Komponen dasar sistem radar dan prinsip-prinsipnya

Materi Pelatihan Profesional untuk Insinyur Kelistrikan dan Elektronik Kelautan | Pemeliharaan Peralatan Navigasi Kapal

I. Konfigurasi sistem radar

Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi modern yang berkelanjutan, jenis instrumen dan peralatan bahari baru berdasarkan platform teknologi informasi terus bermunculan. Peralatan baru ini telah mewujudkan fusi data dan berbagi informasi dengan radar laut. Sistem Penentuan Posisi Elektronik (EPFS) biasanya mengadopsi GPS, BeiDou, GLONASS, dll. untuk menyediakan data referensi posisi dan waktu kapal untuk radar. Peralatan Pengukur Kecepatan dan Jarak Kapal (SDME) umumnya merupakan pencari jarak, yang memberikan kecepatan kapal ke radar, dan AIS memberikan informasi identifikasi target ke radar, termasuk informasi identifikasi kapal, data dinamis, dan data navigasi. Perangkat Pemancar Arah (THD), seperti gyrocompass, memberikan arah kapal kepada radar. Electronic Navigational Chart (ENC) atau sistem grafik vektor lainnya menyediakan data grafik ke radar. Radar memberikan gambar dan data target pelacakan ke Voyage Date Recorder (VDR) untuk pencatatan. Sensor lain, seperti sistem alarm arloji jembatan, juga dapat dihubungkan ke radar untuk membentuk sistem informasi navigasi multi-fungsi, multi-misi, dan presisi tinggi.

Tergantung pada jenis sub-rakitan, peralatan radar dasar dapat dibagi menjadi radar di bawah tiang (umumnya dikenal sebagai radar tiga unit) dan radar di atas tiang (umumnya dikenal sebagai radar dua unit). Bagian utama dari radar di bawah tiang dibagi menjadi tiga kotak: antena, transceiver, dan layar. Antena dipasang di tiang utama atau tiang radar, layar dipasang di ruang uji coba, dan transceiver biasanya dipasang di ruang peta atau di kompartemen peralatan di dekat jembatan. Jika transceiver terintegrasi dengan basis antena dan dipasang di tiang, maka disebut radar tipe atas tiang. Radar di bawah tiang mudah dirawat dan lebih umum digunakan pada kapal yang lebih besar, dan daya pemancarnya biasanya lebih tinggi. Kapal berukuran kecil dan menengah sering menggunakan konfigurasi di atas tiang, yang memiliki daya pancar lebih rendah dan biaya peralatan yang lebih rendah, tetapi relatif lebih sulit untuk dirawat.

Komposisi sistem radar maritim lebih kompleks dan dapat dibagi menjadi beberapa bagian seperti unit antena, unit transceiver, unit prosesor, unit tampilan, unit kontrol, dan catu daya. Dari sudut pandang fungsional, unit transceiver dapat dibagi lagi menjadi empat bagian: pengatur waktu, sistem pemancar, sistem penerima, dan duplekser. Gambar 1-1-1 menunjukkan komponen sistem model radar Furuno.

Gambar 1-1-1 Komponen Sistem dari Model Radar Furuno

II. Pengatur waktu radar dan sistem pemancar

(i) Pengatur waktu

Fungsi pengatur waktu, yang juga dikenal sebagai generator pulsa pemicu, adalah menghasilkan pulsa pemicu untuk mengkoordinasikan kerja berbagai bagian radar. Rangkaian pemicu menghasilkan berbagai jenis sinyal waktu yang diperlukan oleh transceiver. Radar modern untuk osilator kristal stabilitas tinggi sebagai sumber osilasi, setelah pembagian frekuensi, frekuensi output dalam kisaran 0,5 ~ 4 kHz pulsa tingkat TTL, pulsa depan sebagai pekerjaan radar dari sinyal waktu referensi patokan. Frekuensi pengulangan pulsa transmisi radar ditentukan oleh frekuensi pengulangan pulsa pemicu. Rangkaian pemicu mengeluarkan beberapa sinyal pemicu, yang dikirim ke sistem pemancar, layar, monitor kinerja, dan komponen radar lainnya. Pulsa pemicu juga dikeluarkan sebagai sinyal waktu ke perangkat seperti ECDIS, VDR, dll. ketika mereka terhubung ke radar.

Ketika operator menyalakan radar, ia akan menyalakan sakelar daya pada panel display. Setelah radar melakukan pemanasan selama 3 menit, operator menekan tombol kontrol pemancar dan sistem pemancar radar mulai bekerja. Pada saat ini, magnetron menghasilkan pulsa gelombang mikro UHF, yang ditransmisikan ke antena melalui pemandu gelombang dan dipancarkan oleh antena.

(ii) Sistem peluncuran

Di bawah kendali pulsa pemicu, sistem pemancar menghasilkan pulsa persegi panjang RF berdaya tinggi dengan lebar dan amplitudo tertentu, yang dikirim ke antena melalui saluran transmisi gelombang mikro untuk dipancarkan ke ruang angkasa. Sistem pemancar radar terutama terdiri dari modulator, magnetron, dan sirkuit tambahan. Sistem pemancar radar Furuno FAR-2827 terletak di bagian bawah unit transceiver, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-1-2. Sistem pemancar ini terdiri dari magnetron, papan sirkuit modulasi (MD board), dan trafo pulsa.

