УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ
DISPLAY DEVICE

Предлагаемое изобретение относятся к области радиотехники, автоматики и технической физики и может быть применено в качестве секторного радиолокационного индикатора при отображении первичной радиолокационной информации, либо телевизионного индикатора на матричной индикаторной панели с внутренней памятью, например газоразрядной индикаторной панели (ГИП) переменного тока. Устройство для отображения радиолокационной и телевизионной информации должно формировать яркое, немерцающее изображение с промежуточными градациями яркости, производить межобзорное (межкадровое) и внутриобзорное накопление, а также иметь регулируемое по длительности послесвечение.
В известных устройствах на ЭЛТ (см. пат. Англии №2029149 по кл. G01S 7/04 от 12.03.80 г., пат. Англии №1520158 по кл. G01S 7/04 от 02.08.78 г., пат. США №4107673 по G01S 7/04 заявл. 29.12.76 г., пат. США №3754248 по кл. G01S 7/04 заявл. 17.03.71 г.) эти функции реализуются за счет применения блоков постоянной памяти большой емкости, хранящих коды яркости каждого элемента экрана ЭЛТ. Запись информации производится со скоростью, определяемой скоростью поступления радиолокационной информации, а считывание - с повышенной частотой, обеспечивающей формирование немерцающего изображения.
Устройства отображения информаций (УОИ) на ГИП переменного тока позволяют получить яркое изображение, имеют малые габариты по глубине, обеспечивают высокую надежность, в том числе при воздействии ионизирующих излучений. УОИ на ГИП характеризуются также отсутствием геометрических искажений, характерных для ЭЛТ и высокими эргономическими характеристиками.
Известно устройство отображения информации (см. пат. Японии №56-38914, заявка от 24.12.76 по кл. G01S 7/26), содержащее ГИП переменного тока и предназначенное для отображения информации РЛС. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), накопитель на ОЗУ, пороговое устройство и адресное устройство.
Видеосигнал, преобразованный АЦП в цифровую форму, накапливается в накопителе и накопленная величина в пороговом устройстве сравнивается с порогом. При превышении порога фиксируется наличие цели и поджигается ячейка ГИП, соответствующая положению отсчета видеосигнала в пределах периода повторения зондирующих импульсов и направления зондирования (положения антенны РЛС).
Недостатком устройства является то, что в изображении отсутствуют полутона и отсутствует возможность межобзорного накопления. Поскольку ячейка ГИП характеризуется лишь двумя состояниями "включена" и "выключена", то для модуляции яркости свечения ячейки применяют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) длительности свечения. ШИМ может быть организована либо с использованием свойств ГИП, либо с применением внешних многоканальных преобразователей амплитуды видеосигнала в длительность свечения ячеек.
Известно устройство (см. пат. США №3601532 по кл. H04N 5/66,  опубл. 1971 г.), содержащее ГИП переменного тока специальной конструкции, в которой ячейки разделены на два поля - поле А и поле Б. Каждое поле образовано двумя ортогональными системами электродов таким образом, что ячейки одного поля чередуются с ячейками другого. Устройство содержит также отдельные для каждого поля схемы выборки и хранения, выходами подключенные к блокам внесения зарядов в ячейки соответствующего поля, блоки выборки строк, генераторы плавно-нарастающих по амплитуде импульсов поддержки, связанных с генераторами пилообразного напряжения и синхронизатором. Устройство предназначено для воспроизведения телевизионных (ТВ) изображений с чересстрочным разложением.
В нечетном полукадре вносятся заряды в ячейки поля А и работает генератор поддерживающих импульсов поля Б, в четных - вносятся заряды в ячейки поля Б и работает генератор поддерживающих импульсов поля А. В течение полукадра амплитуда импульсов поддержки меняется на ячейках по пилообразному закону.
При достижении суммы амплитуды импульса поддержки и внесенного в ячейку стеночного заряда напряжения зажигания ячейка зажигается и горит до окончания полукадра. Чем больше заряд, внесенный в ячейку, тем раньше зажигается ячейка и тем дольше горит.
Недостатки известного устройства следующие.
Сложность устройства, обусловленная необходимостью применения ГИП специальной конструкции, наличием двух генераторов поддерживающих импульсов, двух схем выборки строк и т.д.
Ухудшение качества изображения, что вызывается снижением разрешающей способности по горизонтам в два раза. Последнее вызвано тем, что поля А и Б содержат по 256 горизонтальных и 256 вертикальных электродов.
Для обслуживания ГИП необходимо 256×4=1024 выходных ключа. Количество же ячеек всего 256×256×2, что в два раза меньше числа ячеек обычной ГИП (512×512 ячеек), содержащей то же количество горизонтальных и вертикальных электродов.
