Tài liệu Bài giảng vô tuyến điện hàng hải 1

Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÔN MÁY VÔ TUYẾN ĐIỆN HÀNG HẢI 1 PHẦN 4: RADAR HÀNG HẢI CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ RADAR HÀNG HẢI Mở đầu Trường điện từ và sóng vô tuyến điện. Giả sử có dòng điện sinh ra khi cho dây dẫn chuyển động trong một từ trường, thì trong dây dẫn sẽ xuất hiện dòng điện, chiều dòng điện trong dây dẫn sẽ thay đổi khi từ trường đổi hướng. Năng lượng của dòng điện sẽ sinh ra dưới dạng nhiệt (năng lượng tiêu hao tỉ lệ với cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn và điện trở của dây dẫn) và dưới dạng trường điện từ đồng tâm với dây dẫn. Chiều của trường điện từ này phụ thuộc chiều của nguồn điện. Nếu ngắt dòng trong dây dẫn thì trường điện từ sẽ giảm về 0 sau một khoảng thời gian nhất định. Nếu cực của nguồn điện được thay đổi luân phiên với tốc độ đủ lớn, tương ứng với khoảng thời gian cần thiết để trường điện từ suy giảm về 0 như đã trình bày ở trên, trường hợp này dây dẫn sẽ sinh ra tiếp một trường điện từ khác, có cường độ tỉ lệ nhưng ngược dấu với trường điện từ ban đầu. Như vậy trường điện từ ban đầu được duy trì do xuất hiện trường điện từ thứ hai. Kết quả là nó sẽ lan truyền ra ngoài không gian. Đây là nguyên lý cơ bản của anten phát radio, anten này sẽ phát ra sóng radio có tần số tỉ lệ với tốc độ thay đổi phân cực của nguồn, tốc độ lan truyền tương ứng với tốc độ ánh sáng. Các yêu tố đặc trưng của sóng vô tuyến điện là chu kỳ hay bước sóng, biên độ và pha. Giá trị lớn nhất của trường điện từ gọi là biên độ. Mặt trước của sóng gọi là front. Với các an ten vô hướng, sóng lan truyền ra xung quanh theo các mặt cầu (hoặc các bán cầu). 1 chu kỳ + U bước sóng cực đại + biên độ t, D 0 cực đại 1 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Một chu kỳ là khoảng thời gian hoàn thành một sự thay đổi giá trị của trường, có thể tính từ cực đại này đến cực đại tiếp theo. Quãng đường năng lượng lan truyền được trong một chu kỳ gọi là bước sóng, thường đo bằng đơn vị hệ mét (m, cm…). Số lượng các chu kỳ được lặp lại trong một đơn vị thời gian (thường là 1 giây-second) gọi là tần số, đơn vị tính bằng Hertz (Hz). Bước sóng và tần số tỉ lệ nghịch với nhau. Pha (phase) của sóng là đại lượng được tính từ khi dao động bắt đầu truyền đi đến thời điểm hiện tại, đơn vị tính bằng góc pha. Một chu kỳ tính là 360o góc pha. Nói chung thì thời điểm bắt đầu phát dao động cũng không quan trọng mà quan trọng là góc pha tương đối giữa các sóng điện từ với nhau. Hai dao động có cực đại lệch nhau ¼ chu kỳ gọi là lệch pha 90o. Nếu cực đại (đỉnh sóng) của dao động này trùng với cực tiểu (hõm sóng) của dao động kia thì gọi là lệch pha 180o. Sóng vô tuyến điện lan truyền trong không gian sẽ xảy ra các hiện tượng phản xạ, khúc xạ, tán xạ. Tùy thuộc vào tần số, điều kiện môi trường mà các hiện tượng trên có ảnh hưởng khác nhau tới sự lan truyền sóng. Phát và thu tín hiệu vô tuyến điện. Sơ đồ nguyên lý quá trình phát và thu tín hiệu sóng vô tuyến điện như sau: tin tức Mã hóa Máy phát Môi trường truyền sóng Máy phát Máy thu Giải mã tin tức Máy thu 1.1. Khái niệm chung về radar 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 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 phát hiện mục tiêu bằng 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 hàng hải cho ta hai thông số của mục tiêu, đó là góc mạn và khoảng cách từ mục tiêu tới tàu ta, kết hợp với la bàn sẽ cho phương vị mục tiêu. Đối với hàng hải thì radar có vai trò đặc biệt quan trọng. Nó có thể phát hiện mục tiêu ở khoảng cách lớn trong mọi 2 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải điều kiện tầm nhìn xa như mưa, sương mù, tuyết rơi… phục vụ cho thao tác tránh va. Radar còn dùng để xác định vị trí tàu khi tàu hàng hải ven bờ. Một ưu điểm nổi bật của radar so với các hệ thống vô tuyến dẫn đường là nó có thể hoạt động độc lập mà không cần sự phối hợp giữa các trạm. 