www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Rayleigh- ve Mie-Saçınımı

Rayleigh
Mie
Optik
A
B

Resim 1: Etken yansıtırlık yüzeyinin frekansa bağlılığı

Rayleigh-
bölgesi
Mie- bölgesi
Optik-
bölge
A
B

Resim 1: Etken yansıtırlık yüzeyinin frekansa bağlılığı

Rayleigh- ve Mie-Saçınımı

Yandaki resim küre biçimli bir yansıtıcıya ait farklı yansıtma koşullarının olduğu bölgeleri göstermektedir. Optik yansıtma koşullarının hakim olduğu bu bölge (ki en sık kullanılan hal) yansıtıcının geometrik boyutlarının dalga boyundan çok daha büyük olduğu, 2π·r / λ oranının 10 dan büyük olduğu bölgedir. Bu bölgede radar kesiti frekanstan bütünüyle bağımsızdır. Kürenin bu bölgedeki radar kesiti σ = π·r2 dir.

λ dalga boyunun yaklaşık küre çevresi kadar, yani 2π · r civarında olduğu bölgede girişimler meydana gelir, böylece radar kesiti A maksimum noktasında tınlaşım sonucunda optik bölgede hesaplanan değerden 4 kat fazla olduğu bir değere sahip olabilir, yine B minimum noktasında ise bu değer yaklaşık 4 defa daha azdır. Bu bölge „Mie” yada „rezonans bölgesi” olarak adlandırılır.

Bir metre çapında ki bir kürenin A noktasında ki rezonans frekansı yaklaşık 95 MHz dir. Optik bölge ise 950 MHz den sonra başlar.

„Rayleigh-Saçınımı” bölgesindeki küre biçimli yansıtıcının çevresi λ dalga boyundan daha küçüktür. Burada etken radar kesiti σ = π·r2 · 7,11 · ( 2π·r / λ )4 formülü ile hesaplanır. „Rayleigh-Saçınımı” meteoroloji radarlarında kullanılan tipik bir uygulamadır.

Hava savunma ve uçuş güvenlik radarlarında L-bandının daha altında ki frekans bölgesinde bile Mie -saçınımı göz ardı edilmez. 1 GHz in üzerinde ki frekans bölgesinde ise büyük ölçüde optik koşullar daha ağır basar.

Niteliksel Türetme

Bild 2: Zeitliche Verzögerung der umlaufenden Welle zur direkt reflektierten Welle

Resim 2: Doğrudan yansıyan dalgaya göre dairesel dönen dalganın zamansal gecikmesi

Girişim ile ortaya çıkan enerji bileşenlerinden ilki küre merkezinde 180° lik bir faz kaymasına uğrayarak yansıyan enerjidir. İkincisi ise bir dairesel dönen dalganın (creeping wave) küre merkezinde art arda bükülmesiyle meydana gelen bileşenidir. Bu dairesel dönen dalga küre çapına bağlı olarak bir dolambaçlı yolu (detour) takip eder. Resim.1 de görüldüğü gibi her iki bileşenin yerel maksimumları eş fazlı ve yerel minimumları ise zıt fazlıdır.

Konuyu daha basit bir şekilde şöyle anlatabiliriz: Dairesel dönen dalgalar doğrudan küre yüzeyinde ilerler, dolambaçlı yol Resim.2 de görüldüğü gibi küre çapı ile küre kesitinde ortaya çıkan çemberin yarı değerinin toplamından faydalanılarak hesaplanabilir. Eğer dolambaçlı yol dalga boyunun yarı değerine eşitse ilkin maksimum meydana gelir, keza dolambaçlı yoldan kaynaklanan zamansal gecikme (yansımadaki faz kaymasında olduğu gibi) 180° dir. Bundan sonraki tüm maksimum ve minimumlar dolambaçlı yolun yarı dalga boyunun tek ve çift katlarına eşit olduğu durumlarda meydana gelir.

Örneğin eski tip Rus VHF- radarları 145 ila 175 MHz frekans aralığında çalışırlar, bu 1,7 ila 2,1 metre dalga boyuna karşılık gelir. Bir avcı jet uçağının (gövde çevresi yaklaşık 2,5 ila 4 m) geometrik boyutları için söz konusu diyagramda bu ilk birinciden ikinciye kadarki minimumlara denk düşer (B harfi olan).