Plan Pozisyon Göstergeci (PPI)
Klasik radar ekranı: dönen bir çizgi bir saat ibiği gibi merkezden kenara süpürür, yankı nereden dönerse orada parlaklaşır. Anten senkronize döner. Bir süpürmeden sonra ekran istasyonun çevresindeki her şeyin haritasını gösterir. Kalıcılık fosforu lekeleri birkaç saniye görünür bırakır, böylece operatör demet hedefi dönüş başına bir kez geçse bile tam bir resim görür.
Fosfor kimyası
Hızlı güncellenen taktik ekranlar için kısa kalıcılık fosforlar (P1, P31). Arama radarları için uzun kalıcılık fosforlar (P7, P14), operatörün süpürme geçtikten sonra hedefin birkaç saniye görünür kalmasına ihtiyacı vardır. Renkli fosforlar (radarda nadir, TV'de yaygın) radar renk değil kontrast ve hız istediği için tutunamadı.
A-kapsam ve B-kapsam
PPI'den önce A-kapsam vardı: dikey lekeleri olan yatay bir çizgi — x ekseninde mesafe, y ekseninde sinyal gücü. Hâlâ modern radarların içinde ham sinyal görünümü olarak kullanılır. B-kapsam x eksenine azimut ve y eksenine menzil ekledi, dikdörtgen bir harita dilimi verdi. İkisi de PPI devraldıktan uzun süre sonra ikincil ekran olarak hayatta kaldı.
Düşüş ve miras
Katı hal ekranları 1990'larda CRT'lerin yerini aldı. Ama görsel dil — süpürme, leke, solma — hâlâ radarı nasıl hayal ettiğimizdir. Her film radar ekranı, her video oyunu arayüzü, her kule ekranı fosfor parıltısını taklit eder. CRT radarın görsel dilini icat etti.
Saptırma Boyundurukları ve Doğrusal Tarama
Bir PPI ekranının tarama çizgisini oluşturmak için, katot ışınlı tüp elektromanyetik saptırma boyunduruklarına (yoke) güveniyordu. Sabit yatay ve dikey bobinler kullanan televizyon CRT'lerinin aksine, radar CRT'si dönen bir boyunduruk düzeneği veya karmaşık bileşenli devreler gerektiriyordu. Tüp yüzeyindeki tarama hızı mükemmel şekilde doğrusal değilse, hedefler arasındaki mesafe bozuk görünür ve bu da seyrüsefer hatalarına yol açardı. Mühendisler, ışının ışık hızının yarısına eşit sabit bir hızda hareket etmesini sağlayan özel testere dişi dalga formu üreteçleri kullanarak bu hassasiyeti sağladılar.
Saptırma boyunduruğunun fiziksel dönüşü, genellikle bir servo sistemi aracılığıyla antenin mekanik dişlileriyle senkronize edilirdi. Bu mekanik bağlantı, ekrandaki görsel taramanın radar çanağının fiziksel yönelimini bir dereceden daha az hata payıyla takip etmesini sağlıyordu. Daha sonraki tasarımlarda, özellikle 1960'larda, sabit bobinli saptırma yaygınlaştı. Bu sistemler, ışın konumunu elektronik olarak hesaplamak için sinüs ve kosinüs fonksiyonlarını kullanarak motorlu boyundurukların sürtünme ve bakım sorunlarını ortadan kaldırdı. Bu geçiş, bilgisayar tarafından üretilen sembollerin doğrudan analog radar videosu üzerine bindirilmesine ilk kez olanak tanıdı.
Koyu İzli Tüp ve Gün Işığında İzleme
Standart fosforlu CRT'lerin en büyük kısıtlaması parlaklık eksikliğiydi; operatörler zayıf parıltıları görebilmek için karanlık odalarda veya ağır kauçuk başlıklar altında çalışmak zorundaydı. Gemi köprüleri gibi yüksek ışıklı ortamlar için mühendisler Karanlık İzli Tüpü veya 'Skiatron'u geliştirdiler. Skiatron, ışık yayan fosforlar yerine, elektron demeti çarptığında koyu mor renge dönen potasyum klorür bir ekran kullanıyordu. Bu, harici bir ışık kaynağı kullanılarak geniş bir harita masasına yansıtılabilen, yarı saydam bir arka plan üzerinde koyu blipli yüksek kontrastlı bir görüntü oluşturuyordu.