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 nhằm tiết kiệm thời gian cho việc định vị, dành thời gian cho việc xử lý thông tin để nhà hàng hải đưa ra những quyết định chính xác nhằm nâng cao an toàn cho con tàu. Qui định về trang bị radar trên tàu. Theo điều 19 chương 5 (chương AN TOÀN HÀNG HẢI- Safety of navigation) của công ước SOLAS 1974 với các hiệu chỉnh bổ sung mới nhất có hiệu lực từ ngày 1 tháng 7 năm 2004, điều 19 chương 5 này qui định về việc trang bị các thiết bị máy móc hàng hải trên tàu (Carriage requirements for shipborne navigational systems and equipments), việc trang bị radar trên tàu biển phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Các tàu đóng vào hoặc sau ngày 1 tháng 7 năm 2002 phải trang bị đầy đủ các trang thiết bị qui định trong điều này. - Các tàu có GT 300 trở lên và các tàu khách mọi cỡ phải trang bị 1 radar 9GHz, hoặc một thiết bị nào khác có thể thể hiện và xác định được khoảng cách và phương vị tới một thiết bị phát đáp radar và các bè nổi, chướng ngại, phao tiêu, đường bờ và các dấu hiệu hàng hải khác nhằm phục vụ cho việc hàng hải và tránh va. * Một thiết bị đồ giải điện tử, hoặc một trang bị khác, có thể đồ giải bằng phương pháp điện tử khoảng cách và phương vị tới mục tiêu để xác định nguy cơ va chạm. ** Thiết bị đo quãng đường và tốc độ tàu, hoặc một thiết bị khác, có thể xác định tốc độ và quãng đường tàu chạy so với nước biển. *** Thiết bị truyền chỉ số hướng mũi tàu, hoặc thiết bị khác để truyền chỉ số hướng mũi tàu vào cho các thiết bị radar và AIS. - Các tàu có GT 500 trở lên, ngoài việc trang bị như trên, nếu không trang bị các thiết bị theo mục * và ***, nhưng vẫn phải trang bị thiết bị nêu trong mục **, còn phải trang bị thêm một thiết bị tự động theo dõi vết của mục tiêu, hoặc một thiết bị tương đương khác để đồ giải tự động khoảng cách và phương vị của các mục tiêu nhằm xác định nguy cơ va chạm 3 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải - Các tàu có GT 3000 trở lên còn phải trang bị thêm 1 radar 3GHz, hoặc nếu được chính quyền hành chính cho phép, thì thay bằng một radar 9 GHz thứ hai, hoặc một thiết bị nào khác có thể thể hiện và xác định được khoảng cách và phương vị tới một thiết bị phát đáp radar và các bè nổi, chướng ngại, phao tiêu, đường bờ và các dấu hiệu hàng hải khác nhằm phục vụ cho việc hàng hải và tránh va. Thiết bị này phải hoạt động độc lập với thiết bị thứ nhất ở trên. Và Thiết bị tự động theo dõi vết của mục tiêu thứ hai, hoặc một thiết bị tương đương khác để đồ giải tự động khoảng cách và phương vị của các mục tiêu nhằm xác định nguy cơ va chạm hoạt động độc lập với thiết bị đồ giải ở trên. - Tàu có GT 10000 trở lên, ngoài việc thỏa mãn các yêu cầu trên, nếu không trang bị thiết bị đồ giải thứ hai thì phải trang bị: Một thiết bị tự động đồ giải tránh va radar (ARPA), hoặc một thiết bị tương đương khác để tự động xác định và đồ giải khoảng cách và phương vị tới ít nhất 20 mục tiêu, được nối với thiết bị chỉ thị khoảng cách và quãng đường so với nước, nhằm xác định nguy cơ va chạm và thực hiện mô phỏng điều động tránh va, và: Một hệ thống điều khiển hướng mũi tàu hoặc vết đi của tàu, hoặc thiết bị tương đương khác, có thể tự động điều khiển và duy trì cho tàu chuyển động theo một hướng hoặc vết đi thẳng nhất định. - Tàu nhỏ hơn 150 GT và nếu có thể được, phải trang bị một bộ phản xạ radar (radar reflector), hoặc một thiết bị khác để các tàu khác đang hành trình có thể phát hiện được bằng cả hai loại radar 3 GHz và 9 GHz. Chú ý: các qui định trên của SOLAS trích từ bản mới nhất với các hiệu chỉnh bổ sung có hiệu lực từ ngày 1 tháng 7 năm 2004. Các qui định về trang bị như trên có thể sẽ thay đổi khi ra đời các hiệu chỉnh bổ sung tiếp theo. 1.2. Nguyên lý radar xung 1.2.1. Khái niệm xung điện từ Xung điện từ là đại lượng điện biến đổi rất nhanh và có thời gian tồn tại xung cũng như chu kỳ lặp xung nhất định. Hình vẽ bên biểu thị các dạng xung được sử dụng trong thiết bị radar. U t Xung nhọn Tx Xung vuông điều chế Gọi τx là chiều dài xung hay thời gian tồn tại của xung. Tx là chu kỳ lặp xung Xung siêu cao tần Xung răng cưa 4 τx Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Trong radar hàng hải thường sử dụng τx = 0.1 ÷ 1 μ s; Tần số lặp xung (PRF: Pulse Rate Frequency) Fx = 1/Tx = 400 ∼ 4000 xung/giây. Trong radar, để điều hòa hoạt động của toàn trạm radar, người ta dùng bộ tạo xung khởi động (Master Oscillator) để tạo ra các xung khởi động có chu kỳ lặp xung Tx. 