Gambar 1-1-2 Tata Letak Sistem Peluncuran Radar FURUNO FAR-2827

Rangkaian modulasi menghasilkan pulsa negatif tegangan tinggi yang digunakan untuk menggerakkan magnetron dan mengontrol emisinya. Waktu mulai pulsa modulasi ditentukan oleh ujung depan pulsa pemicu, sedangkan lebar pulsa dikontrol oleh tombol pemilihan rentang atau lebar pulsa pada panel radar. Amplitudo pulsa pemodulasi terkait dengan UHV dan daya pancar. Semakin tinggi amplitudo, semakin tinggi UHV yang diperlukan dan semakin tinggi daya pancar. Biasanya, amplitudo pulsa pemodulasi berada pada kisaran 10 hingga 18 kV, dan sangat bervariasi dari satu modulator ke modulator lainnya.

Dalam beberapa tahun terakhir, meskipun rezim radar terus berubah, magnetron masih banyak digunakan dalam radar kapal baik dalam aplikasi militer maupun sipil. Saat ini, terdapat berbagai macam daya magnetron di pasaran untuk radar kapal, mulai dari beberapa kilowatt hingga puluhan kilowatt. Misalnya, untuk radar S-band, ada 10 kW, 30 kW, 60 kW, dll.; untuk radar X-band, ada 2 kW, 4 kW, 6 kW, 10 kW, 12,5 kW, 25 kW, 30 kW, 50 kW, 60 kW, dll. Magnetron yang memenuhi syarat untuk penggunaan di laut juga tersedia. Magnetron laut yang memenuhi syarat harus lulus uji suhu, salinitas, kelembaban, getaran dinamis, masa pakai, dan sebagainya.

1. Struktur osilator magnetron dan karakteristik pengoperasian

Magnetron adalah perangkat elektronik vakum berosilasi gelombang mikro berdaya tinggi dengan struktur khusus. Dilengkapi dengan magnet permanen berkekuatan medan tinggi di bagian luar dan katoda serta anoda di bagian dalam. Ada perbedaan yang signifikan dalam penampilan model magnetron yang berbeda. Penampilan magnetron radar laut Furuno MG5223F ditunjukkan pada Gambar 1-1-3, yang memiliki desain ringan dan kinerja yang sangat baik. Dalam kondisi operasi normal, magnetron membutuhkan tegangan filamen untuk memanaskan katoda, anoda diarde, dan katoda menerapkan sinyal tegangan tinggi termodulasi polaritas negatif. Pada saat ini, magnetron akan menghasilkan osilasi gelombang mikro amplitudo yang sama secara internal. Daya output terutama ditentukan oleh nilai tegangan tinggi termodulasi, sedangkan frekuensi osilasi terutama bergantung pada struktur magnetron itu sendiri.

Gambar 1-1-3 Magnetron Furuno MG5223F

Masa operasi magnetron ditentukan oleh kemampuan katoda untuk memancarkan elektron, umumnya 4000 jam ~ 2000 jam. Menurut standar kinerja radar Organisasi Maritim Internasional (IMO), magnetron perlu dipanaskan selama 3 menit sebelum peluncuran normal. Melalui pemanasan awal, katoda dapat dipanaskan sepenuhnya, kemampuan emisi elektron dapat ditingkatkan, dan magnetron dapat mencapai kondisi kerja arus yang kuat, sehingga memperpanjang masa pakai.

Arus magnetron adalah parameter kunci yang mencerminkan status kerja sistem peluncuran radar, dan merupakan nilai arus rata-rata selama siklus kerja pemancar radar. Untuk radar model baru, operator dapat memeriksa arus magnetron dalam hasil swa-uji sistem dan membandingkannya dengan nilai standar yang disediakan oleh peralatan radar atau manual. Jika nilai arus magnetron berada dalam kisaran normal, ini menunjukkan bahwa sistem pemancar radar bekerja secara normal; jika nilai arus kecil atau tidak ada arus, dan pada saat yang sama ada sinyal gema yang lemah atau hilang, harus dipertimbangkan bahwa magnetron sudah menua atau ada kesalahan pada sistem pemancar. Pada metode tampilan arus magnetron, lihat referensi khusus pada bab ini, bagian IV “I. Penemuan dan pemecahan masalah radar - (d) metode pemecahan masalah lainnya - 1. Uji mandiri sistem”.

Saat merombak atau mengganti magnetron dalam sistem peluncuran, operator harus benar-benar mematuhi petunjuk pengoperasian berikut ini:

(1) Keamanan fisik

Tegangan tinggi dihasilkan saat radar beroperasi. Saat merawat peralatan, operator harus memutus catu daya terlebih dahulu dan melepaskan komponen bertegangan tinggi sebelum melakukan perbaikan. Jika pekerjaan listrik diperlukan, tindakan perlindungan harus dilakukan sebelumnya untuk mencegah kecelakaan sengatan listrik tegangan tinggi dan untuk menghindari cedera akibat radiasi elektromagnetik. Karena medan magnet yang kuat di sekitar magnetron, petugas pemeliharaan harus menjauhkan benda-benda seperti jam tangan, ponsel, dan benda-benda feromagnetik dari magnetron selama pengoperasian.

