1.Każdy morski radar nawigacyjny dzielimy na: nadajnik, układ antenowo-falowodowy, odbiornik, wskaźnik i zasilacz. Jednakże podział ten nie odzwierciedla rozmieszczenia elementów systemu radarowego. W praktyce nadajnik i część odbiornika umieszczone są w jednym zespole zwanym konsolą nadawczo-odbiorczą.

Nadajnik

modulator – przełącznik czasu trwania impulsu (im większy zakres tym większy impuls).

generator b.w.cz. (magnetron) - im większa moc tym zasięg wykrywania lepszy. Moc jest jednak ustawiona na stałe.

czas trwania impulsu – im dłuższy impuls tym większy zasięg wykrywania ale na ekranie jest większy ślad (zlewanie się). Na małych odległościach czas trwania - 0,04.

Konsola nadawczo-odbiorczą

W niej znajdują się wszystkie elementy nadajnika, przełącznik nadawanie/odbiór oraz część bloku odbiorczego: oprócz mieszacza i oscylatora lokalnego na ogół także wzmacniacz pośredniej częstotliwości lub jego część. W konsoli tej znajdują się więc elementy niosące zagrożenie promieniowaniem mikrofalowym.

Konsola zasilająca

Większość systemów radarowych stosowanych na statkach nie korzysta bezpośrednio z sieci lecz posiada własne układy zasilające, które dostarczają odpowiednie napięcia do poszczególnych układów. Obecnie stosuje się statyczne przetwornice napięcia, w starszych typach spotyka się przetwornice maszynowe.

Odbiornik

mieszacz

lokalny oscylator (regulacja na 60 MHz) – Pokretło strojenie

wzmacniacz pośredniej częstotliwości (kryterium granicy widzialności szumów POKRĘTŁO WZMOCNIENIE

ZRW (likwidacja ech od fal (5-7 Mm) poprzez rozróżnialność (szczegółowość); kurczy echa bliskie – POKRĘTŁO ZRW (regulować aż do rozrzedzenia fal, nie likwidować!)

demodulator

rozróżnialnik (likwiduje echa od opadów) - POKRĘTŁO ROZRÓŻNIALNIK

Układ międzyłączeniowy (interswitching)

Wymagania stawiane przez IMO dotyczące statków powyżej 10000BRT przewidują wyposażenie tych statków w dwa urządzenia radarowe. Częstym rozwiązaniem jest układ międzyłączeniowy. Pozwala on zastępować poszczególne konsole jednego radaru konsolami drugiego np. w przypadku uszkodzenia któregoś podzespołu w jednym z radarów (istnieją ograniczenia jeśli oba radary pracują w różnych pasmach X i S). Inne korzyści to: możliwość używania dwóch różnych zobrazowań bądź zorientowań równocześnie, wykorzystanie anten o różnych umiejscowieniach, wykorzystanie różnych pasm X i S np. w zakresie odporności na niepożądane echa od opadów

2.Procedura regulacji radaru.

Czynności wstępne

Przed włączeniem należy wykonać następujące czynności wstępne:

Upewnić się, czy antena będzie mogła się obracać. W szczególności ważne jest sprawdzenie, czy antena nie jest oblodzona, czy na pomoście antenowym nie ma pracującej załogi oraz czy nie ma możliwości wkręcenia się w antenę luźnego olinowania.

Sprawdzić czy włączony jest główny włącznik zasilania systemów radarowych na mostku. Włącznik ten nie musi znajdować się w sterówce.

Sprawdzić czy następujące pokrętła regulacyjne są skręcone na zero:

• jasność,

• wzmocnienie,

• strojenie,

• jasności znaczników pomiarowych

• ZRW,

• rozróżnialnik,

• ARW (a/c auto).

Wybrać zakres obserwacji zgodnie z zaleceniami producenta (nie dotyczy radarów cyfrowych z klawiszowym wyborem zakresu).

Włączenie radaru.

