TEMAT: Zniekształcenia i zakłócenia obrazu radarowego.

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów ze zniekształceniami i zakłóceniami obrazu, ich identyfikacją, wpływem na obraz radarowy oraz ich likwidowaniem

2. Opis układu pomiarowego.

Układami pomiarowymi wykorzystywanymi w ćwiczeniu są radary różnych typów prod. Polskiej oraz zagranicznej i stanowisko symulacji komputerowej.

Stanowisko 1 Radar SRN 206

Antena:

- Szczelinowa z polaryzacją poziomą w osłonie dielektrycznej,

- Szerokość wiązki promieniowania w płaszczyźnie poziomej: 2.6*,

- Szerokość wiązki promieniowania w płaszczyźnie pionowej: 20*,

- Rozpiętość: 1020 mm,

- Tłumienie listków bocznych: 22/26 dB,

- Ilość obrotów anteny: 30*3 obr/min.

Nadajnik:

- Pasmo: S,

- Częstotliwość pracy: 9320+9500 MHz,

- Moc w impulsie: 4 kW,

- Szerokość impulsu sondującego:

0.08 us na zakresach 0.5 i 2 Mm

0.3 us na zakresach od 4 do 32 Mm,

- Częstotliwość powtarzania: 1500 Hz.

Odbiornik:

- Oscylator lokalny: dioda Gunn'a z waraktorem,

- Współczynnik szumów: 12 dB,

- Częstotliwość pośrednia: 60 MHz,

- Szerokość wstęgi: 20 i 5 MHz.

Wskaźnik:

- Średnica lampy radaroskopowej:

6.5" (160 mm),

- Średnica użytecznego zobrazowania:

5.5"(140 mm). Dostępne zakresy obserwacji:

0.5,2,4,8, 16,32Mm

bez możliwości decentrowania,

- Sposób prezentacji ech: analogowy-klasyczny.

Stanowisko 2. Radar SRN 401.

Antena:

- Szczelinowa z polaryzacją poziomą,

- Szerokość wiązki promieniowania w płaszczyźnie pionowej: 25°,

- Szerokość wiązki promieniowania w płaszczyźnie poziomej:1.8°,

- Rozpiętość: 1395 mm,

- Tłumienie listków bocznych: 27/30 dB,

- Ilość obrotów anteny: 30 obr/min,

Odbiornik:

- Oscylator lokalny: dioda Gunn'a,

- Współczynnik szumów: 11±1 dB,

- Częstotliwość pośrednia: 60 MHz,

- Szerokość wstęgi: 20 i 5 MHz,

Wskaźnik:

- Średnica lampy radaroskopowej: 270 mm,

- Dostępne zakresy obserwacji:

0.3,0.6,1.5,3,6, 12,24,48

z możliwością decentrowania,

- Sposób prezentacji ech: radial - scan,

Nadajnik:

- Pasmo: X,

- Moc w impulsie: 2.5 kW.

- Częstotliwość powtarzania: 1000 Hz i 2000 Hz w zależności od zakresu,

- Szerokość impulsu sondującego:

zakres	impuls długi	impuls krótki
0.3	0.05	0.05
0.6	0.05	0.05
1.5	0.25	0.05
3	0.25	0.05
6	0.25	0.05
12	0.8	0.25
24	0.8	0.8
48	0.8	0.8

Stanowisko 3. i 4. Radar SRN 301.

Antena:

- Szczelinowa z polaryzacją poziomą,

- Szerokość wiązki promieniowania w płaszczyźnie pionowej: 25 °,

- Szerokość wiązki promieniowania w płaszczyźnie poziomej:1.8°,

- Rozpiętość: 1460 mm,

- Tłumienie listków bocznych: 26/30 dB,

- Ilość obrotów anteny: 30 ± 3 obr/min,

Nadajnik:

- Pasmo: X,

- Częstotliwość pracy: 9415+9475 MHz,

- Moc w impulsie: 3 kW.

