Brevet FR2549267A1 — publié le 19850118

La présente invention concerne l'affichage de représentations météorologiques ou autres représentations ombrées sur un tube à rayon cathodique. Plus particulièrement, elle concerne un appareil des5 tiné à élargir un faisceau d'électrons d'un tube à rayons cathodiques de manière à remplir l'espace entre des lignes de trame produites par un affichage graphique à accès aléatoire, à partir de données mémorisées dans une mémoire à régénération permettant d'utiliser beaucoup moins de lignes de trame que dans les affichages en trame courants. La visualisation des données météorologiques sur des dispositifs d'affichage numérique synthétiques, utilisés pour le contrôle de trafic aérien et les commandes et le contrôle militaire tactique est une caractéristique de grande valeur Les phénomènes météorologiques couvrent généralement une ou plusieurs régions de l'affichage et ont un ou plusieurs niveaux d'intensité Des données météorologiques décrivant un phénomène (par exemple une précipitation) sont fréquemment produites par le même détecteur que celui utilisé pour la surveillance, comme un radar principal; mais elles peuvent également provenir d'un ou plusieurs détecteurs séparés utilisés particulièrement pour la détection 25 météorologique et superposés sur l'affichage de situation. Le problème que concerne l'invention est la présentation de données météorologiques sur un affichage graphique à accès aléatoire sous une forme qui est naturelle, sans ambiguité et cohérente avec les limitations de 30 la production d'un affichage graphique. Dans les systèmes d'affichage graphique courants, les données météorologiques sont numérisées et sont visualisées comme une série de contours linéaires et de symboles, ou de lignes de hachures (radiales ou rectilignes) avec des symboles couvrant les zones météorologiques Ces données sont facilement confondues avec d'autres données affichées, et les masquent quelquefois comme des lignes cartographiques, -2 2549267 des symboles de cibles et des données de radar, particulièrement sur un affichage monochrome Dans les premiers affichages analogiques PPI, les informations météorologiques sont disponibles dans le signal vidéo à large bande et sont visualisées comme des régions pointillées D'une façon similaire, dans les systèmes de visualisation basés sur une trame de télévision, les données météorologiques sont visualisées sous forme de régions pleines ou remplies de pointillés Les 10 variations météorologiques sont présentées par des variations d'intensité ou de couleur Ce procédé à effet de remplissage ou continu pour visualiser les données météorologiques est basé de préférence sur des considérations de facteurs humains se rapportant à la perception des données météorologiques par rapport aux autres données sur l'écran. L'invention concerne donc un appareil de visualisation de données météorologiques, simultanément avec des données de cible et des données graphiques sur 20 un tube à rayons cathodiques d'un dispositif de visualisation Quand des données météorologiques doivent &tue visualisées, une pseudo-trame de lignes est produite par le faisceau d'électrons qui est élargi dans une direction perpendiculaire à son mouvement afin de 25 remplir pratiquement les espaces entre les lignes de trame Un signal de commande mémorisé dans une mémoire à régénération avec les données météorologiques provoque l'élargissement du faisceau d'électrons Une bobine stigmatique disposée autour du col du tube à rayons 30 cathodiques produit des lignes de force magnétique lorsqu'il est excité avec un courant d'attaque provenant d'un circuit d'attaque de bobine stigmatique; les lignes de force magnétique résultantes produisent le faisceau d'électrons élargi en forme élliptique Un dispositif de commande de largeur de lignes maintient une largeur de ligne constante pour différentes intensités du faisceau ou différentes positions sur l'écran du faisceau d'électrons de balayage. 