Низкая надежность записи информации в ячейки ГИП, поскольку в момент внесения зарядов в ячейки одного поля на ячейки другого поля воздействуют мощные импульсы поддержки большой амплитуды, а это приводит к появлению наводок.
Отсутствие межкадрового и внутрикадрового накопления. Кроме того, при воспроизведении радиолокационной информации возникают потери из-за необходимости организации чересстрочной развертки.
Известно устройство отображения информации (см. авт. св. СССР №561986 по кл. G06K 15/20, опубл. 15.06.1977), включающее ГИП, горизонтальными электродами связанную с выходами высоковольтного дешифратора выборки строк кодовым входом связанного с датчиком кода адреса строки, а входом питания - с первым выходом генератора импульсов поддержки высокой частоты, вторым входом связанного с входами питания выходных ключей выборки столбцов, выходами связанных с вертикальными электродами ГИП, а входами - с выходами широтно-импульсных модуляторов, входами подключенных к блокам выборки и хранения, сигнальные входы которых являются входом видеосигнала устройства. Высоковольтный дешифратор поочередно, на длительность строки, подключает строки ГИП к первому выходу генератора импульсов поддержки. ШИМ модулятор формирует на выходе импульс, длительность которого пропорциональна в пределах длительности строки амплитуде отсчета видеосигнала на его входе. Этот импульс поступает на вход соответствующего выходного ключа выборки столбцов, и ключ подключает к связанному с ним столбцу второй выход генератора импульсов поддержки.
Ячейка ГИП зажигается лишь в том случае, если на ее газовом промежутке совпадают одновременно импульсы с обоих выходов генератора. Максимальная длительность свечения ячейки в течение кадра, соответствующая максимальной амплитуде видеосигнала, равна длительности строки. Недостатки известного устройства следующие:
Малая яркость изображения в связи с тем, что ячейка светится лишь (I/M)-ю часть кадра, где M - число строк панели.
Отсутствие возможности внутри- и межкадрового накопления информации.
Таким образом, известные устройства не позволяют реализовать весь набор операций, необходимый для создания высококачественного радиолокационного и телевизионного изображения.
Наиболее близким и поэтому принятым за прототип является устройство отображения информации (см. пат. США №4006298 по кл. H04N 5/66, заявл. 20.05.1975 г., опубл. 01.02.1977 г.), включающее матричную индикаторную панель горизонтальными шинами связанную с выходами высоковольтного дешифратора выборки строк, а вертикальными - с выходами N высоковольтных дешифраторов выборки столбцов, адресными входами подключенных к первому выходу счетчика развертки по строке, вторым выходом связанного с первым входом буферного запоминающего устройства, включающего дешифратор, вход которого является первым входом буферного запоминающего устройства, а выходы подключены к управляющим входам N блоков выборки и хранения, сигнальные входы которых являются входом видеосигнала устройства, а выходы - выходами буферного запоминающего устройства, блок синхронизации первым выходом связанный со входом счетчика развертки по строке, вторым выходом, через формирователь кода строки - с адресным входом высоковольтного дешифратора выборки строк, а третьим выходом - с входом управления генератора импульсов поддержки, первым и вторым выходами подключенного к входам импульсов поддержки высоковольтного дешифратора выборки строк и высоковольтных дешифраторов выборки столбцов, соответственно, устройство содержит также первый формирователь прямоугольных импульсов, входом связанный с четвертым выходом блока синхронизации, а выходом - с входом питания высоковольтного дешифратора выборки строк, второй формирователь прямоугольных импульсов, входом подключенный к пятому выходу блока синхронизации, а выходом - к входам питания высоковольтных дешифраторов и многоканальный преобразователь амплитуды отсчетов видеосигнала в длительность, включающий блок оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и модификатор кода, при этом блок ОЗУ N выходами подключен к стробирующим входам высоковольтных дешифраторов выборки столбцов, сигнальными входами к выходам блоков выборки и хранения, первым адресным входом - к первому выходу счетчика развертки по строке, а вторым адресным выходом, через модификатор кода, - к первому выходу счетчика развертки по строке и выходу формирователя кода строки.
Изображение с промежуточными градациями яркости на матричной панели формируется за счет широтно-импульсной модуляции длительности свечения ячеек панели, получаемой с немощью многоканального преобразователя. При этом частота повторения световых импульсов превышает критическую частоту мелькания изображения и равна, например, частоте кадров стандартного телевизионного сигнала.
Недостатками известного устройства является то, что на матричной панели могут отображаться лишь сигналы, следующие с параметрами стандартного телевизионного сигнала (частотой строк и кадров). Если же сигнал будет следовать с низкой частотой (например, видеосигнал РЛС) на ГИП образуются мелькающие вспышки, не позволяющие получить целостное изображение.