(2) Keamanan peralatan

Untuk memperpanjang masa pakai magnetron, magnetron harus dipanaskan sepenuhnya setidaknya selama 3 menit saat dinyalakan, terutama bila radar tidak digunakan dalam waktu lama saat kapal berlabuh di pelabuhan atau saat cuaca dingin dan lembab, waktu pemanasan harus diperpanjang dengan tepat. Untuk melindungi sifat magnetik magnet permanen, dilarang keras mendekatkan benda-benda feromagnetik ke magnetron, dan alat non-feromagnetik harus digunakan saat membongkar. Biasanya, suku cadang magnetron datang dalam kotak khusus. Saat menggunakan magnetron, pastikan magnetron dijaga pada jarak lebih dari 10 cm dari zat feromagnetik lainnya dan jarak antara dua suku cadang lebih dari 20 cm.

(3) Penggantian magnetron dan pengoperasian yang “berpengalaman”

Ketika mengganti suku cadang magnetron, perlu untuk “membumbui” magnetron baru untuk meningkatkan tingkat vakum di dalam tabung dan untuk mencegah tabung menembak dan merusak katoda selama pengoperasian. Metode spesifik “bumbu” adalah mengatur radar ke kondisi siap (Siaga), menyimpannya selama lebih dari setengah jam, dan kemudian melakukan operasi peluncuran selama lebih dari 10 menit. Dalam proses ini, operator harus mengamati perubahan arus magnetron, memperhatikan fenomena tampilan layar, dan mendengarkan suara kerja tabung. Jika penunjuk amperemeter stabil dan tidak gelisah, layar memindai secara merata, dan tabung bekerja tanpa suara pelepasan, maka mesin dapat dimatikan, dan tegangan tinggi dapat disesuaikan ke nilai normal, sehingga radar dapat diluncurkan. Konfirmasikan bahwa arus magnetron lancar, bahkan pemindaian, tidak ada emisi suara yang tidak normal, operasi “berpengalaman” sudah berakhir. Jika tidak, perlu memperpanjang waktu pemanasan radar dalam keadaan siap. Jika kondisinya memungkinkan, magnetron cadangan sebaiknya dirotasi setiap enam bulan.

(iii) Spesifikasi teknis utama dari sistem peluncuran

1. Pita yang berfungsi
Radar yang digunakan pada kapal komersial terdiri dari dua panjang gelombang, yaitu 3cm dan 10cm. Rentang frekuensi radar panjang gelombang 3cm adalah 2,9-3,1 GHz, dan rentang frekuensi radar panjang gelombang 10cm adalah 9,3-9,5 GHz. Karena radar digunakan untuk jangka waktu yang lebih lama, akan ada kesalahan dalam frekuensi transmisi. Untuk radar X-band, penyimpangan frekuensi biasanya dalam ±55 MHz.

2. Lebar pulsa
Durasi osilasi pulsa RF selama setiap siklus pemancaran radar disebut lebar pulsa dan sering dilambangkan dengan simbol τ . Lebar pulsa yang dipancarkan bervariasi tergantung pada rentang yang dipilih untuk memenuhi persyaratan pengamatan radar. Sebuah radar biasanya memiliki beberapa lebar pulsa, mulai dari 0,04 hingga 1,2 μs.

3. Frekuensi Pengulangan Pulsa
Jumlah pulsa per detik yang dipancarkan oleh radar disebut frekuensi pengulangan pulsa, yang dapat dinyatakan sebagai fr, PRF (Pulse Repetition Frequency) atau PPS (Pulses Per Second), yang kebalikannya adalah periode pengulangan pulsa T. Umumnya, frekuensi pengulangan pulsa radar adalah 400 ~ 4000 Hz.

4. Mengirimkan daya
Radar yang menggunakan rezim berdenyut biasanya memiliki daya pancar puncak 4 hingga 30 kW.

III. Duplekser radar

Duplekser juga disebut saklar transceiver. Karena radar menggunakan antena yang sama untuk memancarkan dan menerima, ada kemungkinan untuk membakar sirkuit ujung depan sistem penerima jika pulsa daya tinggi dari pemancar bocor ke sistem penerima. Ketika sistem pemancar bekerja, duplekser akan menghubungkan antena dengan sistem pemancar; setelah pemancaran berakhir, duplekser akan secara otomatis memutuskan sambungan antena dari sistem pemancar dan membangun kembali sambungan antara antena dan sistem penerima, sehingga dapat mewujudkan fungsi antena umum pemancar dan penerima. Oleh karena itu, duplekser dapat mencegah pulsa transmisi memasuki sistem penerima dan melindungi sirkuit penerima. Saat ini, duplekser terutama menggunakan sirkulator ferit (Ferrite Circulator).

Ferit silinder atau prismatik dipasang di dalam sirkulator tiga port tipe-T dan medan magnet konstan diterapkan secara aksial ke kolom ferit, yang strukturnya ditunjukkan pada Gambar 1-1-4. Ferit termagnetisasi menghasilkan efek perpindahan medan pada gelombang radar yang lewat. Ketika gelombang radar dimasukkan dari port 1 (sistem pemancar), gelombang tersebut ditransmisikan hanya ke port 2 (antena); input gelombang elektromagnetik dari port 2 (antena) dibelokkan hanya ke port 3 (sistem penerima), dan tidak masuk ke port 1 (sistem pemancar), sehingga menciptakan transmisi terarah dari gelombang elektromagnetik dan mewujudkan fungsi duplekser. Gambar 1-1-5 menunjukkan tampilan fisik sirkulator pandu gelombang.