3 2549267 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples nullement limitatifs: La figure 1 est un schéma simplifié d'un dispositif de visualisation comprenant un générateur d'affichage météorologique en pseudo-trames-selon l'invention, La figure 2 représente un affichage en pseudotrames formé avec un faisceau d'électrons élargi pour visualiser une configuration météorologique sur l'écran d'un tube à rayons cathodiques avec des informations de cible et des informations graphiques, La figure 3 représente schématiquement une bobine stigmatique quadripolaire utilisée selon l'invention pour produire des lignes de force magnétique qui produisent des forces magnétiques entraînant l'allongement d'un faisceau d'électrons se propageant 20 perpendiculairement aux dessins, La figure 4 représente un faisceau d'électrons de balayage standard d'un tube à rayons cathodiques utilisé pour produire des lignes de pseudo-trames ou autre affichage graphique, La figure 5 illustre des lignes de pseudotrames élargies produites par le balayage pour un faisceau d'électrons allongé qui remplit les espaces entre les lignes du balayage en trame produit sur l'écran d'un tube à rayons cathodiques, La figure 6 est un schéma fonctionnel d'un circuit d'attaque de bobine stigmatique, et La figure 7 est un schéma d'un circuit d'attaque de bobine stigmatique. La figure 1 est donc un schéma simplifié d'un dispositif de visualisation 10 ayant une possibilité d'affichage en pseudo-trames selon l'invention Ce 4 2549267 dispositif de visualisation 10 affiche des configurations météorologiques par des zones ombrées sur un tube à rayons cathodiques à affichage graphique 26 plutôt que par affichage d'une série de lignes de hachures, contours ou symboles qui perturbent d'autres données sur un affichage comme des données de cibles et des données graphiques Une configuration du type en trames avec des limites extérieures qui correspondent aux données météorologiques et comprenant seulement 10 3 à 4 lignes par centimètre, est produite de façon bidirectionnelle à la commande d'un programme sur le tube à rayons cathodiques 26 dans des régions déterminées. La figure 2 montre une telle configuration en trames 36 représentant des données météorologiques sur un affichage 15 graphique avec d'autres informations vectorielles standard 37 et alphanumériques 38 d'un système de contrôle de trafic aérien Un changement de forme du faisceau d'électrons, par allongement, principalement dans une direction verticale et perpendiculaire au 20 mouvement horizontal de ce faisceau sur l'écran 27 du tube 26 remplit les espaces entre des ligens déterminées de la trame lorsqu'un signal de commande de bobine 74 est produit par un générateur d'affichage 21 Le signal de bobine 74 excite une bobine stigmatique 25 22 qui développe des champs magnétiques produisant des forces magnétiques allongeant le faisceau d'électrons, principalement dans une direction. Le tube à rayons cathodiques 26 est un tube standard connu dans-la technique Les bobines magnétiques de déviation 24 disposées autour du col du tube 26 dévient le faisceau d'électrons, vers la position X, Y voulue sur l'écran 27 la bobine stigmatique 22 également disposée autour du col du tube 26 et immédiatement contre les bobines de déviation 24 allonge élec35 tromagnétiquement le faisceau d'électrons, ce qui élargit les lignes de pseudo-trames et les mélange sur l'écran 27 La bobine stigmatique 22 nécessite un courant minimal qui peut être établi et coupé rapidement; elle permet d'utiliser des tensions basses pour son circuit d'attaque. La figure 3 montre que la bobine stigmatique 22 comporte un noyau magnétique circulaire 80 sur lequel sont montées 4 bobines 75-78 connectées en série pour former un enroulement quadripolaire 81 Les quatre bobines -78 sont enroulées sur le noyau 80 à des distances égales suivant la circonférence du noyau, le centre 10 géométrique de chaque bobine étant séparé d'un angle de 90 des centres des bobines voisines comme le montrent les axes X et Y Un courant d'attaque circulant dans la ligne 79 produit un champ magnétique dans la bobine 73 qui, selon la règle des trois doigts, induit des 15 lignes