- Szerokość impulsu sondującego:

0.05 μs na zakresach 0.25+0.75 Mm

0.25 μs na zakresach 1.5+6 Mm

0.8 μs na zakresach 12 i 24 Mm, Częstotliwość powtarzania:

4000,2000,1000 Hz,

Odbiornik:

- Współczynnik szumów: 11 ± 1 dB,

- Częstotliwość pośrednia: 60 MHz,

- Szerokość pasma p. cz.: 20 i 5 MHz,

Wskaźnik:

- Średnica lampy radaroskopowej: 8.5",

- Dostępne zakresy obserwacji:

0.25, 0.5, 0.75, 1.5, 3, 6, 12, 24 Mm

bez możliwości decentrowania,

- Sposób prezentacji ech: analogowy.

Stanowisko 5. Radar SRN 744 X.

Antena:

- Szczelinowa z polaryzacją poziomą,

- Szerokość wiązki promieniowania w płaszczyźnie pionowej: 200,

- Szerokość wiązki promieniowania w płaszczyźnie poziomej: 0.9°,

- Rozpiętość: 2625 mm,

- Tłumienie listków bocznych: 26/30 dB,

- Ilość obrotów anteny: 20f ±
2 obr/min,

Nadajnik:

Pasmo: X,

- Częstotliwość pracy: 9380 + 9440 MHz,

- Moc w impulsie: 25 kW,

- Szerokość impulsu sondującego:

0.05μs na zakresach 0.75 + 1.5 Mm

0.25 μs na zakresach 3+12 Mm

0.8 μs na zakresach 24 i 60 Mm,

- Częstotliwość powtarzania:

2000,1000,500 Hz,

Odbiornik:

- Współczynnik szumów: 11±1 dB,

- Częstotliwość pośrednia: 60 MHz,

- Szerokość pasma p.cz.: 20 i 5 MHz,

Wskaźnik:

- Średnica lampy radaroskopowej:16",

- Dostępne zakresy obserwacji:

0.75, 1.5, 3, 6, 12, 24, 60 Mm z możliwością decentrowania,

Sposób prezentacji ech: radial -scan.

Stanowisko 6. Radar Decca -Racal, typ: 70X.

Antena:

- Szczelinowa z polaryzacją poziomą,

- Szerokość wiązki promieniowania w płaszczyźnie pionowej: 23°,

- Szerokość wiązki promieniowania w płaszczyźnie poziomej:1,3°,

- Rozpiętość: 1800 mm,

- Tłumienie listków bocznych: 23/30dB,

- Ilość obrotów anteny: 35 obr/min,

Odbiornik:

- Współczynnik szumów: ≤7dB,

- Częstotliwość pośrednia: 60 MHz,

- Szerokość wstęgi: 25 i 4 MHz,

Wskaźnik:

- Przekątna ekranu: 20",

- Średnica obrazu radarowego: 270 mm,

- Pamięć obrazu radarowego: 4 matryce 512*512 pikseli,

- Dostępne zakresy obserwacji:

0.125, 0.25, 0.5, 0.75, l.5, 3, 6,12, 24, 48, 98 Mm z możliwością decentrowania,

- Sposób prezentacji ech: raster - scan,

Nadajnik:

- Pasmo: X,

- Częstotliwość pracy: 9380+9440 MHz,

- Moc w impulsie: 10 kW,

- Częstotliwość powtarzania: 1200 Hz i 600 Hz w zależności od zakresu,

Szerokość impulsu sondującego:

Zakres	impuls długi [μs]	impuls krótki [μs]
0.125	0.3	0.08
0.25	0.3	0.08
0.5	0.3	0.08
0.75	0.3	0.08
1.5	0.3	0.08
3	1	0,3
6	1	0,3
12	1	0,3
24	1	0,3
48	1	1
96	1	1

Stanowisko 7. Stanowisko symulacji komputerowej.