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 (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 Hầu hết các radar hàng hải đều thường sử dụng hai dải X-band và S-band. 1.2.2. Nguyên lý phát xung của radar theo sơ đồ khối. Radar phát xung theo sơ đồ khối sau: Đồng bộ Máy phát Mục tiêu An ten Chuyển mạch Máy chỉ báo Máy thu - Đồng bộ: sản xuất ra các xung nhọn khởi động với chu kỳ lặp xung thích hợp để điều hòa hoạt động của toàn trạm radar. - Máy 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, đưa qua chuyển mạch, ra anten phát vào không gian. - Máy thu có nhiệm vụ thu nhận các xung phản xạ về từ mục tiêu, khuếch đại và sửa đổi cho phù hợp rồi đưa sang máy chỉ báo. 5 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải - Máy chỉ báo có nhiệm vụ thể hiện xung phản xạ từ các mục tiêu thành ảnh trên màn ảnh, thực hiện các phép đo cần thiết. - Chuyển mạch an ten có nhiệm vụ ngắt máy thu khi phát xung để bảo vệ máy thu và ngắt máy phát khi ngừng phát để thu xung phản xạ. - An ten thường sử dụng loại an ten khe, làm 2 nhiệm vụ: bức xạ sóng radar vào không gian theo một búp phát định hướng và thu sóng phản xạ về từ các mục tiêu. 1.2.3. Nguyên lý đo khoảng cách. SHM mục tiêu 1 2 1 d1 mục tiêu 2 D1; t1 anten d2 D2; t2 Theo nguyên lý của màn hình ống phóng tia điện tử (CRT), khi chưa có tín hiệu đưa vào các bản cực gây lệch (hoặc cuộn gây lệch) chùm tia âm cực sẽ tập trung về tâm của màn ảnh, tác động vào lớp huỳnh quang tạo thành một chấm sáng ở tâm màn ảnh. 1 2 d1 d2 Để tạo ra tia quét trên màn ảnh, người ta đưa vào bản cực gây lệch một xung răng cưa (sawtooth pulse), xung răng cưa này phải có dạng tuyến tính, dưới tác dụng của xung răng cưa này, chấm sáng sẽ chuyển động từ tâm ra biên màn ảnh với tốc độ không đổi, khi hết xung răng cưa thì lập tức trở về tâm. Chấm sáng chuyển động sẽ lưu ảnh lại và cho ta nhìn thấy một đường thẳng sáng liên tục kéo dài từ tâm ra biên gọi là tia quét màn ảnh (sweep). Nếu ta cho cặp bản cực gây lệch hoặc cuộn gây lệch quay tròn quanh cổ ống phóng tia điện tử thì tia quét cũng quay tròn với tốc độ quay tương ứng. Khi radar bắt đầu phát xung vào không gian thì đồng thời xung răng cưa cũng được đưa vào các bản cực gây lệch, chấm sáng trên màn ảnh bắt đầu chuyển 6 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải động từ tâm ra biên với tốc độ v1 nhất định. Xung siêu cao tần đập vào mục tiêu 1 cách an ten khoảng cách D1, cho xung phản xạ trở về tới an ten sau khoảng thời gian t1 thì khi đó trên màn ảnh, chấm sáng cũng đã chuyển động được một quãng đường d1 nào đó. Ta có thể dễ dàng tính được mối tương quan giữa các yếu tố khoảng cách và thời gian đó như sau: t1 = d1 2.D1 = v1 c trong đó c là vận tốc truyền sóng điện từ trong không gian. Từ đó tính được: D1 = d1 .c 2.v1 Nếu có mục tiêu 2 ở khoảng cách D2 xa hơn thì khi sóng phản xạ từ mục tiêu 2 về tới an ten 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. 1.2.4. Nguyên lý đo góc. 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. 3o αđ αng Góc mở ngang: αng = 0.5o – Góc mở đứng: αđ = 20o – 30o Tùy thuộc từng loại radar và an ten cụ thể mà góc mở ngang và góc mở đứng có các trị số khác nhau. Để đảm bảo nguyên lý 0o SHM đo góc của radar thì an ten và tia quét cần phải quay θ θ đồng bộ và đồng pha với nhau, nghĩa là cùng vận tốc góc và cùng góc pha ban đầu. Khi an ten quay về phía 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, 7 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải tia quét cũng quay được một góc θ tương ứng. Xung siêu cao tần phát đi với tốc độ rất nhanh, đập vào mục tiêu, phản xạ về an ten lập tức được thể hiện thành ảnh trên màn ảnh, trong thời gian đó búp phát quay được một góc rất nhỏ, hầu như vẫn ở nguyên vị trí chụp vào mục tiêu nói trên (thiết kế sao cho trong quãng thời gian búp phát quét qua mục tiêu thì sóng phát radar đã truyền tới mục tiêu, trở về an ten, phát ra xung tiếp theo và lại trở về… cứ như vậy được 8-12 lần đối với các mục tiêu xa nhất trong thang tầm xa hiện tại). Như vậy góc mạn của ảnh mục tiêu trên màn ảnh và góc mạn thực tế sẽ bằng nhau và chỉ cần xác định góc mạn trên màn ảnh là suy ra góc mạn ngoài thực địa của mục tiêu. Kết hợp với hướng mũi tàu từ la bàn sẽ cho ta phương vị thật của mục tiêu. 1.3. Các thông số khai thác của radar. Gồm các thông số sau: - Tầm xa cực đại. - Tầm cực tiểu. - Khả năng phân biệt theo khoảng cách. - Khả năng phân biệt theo góc. 1.3.1. Tầm cực đại của radar (Dmax) 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: Px .G A .S O .4π .(h1h2 ) Pthu min .