Gambar 1-1-4 Struktur Sirkulator Tiga Port Tipe-T Tipe-T

Gambar 1-1-5 Looper Pemandu Gelombang Fisik

Dalam praktiknya, sebagian energi yang ditransmisikan akan bocor kembali ke sistem penerima melalui sirkulator, dan pulsa gema yang kuat juga akan masuk ke sistem penerima. Untuk melindungi sirkuit ujung depan sistem penerima agar tidak terbakar, pembatas gelombang mikro biasanya dipasang di antara sirkulator dan sistem penerima. Pembatas umumnya terdiri dari dioda gelombang mikro. Ketika pulsa kebocoran daya tinggi terjadi, pembatas akan dipicu untuk membalikkan konduksi dan memasuki kondisi pembatas. Ketika pulsa kebocoran selesai, dioda pembatas kembali ke keadaan cut-off, memungkinkan gema memasuki cabang sistem penerima. Waktu pemulihan sirkuit untuk seluruh proses kurang dari 0,2 μs. 2 μs, yang disebut waktu transisi transceiver antena radar.

Gambar 1-1-6 Sistem Transmisi dan Antena Gelombang Mikro FURUNO FAR-2328W

IV. Transmisi gelombang mikro dan sistem antena

(i) Sistem transmisi gelombang mikro

Sistem transmisi gelombang mikro berfungsi untuk mengirimkan sinyal gelombang mikro antara transceiver radar dan antena. Untuk radar sub-tiang, pandu gelombang umumnya digunakan untuk mentransmisikan gelombang mikro untuk radar pita 3 cm, dan kabel koaksial biasanya digunakan untuk radar 10 cm. Namun, beberapa radar 10 cm menggunakan pandu gelombang untuk memancarkan gelombang radar karena dekatnya jarak antena ke transceiver. Hubungan antara unit antena radar dan seluruh sistem dibuat melalui kabel khusus.

1. Pemandu Gelombang

Pandu gelombang, sering disebut sebagai pandu gelombang, adalah tabung berongga persegi panjang yang terbuat dari kuningan atau tembaga dengan tingkat penyelesaian internal yang tinggi. 23 mm x 10 mm digunakan untuk radar 3 cm, dan 72 mm x 34 mm untuk radar 10 cm. Ketika memasang pandu gelombang, konektor bidang harus diarahkan ke antena dan konektor choke ke transceiver. Hal ini untuk memastikan kontinuitas listrik gelombang mikro meskipun tidak ada kontak fisik di antara konektor. Pandu gelombang juga harus dipasang dengan tindakan pencegahan berikut:

Gambar 1-1-7 Pandu Gelombang dan Elemen Pandu Gelombang

(1) Pemeriksaan kebersihan: Suku cadang pandu gelombang dilengkapi dengan tutup penyegelan di kedua ujungnya yang harus dibuka sebelum digunakan. Setelah dibuka, bagian dalam pandu gelombang harus diperiksa kebersihannya dengan cermat dan, jika perlu, dibersihkan dengan alkohol murni.
(2) Panjang dan pelemahan: Pandu gelombang memiliki efek pelemahan tertentu pada gelombang mikro, sehingga panjang pemasangan tidak boleh melebihi 20m, dan jumlah pandu gelombang melengkung tidak boleh melebihi 5. Pandu gelombang yang terlalu panjang akan menyebabkan peningkatan yang signifikan dalam kehilangan transmisi sinyal.
(3) Kontraindikasi pemandu gelombang lunak: Pandu gelombang lunak tidak cocok untuk pemasangan di luar ruangan karena rentan terhadap kerusakan.
(4) Orientasi dan perlindungan flensa: Selama pemasangan, flensa bidang harus menghadap ke arah antena dan flensa pencekik ke arah transceiver, dan pasang cincin karet kedap air. Baut penghubung harus dipasang dengan kuat dan dicat setelah pemasangan untuk mencegah karat.
(5) Intrusi kedap air: Untuk mencegah air bocor dari antena ke dalam transceiver, pintu keluar pemandu gelombang transceiver harus ditutup dengan lembaran mika.
(6) Pemasangan braket: Saat memasang pandu gelombang untuk menghindari gaya eksternal yang berlebihan, setiap 1 ~ 2 m perlu memasang braket tetap. Pada posisi di mana pandu gelombang mudah bersentuhan dengan tabrakan, penutup pelindung harus dipasang jika perlu.

2. Kabel koaksial

Kabel koaksial terdiri dari konduktor dalam dan luar yang disusun secara koaksial. Konduktor bagian dalam adalah tabung tembaga tipis dan konduktor luar adalah tabung serabut. Konduktor dalam dan luar didukung oleh bahan isolasi kehilangan gelombang mikro yang rendah, dan lapisan terluar dibungkus dengan bahan karet isolasi pelindung. Dibandingkan dengan pandu gelombang, kabel koaksial lebih kecil dan lebih mudah dipasang ketika mentransmisikan gelombang mikro dengan panjang gelombang yang sama.

(ii) Radiator pandu gelombang celah

Radar menggunakan antena pemindaian arah dengan kecepatan rotasi 20 hingga 40 r/menit, yang cocok untuk kapal komersial biasa. Gambar 1-1-8(a) menunjukkan antena pemandu gelombang celah, yang umumnya digunakan dalam radar sistem pulsa. Antena ini terdiri dari radiator internal nirkabel pemandu gelombang celah, beban penyerap, dan masker antena. Dari Gbr. 1-1-8(b), struktur radiator internal antena pandu gelombang celah dapat dilihat, dan ada banyak celah dan alur di dalam antena.