Недостатком известного устройства является также отсутствие внутри и межкадрового накопления видеосигнала, что ухудшает качество изображения при наличии шумов и помех. Наличие многоканального ОЗУ и модификатора кода усложняет устройство. Выбранный метод модуляции по яркости ячеек ГИП требует в известном устройстве повышенного быстродействия высоковольтных дешифраторов выборки строк и столбцов, поскольку в течение одной телевизионной строки следует изменить состояние ячеек в m строках матричной панели (m - число разрядов кода яркости каждой ячейки панели).
Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков - расширение функциональных возможностей устройства путем запоминания изображения, внутри и межкадрового накопления сигнала при одновременном упрощении устройства.
Указанная цель достигается за счет того, что в известное устройство отображения информации, включающее матричную индикаторную панель горизонтальными шинами связанную с выходами высоковольтного дешифратора выборки строк, а вертикальными - с выходами N высоковольтных дешифраторов выборки столбцов, адресными входами подключенных к первому выходу счетчика развертки по строке, вторым выходом связанного с первым входом буферного запоминающего устройства, включающего дешифратор, вход которого является первым входом буферного запоминающего устройства, а выходы подключены к управляющим входам блоков выборки и хранения сигнальные входы которых являются входом видеосигнала устройства, а выходы - выходами буферного запоминающего устройства, блок синхронизации, первым выходом связанный со входом счетчика развертки по строке, вторым выходом, через формирователь кода строки, с адресным входом высоковольтного дешифратора выборки строк, а третьим выходом - с выходом управления генератора импульсов поддержки, первым и вторым выходом подключенного к входам импульсов поддержки высоковольтного дешифратора выборки строк и высоковольтных дешифраторов выборки столбцов, соответственно, вместо первого формирователя прямоугольных импульсов, входом связанного с четвертным выходом блока синхронизации, а выходом - с входом питания высоковольтного дешифратора выборки строк, второго формирователя прямоугольных импульсов, входом подключенного к пятому выходу блока синхронизации, а выходом - к первым входам N элементов И, выходами связанных с входами питания высоковольтных дешифраторов выборки столбцов, а вторыми входами - с N выходами блока ОЗУ, сигнальными входами связанного с выходами блоков выборки и хранения, первым адресным входом - с первым выходом выхода счетчика развертки по строке, а вторым адресным входом, через модификатор кода, с первым выходом счетчика развертки по строке и выходом формирователя кода строки, в него введены первый и второй генераторы пилообразного напряжения, N ограничителей и N интеграторов, первыми входами связанных с выходами N схем выборки и хранения, выходами, через ограничители - с входами питания одноименных высоковольтных дешифраторов выборки столбцов, а вторыми входами - с четвертым выходом блока синхронизации, пятым выходом через первый генератор пилообразного напряжения связанного с входом питания генератора импульсов поддержки, а шестым выходом - через второй генератор пилообразного напряжения - с входом питания высоковольтного дешифратора выборки строк.
Сущностью предлагаемого изображения является использование для ШИМ свечения ячеек ГИП по длительности интервала обратного хода кадра. При этом в ячейки вносится стеночный заряд, пропорциональный амплитуде соответствующего отсчета видеосигнала, а преобразование уровня стеночного заряда в длительность свечения ячеек производится путем приложения к ячейкам плавно нарастающих от минимального до максимального значения по амплитуде импульсов поддержки.
Благодаря пороговым свойствам ячейки панели, разряды в ней возникают при достижении суммы амплитуды импульсов поддержки и напряжения, обусловленного стеночными зарядами, напряжения зажигания ячейки. Чем большее значение стеночного заряда внесено в ячейку, тем меньшее значение амплитуды импульсов поддержки потребуется для зажигания разрядов в ячейке и тем большую часть обратного хода кадра эти разряды будут осуществляться.
Таким образом, функция преобразования амплитуды отсчетов видеосигнала (закодированной в уровне станочного заряда) в предлагаемом устройстве осуществляется непосредственно в ячейке панели. Это позволяет исключить многоканальный преобразователь амплитуды видеосигнала в длительность, что упрощает устройство.
Накопление видеосигнала в предлагаемом устройстве осуществляется за счет суммирования зарядов в ячейке, вносимых от одноименных отсчетов в разных периодах повторения видеосигнала.
Известно устройство отображения информации (см. пат. США №3601532 по кл H04N 5/66, опубл. 1971 г.), в котором для получения ШИМ длительности свечения ячеек ГИП использована связь с выхода генератора пилообразного напряжения на вход питания генератора импульсов поддержки. В известном устройстве отсутствуют второй генератор пилообразного напряжения, ограничители, интеграторы, к тому же в нем должна быть ГИП специальной конструкции. Известно применение для повышения надежности управления пилообразно-нарастающих импульсов (см. T.N. Criscimagna et al. Write and erase waveforms for high resolution AC plasma display panel - Conference Record of 1980 Biennial Display Research Conference, Cherri Hill, 1980, pp. 31-39).
