雷達

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雷達 by Mind Map: 雷達

1. 雷達系統結構

1.1. 雷達發射機

1.2. 雷達接收機

1.2.1. 混波

1.2.2. 中間頻率放大器

1.2.2.1. 1.增益控制(Gain control)

1.2.2.2. 2.海浪雜斑控制(Sea-clutter)

1.2.2.3. 3.雨雪雜斑控制(Rain/snow-clutter)

1.2.3. 視頻放大器

1.3. 收發管式控制天線

1.3.1. 船舶常用之脈波天線

1.3.1.1. 1.電磁號角天線:用於3GHz和3GHz以上之頻率。

1.3.1.1.1. 1.拋物線行反射面電磁號角搜索器 優:價較廉、結構堅固 缺:較重、風阻力大、副波瓣能量損失較大

1.3.1.2. 2.槽孔天線:在船舶上所使用之槽孔天線

1.3.1.2.1. 2.槽孔導波管搜索器 優:風阻甚小,無影響作用、重量輕、搜掃器之槽孔導波管愈長,水平波束寬愈窄、副波瓣能量損失較小 缺:較易碎,易碰損、價較高、與日使用會增加傾斜角,安裝雷達或更換磁控管時應仔細設定調整。

1.3.2. S-Ban 10公分(3000MHz) X-Ban 3公分(10000MHz)

2. 雷達操作與定位方法

2.1. 顯示器方位隱定開關、優缺

2.1.1. 1.船首向上(Ships head up)

2.1.1.1. 船艏朝上即屏幕上之船艏輝線永遠保持與本船之艏艉線平行, 而指向船艏方向,換言之,就是無論本船航向真正如何, 屏幕上的船艏輝線指在固定相對方位圈000度位置。 優:當雷達掃描時,回跡會產生亮線或亮點,過後仍有餘輝作用, 不至於馬上消失,便於觀測。 缺:在採取避讓行動時,要迅速觀察避讓效果,效果不佳; 且當轉向時,因目標在屏幕上快速移動,致無法觀測其方位作定位資料。

2.1.2. 2.真北向上(North up)

2.1.2.1. 就是雷達PPI之固定方位刻度圈的零刻度代表真北,因此,本船船艏輝線所指之刻度數,與航向吻合。 優:當本船航向改變時,僅轉動艏輝線,目標之回跡並不隨之移動,如此可避免屏幕模糊現象,   同時轉動時仍可觀測目標之方位,而進行定位。顯示艏輝線之轉動,接與電羅經能連接呈同步。   在雷達航海與避碰之運用上,較船艏向上之顯示方便,故應在天氣良好,船隻較少時應用之。 缺:對於習慣用船艏向上之觀測者,較為不便。

2.1.3. 3.航向向上(Course up)

2.1.3.1. 令船艏輝線朝上,且雷達之電羅經複示器上度數與航向相同。 優:雷達幕上之影響,不再因船艏之左右平擺而晃動, 而只有艏輝線轉動,即使改變航向,有只有艏輝線轉至相關航向

2.2. 雷達定位方法 優缺、注意事項、畫圖

2.2.1. 1.由一單一目標之方位與距離定位: 對單一孤立小目標,通常多量測其方位與距離作雷達定位, 此方法僅在可靠情況下使用,應以一雷達距離和一目測電羅經方位為宜。

2.2.1.1. 優:能快速獲得一定位點 缺:僅由兩條位置線相交,若目標是一漂浮物,應更小心注意

2.2.2. 2.兩或兩條以上之雷達方位線相交定位

2.2.2.1. 優:若選用作定位之目標為小而孤立之顯著目標,由觀測其中心方位之定位,則準確度較高。 缺:由雷達方位線相交所得之定位,較距離弧相交定位差

2.2.3. 3.目標兩側之相切方位

2.2.3.1. 優:將目標之相切方位線與該目標之一距離量測相交定位,則準確度較高。 缺:由相切方位線相交定位,是雷達定位中準確度較差的方法之一

2.2.4. 4.兩個或兩個以上之距離弧相交定位

2.2.4.1. 優:較準確的雷達定位幾乎是同時量取兩個或以上之固定目標距離而決定。 缺:若使用之距離弧超過三個以上作定位,將由於量測距離間之時間落後,而產生較大的誤差。 故在雷達定位時,船舶實際位置由最先量測距離變動快之目標,其時間落後之誤差最小。