Gambar 1-1-8 Struktur Antena Radar

(iii) Penyandi orientasi

Sistem pemindaian azimuth radar terdiri dari encoder azimuth di dasar antena, memori sinyal azimuth di layar dan sirkuit terkait. Fungsi encoder adalah untuk mengkuantifikasi sinyal referensi azimuth antena (sinyal arah haluan) dan sinyal posisi sudut antena sesaat ke dalam informasi digital dengan resolusi yang lebih tinggi dari 0,1°. Informasi digital ini ditransmisikan ke sistem pemrosesan dan tampilan informasi dan direkam dalam unit penyimpanan bearing yang sesuai. Dengan mengukur sudut target relatif terhadap garis haluan, sistem dapat memperoleh data pembacaan target.

(iv) Motor penggerak dan transmisi daya

Motor penggerak biasanya ditenagai oleh listrik kapal dan antena radar biasanya dioperasikan bersama dengan sakelar pemancar radar. Basis antena radar biasanya dilengkapi dengan sakelar pengaman yang memutus catu daya untuk mencegah radar menyala secara tidak sengaja ketika personel melakukan pekerjaan pemeliharaan di dekat antena. Untuk memastikan putaran antena yang mulus, kecepatan motor penggerak umumnya berkisar antara 1000 ~ 3000 r/min. Motor mengurangi kecepatan melalui perangkat transmisi daya yang dibentuk oleh katrol sabuk dan/atau mekanisme roda gigi, dan menggerakkan antena untuk berputar pada kecepatan terukur pada kecepatan konstan. Untuk perawatan, perlu memeriksa kekencangan sabuk dan mengganti pelumas anti-beku secara teratur setiap tahun untuk memastikan pengoperasian unit penggerak yang benar.

(v) Monitor Kinerja (PM)

Dalam praktik bahari, pemantauan kinerja radar secara penuh dan akurat sulit dilakukan. Ketika daya pemancar radar dan sensitivitas penerima berada dalam batas-batas yang ditentukan, Monitor Performa (PM) yang dipasang di unit antena akan menghasilkan indikasi tampilan yang benar pada layar radar. Lokasi Monitor Kinerja ditunjukkan pada Gambar 1-1-9.

Gambar 1-1-9 Lokasi Pemasangan Monitor Performa

(vi) Spesifikasi teknis utama antena

1. Properti arah: Pancaran radiasi yang ideal dari antena radar memiliki bentuk kerang yang simetris. Secara teoritis, diagram arah biasanya digunakan untuk menggambarkan kinerja radiasi antena. Flap radiasi radar, radiasi sinar yang lebih kuat disebut flap utama, daya keluarannya menyumbang total daya radiasi radar 90% atau lebih. Flap utama didistribusikan secara simetris di sekitar banyak radiasi flap sisi yang lemah, umumnya tidak memiliki dampak yang signifikan pada pengamatan radar.

2. Lebar balok: Beamwidth antena didefinisikan sebagai sudut antara dua titik setengah daya pada penutup utama. Untuk memastikan akurasi azimuthal dan resolusi azimuthal untuk deteksi target radar, antenaLebar berkas horizontal (HBW)Ini sangat sempit, umumnya 1°~2°. Untuk menghindari kehilangan target permukaan laut ketika kapal bergoyang dan lingkungan yang keras lainnya, radarLebar Balok Vertikal (VBW)Lebih besar, sekitar 20° hingga 30°.

3. Keuntungan: Pengarahan antena juga dapat dinyatakan dalam bentuk penguatan. Penguatan antena adalah rasio kerapatan daya sinyal yang dihasilkan oleh antena yang sebenarnya dengan yang dihasilkan oleh unit pemancar ideal pada titik yang sama di ruang angkasa, dengan daya input yang sama.

V. Sistem Penerima Radar

Sistem penerima radar memiliki selektivitas yang baik, penguatan tinggi, passband lebar dan jangkauan dinamis, dan mampu mengekstrak gema target yang berguna dengan variasi intensitas yang besar dari gangguan interferensi dan latar belakang kebisingan, dan memproses serta memperkuatnya untuk menghasilkan sinyal video yang jernih ke peralatan tampilan.

(i) Komponen dasar dari sistem penerima radar

Sistem penerima radar Furuno FAR-2827 terletak di bagian atas unit transceiver, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-1-10. Sistem penerimanya terdiri dari penguat dan inverter terintegrasi gelombang mikro (rakitan MIC), sirkuit penguat frekuensi menengah (papan sirkuit IF), dan papan sirkuit kontrol RF (papan sirkuit catu daya RFC).

Gambar 1-1-10 Sistem Penerima Radar Furuno FAR-2827

1. Penguat dan inverter terintegrasi gelombang mikro (komponen MIC): Rakitan MIC terdiri dari dua bagian: penguat frekuensi tinggi gelombang mikro (penguat HF) dan konverter frekuensi. Fungsi penguat tinggi adalah untuk memperkuat gema RF secara langsung, sehingga dapat meningkatkan rasio signal-to-noise gema RF. Konverter frekuensi terdiri dari mixer dan osilator lokal, yang berfungsi untuk mengubah pembawa sinyal balik dari RF ke IF dengan frekuensi yang lebih rendah. Ketika mengukur mixer, operator harus menggunakan multimeterΩ x 100 atau Ω x 1k berhenti。

2. Penguat IF (papan IF): Penguat IF adalah komponen inti dari receiver dan memiliki passband yang lebar, penguatan tinggi, jangkauan dinamis yang luas dan karakteristik noise yang rendah. Penguat ini mampu menyesuaikan penguatan jarak secara otomatis untuk menekan kekacauan dari pantulan gelombang.

