Giáo trình mô đun Máy vô tuyến điện hàng hải 1 - Nghề: Điều khiển tàu biển
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN:MÁY VÔ TUYẾN ĐIỆN
HÀNG HẢI 1
NGHỀ: ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số.....QĐ/ ngày......tháng........năm....của...........)
Hải phòng, năm 2017
LỜI GIỚI THIỆU
Cùng với sự phát triển của các ngành kinh tế khác,ngành Hàng hải là lĩnh vực
được ứng dụng những thành tựu khoa học từ rất sớm phục vụ cho hàng hải được an
toàn, khai thác tàu đạt hiệu quả kinh tế cao. Để làm được điều đó đòi hỏi người trực
tiếp điều khiển tàu phải được trang bị đầy đủ về kiến thức, trình độ chuyên môn,
kinh nghiệm thực tế và các trang thiết bị phụ trợ cho hàng hải được trang bị đầy đủ
trên tàu. Theo thời gian các trang thiết bị hàng hải ngày càng được hoàn thiện hơn
đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của người sử dụng.
Trên cơ sở tham khảo các nguồn tài liệu của các tác giả và dịch giả trong và
ngoài nước cùng với tham khảo kinh nghiệm và kiến thức của các thuyền trưởng
trong nhà trường, chúng tôi tổng hợp biên soạn ra giáo trình “MÁY VÔ TUYẾN
ĐIỆN HÀNG HẢI I”phục vụ cho Dạy và Học trong nhà trường đối với hệ Cao đẳng
ngành Điều khiển tàu biển, đồng thời cũng là tài liệu tham khảo cho những độc giả
quan tâm đến lĩnh vực hàng hải. Giáo trình đã được cập nhật bổ xung các trang
thiết bị mới đáp ứng yêu cầu của Công ước STCW 78/2010 về trang thiết bị hàng
hải trên tàu.
Nhóm biên soạn đã hết sức cố gắng song vẫn không thể tránh khỏi những
khiếm khuyết, chúng tôi rất mong được sự góp ý chân thành của các độc giả chuyên
ngành hàng hải, các thuyền trưởng giàu kinh nghiệm, giảng viên trong nhà trường
sẽ giúp cho lần tái bản sau hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn.
Hải Phòng, ngày... tháng... năm 2017
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên Ths. Mai Thế Hải
ii
MỤC LỤC
Trang
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ....................................................................................... i
LỜI GIỚI THIỆU......................................................................................................ii
MỤC LỤC................................................................................................................iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................vii
DANH MỤC HÌNH VẼ..........................................................................................vii
1. Nguyên lý hoạt động của Radar hàng hải ............................................................. 3
1.1. Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động của Radar ....................................................... 4
1.1.1. Bộ khởi động................................................................................................... 4
1.1.2. Khối phát......................................................................................................... 5
1.1.3. Chuyển mạch anten......................................................................................... 5
1.1.5. Khối thu........................................................................................................... 5
1.1.6. Máy chỉ báo..................................................................................................... 5
1.2. Nguyên lý đo khoảng cách................................................................................. 6
1.3. Nguyên lý đo góc ............................................................................................... 6
2. Thông số khai thác, thông số kỹ thuật của radar................................................... 7
2.1. Thông số khai thác của radar ............................................................................. 7
2.1.1. Tầm xa cực đại của radar (Dmax)................................................................... 8
2.1.2. Tầm xa cực tiểu của radar (Dmin) .................................................................. 9
2.1.3. Khả năng phân biệt theo khoảng cách .......................................................... 10
2.1.4. Khả năng phân biệt theo góc......................................................................... 12
2.2. Các thông số kỹ thuật của radar....................................................................... 13
2.2.1. Bước sóng phát (λ)........................................................................................ 13
2.2.2. Chiều dài xung phát (τx) ............................................................................... 14
2.2.4. Công suất phát xung (Px).............................................................................. 14
2.2.5. Độ nhạy máy thu (Pthumin).......................................................................... 15
2.2.6. Hệ số định hướng của anten (GA) ................................................................ 15
2.2.7. Tốc độ quay của anten (n)............................................................................. 17
1. Các loại ảnh ảo trên màn ảnh radar..................................................................... 18
iii
1.1. Ảnh ảo do phản xạ nhiều lần............................................................................ 18
1.2. Ảnh ảo do búp phát phụ ................................................................................... 19
1.3. Ảnh ảo do phản xạ thứ cấp............................................................................... 20
2. Các loại nhiꢀu trên màn ảnh radar....................................................................... 22
