Test: Radarantenner

Lukket eller åpent øye

TEKST OG FOTO: ATLE KNUTSEN
De fleste fritidsbåtradarer benytter 2 kw lukkede antenner (den runde bløtekaken som kalles dom på fagspråket). Men, også radarantenner med åpen vinge er blitt et vanligere syn på fritidsbåter. Etter hvert som utstyrsnivået øker om bord, velger man også på øverste hylle med hensyn til radar – og da kan det for mange være fristende å gå opp fra 2 til 4 kw, og gjerne med en åpen vinge. Noen velger det ganske sikkert av estetiske hensyn, men det ligger store forskjeller i de to alternativene også på radarbildets kvalitet. Prismessig tilhører de to antennetypene definitivt forskjellige verdener – men er man en kyndig bruker og anvender radaren mye, har den åpne 4 kw antennen åpenbare fortrinn i forhold til den lukkede.
Litt grunnteori
Radar er forkortelse for Radar-detection and Ranging. Radaren består i sin enkleste form av en sender og en mottaker. Den sender ut elektromagnetiske signaler som reflekteres av gjenstander og returneres til mottakeren i løpet av mikrosekunder. Instrumentet måler tidsforskjellen fra signalet ble sendt ut til det kommer i retur, samt måler volumet av retursignalene, og regner på bakgrunn av det ut avstanden og størrelsen på ekkoet, som deretter presenteres som et endimensjonalt bilde av omgivelsene på radarskjermen. Dermed gjør radaren det mulig å bestemme retning på og avstand til objekter i radarens nærhet. En riktig innstilt radar, gir et godt bilde av alle objekter som kan reflektere et ekko i situasjoner hvor det menneskelige øye ikke strekker til – for eksempel i mørke, tåke eller regnvær.
Det er tre momenter ved selve radaren som bestemmer to helt sentrale egenskaper: Hvor langt radaren ser og radarbildets oppløsning.