3. Sirkuit lainnya: Termasuk sirkuit peredam gangguan gelombang, detektor dan penguat video.Rangkaian peredam gangguan gelombang STCJangkauan penolakan maksimum hingga 8 n mil. sinyal IF gema diubah menjadi sinyal gema video oleh detektor. Penguat video bertindak sebagai sirkuit penyangga untuk isolasi dan pencocokan impedansi.

(ii) Spesifikasi teknis utama dari sistem penerima radar

1. Frekuensi IF: Tergantung pada produsen peralatan, radar IF biasanya digunakan pada 30 MHz, 60 MHz atau 45 MHz.
2. Sensitivitas dan pembesaran: Sensitivitas biasanya dinyatakan dalam istilah daya sinyal minimum yang dapat dilihat, Prmin, yang biasanya 10-¹² ~ 10-¹⁴ W. Penguat IF harus memiliki faktor amplifikasi 120 ~ 160 dB。
3. pita pengenal: Juga dikenal sebagai bandwidth. Semakin lebar bandwidth, semakin sedikit distorsi sinyal dan semakin akurat pengamatannya, tetapi semakin sulit mempertahankan sensitivitasnya.

VI. Sistem tampilan radar

Radar modern menggunakan monitor panel datar berkualitas tinggi (seperti TFT, OLED, dll.) sebagai terminal tampilan pemrosesan informasi radar. Konten tampilan monitor radar laut sangat kaya, termasuk bagan warna (jika terhubung ke ECDIS), grafik plotting, gema target radar, ikon target AIS, dan menu operasi sistem. Layar radar mencakup antarmuka input/output (I/O), prosesor video, prosesor informasi, pengontrol utama, dan terminal kontrol tampilan dan operasi yang terintegrasi.

(i) Pengontrol: Pengontrol utama adalah pusat kendali sistem pemrosesan dan tampilan informasi, yang biasanya mengadopsi chip CPU industri berkinerja tinggi, dan mengoordinasikan kerja semua bagian sistem di bawah kerja sama bus, memori, dan bagian terkait lainnya.

(ii) Antarmuka input/output dan prosesor video: Unit sinkronisasi (sebelumnya dikenal sebagai garis tunda) digunakan untuk mengoordinasikan tampilan dengan pemancar dan untuk menghilangkan kesalahan jangkauan sistematis. Konverter koordinat mengubah gema video dalam koordinat kutub menjadi video dalam koordinat sudut kanan untuk tampilan raster. Pemrosesan video mencakup penekanan interferensi hujan dan salju, penekanan interferensi frekuensi bersama, tampilan jejak, pemrosesan korelasi pemindaian, perluasan gema, dan sebagainya.

(iii) Pemroses informasi: Sistem ini bertanggung jawab atas pemrosesan informasi terintegrasi dari berbagai sensor untuk mencapai pelacakan target dan penggabungan informasi, serta memberikan dukungan penghindaran tabrakan bagi para pelaut.

(iv) Tampilan terintegrasi dan terminal kontrol operasi: Operator memiliki akses terminal ke alat seperti lingkaran penanda jarak bergerak (VRM), garis bantalan elektronik (EBL), pengukuran jarak dan bantalan (EBRL), dan garis haluan (HL). Identifikasi grafis dari alat pengukuran ditunjukkan pada Gambar 1-1-12.

Gambar 1-1-11 Terminal kontrol tampilan terintegrasi |Terminal kontrol tampilan terintegrasi

Gambar 1-1-12 Identifikasi grafis alat ukur

VII. Catu daya radar

Sasis Prosesor Radar Furuno FAR-2328W, yang ditunjukkan pada Gambar 1-1-13, berisi motherboard, catu daya, konverter sinyal jaringan (LAN), kipas angin, papan terminal (papan TB), dan sekering, dll. Catu daya AC adalah 100 ~ 230 V AC; catu daya DC adalah 24 V DC; parameter catu daya monitor standar adalah 100 ~ 230 V AC; catu daya HUB opsional adalah 100 ~ 230 V AC. Catu daya AC adalah 100 hingga 230 V AC; catu daya DC adalah 24 V DC; parameter catu daya monitor standar adalah 100 hingga 230 V AC; catu daya HUB opsional adalah 100 hingga 230 V AC.

Gambar 1-1-13 Sasis Prosesor FURUNO FRA-2328W

Catatan perbaikan catu daya:

Ketika melakukan pekerjaan perbaikan pada catu daya radar, seperti mengukur tegangan dengan multimeter, ada risiko sengatan listrik dan luka bakar akibat busur api. Pemeriksa harus memastikan bahwa mereka mengenakan helm, pakaian pelindung berinsulasi, peralatan berinsulasi, sarung tangan berinsulasi, dan, jika perlu, kacamata atau pelindung wajah. Sebelum menyervis unit antena, matikan sakelar daya dan pasang tanda peringatan.CATATAN KHUSUS: Setelah catu daya tersambung, semua komponen transceiver diisi dengan tegangan tinggi, bahkan ketika dimatikan, dan tegangan tinggi hanya akan dilepas ketika catu daya diisolasi sepenuhnya.