Wykonanie ćwiczenia

Stanowisko 1

Radar SRN 206

Lokalizacja zakłóceń niesynchronicznych i ich wymiarów promieniowych

Stanowisko 2

Radar SRN 401

Badanie wpływu regulacji jasności na jakość obrazu radarowego

Stanowisko 3

Radar SRN 301 (lewy)

Wpływ jasności na nierównomierności podświetlania promienia podstawy czasu

Stanowisko 4

Radar SRN 301 (prawy)

Określanie wpływu ech od listków bocznych na jakość obrazu radarowego i ich eliminacja przy pomocy ZRW

Stanowisko 5

Radar SRN 744X

Badanie znaczenia układu obróbki sygnału radiolokacyjnego dla obserwacji radarowej.

Stanowisko 6

Radar Recal Decca.

Określanie zniekształceń i zakłóceń przy pracy z impulsem długim i krótkim oraz wpływ ZRW na eliminacje ich

Stanowisko 7

Stanowisko symulacji komputerowej

Przebieg ćwiczenia

Stanowisko 1.Radar SRN 206

Zakres 8 Mm

Bez przystawki; sektor ok. 20* Z przystawką przeciwzakłóceniową; sektor ok. 20*

Zakres 2 Mm

Po regulacji radaru na 8 Mm rozmiar promieniowy zakłóceń niesynchron. był równy promieniowi ekranu. Takie same spostrzeżenia mieliśmy przy zakresie 2 Mm. Po zastosowaniu Przystawki przeciwzakłóceniowej zakłócenia zostały całkowicie wyeliminowane.

Stanowisko 2. Radar SRN 401

Przed Po

Wysoka jasność miała pozytywny wpływ na jakość obrazy, który był bardziej wyrazisty ale bardzo mocno wpływało to na szybkość meczenia się wzroku co jest niedopuszczalne w przypadku konieczności zachowania ciągłości obserwacji radarowej. Po zmniejszeniu jasności obraz staje się mniej wyrazisty, szczegóły były trudniejsze do odróżnienia.

Stanowisko 3. Radary SRN 301

Po wyregulowaniu radaru na 24 Mm i dobraniu ostrości. Można było stwierdzić odkształcenie impulsu podświetlającego podstawę czasu, które przystawiało się w taki sposób że w pobliżu środka ekranu amplituda tego impulsu była obniżona a rosła w miarę zbliżania się do krawędzi ekranu.

Stanowisko 4.

Zakres 12 Mm

Obraz bez obróbki radiolokacyjnej Obraz z obróbką radiolokacyjną

Po wyregulowaniu radaru z wyłączonym układem obróbki sygnału radiolokacyjnego można wyraźnie zauważyć bardzo słabą jakość i użyteczność obrazu gdyż na ekranie znajdowało się bardzo dużo różnego rodzaju zakłóceń np. interferencyjne, sygnały o dużej mocy, itp.. Po włączeniu układu jasne stało się jego duże znaczenie ponieważ prawie wszystkie zbędne sygnały, zakłócenia, zostały usunięte.

Stanowisko 5.

Na tle Odry Na tle lądu

Po wstępnej regulacji radaru na zakresie 0,75 Mm zlokalizowaliśmy ech od listków bocznych ch-ki. na tle Odry i na tle lądu. W celu ich wyeliminowania posłużyliśmy się pokrętłem ZRW. W takiej sytuacji należy zwrócić uwagę na odległość w jakiej znajduje się echo obiektu od środka ekranu ponieważ za pomocą ZRW można usunąć echa bliższe wzmacniając dalsze i na odwrót.

Stanowisko 6.

impuls krótki impuls długi

Po regulacji wstępnej na zakresie 0,5 Mm wykonano szkic W. Grodzkiej na sondowaniu impulsem długim i krótkim.

Jakość rozróżnialności zmieniała się znacznie na korzyść impulsu krótkiego kosztem zasięgu wykrywania. Działanie ZRW spowodowało obniżenie wzmocnienia ech, wzrosła rozróżnialność, ale istnieje niebezpieczeństwo wyeliminowania ech od słabszych obiektów, co mogło by spowodować nie wykrycie małych obiektów.