de force magnétique dans le noyau 80 dans la direction indiquée par la flèche 66 Le champ magnétique développé par la bobine 76 induit des lignes de force magnétique dans la direction indiquée par la flèche 67 dans le sens opposé à celui du flux magnétique de la 20 bobine 75 Les sens des lignes de forces magnétiques 61 et 69 développés par les bobines 77 et 78 respectivement sont déterminés de la même manière Le faisceau d'électrons 88, supposé se propager perpendiculairement aux dessins, est modifié en un faisceau elliptique 90 lorsqu'il passe par la bobine stigmatique, sous l'effet des forces magnétiques F 1, F 2, F 3 et F 4 produites par les 4 flux magnétiques distincts 66-69 L'allongement du faisceau d'électrons 88 résulte des forces F 1 et F 2 dirigées vers l'extérieur et ce faisceau 88 tend à être comprimé sous l'effet des forces F 2 et F 4 dirigées vers l'intérieur Comme cela a déjà été expliqué, la bobine stigmatique est disposée autour du col d'un tube à rayon cathodique 26 immédiatement contre les bobines de déviation 24 comme le montre la figure 1 La bobine 35 stigmatique 22 est alignée sur le col du tube 26 en la faisant tourner jusqu'à ce que le grand axe du faisceau d'électrons elliptique 90 se situe sur l'axe Y ou vertical La bobine stigmatique quadripolaire 22 peut consister en une bobine stigmatique ayant une inductance de 45 microhenry et un courant maximal de 3 A, comme celle fabriquée par Discom of Westford, Massachussets, Etats-Unis d'Amérique. En ce qui concerne maintenant les figures 4 et 5, la figure 4 montre plusieurs vecteurs horizontaux ou lignes de pseudo-trames produisant le balayage du faisceau normal d'électrons 88 sur un affichage graphique 10 horizontalement sur l'écran du tube à rayons cathodiques 26 dans plusieurs positions verticales 94 La figure 5 montre le faisceau d'électrons 90 allongé, de forme elliptique, lorsqu'il balaye l'écran 27 en remplissant les espaces entre des lignes de balayage voisines 96 et 15 97 La largeur du faisceau d'électrons allongé (ou la longueur du grand axe du faisceau de formme elliptique) est déterminée par le courant d'attaque de la bobine stigmatique qui entraine une largeur de lignes de 2,5 mm lorsqu'un courant d'attaque de deux ampères est appliqué. 20 Pour en revenir à la figure 1, un circuit d'attaque 15 de bobine stigmatique connecté à la bobine 22 fournit principalement le courant d'attaque de la bobine stigmatique 22 et ensuite produit un facteur de correction de ce courant d'attaque pour maintenir la largeur de ligne constante sur l'écran du tube 26 quand la tension de commande de luminosité varie ou quand la position de l'écran change Le circuit d'attaque 15 de bobine stigmatique comporte un circuit de décalage de niveau et un monostable 16, un modulateur de largeur 30 de ligne-18 et un amplificateur commandé 20 Le circuit de décalage de niveau et le monostable 16 assurent l'emmagasinage du signal de commande de bobine 74 avant que ce signal soit appliqué à l'amplificateur commandé 20, et il produit une impulsion de 2 As pour appliquer 35 une haute tension à la bobine stigmatique 22 pendant cette durée de 2 ps/ Le modulateur de largeur de ligne 18 7 2549267 reçoit un signal de luminosité 72 et un signal 70 de position sur l'écran provenant d'un générateur de forme d'onde analogique 28 et il produit le facteur de correction précité qui est appliqué à l'amplificateur 20 pour commander le courant d'attaque de la bobine stigmatique 22 afin qu'une largeur de ligne constante apparaisse sur l'écran 27 du tube 26 Le modulateur de largeur de ligne 18 comporte également un réglage pour déterminer initialement l'espace entre les lignes 10 de trame voisines, comme le montre la figure 5, afin que les lignes de trame voisines se touchent entre elles en produisant un effet d'ombre continu qui représente les informations météorologiques. Pour en revenir à la figure 1, une configura15 tion météorologique qui doit être visualisée sur le tube 26 est obtenue d'un détecteur météorologique 11 et des données de cible proviennent d'un détecteur de surveillance 13 consistant généralement en un radar mais pouvant être également un sonar ou un dispositif à infrarouges. 