2.1. Nhiꢀu giao thoa radar....................................................................................... 22
2.2. Nhiꢀu mây, mưa, mưa tuyết............................................................................. 23
2.3. Nhiꢀu biển ........................................................................................................ 23
3. Các loại mục tiêu nhân tạo.................................................................................. 24
3.1. Racon (Radar beacon)...................................................................................... 24
4. Vùng chết, vùng râm........................................................................................... 27
ramark, vùng chết, vùng râm trên màn hình radar.................................................. 28
5.4. Quy trình nhận biết và xử lý nhiꢀu giao thoa................................................... 30
5.6. Quy trình nhận biết và xử lý nhiꢀu biển........................................................... 32
1. Các chế độ định hướng trên màn ảnh Radar....................................................... 34
2. Các chế độ chuyển động trên màn ảnh radar ...................................................... 37
1. Quy trình chung khai thác sử dụng radar............................................................ 39
1.2. Quy trình điều chỉnh radar ............................................................................... 40
1.3. Quy trình đo khoảng cách tới mục tiêu............................................................ 41
1.4. Quy trình đo phương vị, góc mạn tới mục tiêu................................................ 42
2.1 Chức năng các núm nút..................................................................................... 45
2.2 Các thông số trên màn ảnh Radar ..................................................................... 46
iv
2.3 Khai thác sử dụng.............................................................................................. 46
2.5. Nhật ký radar (Radar Log) ............................................................................... 55
1. Giới thiệu hệ thống GPS ..................................................................................... 57
1.1. Khâu vệ tinh ..................................................................................................... 58
1.2. Khâu điều khiển ............................................................................................... 59
1.3. Khâu sử dụng.................................................................................................... 59
2. Nguyên lý xác định vị trí trong hệ thống GPS.................................................... 60
2.1. Nguyên lý xác định vị trí bꢁng GPS ................................................................ 60
2.2. Ðồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu............................................................... 62
2.3. Xác định vị trí máy thu..................................................................................... 62
3.1. Độ chính xác định vị trí bꢁng GPS .................................................................. 62
1.1.1. Khởi động...................................................................................................... 67
1.1.2. Điều chỉnh độ sáng........................................................................................ 67
1.1.3. Tắt máy.......................................................................................................... 67
1.1.4. Cài đặt thông số cho máy thu GPS ............................................................... 68
1.1.5. Hiển thị vị trí hiện tại .................................................................................... 69
1.1.6. Các chế độ màn hình..................................................................................... 69
1.2. Hiển thị vị trí, các dữ liệu hàng hải của tàu ..................................................... 69
1.2.1. Lưu trữ vị trí điểm hàng hải .......................................................................... 69
1.2.2. Nhập điểm ..................................................................................................... 69
1.2.3. Đặt tên hay ký hiệu cho điểm hàng hải......................................................... 70
1.2.4. Sao chép dữ liệu của 1 điểm đã lưu trữ......................................................... 70
1.2.5. Thay đổi tên hay ký hiệu của điểm đã lưu trữ .............................................. 70
1.2.6. Xóa dữ liệu các điểm đã nhập....................................................................... 70
1.3. Hàng hải theo điểm, theo tuyến........................................................................ 70
1.3.1. Hàng hải theo điểm ....................................................................................... 70
1.3.2. Hàng hải theo tuyến ...................................................................................... 71
1.4. Các chế độ báo động ........................................................................................ 73
v
1.4.1. Thiết lập vị trí điểm neo................................................................................ 73
1.4.2. Các chế độ báo động ..................................................................................... 73
2.1. Chức năng các núm nút.................................................................................... 76
2.2. Khai thác sử dụng............................................................................................. 77
