www.radartutorial.eu 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 kullanılanı) yansıtıcının geometrik boyutlarının dalga boyundan çok daha büyük, 2π·r / λ oranının 10 dan büyük olduğu bölgedir. Bu koşullar altında Etken Yansıtırlık Yüzeyi frekanstan bütünüyle bağımsızdır. Kürenin bu bölgedeki yansıtırlık yüzeyi σ = π·r2 dir.

λ dalga boyu yaklaşık küre çevresi kadarsa, yani 2π · r civarında ise, girişimler (interference) meydana gelir, böylece A noktasında Etken Yansıtırlık Yüzeyi tınlaşım (resonance) sonucu, yukardaki formülde optik koşullar için hesaplanan değerin 4 katı gibi bir değere ulaşabilir. Benzeri şekilde bu değer B noktasında dörtte bir değerine düşer. Bu bölgeye „Mie Bölgesi” denilmektedir.

Bir metre çapında ki bir kürenin resimdeki A noktasında tınlaşım 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 Yansıtırlık Yüzeyi 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 altındaki frekans bölgesinde bile Mie -saçınımı göz ardı edilmez. 1 GHz in üzerindeki frekans bölgesinde ise büyük ölçüde optik koşullar daha ağır basar.

Niteliksel Türetme

Resim 2: Dönen dalganın doğrudan yansıyan dalgaya göre zamansal gecikmesi

Resim 2: Dönen dalganın doğrudan yansıyan dalgaya göre zamansal gecikmesi

Konuyu daha basit bir şekilde şöyle anlatabiliriz: Dairesel dönen dalgalar doğrudan küre yüzeyinde ilerler, kat edilen dolambaçlı yol Resim.2 de görüldüğü gibi küre çapı (2 defa yarıçap) ile küre kesitinin çemberinin yarı değerinin toplamından faydalanılarak hesaplanabilir. Eğer dolambaçlı yol dalga boyunun yarısına eşitse, ilkin en büyük değer meydana gelir, dolambaçlı yoldan kaynaklanan zamansal gecikme (yansımadaki faz kaymasında olduğu gibi) yine 180° dir. Bundan sonraki tüm en büyük değerler ve en küçük değerler 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 arasındaki dalga boyuna karşılık gelir. Bir avcı jet uçağının (gövde çevresi yaklaşık 2,5 ila 4 m) geometrik boyutları, Resim. 1 deki birinci en küçük değer (B harfinin üzerindeki) ile ikinci en küçük değer arasındaki bölgeye denk düşer.