20 Les sorties des détecteurs 11 et 13 sont reliées à un calculateur 12 qui remet en format les données brutes des détecteurs et qui mémorise ensuite les données météorologiques 17 remises en format ainsi que les données de cible 29 d'une mémoire à régénération 25 14 De même, des données graphiques 19 sont généralement mémorisées dans la mémoire 14. La sortie de la mémoire à régénération 14 est connectée à un générateur d'affichage 21 qui décode les données provenant de la mémoire avec des informations de caractères, de luminosité et de position en plus de fournir les signaux de commande appropriés pour l'affichage correct de ces données sur le tube à rayons cathodiques 26 L'une des lignes de signaux de commande non multiplexée provenant du générateur d'affichage 21 est la ligne de bobine 74 qui excite le circuit d'attaque de bobine stigmatique 15 quand des données météorologiques sont visualisées Les autres lignes de signaux 65 transmettant à la fois des signaux discrets de commande et des informations codées d'affichage sont connectées au générateur d'ondes analogique 28 Ce dernier assure la production des caractères et le décodage logique pour le système 10. Il détermine également des niveaux multiples d'intensité vidéo des ombres sur l'écran 27 du tube à rayons cathodiques pour indiquer des niveaux différents d'intensité météorologique Les sorties du générateur 10 28 de forme d'onde analogique sont reliées à un modulateur de largeur de lignes 18, à un amplificateur vidéo 30 et à des amplificateurs de déviation X et Y 32 Les sorties de position d'écran 70 et de luminosité 72 sur le modulateur de largeur de ligne 18 fournissent 15 des informations pour la production d'un facteur de correction de la sortie de courant d'attaque de l'amplificateur 20 Une troisième sortie de l'amplificateur vidéo 30 connectée au tube à rayons cathodiques 26 assure la modulation d'intensité de la visualisation sur le tube Une quatrième sortie vers les amplificateurs de déviation X et Y 32 qui sont connectés aux bobines de déviation 24 assurent la commande du mouvement du faisceau d'électrons sur l'écran 27 du tube à rayons cathodiques 26. Les figures 6 et 7 représentent respectivement un diagramme fonctionnel et un schéma d'un circuit d'attaque de bobine stigmatique 15 connecté pour produire le courant d'attaque de la bobine stigmatique 22 Le signal de bobine 74 provenant du générateur d'affichage 30 21, appliqué au circuit de décalage de niveau 40 et au circuit monostable et de décalage de niveau 60, entraine l'excitation de la bobine stigmatique 22 en plaçant la porte de bobine 42 à l'état ouvert, ce qui autorise le circuit d'attaque 44 Ce dernier suit 35 une tension analogique provenant de la sortie d'un amplificateur de sommation et limiteur 54 et cette tension est convertie en un courant proportionnel par l'amplifi- cateur de courant 46 La sortie de l'amplificateur de courant 46 est connectée pour attaquer la bobine stigmatique 22 Le circuit de décalage de niveau 40 reçoit un signal de bobine 74 positif dans l'amplifica5 teur 102 dont la sortie est reliée à la base du transistor à charge d'émetteur 108 Des résistances 114, 116 et 117 assurent la polarisation du transistor 120 qui produit une réplique de niveau décalé du signal de bobine 74 avec une excursion de tension de -5 V à + 5 V La sortie au collecteur du transistor 120 est connectée à l'émetteur du transistor 58 d'un circuit d'attaque 44 et à la diode 142 de l'entrée de base du transistor 146 La sortie de courant de l'amplificateur 46 au collecteur du transistor 146 est connectée pour 15 attaquer la bobine stigmatique 22. Toujours en regard des figures 6 et 7, quand le signal de bobine 74 est appliqué au monostable et circuit de décalage de niveau 60, une impulsion de deux microsecondes est produite, appliquée à un commutateur 20 d'attaque 62 de bobine à -50 V un condensateur 204 conjointement avec une résistance 206 connectés à un circuit 58 de commande de