2.2.1.Khởi động....................................................................................................... 77
2.2.2. Điều chỉnh độ sáng........................................................................................ 77
2.2.3.Tắt máy........................................................................................................... 77
2.2.4. Cài đặt thông số cho máy thu GPS ............................................................... 78
2.2.5. Hiển thị vị trí hiện tại .................................................................................... 79
2.2.6. Các chế độ màn hình..................................................................................... 79
2.2.7.Lưu trữ vị trí điểm hàng hải ........................................................................... 81
2.2.8. Hàng hải theo điểm ....................................................................................... 83
2.2.9. Hàng hải theo tuyến ...................................................................................... 84
2.2.10. Thiết lập vị trí điểm neo.............................................................................. 86
2.2.11. Các chế độ báo động ................................................................................... 88
2.2.13. Một số lưu ý khi sử dụng ............................................................................ 92
vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 5.1 - Sai số định vị bꢁng GPS........................................................................ 63
Bảng 5.2 - Thông số các trạm DGPS...................................................................... 65
DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1 - Sơ đồ cấu trúc hệ thống radar .................................................................. 3
Hình 1.2 - Sơ đồ khối của radar ................................................................................ 5
Hình 1.3 - Nguyên lý đo khoảng cách của radar....................................................... 6
Hình 1.4 - Búp phát anten radar................................................................................ 6
Hình 1.5 - Nguyên lý đo góc của radar..................................................................... 7
Hình 1.6 - Tầm xa cực đại của radar......................................................................... 8
Hình 1.7 - Tầm xa cực tiểu của radar........................................................................ 9
Hình 1.8 - Khả năng phân biệt theo khoảng cách ................................................... 10
Hình 1.10 - Khả năng phân biệt theo góc ............................................................... 12
Hình 1.11 - Búp phát anten radar............................................................................ 16
Hình 1.12 - Biểu thị búp phát và công suất radar ................................................... 16
Hình 2.1 - Ảnh ảo do phản xạ nhiều lần ................................................................. 19
Hình 2.2 - Ảnh ảo do búp phát phụ......................................................................... 19
Hình 2.3 - Ảnh ảo do phản xạ thứ cấp .................................................................... 20
Hình 2.4 - Ảnh ảo do phản xạ thứ cấp .................................................................... 21
Hình 2.5 - Nhiꢀu giao thoa...................................................................................... 22
Hình 2.6 - Nhiꢀu mây.............................................................................................. 23
Hình 2.7 - Nhiꢀu biển.............................................................................................. 24
Hình 2.8 - Mục tiêu Racon trên hải đồ.................................................................... 25
Hình 2.9 - Mục tiêu Racon trên màn hình radar ..................................................... 26
Hình 2.11 - Vùng chết và vùng râm của radar........................................................ 27
Hình 3.1 - Chế độ Head - up ................................................................................... 35
Hình 3. 2 - Chế độ North-up ................................................................................... 36
Hình 3. 3- Chế độ Course-Up ................................................................................. 36
vii
Hình 3. 4- Chế độ chuyển động thật ....................................................................... 37
Hình 4.3 – Sử dụng VRM đo khoảng cách............................................................. 47
Hình 4.4 – Hiển thị VRM........................................................................................ 47
Hình 4.5 – Đo phương vị bꢁng EBL....................................................................... 48
Hình 4.7 - Làm xuất hiện PI.................................................................................... 49
Hình 4.8 – Điều chỉnh đường PI ............................................................................. 49
Hình 4.10 – Xoay đường PI .................................................................................... 50
Hình 4.13 – CPA và TCPA..................................................................................... 51
Hình 4.14 – BCR và BCT ....................................................................................... 52
Hình 4.15 – Véc tơ chuyển động thật...................................................................... 53
Hình 4.16 – Đánh giá từ vết đi trên ARPA............................................................. 53
