www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Çok Frekanslı Radar

Kommütatör
Dubleks
cihaz
Frekans
seçici
Alıcı f₂
Alıcı f₁
Geciktirme
kademesi
Toplama
devresi
Toplama
devresi
Çarpma
devresi
Gönderici f₁
Gönderici f₂
Modülatör
Modülatör
Senkron
cihaz

Resim 1: Frekans çeşitlemeli sözde evreuyumlu bir radarın blok şeması

Dipleks
Dubleks
aygıtı
Frekans
seçici
Alıcı f₂
Alıcı f₁
Geciktirme
katı
Toplama
devresi
Toplama
devresi
Çarpma
devresi
Gönderici f₁
Gönderici f₂
Modülatör
Modülatör
Eşzamanlayıcı

Resim 1: Frekans çeşitlemeli sözde evreuyumlu bir radarın blok şeması (Etkileşimli resim)

Çok Frekanslı Radar

Birden daha fazla frekansta yayın yapabilen radarlar (Frequency-Diversity Radar) şekilde görüldüğü gibi, anten çizgeleri karşılıklı örtüşen, birbirinden farklı bir veya daha fazla frekanstaki darbeyi sırayla yollarlar. Her bir hedefe ait algılama bölgesinden dönen birden daha fazla sayıda, frekansları farklı yankı işaretleri bir ortak mantık işleminden geçirilirler.

Uyumu sağlamak için alınan işaretler ayrı işlenir. İki göndericiyi paralel olarak çalıştırarak 3 dB lik bir ek kazanç sağlanır, farklı iki frekansta yayın yapılması ise radarın başarımı tipik 2,8 dB daha artar.

Çok frekanslı radar yönteminde, aynı Algılama Olasılığı ve aynı Hatalı Alarm Yüzdesi ile menzili bir hayli arttırmak mümkündür. Bunun fiziksel temeli, karmaşık yankı işaretlerinin dalgalanmasının (fluctuation) düzleştirilmesine (smoothing) dayanmaktadır. Taşıyıcı frekansların farklı olması nedeniyle hedefin ikincil ışıma çizgesinde farklılıklar ortaya çıkar ve uç değerler (yani en büyük ve en küçük değerler) birbirlerinden uzaklaşırlar. Bu bireysel işaretlerin toplanması ile ortaya çıkan işaret artık düzleşmiştir. Hedefin tanınma olasılığının yükseltilmesinin gerekli koşulu her bir yankı işaretinin birbirinden bağımsız olmasıdır. Bu da tam olarak gönderim- ve alım yankı işaretlerine ait çizgelerin birbiri ile örtüşmemesi durumdur. Eğer ilk frekansın yankısı en büyükse, o zaman çoğu kez ikinci frekansın yankısı en küçük olmakta iki işaretin toplamı bu durumda tekli işaretin ortalamasını değiştirmemektedir. Hedefin tanınma olasılığını artırarak en büyük menzil değerini yükseltmek için yankı işaretlerinin birbirlerinden bağımsız olması gerekir. Bu yöntemin sakıncası işaretlerin farklı çizgelere sahip olması nedeniyle radarın kolayca algılanarak düşmana bir hedef haline gelebilme ihtimalidir.

Çok frekanslı radar yöntemi aşağıdaki seçeneklerden birisi ile gerçekleştirilir:

  1. Farklı taşıyıcı frekansına sahip birkaç işaretin aynı anda yayınlanması en basit şekliyle birden daha fazla sayıda gönderici ve
    1. Farklı taşıyıcı frekansına sahip birkaç işaretin aynı anda yayınlanması en basit şekliyle birden daha fazla sayıda gönderici ve alıcının eşzamanlı çalışması ile gerçekleştirilebilir.
       
    2. Birbiri ardına bir zaman farkıyla yayınlanan birden daha fazla sayıda işaretin
      • gönderim darbesinden gönderim darbesine (Frekans Ataklık),
      • bir gönderim darbe süresinin içinde (Frekans Çeşitleme) ve
      • bir darbe grubunun ardından (sadece yüksek Darbe Tekrarlama Frekanslarında)
      ile taşıyıcı frekansı değiştirilebilir. Yukarıdaki seçenekler birlikte de kullanılabilir.

    Örneğin, ASR-910, tipi Hava Trafik Kontrol radarı birbirlerine zamansal kaydırılmış iki farklı gönderim darbesi ile çalışır (Frekans Çeşitleme), ve RRP-117 tipi Hava Savunma Radarı da benzeri şekilde iki frekans taşıyıcısı ile çalışır, buna ilaveten Darbe Sıkıştırma özelliği ile donatılmıştır. Darbe sıkıştırma yöntemi ile gönderilen işaretlerin izgesi (spectrum) güvenlik frekansları ile örtüşebilir. Bu kapsamdaki yasal kurallara dikkat edilmelidir.

    Zaman kaydırmalı işaret yollama yönteminin, aynı anda birden daha fazla sayıda işaret yollama yöntemine göre bazı üstünlükleri vardır:

    • farklı gönderim işaretleri birbirini etkilemez,
    • değişik göndericilerin aynı anda çalışmaması nedeniyle kurulu enerji gereksinimi azalır,
    • göndericilerinin ve anten sisteminin kurulması karmaşık değildir.

    Çok frekanslı radar yönteminin bir diğer önemli üstünlüğü de bu yöntemin oldukça iyi gürültü bağışıklığına sahip olmasıdır. Daha da önemli olan bir üstünlük ise her bir alım işaretinin daha fazla işlenebilmesidir. Çok-frekanslı işaretlerin frekans bileşenlerinin doğrusal olarak toplanması hedefin tanınma olasılığı arttıracaktır. Ancak gürültü bağışıklığı açısından tek frekansta yayın yapan bir radara göre sağladığı kazanç çok küçüktür.