VIII. Sensor eksternal radar

Antarmuka I / O radar bertanggung jawab untuk menerima data eksternal melalui mikrokontroler, dan laju modulasi menetapkan baud rate (4800 ~ 38400 bit/dtk) sesuai dengan karakteristik port. Perangkat eksternal ditunjukkan pada Gambar 1-1-14, termasuk gyrocompass, AIS, GPS, odometri, ECDIS, AMS, dan VDR. Data harus memenuhi IEC 61162 dan AD-10 Persyaratan pemformatan.

Gambar 1-1-14 Diagram Topologi Sensor Eksternal

(i) Antarmuka input: Kabel berpelindung bengkok harus digunakan untuk interkoneksi. Instrumen modern cenderung menggunakan RS-232, RS-422 dan RS-485.

Antarmuka input memasukkan informasi sensor ke dalam sistem radar. Jika format informasi tidak sesuai dengan persyaratan peralatan radar, informasi tersebut perlu dikonversi melalui antarmuka dan peralatan harus saling berhubungan menggunakan kabel berpelindung yang dipilin.

Sebagian besar instrumen kelautan modern menggunakan antarmuka digital, yang tidak memerlukan konversi format dan relatif mudah dihubungkan. Untuk antarmuka ekstensi protokol komunikasi serial yang diadopsi oleh radar, antarmuka serial yang umum dapat dibagi menjadi RS-232, RS-422 dan RS-485, dll. Beberapa radar juga dilengkapi dengan antarmuka USB untuk komunikasi data. Ambil contoh antarmuka radar seri FURUNO FAR-28×7, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-1-15. Radar seri FURUNO FAR-28×7 mengadopsi transceiver RS-485 untuk menerima data dari sensor arah pertama, dan kecepatan transmisinya dapat dipilih sebagai 4800 bit/s atau 38,4 kbit/s, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-1-15(a). Sambungan radar ke tripmeter atau instrumen navigasi lainnya ditunjukkan pada Gambar 1-1-15(b). Beberapa model radar dan ECDIS dapat digunakan sebagai input satu sama lain, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-1-15(c).

(ii) Antarmuka keluaran: Radar setidaknya harus mengeluarkan output ke VDR Format RGB (1280 x 1024 piksel)Sinyal video analog atau sinyal antarmuka Ethernet/DVI.

Antarmuka output digunakan untuk mengirimkan informasi video radar ke peralatan atau sistem navigasi lainnya. Menurut Standar Uji Kinerja Radar IEC, radar harus memiliki setidaknya antarmuka untuk mengeluarkan sinyal video analog ke VDR dalam format RGB (1280 x 1024 piksel). Jika kinerja tampilan radar tidak kompatibel dengan format RGB, diperlukan antarmuka DVI (Digital Visual Interface) atau Ethernet dan bandwidth jaringan harus mendukung transmisi cuplikan layar radar yang lengkap setidaknya setiap 15 detik.

(iii) Kegagalan koneksi sensor: Kesalahan akan memicu Kotak Peringatan. Misalnya, pengaturan baud rate yang tidak konsisten dapat menyebabkan transmisi data yang tidak normal.

Kegagalan transmisi data sensor akan memicu alarm radar dan Kotak Peringatan akan menampilkan pesan alarm tertentu. Beberapa pesan alarm yang terkait dengan koneksi sensor radar ditunjukkan pada Tabel 1-1-3.

Tabel 1-1-3 Informasi Alarm Terkait Koneksi Sensor Radar Furuno

Tips Alarm

Detail alarm

menyembuhkan

AIS MSG KIRIM ERR

tidak dapat melakukan perjalanan pesan ais

Tidak dapat mengirimkan pesan AIS, tekan tombol Alarm Acknowledgement, periksa daya dan koneksi radar ke AIS

HILANG AIS

COM

PERIKSA AIS ATAU MONITOR KALIMAT

Jika tidak ada data AIS yang diterima dalam waktu 30 detik, tekan tombol pemberitahuan alarm, periksa catu daya dan koneksi antara radar dan AIS.

Tips Alarm	Detail alarm	menyembuhkan
GYRO HILANG SINYAL	PERIKSA SENSOR JUDUL ATAU MONITOR KALIMAT	Jika tidak ada informasi arah girokompas yang diterima dalam waktu 5 detik, tekan tombol pemberitahuan alarm untuk memulihkan sinyal kompas dan membatalkan alarm.
HILANG LOG (WT) SIG	PERIKSA SENSOR KECEPATAN ATAU MONITOR KALIMAT	Ketika [LOG(WT)] diatur ke kecepatan referensi dan tidak ada informasi kecepatan yang diterima dari meteran dalam waktu 30 detik, tekan tombol pemberitahuan alarm dan periksa koneksi antara radar dan meteran.
HILANG LOG (BT) SIG	PERIKSA SENSOR KECEPATAN ATAU MONITOR KALIMAT	Bila [LOG(BT)] diatur ke kecepatan referensi dan tidak ada informasi kecepatan yang diterima dari meteran dalam waktu 30 detik, tekan tombol pemberitahuan alarm dan periksa koneksi antara radar dan meteran.
COG HILANG/ SOG SIG	PERIKSA SENSOR POSISI ATAU MONITOR KALIMAT	Ketika [EPFS] diatur ke kecepatan referensi dan data COG/SOG tidak diterima dari EPFS dalam waktu 30 detik, tekan tombol pemberitahuan alarm untuk memeriksa radar dan EPFS (GPS atau BeiDou) nat
POSISI HILANG	PERIKSA SENSOR POSISI ATAU MONITOR KALIMAT	Alarm EPFS, tidak diterima dari perangkat EPFS dalam waktu 30-an data posisi, tekan tombol pemberitahuan alarm dan periksa koneksi radar ke EPFS (GPS atau BeiDou)
KEHILANGAN SINYAL UTC	PERIKSA SENSOR POSISI ATAU MONITOR KALIMAT	Alarm UTC, tidak ada data tanggal atau waktu yang diterima dalam 30 detik, tekan tombol pengenal alarm, periksa koneksi sensor (GPS atau BeiDou) yang menyediakan UTC
ECDIS HILANG COM	PERIKSA ECDIS ATAU MONITOR KALIMAT	Bila [ECDIS] diatur ke referensi kecepatan dan tidak ada data ECDIS yang diterima selama 30 detik, tekan tombol pengakuan alarm dan periksa catu daya dan koneksi ECDIS.