При этом известное устройство содержит генератор пилообразного напряжения, связанный со входами питания высоковольтного дешифратора выборки строк. Известное устройство не содержит ограничители, интеграторы и генератор пилообразного напряжения, связанный со входом питания генератора импульсов поддержки. Для признаков предлагаемого устройства - ограничителей и интеграторов и связей их с блоками известного устройства аналогичных решений нет.
Введение этих признаков, а также совокупность остальных отличительных признаков, приводит к появлению свойств, не совпадающих со свойствами известных технических решений - запоминания изображения, внутри и межкадрового накопления сигналов. Поэтому заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства отображения информаций, на фиг. 2 - диаграмма напряжений при внутрикадровом накоплении сигналов, на фиг. 3 - напряжения на ячейках ГИП при внутри- и межкадровом накоплении сигналов, на фиг. 4 - схема возможной реализации генератора импульсов поддержки, на фиг. 5 - диаграммы напряжений на входах и выходе генератора.
На Фигурах приняты следующие обозначения:
1 - матричная индикаторная панель;
2 - высоковольтный дешифратор строк;
3 - высоковольтный дешифратор столбцов;
4 - счетчик развертки по строке;
5 - блок буферной памяти;
6 - дешифратор;
7 - схема выборки и хранения;
8 - блок синхронизации;
9 - формирователь кода строки;
10 - генератор импульсов поддержки;
11 - интегратор;
12 - ограничитель;
13 - первый генератор пилообразного напряжения;
14 - второй генератор пилообразного напряжения;
15 - вход видеосигнала устройства;
16 - вход синхронизации устройства;
17, 18, 19 - отсчеты видеосигнала минимальной, максимальной и средней амплитуды;
20, 21, 22 - напряжения на выходах схем выборки и хранения 7;
23 - импульсы напряжения на входе генератора 13;
24 - напряжение на выходе генератора 13;
25 - импульсы на входе генератора 14;
26 - импульсы на выходе генератора 14;
27 - импульсы поддержки на первом выходе генератора 10;
28 - напряжение поддержки на втором выходе генератора 10;
29 - импульсы поддержки на газовом промежутке ячеек панели 1;
30 - импульсы на втором входе интеграторов 11;
31, 32, 33 - импульсы поджига на выходах ограничителей 12;
34, 35, 36 - напряжение, обусловленное стеночными зарядами различного уровня в ячейках;
37, 38, 39 - световой выход ячеек панели 1 при различных уровнях стеночных зарядов;
40…43 - электронные ключи, формирующие напряжение на первом выходе генератора 10;
44 - электронный ключ, формирующий напряжение на втором выходе генератора 10;
45…49 - импульсы управления ключами генератора 10.
Предлагаемое устройство отображения информации включает (фиг. 1) матричную индикаторную панель 1, высоковольтный дешифратор выборки строк 2, N высоковольтных дешифраторов выборки столбцов 3, счетчик развертки по строке 4, блок буферной памяти 5, дешифратор 6, N блоков выборки и хранения 7, блок синхронизации 8, формирователь кода строки 9, генератор импульсов поддержки 10, N интеграторов 11, N ограничителей 12, первый генератор пилообразного напряжения 13, второй генератор пилообразного напряжения 14.
Матричная индикаторная панель 1 горизонтальными шинами связана с выходами высоковольтного дешифратора выборки строк 2, а вертикальными - с выходами N высоковольтных дешифраторов выборки столбцов 3, адресными входами подключенных к первому выходу счетчика развертки по строке 4, вторым выходом связанным с первым входом блока буферной памяти 5, включающего дешифратор 6, выходами подключенный к управляющим входам N блоков выборки и хранения 7, сигнальные входы которых являются входом видеосигнала устройства. Блок синхронизации 8 первым выходом связан со входом счетчика развертки по строке 4, вторым выходом, через формирователь кода строки 9, - с адресным входом высоковольтного дешифратора выборки строк 2, а третьим выходам - с выходам управления генератора импульсов поддержки 10, первым и вторым выходами подключенного к входам импульсов поддержки высоковольтного дешифратора выборки строк 2 и высоковольтных дешифраторов выборки столбцов, 3, соответственно.
N интеграторов 11 первыми входами связаны с выходами N блоков выборки и хранения 7, выходами, через ограничители 12, - с входами питания одноименных высоковольтных дешифраторов выборки столбцов 3, а вторыми входами - с четвертым выходом блока синхронизации 8, пятым выходом, через первый генератор пилообразного напряжения 13 связанного с входом питания генератора импульсов поддержки 10, а шестым выходом - через второй генератор пилообразного напряжения 11 - с входом питания высоковольтного дешифратора выборки строк 2. При этом сигнальные входы схем выборки и хранения 7 являются входом видеосигнала устройства 15, а вход блока синхронизации 8 - входом синхронизации устройства 16.