Utgangseffekt (sendekraft): Bestemmer radarsignalenes teoretiske rekkevidde.
Strålebredde (også kalt Lobe-vinkel): Er den horisontale radarstrålen. Den bestemmer radarbildets oppløsning. Som vi skal komme nærmere inn på, gir smal strålebredde bedre oppløsning enn bred strålebredde.
Antennebladets bredde: Bestemmer strålebredden.
Antennens plassering
I tillegg til utgangseffekten, er antennehøyden (altså hvor høyt antennen er montert på båten) også med på å bestemme radarsignalenes rekkevidde. Forenklet sagt vil en høyt montert radar nå lenger enn en lavt montert radar med tilsvarende effekt. Selv med tilstrekkelig utgangseffekt (for eksempel en 4 kw radar med en teoretisk rekkevidde på 72 nautiske mil) vil ikke radaren kunne se lenger enn horisonten. Radarens rekkevidde bestemmes altså av to faktorer - nemlig antennehøyde og utgangseffekt. Lang rekkevidde er imidlertid ikke så interessant for oss fritidsbåtbrukere fordi man ved å zoome ut radarbildet for å dekke et større område rundt fartøyet, øker faren for at man får uønskede reflekser og støy fra nærområdet rundt båten (for eksempel sjøstøy), og da er man i praksis blind. Det vi ønsker å få ut av radaren er et så godt som mulig radarbilde (det vil si med minst mulig støy, og flest mulig detaljer) i et område på 1-2 nautiske mil rundt båten, og da er antennehøyden av mindre betydning.
Hva er utgangseffekt?
Effekten er volumet på det elektromagnetiske signalet du sender ut. Samles denne energien i en smal stråle vil mer av strålevolumet treffe det målet du skal se enn om du har en bred stråle. En åpen radarantenne har en smalere stråle enn en lukket antenne fordi antennebladet er bredere på den åpne antennen enn på den lukkede. Det smaleste bladet (på den lukkede) sender ut signalene med større spredning, og dermed blir signalene også spredt over et større areal. Som en konsekvens av dette vil energien som blir reflektert (sendt tilbake som ekko til båten) bli mindre og rekkevidden dermed reduseres.
Et eksempel: En hageslange med en dyse er et godt eksempel på nettopp dette. Gitt at vannmengden som sendes inn i hageslangen er konstant (trykket), kan du justere strålens spredning. Samme vannmengde kommer ut av slangen med en spredt stråle som med en konsentrert stråle. Men, det er også en stor forskjell: Hvis man retter den spredte strålen mot en vegg, kommer det svært lite vann i retur. Og sprer du strålen, blir strålen dessuten kort. Konsentrerer du derimot vannmengden i en smal stråle, vil denne rekke mye lenger, og mye vann vil bli slynget tilbake når strålen treffer veggen.
Antennebladets bredde
I denne testen er det i første rekke antennebladets bredde (og dermed strålebredden) som er årsaken til forskjellene i det vi får presentert på radarskjermen. Antennebladets bredde bestemmer bredden på det elektromagnetiske signalet som sendes ut (strålebredden). En åpen antenne (en bred antenne) vil sende ut en smal stråle. Dermed vil mye mer energi treffe målene – også de små målene, som bøyer, staker osv. Den smale strålen vil kappe opp radarmålet i flere mindre biter enn en bred radarstråle. En lukket antenne (en smal antenne) sender ut et bredt signal. Følgelig treffer mindre energi objektene i båtens nærhet og mindre energi sendes dermed også i retur til båten og signalene blir svakere. Dessuten vil energien treffe ett større område og resultere i et mindre detaljert radarbilde.
Et eksempel: Strålebredden kan sammenlignes med kakestykker. Den lukkede antennen har kakestykker som er tre ganger så brede som den åpne. Den energien som en lukket antenne sender ut spres over et område som er tre ganger så bredt sammenlignet med den åpne antennen. Det betyr, som tidlige nevnt, at mer energi treffer hvert enkelt mål med en åpen antenne (smal stråle) og at en åpen antenne i tillegg får tre ganger så god oppløsning i horisontalplanet og kan tegne et bilde som ligner mer på virkeligheten enn det den lukkede kan.
Forskjellen i praksis
På den avstanden vi gjorde testen, dekker kanalen ca 4-5 grader av radarens strålebredde (Lob-vinkel). I og med at kanalen er smalere enn strålebredden er på den lukkede antennen vil ingen av signalene fra radaren sendes gjennom kanalen. Strålen er så bred at signalene også treffer sidene i kanalen. Dermed sendes ekkoet tilbake til båten fordi radaren tror det er noe foran fartøyet. Dermed flyter kanalen sammen på skjermen og gjør det umulig å avgjøre ut fra radarbildet om det fins en åpning eller ikke. Dersom man skal få et tilstrekkelig godt radarbilde av kanalen, må altså radarens strålebredde være mindre enn vinkelen på kanalåpningen på den gitte avstanden. Og det ér strålen fra den åpne antennen. Antennens vinkel er så mye skarpere at signalet går tvers gjennom kanalen uten å treffe noe i den andre enden. Dermed registrerer den at det ikke er noe foran båten, og kanalen presenteres som åpen på skjermen.

Vekt og pris
Konklusjonen er at en stor, åpen radarantenne gir et bilde som er så likt kartbildet som mulig. I så henseende er en åpen antenne mange ganger bedre enn en lukket. Ulempen med denne typen radar, er for det første at den veier vesentlig mer enn en lukket antenne. En lukket 4 kw antenne veier til sammenligning 10 kg, mens en åpen antenne veier 30 kg. For det andre er den betydelig dyrere, først og fremst fordi den har et avansert motorsystem som sikrer at den roterer kontinuerlig under alle vindforhold opp til 100 knop. For det tredje vil en åpen radarantenne krever mer kunnskap i forhold til å justere radarbildet optimalt.
Også en lukket antenne er et uovertruffent navigasjonshjelpemiddel ved dårlig sikt. Man får inn bra ekko fra staker og andre båter, men bildet er mindre detaljert enn det en åpen antenne gir. Siden den lukkede antennen i praksis er en ”dårligere” radar enn den åpne, vil den også være lettere å justere for å fjerne uønsket støy. Dette er et resultat av at signalene blir spredt over en større bredde, og ulempen er at sjansen for å se de små objektene rundt båten også reduseres. Derfor er kartoverlay-funksjonen et godt supplement dersom man skal bruke en lukket radar på en optimal og sikker måte.
FAKTA:

	Åpen	Lukket
Strålebredde (-3Db)	1,75 grader	4,9 grader
Rekkevidde (teoretisk):	72 n.mil.	24 n.mil.
Utgangseffekt:	4 kw	2 kw
Antennebredde:	130 cm	45 cm
Vekt:	30 kg	9 kg
Strømforbruk (typisk)	46 watt	28 watt
Pris (veil. i kroner):	40.250	14.250