Przy włączaniu radaru należy wykonać następujące czynności:

przełącznik rodzaju pracy ustawić w położeniu "Pogotowie" ("Standby"). W radarze analogowym usłyszymy wówczas szum cewki odchylającej obracającej się wokół szyjki lampy radaroskopowej. W radarze cyfrowym typu "radial-scan" w momencie włączenia stanu "Pogotowia" może włączyć się alarm, który kasujemy przyciskiem "szybkie centrowanie".

wyregulować oświetlenie skali i symboli. Oświetlenie symboli zewnętrznych regulujemy odpowiednio w zależności od oświetlenia panującego w pomieszczeniu. Skalę i symbole wewnętrzne pozostawiamy zaciemnione.

Dostarczenie energii zasilającej do radaru wraz z włączeniem pogotowia rozpoczyna okres rozgrzania poszczególnych elementów do pracy. Z pewnymi elementami radaru (modulator, generator b. w. cz., lampa radaroskopowa) związane są bardzo wysokie napięcia. Przed doprowadzeniem tych napięć wymagane jest stopniowe podwyższenie temperatury aż do wartości roboczej. Maksymalna wartość czasu przeznaczonego na rozgrzanie do stanu pełnej operatywności (pracy) nie przekroczyło 4 minut.

- podczas rozgrzewania się systemu w stanie "Pogotowia" obserwator radarowy może już wybrać zorientowanie i rodzaj zobrazowania.

- przełącznik rodzaju pracy ustawić w położeniu "Radar włączaony" ("Radar on").

Regulacja podstawowa

Dobór zakresu

Dobór zakresu zależy od zadania realizowanego przez nawigatora. W przypadku skupienia uwagi na konkretnym echu ustawiamy najmniejszy zakres, na którym będzie ono widoczne na wskaźniku radarowym (łącznie z możliwością zdecentrowania obrazu radarowego). W innych przypadkach zakres dobieramy zgodnie z zaleceniami MPDM-u.

Regulacja jasności

Pokrętło jasności ustala poziom podświetlenia pojedynczej plamki lampy radaroskopowej sterując ilością elektronów uderzających w ekran poprzez zmianę napięcia na siatce w lampie radaroskopowej. Ponieważ obecność echa wskazywana jest na ekranie poprzez czasowe zwiększenie tego podświetlenia, właściwa nastawa jasności ma podstawowe znaczenie dla właściwej detekcji ech.

Regulacja wzmocnienia.

Pokrętłem wzmocnienia obserwator ustala krotność wzmacniania odebranych ech oraz szumów odbiornika we wzmacniaczu pośredniej częstotliwości. W radarach analogowych wzmocnienie powinno być zwiększane aż do momentu, w którym bardzo słabe szumy będą widoczne na całym ekranie. W ten sposób sygnały słabsze od szumów nie będą wykrywane. ale sygnały ech bliskie poziomowi szumów będą mogły być wykryte.

Regulacja strojenia

Rolą pokrętła strojenia jest dobranie częstotliwości oscylatora lokalnego do częstotliwości pracy nadajnika tak aby na wejściu wzmacniacza p. cz. uzyskać przyjętą wartość częstotliwości pośredniej (najczęściej 60 MHz). Należy mieć świadomość, że nawet w przypadku niepełnego dostrojenia silne echa będą ciągle widoczne podczas, gdy echa słabe nie zostaną ukazane.

Dobór zakresu obserwacji

Zakres obserwacji wyrażony jest przez wartość promienia obszaru zobrazowanego na ekranie w przypadku, gdy środek zobrazowania znajduje się w środku ekranu. W morskich radarach nawigacyjnych stosuje się znormalizowane zakresy obserwacji zgodne z wymogami rezolucji IMO {IMO Performance Standards 1983):

a) 1.5, 3, 6, 12, 24 Mm oraz jeden pomiędzy 0.5 a0.8 Mm;

b) l, 2, 4, 8, 16, 32 Mm

Wskaźnik radaru analogowego.

W radarach nawigacyjnych stosuje się wskaźniki panoramiczne, pozwalające na jednoczesne określenie dwóch współrzędnych wykrywanych obiektów - namiaru i odległości. Stosowane są znormalizowane zakresy obserwacji (poza najkrótszymi i najdłuższymi): 0,5-0,8; 1,5; 3; 6; 12; 24; 48-72 Mm.