Hình 4.17 – Bàn phím ARPA ................................................................................. 54
Hình 4.18 – chỉ báo mục tiêu trên ARPA ............................................................... 54
Hình 5.1 – Cấu trúc hệ thống GPS.......................................................................... 57
Hình 5.2- Khâu vệ tinh............................................................................................ 59
Hình 5.3 – Đặc tính hình học .................................................................................. 60
Hình 5.4- Nguyên lý hình định vị GPS................................................................... 61
Hình 6.2 – Trình tự cài đặt thông số ....................................................................... 78
Hình 6.3 – Chế độ hiển thị ...................................................................................... 79
Hình 6.5 Nhập điểm ................................................................................................ 81
Hình 6.6 – Đặt tên và ký hiệu cho điểm.................................................................. 81
Hình 6.7 – Sao chép dữ liệu điểm........................................................................... 82
Hình 6.9 – Xóa điểm ............................................................................................... 83
Hình 6.10 - Thiết lập chế độ hàng hải theo điểm.................................................... 83
Hình 6.11 – Hàng hải theo điểm ............................................................................. 84
Hình 6.12 - Lập tuyến hành trình............................................................................ 85
viii
Hình 6.13 - Đặt chế độ hàng hải theo tuyến............................................................ 85
Hình 6.14 – Chọn điểm xuất phát ........................................................................... 86
Hình 6.15 - Xóa bỏ chế độ hàng hải theo tuyến...................................................... 86
Hình 6.16 – Lưu giữ điểm neo................................................................................ 87
Hình 6.17 – Gọi lại điểm neo.................................................................................. 87
Hình 6.18 – Báo động trực neo ............................................................................... 88
Hình 6.19 – Báo động tới điểm............................................................................... 89
Hình 6.20 – Báo động dạt ngang............................................................................. 90
Hình 6.21 – Báo động dạt hướng ............................................................................ 91
Hình 6.22 – Sử dụng chế độ MOB.......................................................................... 92
Hình 6.23 – Một số lưu ý khi sử dụng .................................................................... 93
ix
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN MÁY VÔ TUYẾN ĐIỆN HÀNG HẢI 1
Mã mô đun: MĐ.6840109.23
1. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:
- Vị trí: Được bố trí sau môn cơ sở chuyên ngành;
- Tính chất: Là mô đun chuyên ngành bắt buộc;
- Ý nghĩa và vai trò của môn học: Đây là mô đun chuyên ngành nhꢁm cung cấp cho
sinh viên các kiến thức cơ bản liên quan đến các loại máy vô tuyến điện hàng hải,
có kỹ năng khai thác sử dụngcác máy vô tuyến điện hàng hải.
2. Mục tiêu của mô đun:
- Về kiến thức: Trình bày được nguyên lý hoạt động của Radar và GPS;
- Về kỹ năng: Khai thác, vận hành, bảo quản và bảo dưỡng Radar và GPS đảm bảo
độ chính xác theo tiêu chuẩn IMO;
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện ý thức chính xác, cẩn thận, nhanh
chóng, tự giác trong việc sử dụng các loại máy vô tuyến điện hàng hải.
3. Nội dung của mô đun:
Bài 1. Lý thuyết chung Radar hàng hải
1. Nguyên lý hoạt động của Radar hàng hải
1.1. Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động của radar.
1.2. Nguyên lý đo khoảng cách
1.3. Nguyên lý đo góc
2. Thông số khai thác, thông số kỹ thuật của radar
2.1. Thông số khai thác của radar
2.2. Thông số kỹ thuật của radar
Bài 2. Nhận biết và xử lý: Ảnh ảo, nhiễu trên màn hình radar - Nhận biết:
Ảnh Racon, ảnh Ramark, vùng chết, vùng râm.
1. Nhận biết và xử lý ảnh ảo
2. Nhận biết và xử lý nhiễu
3. Nhận biết ảnh Racon, Ramark
4. Nhận biết vùng chết, vùng râm
Bài 3.Các chế độ định hướng, chế độ chuyển động trên màn hình radar
1. Các chế độ định hướng
2. Các chế độ chuyển động
Bài 4. Khai thác sử dụng radar
1. Quy trình chung khai thác sử dụng radar
2. Khai thác sử dụng radar MDC 2260
1
2.1. Chức năng các núm nút
2.2. Các thông số trên màn ảnh Radar
2.3. Khai thác sử dụng
2.4. Cách thao tác sử dụng chức năng trợ giúp tự động đồ giải tránh va – ARPA
trên radar
Bài 5. Hệ thống định vị toàn cầu GPS
1. Giới thiệu hệ thống GPS
2. Nguyên lý xác định vị trí của hệ thống GPS
3. Độ chính xác của vị trí xác định bằng GPS
Bài 6. Khai thác sử dụng máy thu GPS
1. Quy trình chung
1.1. Khởi động, cài đặt và chọn các thông số ban đầu
1.2. Hiển thị vị trí, các dữ liệu hàng hải của tàu
1.3. Hàng hải theo điểm, theo tuyến
1.4. Các chế độ báo động
2. Khai thác sử dụng máy thu GPS KODEN- 913
2.1. Chức năng các núm nút
2.2. Khai thác sử dụng
2
Bài 1. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ RADAR
Mã bài: MĐ.6840109.23.01
Giới thiệu:
Radar hàng hải là một loại thiết bị vô tuyến điện vô cùng quan trọng trong
hành hải. Để có thể hiểu được về radar hàng hải thì đầu tiên người học cần phải biết
được nguyên lý hoạt động, thông số khai thác và thông số kỹ thuật của radar.