λ2 2 Dmax = 8 4 Trong đó: +) Px: công suất phát xung +) GA: hệ số định hướng của an ten. G A = 4π . α ng .α đ αng và αđ là các giá trị góc mở ngang và góc mở đứng của búp phát an ten. +) SO: bề mặt hiệu dụng của mục tiêu, nói lên khả năng phản xạ của mục tiêu tốt hay kém. +) h1, h2: chiều cao của an ten và của mục tiêu 8 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải +) λ: bước sóng phát +) Pthumin: độ nhạy máy thu, Pthumin = N.k.q.T.Δf Pthumin càng nhỏ thì độ nhạy càng cao. Ngoài ra tầm cực đại cũng còn phụ thuộc chân trời radar. Theo hình vẽ bên, có thể xác định: 4,06 H1 4,06 H1 H2 H2 D = 4.06( H 1 + H 2 ) D là khoảng cách tính bằng km, (với radar bước sóng 3.2 cm) H là độ cao tính bằng m. Nếu thay độ cao tính bằng ft thì công thức là: D = 2.23( H 1 + H 2 ) 1.3.2. Tầm cực tiểu của radar (Dmin) Tầm cực tiểu (Dmin) là khoảng cách nhỏ nhất mà trong vòng bán kính đó radar không có khả năng phát hiện mục tiêu. Dmin phụ thuộc chiều dài xung phát τx, độ ỳ của thiết bị qui ra thời gian trễ τy (thời gian trễ của các bộ chuyển mạch, máy thu), chiều cao của an ten 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 an ten 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 αđ bắt được các mục tiêu này. Khi đó ta xác định Dmin như sau: Dmin = h1 . cot g h1 αđ αđ/2 2 h1 là chiều cao của anten radar so với mặt biển. Dmin 9 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải 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 trễ của bộ chuyển mạch và máy thu τy. Khi đó có thể xác định Dmin như sau: Dmin = c.τ x c.τ y + 2 2 Ví dụ: nếu τx = 0.5μs; c = 3.108 m/s = 300m/μs Nếu không tính tới độ trễ thì Dmin = 300 : 4 = 75 (m) 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 từng góc mạn cụ thể do ảnh hưởng của các kết cấu hoặc chướng ngại trên tàu, ảnh hưởng của nghiêng chúi, 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 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 an ten, vị trí lắp đặt anten, các chướng ngại khác trên tàu… 1.3.3. 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 1 và 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. 0o 3 3 1+2 2 1 Xét chi tiết hơn ở hình vẽ dưới: 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 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải nếu hai mục tiêu cách nhau một khoảng cách đủ lớn thì các xung phản xạ từ hai mục tiêu đó sẽ tách rời nhau (hình A, B) và trên màn ảnh, ảnh của chúng sẽ tách Mục tiêu A Mục tiêu Xung phản xạ Xung phản xạ C Xung phát Xung phát Mục tiêu Xung phản xạ Xung phản xạ B Mục tiêu D Xung phát Xung phát Hình 4. Độ phân giải theo khoảng cách rời nhau. Nếu hai mục tiêu quá gần nhau thì các xung phản xạ từ hai mục tiêu sẽ có phần trùng lên nhau (hình C). Ảnh hai mục tiêu này trên màn ảnh sẽ chập vào nhau thành một ảnh lớn hơn. Như vậy để có thể tách bạch ảnh của hai mục tiêu trên màn ảnh thì khoảng cách giữa chúng phải đảm bảo : ΔD ≥ c.τx/2. Ngoài ra khả năng phân biệt theo khoảng cách còn phụ thuộc vào khả năng đều chỉnh ảnh trên màn ảnh radar. Nếu điều chỉnh để cho ảnh mục tiêu lớn quá (tăng độ sáng màn ảnh hoặc tăng khuếch đại máy thu quá mức) sẽ làm ảnh các mục tiêu gần nhau có thể trùng lên nhau. Tổng hợp các yếu tố trên ta có: ΔD ≥ c.τ x d .DO + , 2 D 0.5 Trong đó d là dường kính chấm sáng trên màn ảnh D’: đường kính ống phóng tia điện tử (màn ảnh) DO: thang tầm xa dang sử dụng. Để tăng khả năng phân biệt theo khoảng cách, có thể giảm chiều dài xung phát τx (hình D). Khi đó hai xung phản xạ từ hai mục tiêu cũng sẽ ngắn lại và tách rời nhau. Nhưng giảm chiều dài xung thì năng lượng đập vào mục tiêu cũng giảm làm giảm Dmax. Các radar thường có chế độ chọn chiều dài xung cho từng thang tầm xa. Khi đó ta chọn chiều dài xung ngắn hơn để tăng khả năng phân 11 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải biệt theo khoảng cách. Giảm thang tầm xa cũng là một biện pháp có thể giảm bớt chiều dài xung. Ngoài ra cần điều chỉnh tốt màn chỉ báo radar, nếu cần có thể giảm bớt GAIN để tạm thời thu nhỏ đường kính chấm sáng biểu thị mục tiêu, hoặc có thể sử dụng các núm khử nhiễu thích hợp. 1.3.4. Khả năng phân biệt theo góc Là góc kẹp ngang nhỏ nhất giữa hai mục tiêu có cùng khoảng cách tới an ten mà ảnh của hai mục tiêu đó vẫn còn tách rời nhau trên màn ảnh radar. Khả năng phân biệt theo góc về định lượng chính