Устройство отображения информации работает следующим образом (фиг. 1, 2, 3).
На сигнальные входы схем выборки и хранения 7 блока буферной памяти 5 поступает видеосигнал, например, с выхода приемника РЛС. Перед приходом очередной реализации видеосигнала формирователь кода строки 9 по сигналу с блока синхронизации 8 формирует код строки, который поступает на адресный вход высоковольтного дешифратора выборки строк 2. Код строки соответствует положению луча антенны РЛС в данный момент времени. В соответствии с этим кодом высоковольтный дешифратор 2 пропускает импульсы 26 с выхода второго генератора пилообразного напряжения 14 к выбранной строчной шине матричной панели 1, где они складываются с импульсами 27. Импульс 26 поджигает все ячейки выбранной строки по достижению суммы стеночного напряжения в ячейках 34, 35, 36 и напряжения на ее электродах напряжения зажигания.
С приходом реализации видеосигнала со входа видеосигнала 15 на входы схем выборки и хранения 7 одновременно поступают импульсысинхронизации на вход 16 блока 8. Импульсы с первого выхода блока 8 запускают счетчик развертки по строке 4, который формирует код развертки по строке, поступающий на вход дешифратора 6 и адресные входы высоковольтных дешифраторов 3. Импульсы с выхода дешифратора 6 управляют моментом срабатывания схем 7 и тем самым производят распределение отсчетов видеосигнала 17, 18, 19 в зависимости от их временного положения по соответствующим схемам выборки и хранения 7.
Схема 7 производит выборку отсчета видеосигнала 17, 18, 19 в момент прихода на ее вход импульса с соответствующего выхода дешифратора 6 и запоминание их амплитуды на время примерно равное длительности периода повторения реализации видеосигнала.
заж
С выхода схем 7 напряжение 20, 21 либо 22 поступает на первые входы интеграторов 11. При отсутствии импульса 30 (нулевом потенциале на втором входе интеграторов 11) на их выходах также устанавливается нулевой потенциал и интегрирование не производится. При приходе импульса 30 на второй вход интегратора 11 последний производит интегрирование напряжения с первого входа в интервале длительности импульса 30 и на его выходе формируется пилообразный импульс поджига столбца, например, 31, 32, 33, скорость нарастания которого определяется величиной напряжения 20, 21, 22 с выхода соответствующей схемы выборки и хранения 7. Этот импульс 31, 32, 33 через ограничитель 12, ограничивающий его сверху на уровне несколько меньшем напряжения зажигания ячеек U воздействует через соответствующий высоковольтный дешифратор 3 на выбранную столбцовую шину панели 1. Последняя определится кодом на адресном входе высоковольтного дешифратора 3. Импульс поджига 31, 32, 33 вызовет зажигание только тех ячеек, стеночное напряжение которых отлично от нуля и противоположно по знаку полярности импульса поджига 31, 32, 33. Этому требованию удовлетворяют ячейки строки, на которую предварительно воздействовал импульс поджига строки 26. Зажигание ячеек вызовет изменение уровня стеночных зарядов и, следовательно, изменение уровня стеночного напряжения 34, 35, 36, причем изменение напряжения на стенках ячейки в результате воздействия пары импульсов поджига 26 и 31, 26 и 32, 26 и 33 будет пропорционально разности скоростей нарастания импульсов поджига, а значит, в амплитуде видеосигнала в соответствующем отсчете.
ф
заж
гаш
Накопление стеночных зарядов в ячейках производится следующим образом. При зажигании ячейки ГИП 1 стеночные заряды формируются за некоторое время t, кроме того, напряжение зажигания разряда U превышает напряжение гашения U (см. Яблонский Ф.М. Газоразрядные приборы для отображения информации, М., Энергия, 1979 г.).
Производится преобразование амплитуды отсчета видеосигнала 17, 18, 19 (фиг. 2) в пропорциональное изменение стеночного заряда.