Mục tiêu:
Học xong bài này người học có khả năng:
- Về kiến thức: Trình bày được nguyên lý hoạt động, thông số khai thác, thông
số kỹ thuật của radar hàng hải; Phân biệt thông số khai thác và thông số kỹ thuật của
radar;
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Nhận thức được tầm quan trọng của việc
vận dụng hiểu biết nguyên lý hoạt động, các thông số của radar khi sử dụng.
Nội dung chính:
1. Nguyên lý hoạt động của Radar hàng hải
Hình 1.1 - Sơ đồ cấu trúc hệ thống radar
3
Radar là viết tắt của cụm từ Radio Detection and Ranging, là một thiết bị dùng
sóng vô tuyến để phát hiện và định vị mục tiêu. Radar phát hiện mục tiêu bꢁng cách
phát đi các xung siêu cao tần cực ngắn vào không gian, thu xung phản xạ trở về từ
các mục tiêu và thể hiện các xung phản xạ đó thành ảnh các mục tiêu trên màn ảnh.
Radar có nhiều loại: loại dùng cho hàng hải, hàng không, radar khí tượng… Ta chỉ
xem xét nguyên lý cấu tạo và hoạt động của loại radar hàng hải.
Radar hàng hải đặt trên tàu biển cho ta biết hai thông số của mục tiêu là hướng
ngắm và khoảng cách từ tàu tới mục tiêu. Từ đó cho phép ta xác định được vị trí tàu,
phục vụ công tác dẫn tàu. Radar hàng hải còn là thiết bị hữu hiệu trong công tác
phòng ngừa đâm va tàu thuyền trên biển. Đặc biệt là khi hành hải ở khu vực có mật
độ tàu thuyền đông đúc, hành hải ven bờ, trong sương mù, trong băng, trong đêm
tối, khi tầm nhìn xa bị hạn chế.
Cấu trúc của một Radar hàng hải trên tàu biển được thể hiện ở hình dưới đây:
Bộ tạo dao động chính tạo ra các dao động siêu cao tần, bộ điều chế và bộ
phận phát sẽ chế biến dao động siêu cao tần thành các xung siêu cao tần công suất
lớn dẫn theo ống dẫn sóng đưa lên anten phát vào không gian. Thiết bị tạo xung răng
cưa tạo ra các xung hình răng cưa đưa đến thiết bị chỉ báo để điều khiển tia quét ở
ống tia âm cực. Sự đồng bộ giữa các bộ phận tạo quét thực hiện thông qua thiết bị
nối đồng bộ. Công tắc chuyển hoán thu phát (chuyển mạch) có chức năng điều khiển
quá trình phát và thu sóng, sóng dội từ mục tiêu quay trở về anten đi qua công tắc
chuyển hoán về thiết bị thu sóng, ở đây sóng được khuếch đại, xử lý và đưa sang
máy chỉ báo để hiển thị thành hình ảnh mục tiêu dưới dạng chấm sáng.
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thiết bị radar trên tàu biển ngày
càng hiện đại, nhiều tính năng, có thể kết hợp với nhiều trang bị hàng hải khác như
la bàn, tốc độ kế, GPS, AIS, VDR…, hình thành các buồng lái tổ hợp (Intergrated
Bridge) có thể cung cấp nhiều thông tin cho người điều khiển tàu một cách nhanh
chóng, chính xác nhꢁm tiết kiệm thời gian cho việc định vị, dành thời gian cho việc
xử lý thông tin để sỹ quan hàng hải đưa ra những quyết định chính xác nhꢁm nâng
cao an toàn cho con tàu.
1.1. Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động của Radar
Các bộ phận của một Radar hàng hải được phân chia thành các khối dưới đây:
1.1.1. Bộ khởi động
Sản xuất ra các xung nhọn khởi động với chu kỳ lặp xung thích hợp để điều
khiển hoạt động của toàn trạm radar. Các xung này được đưa qua bộ điều chế để tạo
ra các xung điện áp cao đưa vào kích thích cho bộ tạo dao động siêu cao tần
4
(Magnetron) hoạt động, magnetron sinh ra các dao động điện từ siêu cao tần công
suất lớn để bức xạ vào không gian. Trong radar thường sử dụng các bước sóng sau:
λ=3.2 cm (f = 9,400 MHz) : dải X- Band
λ=10 cm (f = 3,000 MHz) : dải S- Band
λ=0.8 cm (f = 28,600 MHz) : dải Q- Band
Hình 1.2 - Sơ đồ khối của radar
1.1.2. Khối phát
Có nhiệm vụ sinh ra các dao động siêu cao tần, có chiều dài xung và chu kỳ
lặp xung nhất định và đảm bảo công suất đủ lớn, đưa qua chuyển mạch, ra anten phát
vào không gian.
