基本的PPI（平面位置指示器）雷達顯示器（具有一條亮線像時鐘的秒針一樣繞圓形屏幕掃掠的顯示器）的原理是，電子器件產生電子的“掃掠”光束沿徑向路徑發射，而來自雷達接收器的信號控制其強度。每當接收到強信號時，顯示屏上都會產生亮點。 “斑點”的位置直接對應於在現實世界中創建它的目標的位置。

那個時代的模擬電路很容易擁有10 MHz或更高的帶寬，從而使距離分辨率達到15米（50英尺）左右。 （請記住，信號必鬚髮出兩次 信號，因此您獲得的分辨率是您原本可能期望的兩倍。）假設範圍設置為75 km（約45英里）。信號將在最大範圍內返回接收器大約需要0.5毫秒，這意味著對於每個發射的脈衝，顯示器上的電子束必須在該時間內從顯示器的中心移動到邊緣。做到這一點的電路並不比普通示波器的水平掃描發生器複雜。較短的範圍設置需要更快的掃描速度，但仍在合理範圍內。

還可以將脈衝發生器的輸出添加到強度信號上，以在顯示屏上創建範圍“標記” —同心圓，使操作員可以更好地判斷到目標的距離。

鋸齒波發生器提供從顯示屏的中心到邊緣的基本掃描信號。有很多方法可以使其與天線的物理位置同步旋轉。最早的版本實際上是使偏轉線圈繞CRT顯示器的脖子機械旋轉。後來的型號使用了一個內置了正弦和余弦功能的特殊電位器-掃描信號（及其補碼）施加到終端端子，抽頭通過同步電動機轉動，兩個抽頭將信號提供給（現已固定）X和Y偏轉板。後來，這種正弦/餘弦調製完全通過電子方式完成。

一個問題是這些顯示器不是很亮，主要是因為使用了長時間持久的磷光體來產生“揮之不去”足夠長的圖像以供使用。它們必須在黑暗的房間中使用，有時操作員可以在上面蓋上引擎罩。我在第二次世界大戰期間還沒有生命，但是我在1980年代初期確實做了一些工作，該芯片可以對雷達設備的信號進行數字化和“光柵化”，以便可以在常規電視監視器上顯示該信號。這樣的監視器可以做得更亮（短時熒光粉），例如足夠明亮，可以直接在機場的控制塔中使用，這樣塔操作員就不必依靠來自單獨雷達操作員的口頭信息了。在另一個房間裡該芯片甚至模擬了模擬顯示器的“慢衰減”功能。如今，每台廉價的數字示波器都具有這種“可變餘輝”功能。 ：-）

自然，當將接收器信號寫入視頻幀緩衝器時，我必須模擬模擬顯示器的徑向掃描。我使用ROM將報告的天線角位置轉換為正弦/餘弦值，然後將其饋送到一對DDS生成器以為每次掃描生成X和Y存儲器地址序列。

這需要真空管嗎？

傳統的模擬示波器本質上是真空管（CRT），其時基鋸齒波和信號直接施加到水平和垂直板上，以將光束引導到屏幕上的移動位置。

在放大電路中也將使用真空管，以在板上移動光束所需的大電壓。

AFAIK，第二次世界大戰時代的每個示波器都遵循這一原理，因此真空管是示波器設計的固有部分。

不過，我想知道的是如何將毫秒級精度集成到示波器中，以便操作人員可以在視覺上註意到1毫秒的差異。

水平偏轉是由鋸齒波驅動的。該鋸齒的擺率決定了時間與屏幕上水平位置之間的比例。在當前的範圍內，縮放比例可以在每厘米屏幕空間幾皮秒到每厘米小時的範圍內。在1940年代，最高刻度可能不是皮秒/厘米，但是很可能是微秒/厘米。

很明顯，傳統的雷達顯示會有一些額外的複雜性，其中“水平”（時基，對應於雷達系統的範圍）軸繞屏幕中心旋轉以指示天線旋轉時的方向，我不確定這是如何實現的（我可以想像有兩種不同的可能性）。但這並不能改變雷達在屏幕上的“距離”分辨率僅由“水平”偏轉板的電壓傾斜多快來確定的基本觀點。

1941年12月7日在珍珠港出現的SCR-270雷達具有以下特徵：

• 傳輸頻率：105 MHz
• 脈衝寬度：10-25微秒
• 重複率：621 Hz
• 功率級別：100 kW
• 最大射程：250英里
• 精度：4英里2度

它使用了大量的真空管，包括CRT（整個雷達佔據了4個大型拖車）。以下鏈接顯示了檢測到日航飛機接近時的實際示波器軌跡：

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

考慮12SK7真空管：gm為0.002，極板電阻為0.8MegOhms，柵極電容為6pF，輸出（極板）電容為7pF。

通過gm / C預測帶寬。假設節點C為6p + 7p + 7p寄生= 20pF。

帶寬為0.002 / 20e-12 = 0.0001 * e + 12 = 1e + 8 = 100MegaRadians / second或16MHz;使用Tektronix的0.35 /帶寬的經驗法則來響應多級系統或0.35 / 16MHz，則Trise是20納秒；20nS提供單向20英尺，10英尺2向分辨率。

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

如果我理解正確，那麼問題就在於雷達顯示電子設備如何準確應對光速。在這裡，我將展示雷達顯示電子設備的運行速度可能會比您預期的慢。

比方說，雷達的設計射程為100英里。為了方便起見，大約為160公里。

您已經註意到，雷達波以每秒3e8米的速度傳播。因此，雷達波傳播到最大範圍所需的時間為： $$ 160 {\ rm {k m}} \ times \ frac {{\ rm {s}}}} {{3 {\ rm {e}} 8 {\ rm {m}}}} = 0.53 {\ rm {ms}} $$ 將其增加一倍即可獲得往返時間，您將獲得大約1毫秒的時間。

您還注意到，示波器顯示屏的X和Y偏轉由獨立的電壓輸入控制。讓我們考慮一個簡單的 a-scope設置。在產生從-V到+ V（在顯示屏上從最左到最右）的掃描的電路中運行X偏轉。 （這很可能是管狀電路。）設計電路時，從一個軌到另一個軌的總時間為1ms。這種掃描很可能是由觸發雷達發射的相同定時信號觸發的。

Y偏轉由雷達接收器提供。當接收到反射時，無論掃描位置在什麼位置，該斑點都會出現。結果，接收器感應到的反射越晚，顯示在屏幕上的斑點越靠右。

要注意的是，當雷達波傳播200英里（往返）時，示波器顯示屏上的點僅需傳播幾英寸！從這個意義上講，顯示電子設備的運行速度可能比“光速”慢得多。在電子管中很容易實現1ms的掃描。它與放大音頻信號屬於同一類技術。為了進行比較，每台舊NTSC電視機使用的水平掃描週期約為0.064毫秒。

可以通過將目標物放置在已知範圍內並調整電路來校準雷達系統，以使顯示的數量與地面真實情況相匹配。（校準系統必須是一種藝術形式！）

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

一種方法是用正弦波調製雷達信號，然後測量發射信號和返回信號之間調製信號的相位差-該差總是與距離成正比。不利之處是來自多個回波的回波將會干擾，並產生一個回波信號，該信號顯示兩者之間的中間距離。

以後的模型將使用雷達“線性調頻脈衝”，其調製頻率為鋸齒狀，從而可以區分不同的回波並精確測量到每個回波的距離。