гаш
заж
заж
гаш
ф
заж
гаш
1
1
ф
заж
заж
гаш
2
2
ф
1
2
2
1
Вначале на выбранную ячейку воздействует импульс 26, а затем 31 либо 32, либо 33. Разность скоростей нарастания импульсов 26 и 31, 32, 33 пропорциональна амплитуде соответствующего отсчета видеосигнала 17, 18, 19. Напряжение на газовом промежутке ячеек складывается из стеночных напряжений 34, 35, 36, напряжения импульсов поддержки 29 и напряжения импульсов поджига 26 либо 31, 32, 33. Сумма напряжения поддержки 29 и импульсов 26 благодаря пилообразному закону изменения импульса 26 изменяется от напряжения гашения ячейки U до напряжения, несколько превышающем U. При воздействии импульсов 26 разряд в ячейке возникает в момент достижения суммарным напряжением значения U, а прекращается по достижению напряжения U. За время t существования разряда стеночное напряжение изменяется на величину U-U+δ, где δ - изменение напряжения импульса 26 за время t. Стеночные заряды и напряжение, обусловленное ими, сохраняются до момента достижения суммы нового значения стеночных напряжений 34, либо 35, либо 36, напряжения поддержки 29 и поджига 31 либо 32, либо 33 значения U. Изменение стеночного напряжения в результате разряда (U-U+δ), где δ - изменение напряжения импульсов 31, 32, 33 за время t. Для импульса 31, скорость нарастания которого равна скорости нарастания импульса 26 δ=δ и стеночное напряжение 34 от воздействия пары импульсов 26, 31 не изменится. Для импульсов 26, 32 скорости,  нарастания которых различаются сильно, δ>>δ и стеночное напряжение 35 получит большое приращение. Если в нескольких периодах повторения зондирующих импульсов РЛС в ячейку ГИП 1 будут приходить отсчеты видеосигнала 18 большой амплитуды, результирующий стеночный заряд 35 будет много больше стеночного заряда ячейки, в которую приходили отсчеты 17 малой амплитуды. За один оборот антенны РЛС к одной строке ГИП 1 может адресоваться несколько реализации видеосигнала. Их количество определяется скоростью изменения кодов на выходе формирователя 9 и равно:
<mrow><mi>m</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>F</mi><mrow><mi>з</mi><mi>о</mi><mi>н</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mi>α</mi></mrow><mrow><mi>N</mi><mo>⋅</mo><mi>Ω</mi></mrow></mfrac></mrow>
,
зонд
где F, Гц - частота повторения зондирующих импульсов передатчика РЛС, α - ширина сектора сканирования отображаемого на ГИП 1, N - число строк ГИП 1, Ω - град/сек - скорость сканирования диаграммы антенны РЛС.
Таким образом, в ячейках выбранной строки производится суммирование стеночных напряжений в течение m периодов повторения видеосигнала. На протяжении этого времени на выходе формирователя 9 сохраняется код выбранной строки.
1
2
3
Если с формирователя кода строки 9 поступит новое значение строки, импульс 26 подожжет другую строку и с приходом реализации видеосигнала стеночные заряды в ячейках новой строки установятся пропорциональными амплитуде отсчетов видеосигнала в данном периоде повторения. В течение кадра (прямого хода луча антенны) в каждую ячейку ГИП 1 внесутся стеночные заряды, пропорциональные сумме отсчетов видеосигнала, адресуемых к этой ячейке. Во время обратного хода кадра (обратного хода луча антенны) к горизонтальным шинам ГИП 1 прикладываются импульсы поддержки 27 с первого выхода генератора 10, а к вертикальным - импульсы 28 со второго выхода генератора 10. На газовом промежутке ячеек импульсы 27 и 28 складываются, образуя импульсы поддержки 29. Эти импульсы модулируются по амплитуде пилообразным напряжением 24, изменяющимся от минимального до максимального напряжения поддержки так, что амплитуда импульсов 29 постепенно нарастает во времени. Ячейка зажигается в момент, когда стеночное напряжение 34, 35, 36 в сумме с амплитудой импульса поддержки 29 достигает напряжения зажигания ячейки (моменты t, t, t на фиг. 2).
В дальнейшем под действием импульсов поддержки 29 в ячейке периодически происходят разряды и ячейка излучает световые вспышки. Чем больше амплитуда стеночного напряжения, накапливаемого в ячейке, тем раньше зажжется ячейка и тем больше число световых вспышек успеет возникнуть в ячейке до конца интервала обратного хода кадра и, следовательно, тем большая будет яркость ячейки ГИП.
На фиг. 2 представлены диаграммы для прямоугольных импульсов поддержки. При этом последний импульс поддержки сводит стеночные заряды всех ячеек к нулю. При отображении информации поступающей в телевизионном стандарте обратный ход полукадра составляет не менее 1,6 мсек (25 строк). Для обеспечения нормальной яркости изображения наибольшая частота импульсов поддержки, усредненная за время кадра, для серийных ГИП составляет 37-50 кГц. В телевизионном режиме в ячейку будут вноситься заряды 25 раз в секунду (частота кадров) и столько же раз она будет излучать серии световых импульсов. При длительности пачки импульсов поддержки 1,6 мсек период следования импульсов 29 должен составить 0,8÷1,3 мксек, что вполне допустимо с точки зрения режима панели и реализуемости генератора 10. При отображении радиолокационной информации, следующей с параметрами, отличными от телевизионного, длительность интервала внесения зарядов и длительность интервала воздействия импульсов поддержки 29 определится соотношением прямого и обратного хода луча антенны.
