www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Boşluk Zayıflaması

Boşluk zayıflaması, yada boşluktaki zayıflama, elektromanyetik dalgaların boşlukta yayılmaları sırasında maruz kaldığı zayıflamadır. Bu kayıp miktarı, elektromanyetik dalgaların zayıflatıcı etkileri bulunan (örneğin hava gibi) ortamlardan geçişi sırasındaki kayıpları veya yansımalar sonucu ortaya çıkan ilave kayıpları içermez. İdeal olarak bir boşluk zayıflaması vakumda meydana gelir. Örnek olarak, uzaydaki uyduların birbirleri arasındaki direk radyo iletişimi verilebilir.

Ancak, radar denklemi ile gerekli gönderim gücü ve alıcı duyarlılığı hesaplanırken bazı önemli kriterlere de dikkat etmek gerekir.

Resim 1: Bir küre yüzeyindeki güç yoğunluğu

Grafik: farklı büyüklükte iç içe eş merkezli iki küre yüzeyi üzerinde bulunan parçalar, mesafe (yarıçap) arttıkça sabit kalan gücün isabet ettiği yüzeyin dahada büyüdüğünü gösteriyor. Böylece mesafe artışının güç ypğunluğunda bir azalmaya yol açtığını söyleyebiliriz.

Resim 1: Bir küre yüzeyindeki güç yoğunluğu

Boşluk zayıflamasının meydana gelişi

Bir yön bağımsız küresel ışıma kaynağından (isotropic radiator) yüksek frekanslı enerji her yönde eşit olarak dağılır. Böylece küre ışıyıcının etrafında eş güç yoğunluğuna sahip yüzeyler meydana gelir. Küre yarıçapı arttıkça enerji daha büyük bir yüzeye yayılır. Diğer bir ifade ile: sanal ve aynı büyüklükteki bir yüzey, aradaki mesafe (yarıçap) arttıkça, daha küçük bir güç yoğunluğuna sahip olacaktır.

Küçük boyutlara sahip bir yüzey, kaynak ile aradaki mesafe çok büyük olduğu durumlarda bükümü göz ardı edilip, düz bir dalga cephe yüzeyi gibi düşünülebilir. Alıcı anten bu dalga cephesinden enerji alır. Yoğunluğu bilinen bu enerji, belirli bir anten yüzeyine (AW etken anten yüzeyi) isabet eder. Etken anten yüzeyi antenin kazancına doğru orantılıdır ve sinyalin dalga boyuna bağımlıdır. Teorik olarak kayıpları bulunmayan her bir anten için, biçiminden bağımsız olarak aşağıdaki ilişki geçerlidir:

Aeff = λ2 Formülde: Aeff = Etken anten yüzeyi
λ = Dalga boyu
G = Anten kazancı
(1)


G 4 · π

Bu Aeff yüzeyi alıcı antenin gönderici antene olan uzaklığından bağımsızdır. Artan mesafe ile güç yoğunluğu azaldığından, alıcı antenler daha uzun mesafelerde bulunan gönderici antenlerden daha küçük miktarlarda enerji alabileceklerdir. Bu azalma miktarının nedeni mesafeden kaynaklanan zayıflamadır ve boşluk zayıflaması adı verilir. Bu, elektromanyetik dalgalarının gücünün boşlukta gönderici ile alıcı arasında mesafenin artışı sonucu ışıma ıraksayının (diverjansının, İngilizcesi: divergence) hangi kuvvetle azaldığını gösterir.

Hesaplama

Pratik olarak boşluk zayıflaması, alıcı antene olan mesafeyi yarıçap olarak kabul eden küre yüzeyinin, alıcı antenin etken yüzeyine oranıdır. Küre dış yüzeyi Aküre = 4πr2 ve antenin kazancı dikkate alınmadığı durumdaki, keza genellikle 1 alınmaktadır, anten etken yüzeyi Aeff = λ2·G / 4π ifadeleri formüle konulduğunda boşluk zayıflaması:

Formül (2)

Boşluk zayıflamasının dışında, yüksek frekanslarda yeryüzü atmosferi içinde moleküler soğurulmaya (su buharının, oksijenin ve diğer gazların rezonans frekansına bağlı), hemde havanın basıncına ve nemine bağlı olarak ilave zayıflamalar da meydana gelir. Yani bahsettiğimiz boşluk zayıflamasından çok daha büyük bir gerçek zayıflama ortaya çıkar.