W radarach analogowych jasność echa wyświetlanego na wskaźniku zależy od amplitudy jego sygnału. Impulsy wizyjne wychodzące z demodulatora podawane są do kilkustopniowego wzmacniacza sygnałów wizyjnych, którego zadaniem jest końcowe wzmocnienie i zebranie wszystkich impulsów wizyjnych, które w postaci zespolonego sygnału wizyjnego sterują jasnością lampy oscyloskopowej.

Począwszy od pewnego, określonego dla danego typu lampy oscyloskopowej, poziomu, dalszy wzrost amplitudy sygnału nie wywołuje zwiększenia jasności plamki świetlnej na ekranie, pogarsza tylko ostrość zobrazowania, a przy zbyt silnym sygnale może spowodować trwałe uszkodzenie ekranu. W wyniku działania ogranicznika amplitudy wszystkie echa przekraczające tzw. poziom ograniczania zostają zredukowane do tego poziomu i jasność świecenia tych ech na ekranie wskaźnika jest jednakowa bez względu na różnicę amplitud sygnału wejściowego. Impulsy odbierane przez radar w rzeczywistości nie są impulsami idealnie prostokątnymi i w wyniku ich ograniczenia występuje zwykle zwiększenie czasu trwania (długości) silnych impulsów w porównaniu z impulsami o małej amplitudzie. Poziom ograniczania jest regulowany za pomocą potencjometru umieszczonego wewnątrz bloku wskaźnika.

Ustawienie zbyt wysokiego poziomu ograniczania może doprowadzić do pogorszenia ostrości, uszkodzenia lampy albo niewykrycia słabych ech. Zbyt niski poziom ograniczania wywołuje zmniejszenie jasności ech, co utrudnia wykrywanie i identyfikowanie obiektów.

Lampowy wskaźnik syntetyczny (radial-scan).

We wskaźnikach zobrazowania syntetycznego (cyfrowego) sygnały radarowe zapamiętywane są w postaci cyfrowej, jako dane w systemie dwójkowym (0 - 1). Podstawową zasadą przy zapamiętywaniu ech jest ustalenie obecności echa przez zapisanie w układzie pamięciowym „l" podczas, gdy brak echa reprezentowany jest przez „O". W tym celu sygnał analogowy ze wzmacniacza wizji musi być zmieniony w dwupoziomowy sygnał przedstawiający obecność i brak ech.

Poziom progowy komparatora może być regulowany przez obserwatora za pomocą wzmocnienia. Relacja pomiędzy nastawą wzmocnienia, amplitudą szumów a poziomem progowym komparatora ma bardzo duże znaczenie przy detekcji ech w zobrazowaniu syntetycznym. Każdy szum o amplitudzie przekraczającej poziom progowy jest bowiem przedstawiany jak echo, a każde echo poniżej tego poziomu zostaje stracone.

Telewizyjny wskaźnik syntetyczny (raster-scan).

Na wskaźnikach tego typu obraz radarowy tworzony jest na ekranie telewizyjnym z bardzo dużej ilości poziomych linii. Jest on bardziej złożony i wymaga większej pamięci od wskaźników promieniowych. Z punktu widzenia użytkownika największą zaletą nowych wskaźników jest możliwość prowadzenia obserwacji przez kilka osób jednocześnie oraz niezależność od oświetlenia.

Po pełnym obrocie anteny, w pamięci wskaźnika raster-scan znajdują się dane w układzie prostokątnym całego obrazu radarowego. Układy komputerowe mogą odczytywać te dane i tworzyć obraz na monitorze telewizyjnym z prędkością niezależną od obrotu anteny- Obraz raster-scan może być odświeżany z częstotliwością 50-80 Hz, czyli 150 do 180 razy szybciej niż w przypadku ekranu promieniowego, który jest odświeżany wraz z aktualizacją po każdym obrocie anteny (co 3 s). Oczywiście obraz aktualizowany jest dopiero po pełnym obrocie anteny, kiedy do pamięci wprowadzana jest nowa informacja. Dodatkowo w systemach rasier-scan stosuje się pamięci wielopoziomowe odpowiadające komparatorom o różnych poziomach progu. Daje to możliwość tworzenia kolorowego obrazu o różnej jaskrawości, generacji sztucznej poświaty oraz wykorzystania różnorodnych technik przetwarzania sygnału poprzez porównywanie zawartości różnych „warstw" pamięci.

