RADAR&ARBA MT263

1. RADAR&ARBA MT263

3. Fundamental Principles of RADAR خلال الحرب العالمیة الثانیة استخدم الرادار فى اكتشاف الاھداف وقیاس المدى والاتجاه لتلك الاھداف Radio Detection And Ranging وھوالحروف الاولى للمصطلحRADAR وبذلك فقد حل اسم الرادارمحل الاسم المتعارف علیھا فى ذلك الوقت مبادئ وأسس عمل جھاز الرادار Radio EchoDetection حیث كان الجھاز حتى ذلك الوقت یستخدم فقط لإكتشاف وجود ھدف من عدمھا

4. chapter one The pulses النبضات الموجات الكهرومغناطيسية The electromagnetic wave Consists of electric and magnetic field perpendicular to each other as a sin curve Electric field magneticfield عبارة عن مجال كهربى متعامد على مجال مغناطيسى على شكل موجات جيبية

5. USES OF RADAR Determination of the target’s position. Determination of the coast line & channels. Fixing the ship near the coast. To avoid collision. Supply the officer of the watch by information. In the search & rescue operation.

6. The caricaturists electromagnetic wave 1- When it hits a reflecting target part of its energy reflects back to the source of transmission عند إصطدامھا بجسم أثناء إنتشارھا فأنھا تنكسر أو تنعكس تبعا لزاویة سقوط الطاقة وطبیعة وشكل الجسم 2- Constant speed of propagation تنتشر بسرعة ثابتة ھى سرعة الضوء 3- Propagates in the form of sine wave تنتشر فى شكل منحنى جیبى 4- It will be week during its propagation with no effect on its velocity یصیبھا الوھن أثناء انتشارھا دون التاثير علي سرعتها Wave length (λ) طول الموجة The distance between two wave tops or bottoms هو المسافة بين قمتين متتاليتين او قاعين متتاليين (0.05 to 1.3 µsec)

7. Pulse Repetition Rate (PRR) المعدل التكراري للنبضات it is the number of pulses transmitted in one second .(250 to 2500 µsec) ھو عدد النبضات الراداریة المرسلة فى الثانیة الواحدة0 Pulse Repetition Interval (PRI): الفترة التكراریة للنبضات Is the time interval between two consecutive transmitted pulses. ھى الفترة الزمنیة مقاسة بالمیكروثانیة بین ارسال نبضتین متتالیتین pulse Length فترة لنبضة also called pulse duration, it is time duration measured in microseconds, of a single radar pulse. ھى الفترة الزمنیة مقاسة بالمیكروثانیة- بین بدایة إرسال النبضة حتى نھایة ارسالھا وخلالھا یتم ارسال أقصى طاقة0

8. PULSE LENGTH (pulse width) It is the time taken for a pulse to leave the the scanner in micro-sec (0.05 to 1.3 µsec) OR It is the interval between the instant the leading edge of the pulse leaves the scanner and the instant the trailing edge leaves the scanner

9. RELATION BETWEEN (P.R.I.) & (P.R.F.) On increasing the P.R.F. the P.R.I. decreases P.R.I. X P.R.F. = 1

10. PULSE REPETITION FREQUENCY (P.R.F.) Is the number of pulses transmitted in 1 sec In marine radar (400 to 4000 pulse/ sec) P.R.F. changes with the changing of range: In short ranges high P.R.F. In long ranges low P.R.F

12. 3 G.HZ 10X10-2 X band S band w.L10 c m w.L 3 c m Frequency 10 G. Hz X –Band Frequency 3 G. Hz S –Band Uses • In good weather • In bad weather small length pulse week resistant off bad weather long length pulse good resistant off bad weather High frequency give very good picture Low frequency give bad picture

14. Small H B W increase radar ability to show small and near targets low ability to show small and near targets High ability to show small and near targets big V B W increase radar ability to show far targets High ability to show far targets low ability to show far targets use in costal navigation and to enter ports use in open sea

15. Rang accuracy is radar ability to see two targets in same direction and small distance between each other seeing them two separating targets high Rang accuracy because radar can see two targets if the distance between each other 10 m or grater low Rang accuracy because radar can see two targets if the distance between each other 22 m or grater

16. How Can Target’s Position Be Determined In Relation to the Navigator's Own Position. A Navigator Needs To Know: •The Range Of A Target •The Bearing Of The Target In Relation To a Fixed Reference Point. Once the navigator knows both the range and the relative bearing of the target, its position can be determined in relation to the navigator's own position بمعرفة مدى الھدف وإتجاھه النسبى،فإن موقع الھدف یمكن تحدیده بالنسبة للسفینة الراصدة