Skiatron gün ışığında mükemmel görünürlük sunsa da, ciddi bir teknik dezavantajı vardı: yavaş silinme. Kristal kafesteki 'F-merkezleri' tarafından oluşturulan mor izler, ekran ısıtılana veya yüksek yoğunluklu ışıkla taranana kadar kalırdı. Bu özellik, yavaş hareket eden konvoyları uzun süreler boyunca izlemek için idealdi ancak hedeflerin ekranın temizlenebileceğinden daha hızlı hareket ettiği yüksek hızlı önlemeler için neredeyse işe yaramazdı. Buna rağmen Skiatron, mikroskobik CRT ekranları ile büyük ölçekli komuta odası projeksiyonları arasındaki boşluğu kapatmaya yönelik ilk büyük girişim olarak radar tarihinde kritik bir yere sahiptir.
Menzil Çözünürlüğü ve Darbe Genişliği
CRT ekranındaki bir radar yansımasının netliği, darbe genişliği ile elektron demetinin nokta boyutu arasındaki ilişkiye sıkı sıkıya bağlıdır. Bir radar bir mikrosaniyelik bir darbe ilettiğinde, bir hedeften gelen eko yaklaşık 150 metrelik bir uzamsal mesafe kaplar. Standart bir 12 inçlik CRT'de, bu fiziksel darbe uzunluğu tek bir ışık noktası olarak işlenmelidir. İki hedef, darbe genişliğinin temsil ettiği mesafeden daha yakınsa, ekoları fosfor üzerinde belirsiz tek bir yığında birleşir. Operatörler, aşırı parlaklığın elektron demetinin yayılmasına neden olduğu 'blooming' etkisini önlemek için kazanç ayarlarını dengelerdi.
Toplam enerjiyi ve tespit menzilini azaltmadan bu çözünürlüğü artırmak için sonraki CRT sistemleri darbe sıkıştırma tekniklerini kullandı. Ancak donanım sınırlaması, CRT'nin odaklama elektrotu olarak kaldı. Hassas odaklanmış bir demet, milimetre altı nokta boyutlarına izin vererek operatörün bir lider uçak ile kanat arkadaşı arasındaki ayrımı görmesini sağladı. Ekranlar büyüdükçe, saptırma bobinlerinin mekanik hassasiyeti darboğaz haline geldi. Elektromanyetik alandaki küçük bir hizasızlık bile ekran kenarlarında 'lekelenmeye' neden olurdu ve bu durum 1950'ler ve 60'lar boyunca radar teknisyenleri tarafından sürekli kalibrasyon gerektirirdi.
Video Entegrasyonunun Etkisi
Erken dönem radar CRT ekranları, ekranda titreyen statik gibi görünen 'gürültü' veya 'çim' sorunundan muzdaripti. Gerçek bir hedef, enerjiyi tutarlı bir şekilde aynı koordinatlarda yansıtırken gürültü rastgele olduğu için mühendisler video entegrasyonunu geliştirdi. Bu süreç, CRT fosforunun kalıcılığını bir bellek bankası olarak kullandı. Tarama hızı yüksek tutularak, aynı hedeften gelen çok sayıda yansıma tüp üzerindeki aynı fiziksel noktaya vurur ve parlaklığın birikerek artmasını sağlardı. Her taramada rastgele bir konumda görünen gürültü, operatörü rahatsız edecek parlaklık eşiğine asla ulaşmazdı.
Bu entegrasyon, sonunda 'Doğrudan Görünümlü Depolama Tüpü' (DVST) gibi özel depolama tüplerinde resmileşti. Saniyeler içinde solan standart fosforların aksine, DVST ekranın arkasında elektrostatik bir yük tutmak için ince bir metal ağ kullanıyordu. Bu, bir hedefin yenileme taramasına gerek kalmadan dakikalarca tam parlaklıkta görünür kalmasını sağlıyordu. Antenin altı ila on saniyede bir döndüğü yavaş taramalı deniz radarları için bu çok önemliydi. Sabit bir görüntüyü koruyarak, bu tüpler operatörün göz yorgunluğunu azalttı ve muharebe bilgi merkezindeki uzun süreli nöbetler sırasında hedef vektörlerinin daha doğru çizilmesine olanak tanıdı.