旧的WW2时代的雷达如何准确地测量时间延迟并将其集成到示波器中？

光速约为每秒30万公里。仅有1 ms的误差将导致偏离约300 km，这对于雷达而言是太大的误差。我猜想它需要大约10微秒的精度才能达到3 km的测距精度。

但是，我想知道的是如何将微秒精度集成到示波器中，以便操作人员可以在视觉上注意到1毫秒的差异。翻译是什么？例如，1微秒的差异使笔尖相距10毫米？我了解示波器将信号转换为电压，但是我不明白的是，如何处理延时并在屏幕上显示出来？这需要真空管吗？

基本的PPI（计划位置指示器）雷达显示器（具有一条亮线像时钟的秒针一样围绕圆形屏幕扫掠的显示器）的原理是，电子器件会在电子设备中产生电子束的“扫掠”。径向路径，而来自雷达接收器的信号控制其强度。每当接收到强信号时，显示屏上都会产生亮点。“笔尖”的位置直接对应于在现实世界中创建它的目标的位置。

那个时代的模拟电路很容易拥有10 MHz或更高的带宽，从而使距离分辨率达到15米（50英尺）左右。（请记住，信号必须经过两次行程，因此您可以获得原本可能期望的两倍的分辨率。）假设范围设置为75公里（约45英里）。信号将在最大范围内返回接收器，大约需要0.5毫秒，这意味着对于每个发射的脉冲，显示器上的电子束必须在该时间内从显示器的中心移动到边缘。执行此操作的电路并不比普通示波器的水平扫描发生器复杂。较短的范围设置需要更快的扫描速度，但仍在合理范围内。

脉冲发生器的输出也可以添加到强度信号上，以在显示器上创建范围“标记” —同心圆，使操作员可以更好地判断到目标的距离。

锯齿波发生器提供从显示屏的中心到边缘的基本扫描信号。有很多方法可以使其与天线的物理位置同步旋转。最早的版本实际上是使偏转线圈绕CRT显示器的颈部机械旋转。后来的型号使用了一个内置了正弦和余弦功能的特殊电位器-扫描信号（及其补码）施加到终端端子，抽头通过同步电动机转动，两个抽头将信号提供给（现已固定）X和Y偏转板。后来，正弦/余弦调制完全通过电子方式完成。

一个问题是这些显示器不是很亮，主要是因为使用了持久的磷光体来产生“挥之不去”足够长的图像而有用。它们必须在黑暗的房间中使用，有时操作员可以在上面盖上引擎罩。我在第二次世界大战期间还没有生命，但是我在1980年代初期确实做了一些工作，该芯片可以对雷达设备的信号进行数字化和“光栅化”，以便可以在常规电视监视器上显示。这样的监视器可以做得更亮（短时荧光粉），例如足够明亮，可以直接在机场的控制塔中使用，这样塔操作员就不必依靠来自单独雷达操作员的口头信息了。在另一个房间里。该芯片甚至模拟了“缓慢衰减” 模拟显示功能。如今，每台廉价的数字示波器都具有“可变余辉”功能。:-)

自然，将接收器信号写入视频帧缓冲器时，我必须模拟模拟显示器的径向扫描。我使用ROM将报告的天线角位置转换为正弦/余弦值，然后将其馈送到一对DDS生成器，以便为每次扫描生成X和Y存储器地址序列。

这需要真空管吗？

传统的模拟示波器本质上是一种真空管（CRT），其时基锯齿波和信号直接施加到水平和垂直板上，以将光束引导到屏幕上的移动位置。

真空管也将用于放大器电路中，以在板上产生移动束所需的大电压。

AFAIK，第二次世界大战时代的每个示波器都遵循此原理，因此真空管是示波器设计的固有部分。

不过，我想知道的是如何将毫秒级精度集成到示波器中，以便操作人员可以从视觉上注意到1毫秒的差异。

水平偏转是由锯齿波驱动的。该锯齿的摆率决定了时间与屏幕上水平位置之间的比例。在当前的范围内，缩放比例可以在每厘米屏幕空间几皮秒到每厘米小时的范围内。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。

显然，在传统的雷达显示中会额外增加一些复杂性，其中“水平”（时基，对应于雷达系统的范围）轴围绕屏幕中心旋转以指示天线旋转时的方向，我不确定这是如何实现的（我可以想象有两种不同的可能性）。但这并不能改变基本的观点，即雷达在屏幕上的“范围”分辨率将仅由“水平”偏转板的电压倾斜多快来确定。

1941年12月7日在珍珠港出现的SCR-270雷达具有以下特征：

• 发射频率：105 MHz
• 脉冲宽度：10-25微秒
• 重复频率：621 Hz
• 功率水平：100千瓦
• 最大范围：250英里
• 精度：4英里2度

它使用了包括CRT在内的大量真空管（整个雷达占据了4个大型拖车）。以下链接显示了检测到接近日本飞机时的实际示波器轨迹：

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

考虑12SK7真空管：gm为0.002，极板电阻为0.8MegOhms，栅极电容为6pF，输出（极板）电容为7pF。

通过gm / C预测带宽。假设节点C为6p + 7p + 7p寄生= 20pF。

带宽为0.002 / 20e-12 = 0.0001 * e + 12 = 1e + 8 = 100MegaRadians / second或16MHz; 使用Tektronix的0.35 /带宽的经验法则来响应多级系统或0.35 / 16MHz，则Trise是20纳秒；20nS提供单向20英尺，2英尺10英尺的分辨率。

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

如果我理解正确，那么问题就在于雷达显示电子设备如何准确应对光速。在这里，我将展示雷达显示电子设备的运行速度可能会比您预期的慢。

假设雷达的设计范围是100英里。为了方便起见，大约为160公里。

如您所述，雷达波以每秒3e8米的速度传播。因此，雷达波传播到最大范围所需的时间为：

还要注意，示波器显示屏的X和Y偏转由独立的电压输入控制。让我们考虑一个简单的无作用域设置。在产生从-V到+ V（在显示屏上从最左到最右）的扫描的电路中运行X偏转。（这很可能是管状电路。）设计电路时，从一个导轨到另一个导轨的总时间为1ms。该扫描可能由触发雷达发射的相同定时信号触发。

Y偏转由雷达接收器提供。接收到反射后，无论扫描位置在什么位置，都会出现该斑点。结果，接收器感应到的反射越晚，该斑点出现在显示屏的右侧。

需要注意的是，尽管雷达波传播了200英里（往返），但示波器显示屏上的点仅需传播几英寸！从这个意义上讲，显示电子设备的运行速度可能比“光速”慢得多。在电子管中很容易实现1ms的扫描。它与放大音频信号属于同一类技术。为了进行比较，在每台旧的NTSC电视机中使用的水平扫描周期约为0.064 ms。

可以通过将目标放置在已知范围内并调整电路来校准雷达系统，以使显示的数量与地面真实情况相匹配。（校准系统必须是一种艺术形式！）

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

一种方法是用正弦波调制雷达信号，然后测量发射信号和返回信号之间的调制信号的相位差，该差总是与距离成正比。不利的一面是，来自多个回波的回波将产生干扰，并产生一个回波信号，该信号显示两者之间中间的某个距离。

后来的模型将使用雷达“ chi”，其调制频率将是锯齿形，从而可以区分不同的回波并精确测量到每个回波的距离。