17. Measurement of range Distance traveled= velocity x 1/2 time of travel EX. If a plus is traveled for 12 μ sec from the radar to the target and radar find the range of the target? * Since the pulses has a Constant speed of 300 meters per micro-second The distance from the radar set to the object =6 μ sec. X 300 meters= 1800 meters The measurement of direction

18. The principal units of RADAR Transmitter function

19. SCANNER Rotation signal Heading marker 4 Received pulse Transmitted pulse 3 T/R CELL Transmitted pulse Received pulse Transmitter Receiver Rotation signal Heading marker 2 Amplified echo Trigger 1 The display unite

20. 1-Transmitter function Obtained radar pulses of high electric magnetic wave of:- - Accurate and small pulse length ذات فترة نبضة محددة ومتناهية فى الصغر - Accurate P.R.F ذات معدل تكرارى محدد تكرارى محدد - Very high and constant frequency ذات تردد ثابت وعالى جدا - High energy ذات طاقة عالية *These pluses carry by wave guide to antenna to transmit هذه النبضات تنتقل عبر انبوبة توجيه الموجات الى الهوائى للارسال وحدة الهوائى 2-Antenna - transmits the radar energy in all direction and receive the echo from targets يقوم الهوائى بارسال الطاقة الرادارية فى جميع الأتجاهات واستقبال الصدى العائد من الأهداف

21. - Antenna is made to disrepute radar energy by horizontal and vertical band width as IMO requirement الهوائى يصنع بطريقة معينة بحيث يقوم بتوزيع الطاقة الرادارية على شكل حزم افقية وراسية كمتطلبات المنظمة البحرية الدولية 3-The receiver وحدة الأسقبال - Amplify the received echo from target and put it a suitable value to appear at monitor of radar تعمل وحدة الأستقبال على تكبير الأهداف الضعيفة العائدة من الهدف والتى يتم استقبلها عن طريق الهوائى ثم وضعها فى الشكل والقيمة المناسبة لأظهارها على شاشة الرادار - There is one antenna to transmit and receive so that there valve to close the receiver during transmitting and close the transmitter during receiving to protect the receiver from the transmitting energy . بما ان هناك هوائى واحد للأرسال والأستقبال فيتم تزويد الهوائى بصمام لقفل وحدة الأرسال اثناء عملية الأستقبال والعكس لحماية دائرة الأستقبال من طاقة الأرسال

22. 4-The display function وحدة عرض المعلومات it obtain the targets therefore have the target range and bearing وظيفتها عرض الأهداف على شاشة الرادارلأمكان قياس كلا من مدى واتجاه الأهداف *To obtain radar picture the display unite must have four signals للحصول على الصورة الرادارية فانه يتم ادخال أربع أشارات الى وحدة عرض المعلومات 1-The moving signal from the center to the edge in the same time of transmitting the plus وهى اشارة تحرك النقطة المضيئة من المركز الى الحافة فى نفس لحظة ارسال النبضة 2- The amplified echoes الأصداء العائدة بعد تكبيرها 3-The rotation signal أشارة التزامن بين الهوائى وخط الأساس The signal which cause the base line at the same rate of rotation of antenna وهى أشارة تسبب دوران خط الأساس على شاشة البيان بنفس معدل الدوران للهوائى 4-The heading marker signal اشارة علامة المقدم

23. it cause the glossing the base line when antenna pointed to for and aft center line Transmitter function

24. 1-THE TRANSMITTER. (Trigger generator) Master oscillator Modulator Magnetron Range scale & P.L sector

25. Trigger : مولد الذبذبات الرئيسى proceed electric plus of low volt and PRR to modulator and to display unit يقوم بانتاج نبضات كهربية ذات جهد منخفض ومعدل تكرارى معين ويرسلها على شكل نبضات مدببة الى المعدل والشاشة ( عند تستخدام مدى كبير ينتج معدل تكرارى صغير والعكس ) The modulator : وحدة المعدل Convert pluses to very high energy pluses of a fixed length and duration يعمل على تحويل النبضات الناتجة من الخطوة السابقة الى نبضات ذات طاقة عالية جدا لها طول موجى شكل معين The magnetron: وحدة الماجنترون raise the pluses frequency and convert it electromagnetic plus to the antenna . يقوم المجنترون برفع تردد النبضات وتحويلها الى نبضات كهرومغناطيسية تخرج الى الفضاء عبر انابيب التوجيه عن طريق الهوائى