1.1.3. Chuyển mạch anten
Có nhiệm vụ ngắt máy thu khi phát xung đi thám sát mục tiêu và ngắt máy
phát khi thu xung phản xạ trở về.
1.1.4. Anten
Làm nhiệm vụ phát sóng radar vào không gian theo một búp phát định hướng
và thu sóng phản xạ về từ các mục tiêu.
1.1.5. Khối thu
Có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu từ bộ chuyển mạch, khuếch đại và sửa đổi tín
hiệu cho phù hợp.
1.1.6. Máy chỉ báo
Có nhiệm vụ thể hiện các tín hiệu thu được từ máy thu thành tín hiệu ánh sáng
(ảnh) trên màn ảnh.
5
1.2. Nguyên lý đo khoảng cách
2D1
d1
t1= =
v1
Trong đó C là vận tốc sóng điện từ trong không gian.
d1.c
Từ đó tính được:
D1=
2.v1
Nếu có mục tiêu 2 ở khoảng cách D2 xa hơn thì khi sóng phản xạ từ mục tiêu
2 về tới anten sẽ hết thời gian t2 lớn hơn so với t1 và khi đó trên màn ảnh, chấm sáng
đã chuyển động được quãng đường d2 lớn hơn. Tương tự ta cũng sẽ tính được khoảng
cách thực tế D2 theo phương pháp trên.
Như vậy theo nguyên lý trên, chỉ cần xác định được khảng cách d1 và d2 trên
màn ảnh thì sẽ suy ra các khoảng cách D1 và D2 ngoài thực địa.
Hình 1.3 - Nguyên lý đo khoảng cách của radar
1.3. Nguyên lý đo góc
Hình 1.4 - Búp phát anten radar
6
Radar phát xung định hướng theo một búp phát hẹp. Búp phát này có các
thông số đặc trưng là góc mở ngang và góc mở đứng.
Góc mở ngang: αng = 0.5º –3º
Góc mở đứng: αđ = 20º – 30º
Tùy thuộc từng loại radar và anten cụ thể mà góc mở ngang và góc mở đứng
có các trị số khác nhau.
Để đảm bảo nguyên lý đo góc của radar thì anten và tia quét cần phải quay
đồng bộ và đồng pha với nhau. Khi búp phát anten trùng với hướng mũi tàu thì tia
quét cũng chỉ vào vạch 0o trên vành chia độ cố định quanh màn ảnh. Búp phát quay
đi một góc θ chụp vào mục tiêu thì trên màn ảnh, tia quét cũng quay được một góc
θ tương ứng. Như vậy chỉ cần xác định được góc kẹp giữa hướng mũi tàu và mục
tiêu trên màn hình ta sẽ biết được góc mạn của mục tiêu ngoài hiện trường.
Hình 1.5 - Nguyên lý đo góc của radar
2. Thông số khai thác, thông số kỹ thuật của radar
2.1. Thông số khai thác của radar
Các thông số khai thác của radar giúp người sử dụng hiểu rõ các đặc tính khai
thác của radar, sử dụng radar hiệu quả hơn.
7
2.1.1. Tầm xa cực đại của radar (Dmax)
Hình 1.6 - Tầm xa cực đại của radar
Tầm xa cực đại là khoảng cách lớn nhất mà trong vòng bán kính đó radar có
khả năng phát hiện mục tiêu. Có thể xác định tương đối chính xác tầm xa cực đại
theo công thức sau:
4
P .GA2.S0.4
h h2
x
1
8
Dmax=
P
thu min.2
Trong đó:
Px: công suất phát xung
GA: hệ số định hướng của anten:
4
GA=
ng .đ
αng và αđ là các giá trị góc mở ngang và góc mở đứng của búp phát anten.
S0: bề mặt hiệu dụng của mục tiêu, nói lên khả năng phản xạ của mục tiêu tốt hay
kém;
h1: chiều cao của anten (m) ;
h2: chiều cao của mục tiêu (m) ;
λ: bước sóng radar (cm) ;
Pthu min: độ nhạy máy thu;
Pthu min = N.k.q.T.Δf.