là giá trị góc mở ngang của búp phát radar. Nếu hai mục tiêu cùng khoảng cách nếu quá gần nhau thì chúng sẽ nằm trong cùng 1 búp phát radar và xung phản xạ từ hai mục tiêu này sẽ có phần trùng nhau nên ảnh của chúng sẽ chập với nhau trên màn ảnh. Ngoài ra việc điều chỉnh màn chỉ báo radar tốt hay không có thể làm tăng kích thước của chấm sáng mục tiêu, ảnh hưởng đến khả năng phân biệt theo góc của radar. Giả sử có 3 mục tiêu 1, 2 và 3 có cùng khoảng cách đến radar. Mục tiêu 1 và 2 rất gần nhau có góc kẹp ngang nhỏ hơn góc mở ngang của búp phát radar, mục tiêu 3 tách ra xa hơn. Trên màn ảnh ta sẽ nhìn thấy ảnh của 1 và 2 chập lại với nhau thành 1 ảnh lớn, còn ảnh của mục tiêu 3 tách riêng ra không bị lẫn vào ảnh của mục tiêu 1 và 2. 1 2 3 0o 1+2 αng 3 Để tăng khả năng phân biệt theo góc, cần giảm nhỏ góc mở ngang của búp phát αng. Có α ng = 70. λ l Trong đó λ là bước sóng phát; l là chiều dài của anten. Muốn giảm αng, có thể giảm bước sóng phát λ hoặc tăng chiều dài anten l, hoặc kết hợp cả hai phương pháp. Radar trên tàu thường sử dụng hai loại bước sóng 3.2 cm và 10 cm. Mỗi loại có ưu điểm và nhược điểm riêng. Trong đó radar 3.2 cm sẽ có khả năng phân biệt theo góc tốt hơn so với radar 10 cm. Khi thiết kế radar, các nhà sản xuất thường cho một số lựa chọn về kích thước anten đối với từng loại radar. Ví dụ một số chiều dài thông dụng của anten là 4ft, 6 ft, 7ft, 9ft. 12 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Xét về ảnh hưởng của màn chỉ báo radar đối với khả năng phân biệt theo góc, ta có thể tính khả năng phân biệt theo góc như sau: α O = α ng + 57.3 d D Trong đó: d là đường kính chấm sáng thể hiện mục tiêu trên màn hình. D là khoảng cách tính từ tâm màn ảnh đến mục tiêu. Loại trừ các yếu tố về thiết kế radar thì người sử dụng trên tàu cần phải điều chỉnh tốt màn chỉ báo radar, giảm bớt GAIN hoặc điều chỉnh các núm khử nhiễu cho thích hợp. 1.4. Các thông số kỹ thuật của radar. Gồm các thông số sau: - Bước sóng phát λ - Chiều dài xung τx - Hệ số định hướng của anten GA. - Tốc độ quay của anten. - Công suất phát xung Px - Tần số lặp xung và chu kỳ lặp xung Fx, Tx - Độ nhạy máy thu Pthumin 1.4.1. Bước sóng phát (λ) - Việc lựa chọn bước sóng phát λ trên cơ sở đảm bảo tốt khả năng phân biệt theo khoảng cách và theo góc, búp phát radar hẹp tuy an ten có kích thước nhỏ, đảm bảo tầm hoạt động lớn, phát hiện được cả các mục tiêu lớn và nhỏ, giảm bớt ảnh hưởng của điều kiện khí tượng thủy văn… - Radar hàng hải thưởng sử dụng 3 loại bước sóng phát: 0.8 cm, 3. cm, 10 cm 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 Hầu hết các radar hàng hải đều thường sử dụng hai dải X-band và S-band. 13 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Với radar bước sóng 3.2 cm thông thường cho phép chiều dài xung giảm nhỏ hơn so với radar bước sóng 10 cm, do đó tăng được khả năng phân giải theo khoảng cách. Ngoài ra về chế tạo cũng cho phép góc mở ngang của búp phát anten hẹp hơn nên khả năng phân giải theo góc cũng tốt hơn. Kích thước an ten gọn nhẹ hơn. Ngược lại, radar bước sóng 10 cm có tầm xa tác dụng lớn hơn do năng lượng ít bị tổn hao hơn trong quá trình lan truyền qua môi trường. Ngoài ra khả năng chống nhiễu, đặc biệt là nhiễu mưa tuyết của radar bước sóng 10 cm cũng tốt hơn so với radar 3.2 cm. 1.4.2. Chiều dài xung phát (τx) Xung phát radar có chiều dài từ 0.1-1 μs. Chiều dài xung τx thay đổi theo từng loại radar và từng thang tầm xa cụ thể. Chiều dài xung phải đủ lớn để chứa một số lượng dao động siêu cao tần nhất định, đảm bảo công suất xung phát. Mỗi loại radar thường sử dụng xung với các chiều dài xung khác nhau. Sau đây là một ví dụ về các chiều dài xung sử dụng trong radar JMA-627. τx/Tx: 0.08 µs/3000 Hz (ở các thang 0.25, 0.5, 0.75, 1.5 NM) 0.2 µs/2000 Hz (ở thang 3 NM) 0.7 µs/1000 Hz (ở các thang 6, 12 NM) 1 µs/750 Hz (ở các thang 24, 48 NM) 1 µs/500 Hz (ở thang 120 NM) Ngay trong một thang tầm xa, nhiều radar thiết kế có thể thay đổi được chiều dài xung ở hai mức độ xung ngắn và xung dài. Sử dụng xung ngắn để tăng khả năng phân giải theo khoảng cách, sử dụng xung dài để tăng công suất phát, tăng khả năng phát hiện mục tiêu. 1.4.3. Tần số lặp xung và chu kỳ lặp xung (Fx và Tx) Lựa chọn chu kỳ lặp xung phụ thuộc vào: tầm hoạt động, số lượng xung cần thiết đập vào mục tiêu sau mỗi vòng quay của anten, tốc độ quay của anten, chiều rộng búp phát αng… Chu kỳ lặp xung Tx phải đảm bảo sao cho tín hiệu từ mục tiêu xa nhất trong tầm hoạt động phản xạ về tới anten rồi mới phát đi xung tiếp theo, nghĩa là: TX ≥ 2.Dmax c hay Fx ≤ c 2.Dmax Để mục tiêu hiện rõ ràng trên màn ảnh và lưu lại cho ta quan sát trên màn ảnh thì sau mỗi vòng quay của anten, mỗi mục tiêu cần nhận được 8-12 xung. Gọi n là tốc độ quay của anten (vòng/phút), Nmin là số xung cần thiết đập vào mục tiêu sau mỗi vòng quay của anten, ta có: 14 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Fx ≥ N min . Môn học: Radar Hàng hải 6n α ng Tổng hợp lại, có: N min . 