Bài giảng Máy vô tuyến điện hàng hải: Phần 2

Nối tiếp phần 1, phần 2 của tập bài giảng "Máy vô tuyến điện hàng hải" cung cấp cho sinh viên những nội dung gồm: Chương 6 - Thông số của radar; Chương 7 - Mục tiêu, ảnh trên màn hình radar; Chương 8 - Các khối cơ bản của radar hàng hải; Chương 9 - Chế độ định hướng và chuyển động; Chương 10 - Nguyên lý hoạt động thiết bị ARPA; Chương 11 - Ứng dụng của radar trong hàng hải;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Máy vô tuyến điện hàng hải: Phần 2 CHƢƠNG 6 THÔNG SỐ CỦA RADAR 6.1 Th ng số khai thác: 6.1.1 Tầm xa cực đại của radar (tầm xa tác dụng) Dmax Tầm xa tác dụng của radar là khoảng cách lớn nhất mà trong giới hạn đó radar có thể phát hiện đƣợc mục tiêu, tức ảnh của mục tiêu còn xuất hiện đủ để quan sát trên màn hình. Mục tiêu ở càng xa, tín hiệu phản xạ trở về càng yếu. Mục tiêu ở xa nhất là mục tiêu có sóng phản xạ về anten yếu nhất mà bộ thu của radar còn có khả năng khuếch đại lên đủ lớn thành tín hiệu mục tiêu.  Tầm xa tác dụng của radar khi kh ng có tác động của m i trƣờng: Ở đây ta bỏ qua ảnh hƣởng của các yếu tố không khí, mặt nƣớc và sóng đi thẳng từ radar tới gặp mục tiêu phản xạ trở về. Giả sử radar phát với công suất Px, khoảng cách từ radar tới mục tiêu là D. Nếu radar phát không định hƣớng thì mật độ công suất tại vị trí có khoảng cách D là: Px M  4 .D 2 trong đó 4D2 là diện tích mặt cầu tâm là tàu ta, bán kính D Do anten phát có định hƣớng với hệ số định hƣớng Ga nên công suất tại mục tiêu là: Px * Ga P1  M * Ga  4D 2 Gọi S0 là bề mặt hiệu dụng của mục tiêu. Công suất phát từ mục tiêu phản xạ trở lại anten là: Px * Ga * S 0 P2  P1 * S 0  4D 2 Tại vị trí anten thu đƣợc công suất: 1 P *G * S P3  P2 *  x 2a 4 0 4D 2 16 D Gọi A0 là bề mặt hiệu dụng của anten, trong đó: G a * 2 A0  4 Khi đó công suất ở đầu vào máy thu: 67 Px * Ga * S 0 * 2 2 Pth  P3 * A0  43 * 3 * D 4 Px * Ga * S 0 * 2 2  D4 4 3 *  3 * Pth Mục tiêu càng ở xa (D tăng) thì Pth càng nhỏ, tới 1 lúc nào đó tƣơng ứng Pth.min (ứng với Dmax), cuối cùng ta có tầm xa tác dụng của radar khi không có tác dụng của môi trƣờng là: Px * Ga * S 0 * 2 2 Dmax  4 64 3 * Pth. min với Pth.min = N.q.f.k.T  Tầm xa tác dụng của radar khi có tác dụng của m i trƣờng: Ở đây xét khi sóng truyền từ anten tới mặt nƣớc, sau đó phản xạ tới mục tiêu cùng với sóng truyền trực tiếp từ anten tới mục tiêu. Gọi E0 là cƣờng độ điện trƣờng thu đƣợc tại vị trí của mục tiêu do sóng truyền trực tiếp, Ep là cƣờng độ điện trƣờng thu đƣợc tại vị trí mục tiêu do phản xạ. Ngƣời ta chứng minh đƣợc: Ep = .E0 Trong đó  là hệ số phản xạ. Khi đó điện trƣờng tổng cộng tại vị trí mục tiêu: ET = E0 + Ep = (1 + ).E0 Đặt 1 +  =   ET = .E0 Với : là hệ số giao thoa giữa sóng truyền trực tiếp và sóng phản xạ. Tại vị trí của mục tiêu, nếu điện trƣờng tổng ET càng lớn thì tầm xa tác dụng của radar càng lớn. Nếu chỉ có điện trƣờng E0 thì tầm xa tác dụng là Dmax. Trong trƣờng hợp xét tới ảnh hƣởng của môi trƣờng, điện trƣờng thu đƣợc tại vị trí mục tiêu là ET. Khi đó, ta có tầm xa tác dụng là D‟max: D‟max = .Dmax Xác định  theo công thức: 4 * h1 * h2   * Dmax ' Do đó: 68 ' 4.Px .S0 .G 2 .( h1 .h 2 ) 4 D max  8 a Pth. min .2 trong đó: Px – công suất phát xung của radar. Ga – hệ số phát định hƣớng của radar (=4/n. đ) S0 – bề mặt hiệu dụng của mục tiêu h1, h2 – chiều cao của anten và mục tiêu Pth.min – độ nhạy máy thu  - bƣớc sóng Ta thấy rằng tầm xa cực đại của radar không chỉ phụ thuộc vào khoảng cách định sẵn trên màn ảnh mà còn phụ thuộc vào: - độ nhạy máy thu - công suất máy phát - điều kiện môi trƣờng - độ cao anten và mục tiêu - kích thƣớc, hình dáng, cấu tạo của mục tiêu Hai hiện tƣợng chính ảnh hƣởng đến Dmax: (a) Đƣờng chân trời radar: Do bề mặt trái đất là hình cầu nên với radar cũng xuất hiện hiện tƣợng đƣờng chân trời nhƣ đối với thị giác (tuy nhiên trong điều kiện bình thƣờng, chân trời radar xa hơn chân trời thị giác khoảng 6%). Nếu mục tiêu không cao hơn đƣờng chân trời, sóng điện từ phát đi từ radar không thể phản xạ từ mục tiêu trở về. Trong khi ta có thể thấy các mục tiêu thấp ở gần thì radar lại có thể bắt đƣợc các mục tiêu ở xa hơn mà cao trên mặt nƣớc. Hơn nữa, radar đƣợc lắp đặt càng cao thì càng tăng khả năng phát hiện mục tiêu ở xa. Tuy nhiên lắp đặt anten quá cao sẽ làm tăng nhiễu biển. Công thức tính Dmax trong thực tế: Dmax  2.2( h1  h2 ) trong đó: Dmax – có đơn vị tính là dặm h1, h2 – có đơn vị tính là mét (b) Tính chất của mục tiêu: 69 Nguyên tắc chung là mục tiêu càng lớn càng dễ phát hiện ở khoảng cách lớn. Tuy nhiên nếu mục tiêu lớn mà tính phản xạ lại yếu có thể khó nhận biết hơn mục tiêu nhỏ lại có tính phản xạ tốt. Cấu tạo của vỏ tàu mục tiêu có ảnh hƣởng đến tầm xa phát hiện. Một con tàu có vỏ bằng kim loại sẽ cho tín hiệu phản xạ tốt, ngƣợc lại vỏ tàu bằng gỗ hay sợi thủy tinh sẽ cho tín hiệu phản xạ yếu hơn. Các mục tiêu thẳng đứng nhƣ vách núi, là các mục tiêu tốt. Các bề mặt nằm ngang, phẳng nhƣ bãi bùn, bờ cát… là các mục tiêu xấu vì chúng làm khúc xạ sóng hơn là phản xạ sóng. Những tín hiệu ...