    Örneğin ASR-910 tipi radar gibi, farklı iki frekansta göndericisi bulunan radarlarda bu yöntem çoğu kez yanlış algılanmakta ve bunun sanki bir yedekleme amacıyla yapıldığı, göndericinin birisinin devre dışı kalması durumunda ikincisinin devreye gireceği düşünülmektedir. Ancak bu durumda radarın tasarlanmış en büyük menzili 70%[1] kadar azalacaktır. Bu, genellikle uçuş ölçümlerinde fark edilse de sorunun kaynağı başka yerde aranır.

    1. Bu kayıplar: Ortalama Gönderim Gücünün -3 dB azalma miktarının dördüncü dereceden kökü ve Dalgalanma Kayıplarının 2 ila 2,8 dB kadar artmasından kaynaklanmaktadır.
Dipleks
Dubleks
aygıtı
Frekans
seçici
Alıcı f₂
Alıcı f₁
Geciktirme
katı
Toplama
devresi
Toplama
devresi
Çarpma
devresi
Gönderici f₁
Gönderici f₂
Modülatör
Modülatör
Eşzamanlayıcı

Resim 1: Frekans çeşitlemeli sözde evreuyumlu bir radarın blok şeması

Blok şemasındaki blokların işlevleri

Eşzamanlayıcı

Eşzamanlayıcı bir darbe merkezi gibidir ve radar aygıtındaki tüm zamansal akışı denetler. Gönderici, görüntü aygıtı ve bağlı diğer modüller için bir dizi eşzamanlı darbeler üretir.

Modulatör

Modulatör, gönderim anında göndericiye yüksek gerilim sağlar.

Gönderici

Radar gönderici ünitesi çok kısa süreli, çok yüksek güce sahip yüksek frekanslı darbeler üretir.

Dipleks
f1
f2
f1 için
kapı darbesi
f2 için
kapı darbesi

Resim 2: Dipleks

Kommutator
f1
f2
f1 için
kapı darbesi
f2 için
kapı darbesi

Resim 2: Dipleks

Zaman kontrollü bir anahtardır. Pasif çalışarak girişlere gelen yüksek frekans darbelerini çıkış kapısına yönlendirir, ya da aktif çalışarak, şekilde görüldüğü üzere, kapı darbeleri vasıtasıyla giriş darbelerini zaman kontrollü olarak çıkışa ayrı ayrı anahtarlar.

Bu aygıta Frekans Ayırıcı da denmektedir. Çok yüksek frekansların çok hızlı anahtarlaması gerektiğinden diğer bir adıyla Komütatör olarakta adlandırdığımız bu aygıt Dubleks Aygıtına benzer bir şekilde çalışır.

Dubleks Aygıtı

Tek bir anten kullanılması nedeniyle, anteni işaret alınması sırasında alıcıya, gönderim sırasında göndericiye yönlendirir. Bu anahtarlama yöntemi gönderim sırasında yüksek güçteki darbelerin alıcı giriş devrelerine zarar vermemesi bakımından çok önemlidir.

Anten

Anten, göndericiden gelen yüksek frekanslı enerjiyi elektromanyetik dalgalar halinde yayar ve gücü istenilen yönlere gönderir. Bu işlemin tersi yansıma işaretinin alınması sırasında da geçerlidir.

Frekans seçici

Frekans seçici bir nevi frekans süzgecidir. Gelen yansıma işaretleri frekanslarına göre ayırarak alıcıdaki uygun girişlere yönlendirir.

Alıcı

Alıcı gelen yansıma işaretini kuvvetlendirir ve demodüle eder. Çıkışında ekran aygıtı için video işareti hazırlar.

Eşzamanlayıcı

Bu aygıt gönderici, ekran ve diğer birimler için eşzamanlı saat darbesi üretir.

Geciktirme katı
f2  f1
Osiloskop
Gecikme süresi

Resim 3: Gecikme süresi

f2  f1
Osiloskop
Gecikme süresi

Resim 3: Gecikme süresi

Her iki işaretin yankısının aynı anda işlenebilmesi için birinci gönderim darbesinin yankısının, ikinci darbe süresi kadar geciktirilmesi gerekir.

Alıcı hattında bu gecikmeyi tekrardan geriye almak için (f2 darbesi hatırımız için bile daha hızlı hareket etmeyecektir!Smiley ) ancak f1 darbesinin tam aynı süre kadar geciktirilmesi ile olur, böylece her iki yankının işlenmesi eşzamanlı gerçekleşebilir.)

İlk gönderilen darbenin osiloskopta yine ilk görüntülenen darbe olduğuna dikkat ediniz, yani solda gösterilen darbe!

İşaretlerin işlenmesi

Çoklu-frekans radarlarında her bir işaret ayrı kanallarda paralel olarak işlenir, toplanır ve bir belirli eşik değeri ile karşılaştırılır. Kullanılan çeşitli işleme yöntemleri aşağıdadır:

Bahsedilen işleme yöntemlerinden duruma uygun olanının seçilmesi ile bir yüksek verimlilik elde edilebilir.
Hangi radar aygıtında hangi yöntemin kullanılacağı genellikle firma sırrı olarak kalır ya da en azından gizlilik sınıflamasına tabi tutulur.

Radar ekranı

Radar ekranı hedefin grafiksel olarak konumunu gerçek zamanlı olarak görüntüler. İsteğe bağlı olarak hedefin kimliği ve rotası gibi ilave bilgiler de görüntülenebilir.