durée d'impulsions détermine la durée d'impulsions produites par le monostable 202 en fonction du courant d'attaque de la bobine stigmatique 25 22 Une impulsion de sortie du monostable 202 est transmise par le condensateur 208 à l'entrée de base d'un transistor 232 qui est la section d'entrée d'un commutateur d'attaque de bobine 62 à -50 V Le commutateur d'attaque 62 connecte -50 V à une première 30 borne de la bobine stigmatique 22 par le collecteur d'un transistor de commutation 142 pendant l'intervalle de 2 As, permettant ainsi que la bobine reçoive rapidement son courant voulu La même première borne de la bobine stigmatique 22 est également connectée à une diode d'écrétage 64 à -5 V et après l'intervalle de 2 As, la tension de -50 V est supprimée et une tension 2549267 de -5,2 V, 252 est appliquée à la bobine stigmatique 22 par la diode Zener 250 pour réduire la dissipation de puissance. Un modulateur de largeur de lignes 18 assure la commande du courant qui passe par la bobine stigmatique 22 et il comporte un réglage de tension 52 d'écartement de lignes au moyen d'un potentiomètre 154 connecté à une résistance 152 reliée à + 5 V, 151 Le réglage du potentiomètre 154 termine l'écartement entre les lignes 10 de la pseudo-trame représentée sur le figure 5 et offre la possibilité de remplir complètement l'espace entre deux lignes de trames voisines quand le signal d'entrée de position d'écran 70 est appliqué à la résistance de sortie de l'amplificateur de sommation et limiteur 15 54 à la sortie de l'amplificateur 176 est connectée à l'entrée du circuit 58 de commande de largeur d'impulsion à la base 213 du transistor 214 dont l'émetteur est connecté à la résistance 206 du circuit monostable et de décalage de niveau 60 La commande de largeur d'impul20 sions 58 est utilisée pour modifier la durée d'impulsions du monostable 202 en fonction du courant de la bobine stigmatique afin de maintenir constante la valeur di/dt pour une meilleure efficacité au débloquage. Un circuit d'amortissement-48, connecté à la 25 jonction du collecteur du transistor 146 de l'amplificateur de courant 46 et d'une seconde borne de la bobine stigmatique 22, présente un circuit pour l'évanouissement du courant d'attaque par le transistor 194 et la diode 196 et limite tout accroissement de tension aux 30 bornes de la bobine stigmatique 22 lorsqu'elle est bloquéeUn mode préféré de réalisation a été décrit cidessus, mais il est bien évident que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir 35 du cadre ni de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif de visualisation, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif ( 14) pour produire des lignes en une trame avec un faisceau d'énergie sur ledit dispositif de visualisation ( 26), et un dispositif ( 22) pour élargir ledit faisceau d'énergie principalement dans une direction perpendiculaire au mouvement dudit faisceau afin de remplir pratiquement les espaces entre lesdites lignes, en fonction d'un signal de commande. 2 Dispositif de visualisation, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif ( 14) destiné à produire des lignes en une trame avec un faisceau d'énergie sur ledit dispositif de visualisation ( 26) un dispositif ( 22) pour élargir ledit faisceau d'énergie, principalement 15 dans une direction perpendiculaire au mouvement dudit faisceau afin de remplir pratiquement les espaces entre lesdites lignes en fonction d'un signal de commande, et un dispositif ( 15) pour commander la largeur dudit faisceau d'énergie quand son intensité varie. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit faisceau d'énergie consiste en un faisceau d'électrons. 4 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dispositif ( 14) produisant 25 des lignes consiste en une mémoire de stockage de données utilisées pour spécifier des limites desdites lignes. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dispositif qui élargit le faisceau d'énergie consiste en une bobine stigmatique ( 22). 