26. The receiverunite

27. 3- THE RECEIVER. T/R I.F Amplifier Detector Video amplifier mixer Local oscillator Digitization & signal processing if fitted From transmitter Video gain cont. Manual sea clutter cont. IF PULSE IF PULSE Video pulse IF Gain control Manual tuning control

28. Local oscillator وحدة المذبذب المحلى product constant frequency which mixed with the magnetron frequency (echo) to have the suitable frequency to obtain a good radar picture by manual or auto ينتج تردد ثابت الذى يتم خلطه معالتردد العالى للصدى العائد للحصول على أحسن صورة رادارية ) أحسن صورة رادارية تعتمد على قيمة الفرق بين الترددين واحسن فرق هو30ميجا هيرتز( Mixer وحدة الخلاط covert the weak radio wave of high frequency to low frequency and mixes it with Local oscillator frequency to obtain a good radar picture يعمل على خفض التردد العالى للصدى الضعيف العائد وخلطه مع التردد المناسب القادم من المذبذب المحلى للحصول على أحسن صورة رادارية

29. Tuning وحدة التوليف connected with local oscillator to have constant frequency which mixed with the magnetron frequency by control of voltage of local oscillator موصل بوحدة المذبذب المحلى للحصول على التردد المناسب للحصول على أحسن صورة رادارية I.F Amplifier وحدة التكبير Amplify the mixer signal and echo coming from sea and rain so that it connected with gain and anti- clutter sea keys to minimize minimize the echo coming from sea and rain. تستقبل اشارة وحدة الخلاط وتكبيرها وخفض الشوشرة الناتجة عن الترسيبات الجوية وامواج البحر ولذلك يتم توصيله بمفتاحى التحكم فى الكسب والقضاء على تشويش البحر Detector وحدة المحدد separate the currier wave from the signal to have the video signal يفصل الموجة الحاملة عن التردد للحصول على نبضة الفديو المستطيلة

30. Video amplifier وحدة تكبير النبضة المرئية Amplify the video signal by different steps to be ready to display at the display unit تكبر اشارة الفيديو على عدة مراحل لتكون جاهزة للعرض على شاشة الرادار وتعمل ايضا على خفض الشوشرة الناتجة عن الترسيبات الجوية وامواج البحر ولذلك يتم توصيله بمفتاحى التحكم فى الكسب والقضاء على تشويش البحر

31. RADAR AND ARPA PICTURE PRESENTATION & PICTURE ORIENTATION

32. PICTURE PRESENTATION It is the presentation of the targets echo on the radar screen relative to: 1- Own ship (Relative motion) 2- Water (True motion) 3- Ground (True motion)

33. PICTURE ORIENTATION Relative Motion: There are two types of relative motion display: 1- Unstabilized display. 2- Gyro Stabilized display. 1- Ship’s head up. (Unstabilized display) 2- North up. (Stabilized display) 3- Course up. (Stabilized display)

35. RELATIVE MOTION (SHIP’S HEAD UP) Ship’s Head + Head Up

36. RELATIVE MOTION (SHIP’S HEAD UP) Advantage: 1-Real display of what you can see ahead. صورة مطابقة الواقع 2-It is very useful in case of gyro failure. طريقة مفيدة تستخدم فى حالة عطل الجايرو 3-There is no difficulty fore the navigator when steeringsouth. لاتوجد صعوبات للملاح عند السير على خطوط سير جنوبية 4-The blind sector remain constant.

37. Disadvantage: 1- The bearings you get is a relative bearings. الأتجاهات المأخوذة أتجاهات نسبية 2- As the course is changed the heading marker remains fixed while the targets swing around their new relative bearings, during this process the picture get rough. ظهور تشويش بسبب حركة الأهداف عند تغيير خط السير 3-No bearings can be obtained accurately during the course alteration.لا يمكن أخذ أتجاهات عند تغيير خط السير 4-When the own ship is sailing in bad weather plotting becomes impossible as the targets keep painting on different relative bearings عند سير السفينة فى بحر مضطرب التوقيع يكون مستحيل لظهور الأهداف على عدة أتجاهات نسبية 5-It is not the same view as the chart. صورة غير مطابقة للخريطة0

38. Ship’s Head Ship’s Head North North + + COURSE 000 COURSE 030 RELATIVE MOTION (SHIP’S COUSE UP)

39. 1- there are two scales the inner is fixed and the head line pointed up and the outer stabilized with gyro and the course is always up . 2- the outer scale move as rate of rotation but in oboist direction Advantage: 1- get the true bearing of targets 2-Real display of what you can see ahead. 3-There is no difficulty fore the navigator when steering at all courses

40. Disadvantage: 1- As the course is changed the heading marker remains fixed while the targets swing around their new relative bearings, during this process the picture get rough. 2- It is not the same view as the chart.