Известно, что глаз оператора воспринимает относительные приращения яркости объекта. Желательно, чтобы линейные приращения видеосигнала вызывали зрительно равномерные приращения яркости. Последнее имеет место, если вольт-яркостная характеристика имеет вид
<mrow><mi>B</mi><mo>=</mo><mi>a</mi><msubsup><mi>U</mi><mrow><mi>b</mi><mi>c</mi></mrow><mi>γ</mi></msubsup></mrow>
,
bc
a
где B - яркость, U - напряжение видеосигнала,  - некоторый коэффициент, γ - показатель степени, равный γ≅2,5. Такая характеристика реализуется выбором формы наклона пилообразного напряжения 24 с генератора 13.
1
2
Частота появления изображения на ГИП для рассмотренной формы опорного напряжения равна частоте кадров либо полукадров при чересстрочной развертке, и для получения приемлемого качества частота повторения кадров (обзоров) должна быть близкой к критической частоте мелькания изображения. При межобзорном накоплении необходимо, чтобы стеночные заряды сохраняли свою величину после воздействия пачки импульсов напряжения поддержки. Возможная форма импульсов поддержки приведена на фиг. 3. При воздействии пары пилообразных импульсов поддержки с одинаковой скоростью нарастания ячейка зажигается дважды, стеночные заряды в ней дважды меняют знак и результирующий заряд после воздействия импульсов 29 не меняется. При воздействии четного количества разнополярных пилообразно-нарастающих импульсов 29 с одинаковой скоростью нарастания уровень стеночного напряжения не меняется, поскольку δ=δ. Число световых вспышек ячейки определится уровнем стеночного напряжения - ячейка с большим уровнем стеночного напряжения 35 зажжется ранее, чем ячейка с низким уровнем стеночного напряжения 34.
В режиме межобзорного накопления не требуется высокая частота повторения обзоров, поскольку уровень стеночных зарядов после воздействия импульсов поддержки 29 равен уровню до воздействия импульсов 29. Для получения немелькающего изображения необходимо повторять подачу пачек импульсов поддержки 29 с частотой выше критической частоты мелькания изображения. Регулируемое послесвечение (медленный спад яркости) реализуется в данном изобретении введением некоторого превышения скорости нарастания отрицательных полуволн импульсов поддержки 29 по сравнению с положительными полуволнами на фиг. 3.
В предлагаемом изобретении внесение зарядов может производиться одновременно во все ячейки выбранной строки путем приложения импульсов поджига 31, 32, 33 одновременно ко всем столбцовым шинам ГИП 1. При этом количество схем 7, интеграторов 11, ограничителей 12 равно числу столбцов ГИП 1. Внесение зарядов в ячейки может производиться также группами, например, из 8, 16 и т.д. ячеек. При этом количество схем выборки 7, интеграторов ограничителей 12 уменьшается до числа ячеек N в группе, что упрощает устройство.
Высоковольтные дешифраторы 3 по кодам со счетчика развертки по строке 8 подключают входы преобразователей 10 к разным группам столбцов ГИП 1. Для выбора группы из N подряд следующих столбцов выходы высоковольтных дешифраторов 3 подключены к столбцовым шинам ГИП1 в порядке возрастания номера дешифратора и номера выхода дешифратора.
2
2
По сравнению с устройствами, реализующими ШИМ по длительности свечения в пределах строки для воспроизведения полутонов (см. авт. свид. СССР №561986 по кл. G06K 15/20 от 15.06.1977 г.), предлагаемое устройство позволяет повысить яркость изображения в 5-10 раз (с 15-30 кд/м до 150 кд/м) при одновременном снижении частоты импульсов напряжения поддержки (с 3-5 МГц до 500 кГц).
По сравнению с устройствами, реализующими ШИМ длительности свечения ячейки в пределах кадра (см. пат США №4006298 по кл. H04N 5/66 от 01.02.1977 г.), предлагаемое изобретение позволяет упростить устройства за счет исключения многоканального преобразователя амплитуды отсчетов видеосигнала во временной интервал занимающего основной объем устройства.
Отдельные узлы и блоки устройства известны и широко описаны в литературе. Высоковольтные дешифраторы выборки строк 2 и столбцов 3 реализуются на интегральных схемах К1109КН4, представляющих собой сборки высоковольтных ключей для управления ГИП, объединенных по схеме дешифраторов. Реализация высоковольтных дешифраторов на высоковольтных ключах описана в литературе (см. напр., В.С. Гутман и др. Устройство управления ГИП переменного тока с применением высоковольтных ИМС, - Приборы и системы управления №1, 1983, стр. 37-38).
Счетчик развертки по строке 4 и формирователь кода строки 9 могут быть выполнены по схеме двоичных счетчиков на ИС счетчика любой цифровой серии (например, 155ИЕ7, 155ИЕ5 и т.д.) и управляться импульсами с блока синхронизации 8.