3. Rozróżnialność – zdolność radaru do pokazywania osobno obiektów w postaci osobnych ech na ekranie.

• Rozróżnialność promieniowa [m] – nazywamy graniczną odległość między dwoma obiektami leżącymi na tym samym namiarze przy której ich echa są na styku

Im mniejsza rozróżnialność (liczbowo) tym lepsza.

Aby poprawić: przejść na impuls krótki, ZRW, zmniejszyć wzmocnienie, strojenie, zakres

• Rozróżnialność kątowa [^o] – graniczny kąt między dwoma obiektami leżącymi w tej samej odległości przy której ich echa są na styku.

4. Układ ZRW ( zasiegowa regulacja wzmocnienia)

Dodatkowa ragulacja wzmocnienia odbiornika i rozni się od regulacji normalnej tym ze nie zmienia wzmocnienia jednakowo w całym zakresie odleglosci, lecz zmienia je w funkcji odleglosci: minimalne wzmocninie w odległościach bardzo bliskich, a następnie coraz większe wraz ze wzrostem odleglosci. Zakres jest regulowany od 0-6 Mm.

Układ rozroznialnika – ksiazka s96

5. Parametry techniczne:

• Rozroznialnosc promieniowa:

  • R_p – rozróżnialność promieniowa [m]

  • D₁ – połowa długości impulsu sondującego w przestrzeni [m]

  • D_pix – rozmiar piksela w przestrzeni [m]

R_p=D₁+D_PIX

$D_{1} = \frac{\text{cτ}}{2}$

$$D_{\text{PIX}} = 1852\frac{R}{N}$$

• C – prędkość rozchodzenia się w powietrzu fali elektromagnerycznej [m/s]

• τ – czas trwania impulsu [s]

• R− zakres pracy radaru [Mm]

• N− promień ekranu radarowego wyrażony ilością pikseli.

$$N = \ \frac{r}{\varnothing}$$

• R – promień ekranu radarowego [mm]

• ⌀ - długość boku piksela [mm]

• Rozróżnialność kątowa:

R_k = D_CH + D_PIX

• R_k – rozróżnialność kątowa [m]

• D_CH – Szerokość przekroju charakterystyki antenowej [m]

• D_PIX – rozmiar piksela w przestrzeni [m]

$$D_{\text{CH}} = 1852\frac{d\varnothing\pi}{180}$$

$$D_{\text{PIX}} = 1852\frac{R}{N}$$

• d – odległość do obiektu [Mm]

• R – zakres pracy radaru [Mm}

• ⌀ - szerokość charakterystyki antenowej w poziomie [w stopniach]

• N− promień ekranu radarowego wyrażony ilością pikseli

7. Wpływ połoŜeń pokręteł: jasności, wzmocnienia i strojenia na przebiegi elektryczne schematu

blokowego radaru oraz na cechy obrazu radarowego.

JASNOŚĆ:

• Zbyt jasne zobrazowanie – jeżeli poziom zobrazowania prezentowanego na wskaźniku będzie zbyt wysoki, obserwacja taka stanie się mecząca dla oczu. Powodowac może bol glowy i zmeczenie.

• przy zbyt malej jasności nie zostaną wyświetlone żadne echa.

• Przy zbyt dużej pojedyncze echa stana się zbyt duże i rozmyte.

• Jeżeli poziom jasności będzie zbyt niski mogą pojawić się problemy z rozróżnieniem ech przy swietle dziennym oraz z większej odleglosci.

• Przy zbyt dużym kontraście obraz będzie jaskrawy a dluzsza obserwacja może być meczaca

• Przy zbyt niskim kontraście obraz radarowy stanie się jednolity i może sprawiać wrazenie rozmytego.

Wzmocnienie:

-zbyt duza nastawa -> obraz nieczytelny (liczne szumy)

-zbyt mała nastawa -> echa obiektow małych lub o niskim wspolczynniku odbicia, nie zostaną wykryte.

-poziom wzmocnienia może być zmieniany w trakcie pracy. (w sposób rozważny i swiadomy)