2.2.5. 5.方位線與距離弧相混合之定位方法

2.2.5.1. 由距離弧相交定位固屬可行,但在需要兩個或以上之小而孤立顯著目標,且能有較佳的交角, 在無法獲得時,則採方位線與距離弧相混合之定位,所以航海人員必須訓練對雷達顯示屏幕判讀之技巧,以便估出海圖之對應部分而有助航行。

2.2.6. 6.雷達距離與目測方位之定位

2.2.6.1. 此應用是假定雷達之性能甚佳,由選擇海圖上陸地一點作雷達距離量測。 優:尤其在近岸航行天氣不佳時,僅有靠近之部分海岸可見時使用,在天氣良好時,更能獲得即加準確效果。

3. 影響雷達的各種因素

3.1. 影響雷達最大探測距離之因素

3.1.1. 1.頻率- 不論天候如何,雷達之無線電波頻率愈高, 電力衰減愈大,由此較低之雷達頻率作為長距離探測較為優越。

3.1.2. 2.峰值功率- 雷達之峰值功率乃有用之功率,因此增加雷達之峰值功率, 雷達之探測距離範圍能力隨之增加, 若峰值功率增加一倍,則其探測距離範圍約增25%

3.1.3. 3.脈波長或寬- "脈波長"較長,則雷達之距離探測能力較大, 其原因是由於脈波長度增長時,所發射之射頻能量亦增大之關係。

3.1.4. 4.脈波重複率(PRR)- 可決定雷達之最大探測距離。 最大探測距離 = 81000/PRR

3.1.5. 5.波束寬- 若雷達之波束愈強愈集中,則所探測之距離愈大。

3.1.6. 6.目標特性-由雷達天線所幅射之波,若能以視線方式射至目標, 則遠距離之大目標回波,亦能在雷達之螢光屏幕顯示器上呈現。

3.2. 影響雷達極小距離之因素

3.2.1. 1.脈波長或寬- 雷達之極小探測距離能力主要取決於"脈波長", 極小探測距離約等於1/2脈波長之距離(1微秒脈波長度傳播距離為328碼)。

3.2.2. 2.海浪回跡- 海浪之回跡或接收海浪之回跡, 在雷達之極小距離內或極小距離外使顯示器之屏幕呈現雜班狀。

3.2.3. 3.副波瓣回跡- 由雷達天線輻射圖形之副波瓣所探測之目標,稱之, 當雷達到靠近陸地或大目標操作時,副波瓣回跡會使顯示器呈現雜斑狀, 使近距離目標無法探測到,此情形無論天線轉向何處都如此。

3.2.4. 4.垂直波束寬- 海面小目標可能在接近垂直波束寬之下緣逃逸而探測不到。

3.3. 影響雷達量測距離準確之因素

3.3.1. 1.固定誤差- 其產生之原因,是由於射頻能量尚未離開天線,而在顯示器上之掃描已開始。 有種觸發延遲電路裝置,可消除此種誤差。

3.3.2. 3.頻率偏移- 若用作分掃描線為等間隔距離圈振盪器,頻率稍有變化亦將使量測距離產生誤差, 故在雷達讀取距離時,將有量測距離上甚小百分數之誤差。

3.3.3. 4.距離標度校準-當雷達目標之回波前緣正好和固定距離圈相接觸, 則PPI上量測依目標之距離最準確,此種量測之準確度依所用最大距離標度而定。

3.3.4. 5.雷達目標回跡與VRM之對準- 以VRM量測距離之準確度,視雷達觀測者將VRM和雷達目標回跡前緣在PPI上對準之能力, 較大距離標度,讀取小距離改變,不易在PPI上對VRM位置感知。

3.3.5. 7.雷達位置指示圖PPI之曲度- 由於PPI之曲度,特別是在靠近顯示器屏幕邊緣周圍面積,因在做目標量測時, 靠近邊緣之準確度較靠近PPI中心為差。

3.3.6. 8.雷達顯示屏幕之判讀- 由於在PPI上對陸地目標回跡之判讀不準確,將導致較大之距離誤差, 為克服此種判讀上所遭遇困難,在海圖上,盡量採用等高線,以減小在雷達屏幕上判讀錯誤。

4. 2.線電壓- 準確距離量測有賴所供雷達裝置線電壓之持久不變,若所供電壓隨其標稱值而變, 則顯示器上所指示之距離將不可靠, 此狀況多發生在瞬間,故稍等一暫短時間,即可獲得準確距離之量測。