(iv) Contoh antarmuka radar:

Saat memasang kabel sistem radar, gunakan kabel yang disediakan oleh produsen, atau pastikan bahwa kabel tersebut memenuhi persyaratan dasar petunjuk pemasangan radar.

Ambil contoh radar laut SPERRY VISIONMASTER FT, konfigurasi sensor dan pengaturan parameternya ditunjukkan pada Tabel 1-1-1. Perlu dicatat bahwa baud rate harus diatur sesuai dengan kebutuhan, jika pengaturan baud rate tidak konsisten, maka akan menyebabkan transmisi data yang tidak normal.

Tabel 1-1-1 Konfigurasi dan Pengaturan Parameter Sensor Radar SPERRY VISIONMASTER FT

pelabuhan	Kecepatan baud/(bit/s)	transduser	Jenis Port Serial
COM3	38400	kompas	RS-232 atau RS-422
COM3	4800	taksi meter	RS-232 atau RS-422
COM4	9600	monitor	RS-422
COM5	38400	AIS	RS-232 atau RS-422
COM7	4800	GPS	RS-232 atau RS-422
COM8	4800	sakelar internal	RS-232 atau RS-422

Konfigurasi I/O radar seri Furuno FAR-2××7 dengan beberapa sensor ditunjukkan pada tabel 1-1-2. Catu daya radar diperlukan untuk menyalakan prosesor, layar, unit kontrol, dan antena. Fungsi pemetaan otomatis terintegrasi dalam unit pemrosesan sinyal dan monitor kinerja terintegrasi dalam unit antena sebagai opsi. Fungsi sakelar internal radar beroperasi melalui koneksi LAN.

Unit antena dan unit prosesor berkomunikasi satu sama lain melalui RS-422 dengan kecepatan 115,2 kbit/s, dan unit prosesor serta unit kontrol juga berkomunikasi satu sama lain melalui RS-422 dengan kecepatan 19,2 kbit/s, keduanya menggunakan metode komunikasi asinkron. Hingga 8 radar dari seri yang sama dapat dihubungkan melalui HUB-100. Sistem Navigasi Inersia (INS) mendukung port LAN dan serial (RS-422/4800).

bit/s) koneksi.

Tabel 1-1-2 Radar Furuno dengan beberapa sensorI/O mengkonfigurasi

transduser	kode	I / O	koneksi perangkat keras
sensor busur	HDG A	MASUK	RS-422 iec61162-1 iec61162-2 (4800 ~ 38400 bit/s dapat disesuaikan)
	HDG B
navigator	NAV A	MASUK	RS-422 iec61162-1 iec61162-2 (4800 ~ 38400 bit/s dapat disesuaikan)
	NAV B
Meter (hanya data serial)	LOG A	MASUK	RS-422 iec61162-1 iec61162-2 (4800 ~ 38400 bit/s dapat disesuaikan)
	LOG B
AIS	AIS TD A	OUT	RS-422 IEC 61162-2 (38400 bit/s)
	AIS TD B
	AIS RD A	MASUK
	AIS RD B
ECDIS	ARPA A	OUT	IEC 61162-1 (4800 bit/s)
	ARPA B
LAN	INS	MASUK	100 Base-Tx
		OUT	100 Base-Tx

IX. Konektivitas sistem multi-radar

Berdasarkan Konvensi SOLAS 1974, kapal 3.000 tonase bruto ke atas diharuskan untuk dilengkapi dengan setidaknya dua sistem radar, setidaknya satu di antaranya adalah X-band. Beberapa radar dapat dilengkapi dengan Unit Interswitch untuk berbagi gambar. Sistem ini memiliki mekanisme pengaman kegagalan tunggal.

(i) Sistem radar ganda: Sistem ini dibagi menjadi konfigurasi frekuensi yang sama (baik X-band) dan heterodyne (X- dan S-band). Dalam sistem heterodyne, pemancar, antena, dan saluran transmisi harus dipertukarkan sebagai satu kesatuan. Pertukaran dilakukan melalui perangkat pertukaran yang ditunjukkan pada Gambar 1-1-16.

Gambar 1-1-16 Arsitektur Sistem Radar Ganda

(ii) Sistem multi-radar: Tiga set radar dan lebih banyak lagi tersedia melalui HUB-3000 Lakukan konfigurasi jaringan. Alamat IP, subnet mask, dan gateway harus diatur dengan benar. Setelah mengubah alamat IP, semua radar dan peralatan terkait yang tersambung ke LAN harus dihidupkan ulang.

Gambar 1-1-17 Konfigurasi Jaringan Multi-Radar dan ECDIS