6 Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit signal de commande excite ladite bobine stigmatique pour visualiser des données 35 météorologiques. 7 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite bobine stigmatique ( 22) comporte un dispositif d'attaque ( 15) connecté à ladite bobine stigmatique. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite bobine stigmatique ( 22) est disposée autour du col d'un tube à rayons cathodiaues ( 26) qui contient ledit faisceau d'énergie. 9 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif ( 15) qui commande la largeur dudit faisceau d'énergie comporte en outre un dispositif qui commande ladite largeur quand la position sur l'écran varie. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande de largeur du faisceau d'énergie consiste en un modulateur de largeur de ligne. 11 Dispositif de visualisation, caractérisé en ce qu'il comporte un tube à rayons cathodiques ( 26) un dispositif pour visualiser des données météorologiques ( 11) simultanément avec des données de cible et des données graphiques sur ledit tube à rayons cathodiques, un dispositif ( 14) pour produire des lignes en une trame avec un faisceau d'électrons, dans ledit tube à 25 rayons cathodiques en fonction d'un signal de commande, ledit signal de commande déterminant si les données météorologiques doivent être visualisées, et une bobine stigmatique ( 22) qui reçoit ledit signal de commande pour élargir ledit faisceau d'électrons,principalement 30 dans une direction perpendiculaire as mouvement dudit faisceau pour remplir pratiquement les espaces entre lesdites lignes à l'affichage desdites données météorologiques. 12 Dispositif selon la revendication 11, 35 caractérisé en ce que ledit dispositif produisant des lignes ( 14) consiste en une mémoire qui mémorise des données utilisées pour spécifier des limites desdites lignes. 13 2549267 13 Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite bobine stigmatique ( 22) comporte un circuit d'attaque en courant ( 15) quilui est connecté. 14 Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite bobine stigmatique ( 22) est disposée autour du col dudit tube à rayons cathodiques ( 26) qui contient ledit faisceau d'électrons. Dispositif de visualisation, caractérisé 10 en ce qu'il comporte un tube à rayons cathodiques ( 26), un dispositif ( 14) pour produire des lignes en une trame avec un faisceau d'électrons sur ledit tube à rayons cathodiques, une bobine stigmatique ( 22) disposée autour du col dudit tube à rayons cathodiques 15 pour élargir ledit faisceau d'électrons principalement dans une direction perpendiculaire à son mouvement afin de remplir pratiquement les espaces entre lesdites lignes en fonction d'un signal de commande, un dispositif d'attaque de bobine stigmatique ( 15) connecté à ladite bobine stigmatique pour lui fournir un courant, ledit signal de commande étant appliqué audit dispositif d'attaque pour le commander quand des données météorologiques doivent être visualisées, et un dispositif de commande de largeur de ligne ( 18) pour ledit faisceau 25 d'électrons connecté audit dispositif d'attaque pour maintenir une largeur de ligne constante pendant des variations d'intensité du faisceau. 16 Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit dispositif produisant des 30 lignes ( 14) comporte une mémoire pour stocker des données météorologiques utilisées pour spécifier des limites desdites lignes. 17 Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite mémoire ( 14) contient en 35 outre des données de cible et des données graphiques pour l'affichage sur ledit tube à rayons cathodiques. 18 Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit dispositif de visualisation comporte un générateur d'affichage ( 21) qui commande lesdites données météorologiques visualisées simulta5 nément avec lesdites données de cible et lesdites données graphiques. 19 Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande de largeur de lignes pour ledit faisceau d'électrons maintient en outre une largeur de lignes constante quand ledit faisceau change de position sur le tube à rayons cathodiques.