Дешифратор 6 может быть выполнен на ИС дешифратора (например, 155ИД3, 155ИД1 и т.д.). Число выходов дешифратора равно N - числу схем выборки и хранения 7.
Схемы выборки и хранения 7 могут быть выполнены в аналоговом виде для запоминания аналогового сигнала. При этом их основным элементом является запоминающая емкость. Построение аналоговых схем выборки и хранения широко описано в литературе (см., напр., А.Г. Алексеенко и др., Применение прецизионных аналоговых ИС, - М., Радио и связь, 1981, стр. 178-183).
В случае, если видеосигнал поступает на вход устройства в цифровой форме, в качестве схемы выборки и хранения могут быть применены параллельные регистры (напр. 155ТМ5, 155ТМ7) либо ОЗУ малой емкости (напр. 155РУ2).
Блок синхронизации 8 может быть выполнен в виде последовательного соединения генератора тактовых импульсов, счетчика и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), выходы которого являются выходами блока синхронизации. В качестве ПЗУ могут быть использованы программируемые ПЗУ (например, 556РТ5, 556РТ7 и т.д.) в которые при изготовлении устройства записывается необходимая последовательность импульсов по каждому из выходов.
В простейшем случае вместо ПЗУ может быть использован дешифратор (см. авт. свид. СССР №1109788 по кл. G09G 3/00 от 23.08.1984).
Возможная реализация генератора импульсов поддержки включает (фиг. 4) электронный ключ 40, формирующий положительный фронт импульсов поддержки 29, электронный ключ 41, осуществляющий привязку к нулевому уровню и ключи 42, 43, формирующие отрицательный фронт импульсов поддержки 29. Кроме того, генератор 10 включает электронный ключ 44, осуществляющий привязку второго выхода генератора 10, к нулевому уровню и замыкающего импульсы тока заряда емкости электродов ГИП, возникающие на фронтах импульсов поддержки. Включение электронных ключей 40…44 осуществляется импульсами управления 45…49, формируемыми блоком синхронизации 8. Конкретная реализация генератора описана в литературе (см. напр. Р.П. Баранов, Устройство индикации на ГИПП-16384 - Приборы и системы управления, №1, 1983, с. 39, 40).
Интегратор 11 может быть выполнен на основе операционного усилителя (см. напр. А.Г. Алексеенко, Применение прецизионных аналоговых ИС, - М., Радио и связь, 1981, стр. 77-82).
заж
В качестве ограничителей могут быть использованы диодные ограничители, представляющие собой диод, к катоду которого приложено напряжение, равное U. Генераторы пилообразного напряжения 13, 14 могут быть выполнены по известной схеме (см., например, Я.С. Ицхоки, Н.И. Овчинников, Импульсные и цифровые устройства, - М., Сов. Радио, 1972, стр. 421, 429-433, 447-450).
В качестве базового объекта для сравнения принимается устройство отображения информации по пат. США №4006298 по кл. H04N 5/66. Число элементов разрешения ГИП-512×512. Известное устройство включает многоканальный преобразователь амплитуды отсчетов видеосигнала во временной интервал, выполненный на ИС ОЗУ типа 541РУ2А (128 штук). Исключение многоканального преобразователя в предлагаемом устройстве обеспечивает упрощение устройства. Кроме того, в предлагаемом устройстве производится межобзорное и внутриобзорное накопление, что расширяет функциональные возможности устройства.
Ожидаемый экономический эффект от использования заявляемого изобретения (в ценах 1984 г.):
Приведенные затраты на расчетный год производства:
базового: Зб=Сб+ЕнКб=15800+0,15×1=15800 руб.
нового: Зн=Сн+ЕнКб=13450+0,15×1=13450 руб.
Годовой экономический эффект от осуществления предлагаемого изобретения взамен базового
2
Э=(Зб-Зн)А=1×(15800-13450)=1350 руб.;
где Зб, Зн - приведенные затраты базового и нового устройств;
Сб, Сн - себестоимость базового и нового устройств;
Ен - нормативный коэффициент эффективности = 0,15;
Кб, Кн - удельные капиталовложения в производственные фонды, руб., принимаемые равными 1, так как они равны для изготовления базового и нового устройства.
Ориентировочная потребность народного хозяйства в объектах с использованием заявляемого изобретения в год - 20 шт. Ожидаемый экономический эффект от максимального использования - 27000 руб.
Согласно заявляемому изобретению на предприятии проведены исследования устройства в составе макета секторного индикатора на ГИП типа ИГПВ1-256/256 и числом ячеек 256×256. Лабораторные исследования показали работоспособность устройства и его преимущества перед известными устройствами. Для доведения изобретения до промышленного использования необходимо разработать полный комплект технической документации изготовления настройки и испытания в составе изделия.