها أحياناً باسم "الرادارات المتحركة" نظراً لحركة هوائيها. عادةً ما تُدار أنبوبة العرض 90 درجة لجعل محور الارتفاع عمودياً، وذلك لتوفير ارتباط أوضح بين العرض والواقع. تُعرف هذه الشاشات أيضاً باسم مؤشر المسافة والارتفاع ( RHI )، ولكنها كانت تُعرف أيضاً (بشكل مُربك) باسم B-scope.

يُعدّ جهاز H-scope تعديلًا آخر لمفهوم B-scope، ولكنه يعرض الارتفاع بالإضافة إلى السمت والمدى. تُعرض معلومات الارتفاع برسم "نقطة" ثانية مُزاحة عن مؤشر الهدف بمسافة قصيرة، ويشير ميل الخط بين النقطتين إلى الارتفاع بالنسبة للرادار. ^{[ 1 ]} على سبيل المثال، إذا أُزيحت النقطة مباشرةً إلى اليمين، فهذا يُشير إلى أن الهدف على نفس ارتفاع الرادار. يتم إنشاء الإزاحة بتقسيم إشارة الراديو إلى قسمين، ثم تأخير إحدى الإشارتين قليلًا لتظهر مُزاحة على الشاشة. يتم ضبط الزاوية بتأخير وقت الإشارة عبر دائرة تأخير، ويتم التحكم في طول التأخير بواسطة جهد كهربائي يتغير بتغير الوضع الرأسي للهوائي. يمكن إضافة هذا النوع من عرض الارتفاع إلى أي شاشة تقريبًا، وغالبًا ما يُشار إليه باسم شاشة "النقطتين".

يعرض منظار C رؤية مركزية للزاوية السمتية مقابل زاوية الارتفاع. وكانت النقطة الظاهرة تشير إلى اتجاه الهدف خارج محور الرادار المركزي، أو بشكل أكثر شيوعًا، إلى الطائرة أو المدفع المثبت عليه. وكانت تُعرف أيضًا باسم "مؤشرات النقطة المتحركة" أو "مؤشرات النقطة الطائرة" في المملكة المتحدة، حيث تمثل النقطة المتحركة نقطة الهدف. وعادةً ما يُعرض المدى بشكل منفصل في هذه الحالات، غالبًا باستخدام شاشة عرض ثانية كمنظار L. ^{[ 1 ]}

يكاد يكون نظام G-scope مطابقًا لنظام C -scope ، حيث يعرض تمثيلًا بيانيًا للمسافة إلى الهدف. ^{[ 1 ]} ويُمثَّل هذا التمثيل عادةً بخط أفقي "يمتد" من مؤشر الهدف ليشكل شكلًا يشبه الجناح. يزداد طول الجناحين عند المسافات الأقصر للدلالة على اقتراب الهدف، كما هو الحال مع أجنحة الطائرة عند رؤيتها بالعين المجردة. غالبًا ما يُزوَّد النظام أيضًا بمؤشر مدى "أطلق الآن"، ويتكون عادةً من خطين رأسيين قصيرين متمركزين على جانبي منتصف الشاشة. لاعتراض الهدف، يُوجِّه الطيار طائرته حتى يتمركز المؤشر، ثم يقترب حتى يملأ "الجناحان" المنطقة بين علامات المدى. يُحاكي هذا النظام نظامًا شائع الاستخدام في مناظير البنادق ، حيث يُحدِّد الطيار طول جناحي الهدف ثم يُطلق النار عندما يملأ الجناحان المنطقة داخل دائرة في مجال رؤيته. يسمح هذا النظام للطيار بتقدير المسافة إلى الهدف. في هذه الحالة، يتم قياس المدى مباشرة بواسطة الرادار، وكان العرض يحاكي النظام البصري للحفاظ على التشابه بين النظامين.

توفر شاشة PPI عرضًا ثنائي الأبعاد شاملًا للمجال الجوي المحيط بموقع الرادار. تشير المسافة من مركز الشاشة إلى المدى، بينما تمثل الزاوية حول الشاشة السمت إلى الهدف. يُشار عادةً إلى الموقع الحالي لهوائي الرادار بخط يمتد من المركز إلى حافة الشاشة، ويدور هذا الخط مع الهوائي في الوقت الفعلي. ^{[ 1 ]} وهي في الأساس شاشة B-scope موسعة بزاوية 360 درجة. تُعد شاشة PPI هي ما يُعرف عادةً بشاشة الرادار، وقد استُخدمت على نطاق واسع في مراقبة الحركة الجوية حتى ظهور شاشات العرض النقطية في التسعينيات.