6.n α ng ≤ Fx ≤ c 2.Dmax Trong thực tế, Fx khoảng từ 400-3200 xung/s 1.4.4. Công suất phát xung (Px) Là công suất trong thời gian tác động của xung τx. Px phụ thuộc điện áp a nốt, Magnetron, chiều dài xung. Px càng lớn thì tầm xa tác dụng của radar càng lớn. Các radar hiện nay công suất phát xung khoảng 10-100 KW. Công suất trung bình Ptb là công suất máy phát trong cả chu kỳ Tx. Với các xung có dạng vuông, có Tx = U τx τx Ptb .Tx τx Với các xung không phải là dạng xung Tx Px Ptb t Tx ∫ P .dt tb vuông, có Px = 0 τx Ta thấy, công suất trung bình của radar là tương đối thấp, khoảng 100W, tuy nhiên công suất phát xung lại rất lớn, tới vài chục KW. Để có được như vậy là do bộ tích năng trong máy phát, tích lũy năng lượng trong một khoảng thời gian dài Tx , sau đó phóng năng lượng ra trong một thời gian rất ngắn τx. 1.4.5. Độ nhạy máy thu (Pthumin) Máy thu có độ nhạy càng cao thì khả năng phát hiện mục tiêu càng tốt, tầm xa tác dụng tăng. Nó được xác định bằng công suất tín hiệu phản xạ nhỏ nhất ở lối vào máy thu, sau khi khuếch đại lên vẫn đủ để tạo nên điểm sáng có thể quan sát được trên màn ảnh trong trường hợp ở lối ra máy thu công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu lớn hơn công suất ồn. Pthu min = N .q.k .T .Δf Trong đó: N: hệ số ồn của máy thu. N nói lên mức tín hiệu ở lối vào máy thu thực tại lớn hơn bao nhiêu lần so với máy thu lý tưởng. Hệ số N khoảng vài chục 15 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải q: hệ số phân biệt, được tính bằng tỉ số giữa công suất tín hiệu và công suất ồn ở lối ra máy thu k=1,38.10-23 jun/grad k: hằng số Bôzman T: nhiệt độ tuyệt đối của thiết bị thu (oK) Δf: dải thông của máy thu Các nhà sản xuất radar đều tìm cách nâng cao độ nhạy máy thu bằng cách chế tạo các linh kiện có độ ồn nhỏ, hệ số phân biệt nhỏ và thu hẹp dải thông Δf. Tuy nhiên không được giảm Δf quá sẽ làm giảm biên độ tín hiệu, méo hình dạng xung phản xạ. Δf thường chỉ phụ thuộc chiều dài xung τx. Với máy thu radar thường có Δf = 1.2 ÷ 1.37 τx . Trong tính toán chọn Δf = 1 τx 1.4.6. Hệ số định hướng của an ten (GA) Thông số này biểu thị khả năng bức xạ có hướng của anten tốt hay xấu. Hệ số định hướng càng lớn nói lên khả năng của radar tập trung năng lượng vào hướng phát chính, độ chính xác định hướng cao, tăng tầm xa tác dụng, giảm nhiễu xạ từ các phía lọt vào anten. GA được tính là tỉ lệ giữa cường độ bức xạ cực đại Amax và cường độ bức xạ trung bình Atb. GA = Amax GA = Amax Atb P P ; Atb = = α ng .α đ 4π 4.π α ng .α đ trong đó α đ = 70.λ 70.λ ; α ng = d l P: công suất phát của búp chính; l và d là chiều dài và chiều rộng của anten. An ten càng dài và rộng thì GA càng lớn. Xung phát radar phải được tập trung thành dạng một búp phát để phát vào không gian. Hình vẽ (1) dưới biểu thị búp phát radar, bao gồm cả một số búp phát phụ nhỏ luôn tồn tại trong thực tế chế tạo an ten. Tuy anten đã tập trung năng lượng trong một búp phát khá hẹp, hầu hết năng lượng phát tập trung theo chiều trục dọc của búp phát đó, Hình 1. Búp phát radar trong không gian tự do nhưng không có ranh giới rõ ràng của vùng 16 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải biên búp phát. Năng lượng phát suy giảm đột ngột khi cách xa trục búp phát, nên áp dụng một mức năng lượng giới hạn nhất định để xác định kích thước của búp phát. Chiều mở đứng và mở ngang của búp phát có liên hệ với giới hạn công suất lựa chọn. Thông thường nhất là chọn búp phát tương ứng với góc mở mà công suất giảm xuống còn một nửa. Một nửa công suất tương ứng với việc công suất cực đại suy giảm 3 decibels. Từ định nghĩa decibel cho thấy một nửa công suất tương ứng với mức suy giảm 3 db so với công suất cực đại. Một