Nastawa 2

Nastawa 3

Nastawa 4.

Stanowisko 7.

Zakłócenia od listków bocznych

Włączone Wyłączone

Zniekształcenia podstawy czasu

Włączone Wyłączone

Zakłócenia ech od fal

Włączone Wyłączone

Zakłócenia z poprzedniego cyklu pracy

Włączone Wyłączone

Zakłócenia interferencyjne.

Włączone Wyłączone

WNIOSKI :

Na rozbieżności pomiędzy obrazem radarowym a rzeczywistością największy wpływ mają takie czynniki jak: zniekształcenia obrazu radarowego, echa zakłócające, echa fałszywe.

Zniekształcenia obrazu radarowego mogą być wywołane np. nieodpowiednio dobraną jasnością obrazu (wpływa ujemnie na zmęczenie wzroku przy zbyt mocnym ustawieniu i ujemnie na zdolność odróżniania ech przy niedostatecznym Zniekształcenie może być wywołane również słabymi parametrami lampy. Przy słabym luminoforze i słabej skupialności wiązki elektronów obraz na ekranie staje się nie ostry a echa rozmyte. Do zniekształceń obrazu należy również zaliczyć zniekształcenia układów wskaźnikowych wywołane nieliniowością elementów sterujących impulsem podstawy czasu. Mogą one powodować zwężenia lub wypukłości w centrum ekranu w przypadku nie stałości prędkości wiązki elektronów.

Do zakłóceń obrazu należy zaliczyć np. szumy własne odbiornika wywołane termicznym ruchem elektronów co możliwe jest do usunięcia już w czasie wstępnej regulacji za pomocą pokrętła wzmocnienia. Echa od szumów własnych są wyraźnie słabsze od ech użytecznych i raczej łatwo jest je odróżnić. Mają ch-er przypadkowy i raczej jednolity na całym ekranie.

Typowym przykładem zakłóceń utrudniających wykrywanie bliskich obiektów są echa od fal. Powstają w wyniku odbijania impulsu od części fal które są ustawione równolegle do powierzchni anteny. Podobne są do szumów własnych ale czas trwania ich jest zależny od długości impulsu sondującego. Wyraźne skutki w celu pozbycia się zakłóceń od fal przynosi regulacja ZRW oraz zastosowanie wzmacniacza logarytmicznego.

Kolejnym rodzajem zakłóceń są zakłócenia od opadów atmosferycznych możliwe do wyeliminowania za pomocą rozróżnialnika, ZRW, ogólnego zmniejszenia wzmocnienia ale przy konieczności zwrócenia szczególnej uwagi na ten fakt. Możliwe jest również nieznaczne rozstrojenie odbiornika. Generalnie w przypadku opadów atmosferycznych logiczniejszym by było zastosowanie dłuższego impulsu sondującego.

Echa od listków bocznych to kolejny rodzaj zakłóceń. Występują w postaci łuków rozmieszczonych symetrycznie w stosunku do echa rzeczywistego. Powodują zamazanie obrazu radarowego co utrudnia interpretację. Do eliminacji tych zakłóceń stosuje się rozróżnialnik i ZRW.

Inne echa nieużyteczne to echa z poprzedniego cyklu pracy mające miejsce w przypadku superrefrakcji , echa pośrednie mające miejsce w przypadku dobicia impulsu od własnych elementów konstrukcyjnych, obce echa pośrednie, gdy impuls odbija się od bardzo dużych obiektów typu duże statki, klify. Eliminuje się to przy pomocy ZRW.

Pozostałe zakłócenia występujące na ekranie to zakłócenia interferencyjne i echa wielokrotne.

Ogólnie można powiedzieć że nawigator powinien dużą uwagę poświęcić wyregulowaniu odbiornika pod względem wyeliminowania zbędnych ech przy wykorzystaniu wszystkich dostępnych elementów regulacyjnych i przystawek takich jak antyzakłóceniowe czy elementy obróbki sygnału radiolukacyjego.

---