تُشبه شاشات PPI إلى حد كبير شاشات A-scope في طريقة عملها، وقد ظهرت بعد فترة وجيزة من ظهور الرادار. وكما هو الحال في معظم شاشات الرادار ثنائية الأبعاد، كان خرج جهاز الاستقبال اللاسلكي يُوصل بقناة الشدة لإنتاج نقطة ساطعة تُشير إلى الإشارات المرتدة. في شاشة A-scope، يُحرك مولد جهد سن المنشار الموصول بالمحور X النقطة عبر الشاشة، بينما في شاشة PPI، يُستخدم خرج مولدين من هذا النوع لتدوير الخط حول الشاشة. كانت بعض الأنظمة المبكرة ميكانيكية، تستخدم ملف انحراف دوار حول عنق أنبوب العرض، لكن الإلكترونيات اللازمة للقيام بذلك باستخدام زوج من ملفات الانحراف الثابتة لم تكن معقدة بشكل خاص، وكانت قيد الاستخدام في أوائل الأربعينيات.

كانت أنابيب أشعة الكاثود الرادارية ، مثل أنبوب 7JP4 المستخدم في شاشات PPI، مزودة بشاشة دائرية تقوم بمسح الشعاع من المركز إلى الخارج. يدور ذراع الانحراف، مما يؤدي إلى دوران الشعاع بشكل دائري. ^{[ 3 ]} غالبًا ما كانت الشاشة تحتوي على لونين، لون ساطع قصير الأمد يظهر فقط أثناء مسح الشعاع للشاشة، ولون فسفوري طويل الأمد. عندما يصطدم الشعاع بالفسفور، يضيء الفسفور بشدة، وعندما يبتعد الشعاع، يبقى اللون الفسفوري الخافت طويل الأمد مضاءً في مكان اصطدام الشعاع بالفسفور، إلى جانب أهداف الرادار التي "رُسمت" بواسطة الشعاع، حتى يصطدم الشعاع بالفسفور مرة أخرى. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

استُخدم جهاز Beta Scan Scope المتخصص لأنظمة رادار الاقتراب الدقيق . يعرض الجهاز خطين على الشاشة نفسها، يُظهر الخط العلوي (عادةً) مسار الاقتراب العمودي ( منحدر الانزلاق )، بينما يُظهر الخط السفلي مسار الاقتراب الأفقي. تشير علامة إلى نقطة الهبوط المطلوبة على المدرج، وغالبًا ما تكون الخطوط مائلة نحو منتصف الشاشة للدلالة على هذا الموقع. كما يُعرض أيضًا مؤشرٌ لطائرة واحدة، مُركّبًا فوق كلا الخطين، حيث تُولّد الإشارات من هوائيات منفصلة. يُمكن رؤية أي انحراف عن خط منتصف مسار الاقتراب وإبلاغ الطيار به بسهولة.

في الصورة، يُظهر الجزء العلوي من الشاشة الوضع الرأسي، بينما يُظهر الجزء السفلي الوضع الأفقي. في الوضع الرأسي، يُشير الخطان القطريان إلى مسار الانزلاق المطلوب (أعلى) وأدنى ارتفاع للاقتراب (أسفل). بدأت الطائرة اقترابها أسفل مسار الانزلاق وهبطت عليه قبل الهبوط مباشرةً. يُشير الخط الأفقي في الطرف الأيسر إلى نقطة الهبوط الصحيحة. يُظهر الجزء السفلي من الشاشة الطائرة وهي تبدأ من يسار خط الاقتراب ثم يتم توجيهها نحوه.

• فهرس مقالات الطيران
• نسبة الوميض إلى المسح
• تحسين الوميض
• التشويش على الرادار والخداع

• راجو، جي إس إن (2008). هندسة الرادار وأساسيات المعينات الملاحية . نيودلهي: دار النشر الدولية آي كي المحدودة. الصفحات  54، 237، 241، 252-259 . ISBN 978-81-906942-1-6.
• وزارة الجيش (1985). مجموعة الرادار AN/TPS-25 و AN/TPS-25A و AN/TPS-25(XE-2) .

• "مؤشرات الرادار" (ملف PDF) . راديو كرافت . نوفمبر 1945. ص  95.

• الوسائط المتعلقة بأنواع شاشات عرض الرادار على ويكيميديا ​​كومنز