decibel là logarit của tỉ lệ công suất cuối cùng trên một mức công suất nào đó ⎡P ⎤ dB = 10 log ⎢ 1 ⎥ ⎣ P0 ⎦ Trong đó P1 là công suất cuối cùng, P0 là mức công suất so sánh. Khi tính giá tri dB cho mức công suất suy giảm 50% thì công thức sẽ tính như sau: dB= 10.log(.5) dB= -3dB Biểu đồ bức xạ (2) ở Vị trí giới hạn 50% công suất(-3 dB) dưới miêu tả giá trị công suất tương đối trên cùng 1 Góc mở búp phát mặt phẳng và cùng khoảng Trục búp phát cách tới an ten. Công suất cực đại xuất hiện trên hướng trục của búp phát. Vị trí giới hạn 50% công suất(-3 dB) Xa dần trục thì công suất giảm rất nhanh. Chiều rộng Hình 2. Sơ đồ búp phát búp phát được tính là góc giữa các vị trí khi công suất còn lại 50%. Chiều rộng búp phát phụ thuộc tần số, thiết kế của an ten và kích thước của an ten. Với mỗi cỡ nhất định của an ten (an ten khe), nếu sử dụng bước sóng ngắn hơn thì búp phát sẽ hẹp hơn. Với một bước sóng nhất định thì an ten có chiều rộng lớn hơn sẽ cho búp phát hẹp hơn. 1.4.7. Tốc độ quay của an ten (n) Theo yêu cầu của IMO, tốc độ quay của anten không được nhỏ hơn 12 vòng/phút (rpm), tia quét trên màn ảnh và an ten phải quay cùng chiều kim đồng hồ. Tuy nhiên không có hạn chế về tốc độ tối đa của anten. Tốc độ quay của anten radar tàu biển ngày nay nằm trong khoảng 20-33 vòng/phút. Tốc độ này, kết hợp với chu kỳ lặp xung và thang tầm xa cụ thể, như ở trên đã trình bày, cần đảm bảo cho các mục tiêu trong tầm hoạt động của radar cần phải nhận được 812 xung phát radar sau mỗi vòng quay của anten. Việc chọn vòng quay của anten không thấp quá cũng giúp cho việc ảnh của mục tiêu trên màn ảnh được cập nhật và duy trì cường độ sau mỗi khoảng thời gian không quá lâu (ví dụ: nếu tốc độ anten là 24 rpm thì cứ sau mỗi 2.5 giây ảnh trên màn ảnh lại được cập 17 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải nhật và hồi phục trở lại sau khi đã bị suy giảm đi do mờ dần). Việc tăng rpm sẽ giúp cho giảm bớt được độ lưu ảnh của màn ảnh. Ví dụ: radar có tần số lặp xung PRF=1000; góc mở ngang búp phát 2o. Yêu cầu sau mỗi vòng quay của anten phải có 10 xung đập vào mục tiêu. Tính tốc độ quay cần thiết của anten. Có: số xung 10 = PRF . α ng 6.n ; Từ đó tính được n = PRF . 2 2 = 1000. = 33.3rpm 60 6.10 Như vậy vòng quay của anten tối đa là 33.3 vòng/phút. 1.5. Mục tiêu radar 1.5.1. Khái niệm mục tiêu radar và phân loại mục tiêu Mục tiêu radar là tất cả các vật thể có tính chất truyền sóng khác với môi trường. Bất kỳ vật thể nào có độ từ thNm μ và hằng số điện môi ε khác với môi trường truyền sóng sẽ phản xạ sóng radar ở các mức độ khác nhau và cho ảnh trên màn ảnh nếu cường độ sóng dội từ các mục tiêu đó đủ lớn. Trong hàng hải thì mục tiêu radar có thể là tàu thuyền, phao tiêu và các vật thể nổi khác, bờ biển, đảo, cây cối, mặt biển, mây mưa, tuyết rơi… Có thể phân loại mục tiêu theo nhiều cách, thường gặp nhất là cách phân loại theo kích thước (hoặc theo khả năng phân giải). - Phân loại theo khả năng phân giải: +) Mục tiêu đơn độc: là các mục tiêu nhỏ đứng riêng biệt, các mục tiêu này có kích thước nhỏ hơn kích thước của góc mở ngang búp phát radar. Ứng với mỗi chấm sáng trên màn ảnh là một mục tiêu ngoài thực địa. Các mục tiêu này cách nhau một khoảng cách lớn hơn khả năng phân giải theo khoảng cách và góc kẹp giữa chúng cũng lớn hơn khả năng phân giải theo góc của radar. Ảnh của loại mục tiêu này trên màn ảnh phụ thuộc khả năng phản xạ của mục tiêu đó. N ếu mục tiêu có khả năng phản xạ kém, ví dụ các tàu cá, phao tiêu, thuyền nhỏ… thì ảnh của nó trên màn ảnh là một chấm sáng nhỏ. N ếu là các tàu lớn có khả năng phản xạ rất tốt thì ảnh trên màn ảnh thường bị kéo giãn ra đến khi chúng có góc mở bằng với góc mở ngang của búp phát và chiều dày tính từ tâm quét radar tương ứng với chiều dài xung phát. +) Mục tiêu nhóm: là một nhóm các mục tiêu đơn độc, nhưng do trong thực tế chúng quá gần nhau nên ảnh của chúng trên màn ảnh radar không tách rời với nhau mà bị gộp với nhau thành một đám sáng lớn. 18 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải +) Mục tiêu khối (hay mục tiêu phân giải) là các mục tiêu có kích thước về góc lớn hơn góc mở ngang búp sóng radar. Chúng là tập hợp của rất nhiều phNn tử có khả năng phản xạ sóng radar và ảnh của chúng lẫn với nhau trên màn ảnh thành một đám sáng lớn. Loại mục tiêu này chia thành hai loại: mục