41. RELATIVE MOTION (NORTH HEAD UP) + + North North Ship’s Head Ship’s Head North Up North Up

43. Advantage: 1- All bearings obtained are true bearings. جميع الأتجاهات المأخوذة أتجهات حقيقية 2- As the course is changed the heading marker changes (rotates) to the new course while the targets remain in their position, during this process the picture will not be rough عند تغيير خط السير يتحرك خط السير فى أتجاه التغير وتظل الأهداف ثابتة وبذلك لايحدث تشويش فى الصورة الرادارية بسبب حركة الأهداف 3-Bearings can be obtained accurately during the course alteration.يمكن أخذ أتجاهات دقيقة عند تغيير خط السير 4-When the own ship is sailing in bad weather plotting is possible as the targets remains at theirposition on the screen so they will not painting ondifferent relative bearings. عند سير السفينة فى بحر مضطرب يتمكن الملاح من التوقيع لثبات الأهداف على أتجاهاتها نسبية

44. 5- Alterations can be monitored on the the radar screen the rate of turn of the vessel تغيير خط السير على شاشة الرادار يكون بنفس معدل دوران السفينة 6-It is the same view as the chart. صورة مطابقة للخريطة0 • Disadvantage: 1-It is not a real display of what you can see ahead. صورة غير مطابقة الواقع 2-The blind sector area changes with the change of course. تتغير مع تغير خط السيرقطاعات الأظلام تكون 3- It is not comfortable for the navigator when sailing due south عدم راحة للملاح عند السير على خطوط سير جنوبية

45. TRUE MOTION DISPLAY. 1- A true motion display is the display in which the origin (the center) moves across the radar screen at the course and speed of own ship. تتحرك السفينة على شاشة الرادار بنفس معدل تغيير خط السير والسرعة 2- The course is fed in directly from the gyro compass and the speed from the speed log and the set and rate of current may be fed in manually. يتم نغذية الرادار بخط السير من الجايرو والسرعة من عداد السرعة ويمكن أدخال سرعة وأتجاه التيار يدويا The are two kind of true motion:- 1- sea stabilized 2- ground stabilized

46. 3-The movement of all targets on the radar screen are true, the fixed targets remain fixed and the moving targets move on the screen on their actual course and speed. تتحرك جميع الأهداف بحركتها الحقبقية على شاشة الرادار فالأهداف الثلبتة تظل ثابتة بينما تتحرك الأهداف المتحركة تتحرك بحركتها الحقيقية 4-The center can be shifted at any time to any part of the radar screen (75% of the radius of the screen from the center). يمكن تحريك مركز الشاشة فى أى مكان على شاشة الرادار لزيادة مدى الأكتشاف فى حدود 75% من نصف قطر الشاشة 5-The Electronic bearing line, the variable rang marker and the range rings move along with the off center. تتحرك حلقات المدى الثابث والمتغير تبعا لتحريك مركز الشاشة

47. Sea stabilization. 1-In sea stabilization the set and rate of current are not considered but the radar fed by the gyro course and log speed.يتم تغذية الرادار بخط السير من الجايرو والسرعة من عداد السرعة 2- the ship is sailing by course to steer and speed to steer تسيير السفينة بخط السير والسرعة من العداد والجايرو 3- Out in open sea a sea stabilized picture is acceptable because the current will equally affect all the moving objects.تستخدم هذة الطريقة فى البحر المفتوح لأن تأثير التيار يكون متساوى على جميع الأهداف المتحركة ولاتوجد اهداف ثابتة because the stationary targets appear to have a course and speed on the screen equal to the reversed set and rate of current.لاتصلح هذه الطريقة للأبحار الساحلى لأن الأهداف الساحلية سوف تتحرك بنفس سرعة التيار وعكس أتجاهه

48. C B + O C C1 A A1 B1 B A + O1 + O

49. Ground stabilization. 1-In ground stabilization the set and rate of current are not considered but the radar fed by the gyro course and log speed and a manual input for theset and rate off current يتم تغذية الرادار بخط السير من الجايرو والسرعة من عداد السرعة وسرعة أتجاه التيار يدويا 2-the movement of the ship on the radar screen by the course and speed made good. تسيير السفينةعلى شاشة الرادار بخط السير والسرعة الفعلية 3-The stationary targets remain stationary on the screen الأهداف الثابتة تظل ثابتة على الشاشة 4-The sea stabilized will be suitable when navigating near the landتستخدم فى الأبحار بالقرب من الساحل ودخول الموانى

50. C B + O C C1 A A1 A B1 B O1 + + O