Pthu min càng nhỏ thì độ nhạy càng cao.
Theo hình vẽ bên, có thể xác định:
h h2
D = 2,08 x
(nm)
1
8
2.1.2. Tầm xa cực tiểu của radar (Dmin)
Hình 1.7 - Tầm xa cực tiểu của radar
Tầm xa cực tiểu (Dmin) là khoảng cách nhỏ nhất mà trong vòng bán kính đó
radar không có khả năng phát hiện mục tiêu. Khu vực xung quanh tàu có bán kính
này được gọi là vùng chết.
Dmin phụ thuộc chiều dài xung phát τx, độ ỳ của chuyển mạch τy, chiều cao của
anten radar h1, góc mở đứng của búp phát αđ. Ngoài ra nó còn phụ thuộc chất lượng
điều chỉnh màn ảnh, trạng thái mặt biển…
Búp phát radar có góc mở ngang αng = 0.5º- 3º và góc mở đứng αđ = 20º- 30º.
Năng lượng phát từ anten tập trung trong giới hạn trên. Nếu mục tiêu quá gần tàu,
ngoài phạm vi của góc mở đứng nghĩa là nó đi vào vùng chết của radar, búp phát
không chụp được và mục tiêu nên radar không bắt được các mục tiêu này. Khi đó ta
xác định Dmin như sau:
đ
Dmin = h1.cot g
2
h1: chiều cao của anten radar so với mặt biển.
Khi mục tiêu quá gần tàu, xung thứ nhất phát chưa hết, chưa hoàn toàn ra khỏi anten
mà xung phản xạ đã quay về tới anten, khi đó các mục tiêu quá gần tàu như vậy cũng
không được thể hiện trên màn ảnh. Như vậy, Dmin còn phụ thuộc chiều dài xung τx
và thời gian trꢀ của bộ chuyển mạch và máy thu τy. Khi đó có thể xác định Dmin như
sau:
9
c. y
2
c.x
2
Dmin=
Thực tế để xác định Dmin đối với radar lắp ráp trên tàu thường dùng xuồng và
thước dây, tiến hành như sau: mở radar thang tầm gần nhất, thả xuồng rồi dùng dây
kéo xuồng vào gần tàu, khi ảnh xuồng trên màn ảnh mất đi thì khoảng cách còn lại
chính là bán kính vùng chết.
Lưu ý: Dmin đối với một thiết bị radar cụ thể trên tàu có thể khác nhau tùy theo độ
cao của anten, góc mở đứng của búp phát đ, anten radar lắp lệch về một bên mạn
tàu chứ không trùng với mặt phẳng trục dọc tàu… Các nhà sản xuất cũng thường
đưa ra con số Dmin cho radar mới xuất xưởng nhưng thông số này chỉ tính tới chiều
dài xung phát x, độ ỳ của chuyển mạch y và chưa bao hàm ảnh hưởng của điều
kiện thực tế sau khi lắp ráp radar trên một con tàu cụ thể, ví dụ như độ cao anten, vị
trí lắp đặt anten …
2.1.3. Khả năng phân biệt theo khoảng cách
Là khoảng cách nhỏ nhất giữa hai mục tiêu có cùng phương vị tới radar mà ở
khoảng cách đó ảnh của chúng còn tách rời nhau trên màn ảnh.
Giả sử có các mục tiêu 1, 2 và 3 có cùng phương vị đến radar như hình vẽ.
Mục tiêu 1và 2 quá gần nhau và trên màn ảnh, ảnh của 1 và 2 sẽ chập với nhau thành
1 ảnh lớn hơn, trong khi mục tiêu 3 vẫn cho ảnh độc lập.
Xét chi tiết hơn ở hình vẽ dưới:
Hình 1.8 - Khả năng phân biệt theo khoảng cách
Khả năng phân biệt theo khoảng cách phụ thuộc trực tiếp vào chiều dài của
xung phát radar (τx) . Do xung phát radar chiếm một khoảng không nhất định nên
10
Tải về để xem bản đầy đủ
104 trang
26/03/2022
8240
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình mô đun Máy vô tuyến điện hàng hải 1 - Nghề: Điều khiển tàu biển", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_mo_dun_may_vo_tuyen_dien_hang_hai_1_nghe_dieu_khi.pdf