tiêu phân giải theo bề mặt và mục tiêu phân giải theo thể tích. Ví dụ điển hình về mục tiêu phân giải theo bề mặt là mặt biển. Mặt biển nổi sóng ở khoảng cách gần sẽ phản xạ một phần sóng radar và tạo thành ảnh trên màn ảnh, còn gọi là nhiễu biển. Càng xa anten thì sóng phản xạ từ mặt biển càng yếu. Các mục tiêu phân giải theo thể tích là các đám mây, mưa, tuyết rơi, các khối sương mù dày, các đám bão cát… Ảnh của chúng trên màn ảnh là một đám sáng lớn, cường độ có thể yếu hoặc rất mạnh tùy theo mức độ dày đặc của mây mưa. Các ảnh này có tốc độ chuyển động không cố định, tuy nhiên việc nhận biết được chuyển động của các ảnh này trên màn ảnh trong nhiều trường hợp là tương đối khó khăn do ảnh hưởng của chuyển động bản thân tàu ta, nhất là nếu chỉ theo dõi ảnh trong một thời gian ngắn và với thang tầm xa nhỏ, không bao quát hết khối mây hoặc đám mưa này. Tuy nhiên có thể dễ dàng nhận biết loại ảnh này do vùng biên của ảnh trên màn ảnh thường không được sắc nét và liên tục như ảnh của các dải bờ biển, các đảo lớn, ảnh đất liền… 1.5.2. Sự phản xạ sóng radar từ mục tiêu Một số hình thức phản xạ sóng radar thường gặp trong thực tế, gồm: - Phản xạ gương: sự phản xạ này xảy ra trên các bề mặt phẳng và nhẵn. Việc phản xạ tuân theo nguyên lý góc phản xạ bằng góc tới trong quang học. Sóng phản xạ rất mạnh nhưng chưa chắc đã quay về an ten radar, do đó việc phát hiện các mục tiêu này nói chung không tốt. Trong thực tế hàng hải, sự phản xạ này có thể xảy ra đối với các kết cấu phẳng như đập chắn sóng, bức tường dài chạy ven bờ sông, mạn khô của một con tàu rất lớn chạy gần tàu ta… Các đập chắn sóng như trên nếu không có hướng tương đối vuông góc với hướng sóng tới của radar thì thường rất khó phát hiện ngay cả khi khoảng cách đã khá gần. N ếu phát hiện được thì thông thường là do sóng radar phản xạ từ các kết cấu hạ tầng của đập như lớp kè đá giảm sóng đổ dưới chân đập hoặc các kết cấu khác phía trên đập như cột đèn đầu đập, các công trình khác như nhà, thiết bị trên đập… 19 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Mạn khô các tàu lớn chạy gần tàu ta cũng tạo ra phản xạ gương. Tuy nhiên trên radar vẫn có thể bắt ảnh tàu kia rất rõ do phản xạ từ các cơ cấu khác trên tàu mục tiêu như thượng tầng, các kết cấu hầm hàng... - Phản xạ phân kỳ: loại phản xạ này xảy ra trên các bề mặt gồ ghề có kích thước lớn hơn nhiều so với bước sóng radar. Sóng radar phản xạ từ mục tiêu bị phân kỳ ra nhiều hướng khác nhau, trong đó sẽ có một hướng trở về an ten và tạo ra ảnh trên màn ảnh. Tuy loại phản xạ này cho sóng phản xạ cường độ yếu hơn so với phản xạ gương nhưng do luôn có sóng trở về an ten nên ảnh các mục tiêu sẽ ổn định và lâu bền hơn so với phản xạ gương. Đây cũng là loại phản xạ xảy ra chủ yếu trong thực tế. Các mục tiêu cho phản xạ phân kỳ gồm các mục tiêu tự nhiên (đảo, rừng cây, đồi núi…) và hầu hết các mục tiêu nhân tạo. Các mục tiêu này tương đối dễ phát hiện bằng radar. - Phản xạ cộng hưởng: loại phản xạ này xảy ra trên các bề mặt gồ ghề có kích thước gần bằng hoặc bằng bước sóng radar. Loại phản xạ này cho sóng phản xạ rất mạnh nhưng trong thực tế ít gặp và không bền, dễ mất đi khi hướng sóng tới thay đổi. Một ứng dụng thường gặp nhất của loại phản xạ này là để chế tạo các cơ cấu kiểm tra chức năng của radar (Performance Monitor). Trên khối quét an ten sẽ bố trí một cơ cấu thu một phần năng lượng sóng phát của radar, căn cứ vào cường độ của sóng phát này và chuyển hóa thành các chỉ báo trên màn ảnh (xem ví dụ ảnh bên) để xác định xem thiết bị radar có đảm bảo các thông số cần thiết hay không. Các loại radar cũ có bố trí thiết bị hộp phản xạ sóng radar trên khối quét anten, cho sóng phản xạ về máy thu cùng với mục đích kiểm tra công suất phát của radar. Hộp phản xạ sóng có dạng hộp rỗng, kích thước tỉ lệ chính xác với chiều dài bước sóng và cho sóng phản xạ cộng hưởng có cường độ rất mạnh. Tuy hộp phản xạ này đặt trong tầm cực tiểu radar, nhưng các dao động cộng hưởng do nó sinh ra khi radar phát xung, ban đầu có công suất quá lớn so với mức tín hiệu vào của máy thu, nhưng sau khi xung phát kết thúc, các dao động này sẽ suy giảm dần và vẫn còn tồn tại trong một thời gian dài, đủ để quay trở lại máy thu và thể hiện thành ảnh như một mục tiêu bình thường. Thông qua chỉ báo này có thể biết được tình trạng của máy phát radar. 20