Radartutorial .eu

Çok Frekanslı Radar

Birden fazla frekansta yayın yapabilen radarlar, şekilde görüldüğü gibi, anten karakteristikleri örtüşen, birbirinden farklı bir veya daha fazla frekanstaki dalgaları sırayla yollarlar. Dönen sinyaller, uyumu sağlamak için ayrı ayrı işlenir. İki göndericiyi paralel olarak çalıştırmak, 3 dB lik bir ek kazanç sağlar, buna ilaveten, farklı iki frekansta yayın yapılması radarın performansını tipik olarak 2.8 dB daha arttırır.

Çalışma Prensibi

Senkron cihaz

Bu cihaz gönderici, ekran ve diğer birimler için senkron darbe üretir.

Modülatör

Modülatör, gönderici birimine gönderme sırasında yüksek gerilim beslemesi anahtarlar.

Gönderici

Radar gönderici ünitesi, çok kısa süreli, ama çok yüksek güçte radyo frekans darbelerini anten vasıtasıyla yollar.

Komütatör

Komütatör (Latince kökenli bir kelimedir, „toplama barası” veya „arabulucu” gibi anlamı vardır) aslında zaman kontrollü bir anahtardan başka bir şey değildir. Komütatör pasif çalışan bir cihazdır, ya girişlere gelen yüksek frekans darbelerini çıkış kapısına yönlendirir, yada aktif çalışarak şekilde görüldüğü üzere, kapı darbeleri vasıtasıyla giriş darbelerini zaman kontrollü olarak çıkışa ayrı ayrı anahtarlar.

Yüksek frekanslarda anahtarlamanın çok hızlı olması gerektiğinden komütatörde dupleks cihazında kullanılana benzer bir anahtarlama devresi bulunur.

Dupleks cihazı

Tek bir anten kullanılması nedeniyle antenle olan bağlantı dupleks cihazı sayesinde alma sırasında alıcıya, gönderme sırasında göndericiye yönlendirilir. Bu anahtarlama gönderme sırasında yüksek güçte ki darbeların alıcı giriş devrelerine zarar vermemesi bakımından çok önemlidir.

Anten

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

Frekans seçici

Frekans seçici bir nevi frekans fitresidir. Gelen yansıma sinyalleri frekanslarına göre ayırarak alıcıdaki uygun girişlere yönlendirir.

Alıcılar

Alıcılar gelen yansıma sinyalini kuvvetlendirir ve demodüle eder. Alıcı çıkışında ekran birimi için video sinyal temin eder.

Geciktirme kademesi

Gönderici de f₁ darbesi, f₂ darbesine göre belirli bir süre geciktirilir. Bu gecikmeyi alıcı yolunda geri almak için, f2 darbesi aynı süre ile geciktirilir (f₁ darbesi biz istesek dahi daha hızlı olamaz! ). Bu sayede, her iki yansıma sinyali aynı anda işlenebilir. İlk gönderilen sinyalin ekranda önce ekranın sol tarafında görüntülendiğine dikkat ediniz!

Sinyallerin işlenmesi

Çoklu frekans radarlarında her bir sinyal ayrı kanallarda paralel olarak işlenir, toplanır ve bir belirli eşik değeri ile karşılaştırılır.

• tüm kanallarda ki genlik değerlerin doğrusal olarak toplanması (düşük gürültü bağışıklığı ile azami menzilde);
• tüm kanalların genlik değerlerinin çarpılması (azami gürültü bağışıklığı ile azamimi menzilin en az değerinde);
• tüm kanal genliklerinin karelerinin toplanması (en iyi yöntem!);
• kanalların genliklerinin doğrusal olarak toplanıp ardından kısmi toplamlarının çarpılması (Bu yöntem yukarda ki blok şemasında gösterilmiştir.);
• kanalların genliklerinin çarpılarak çıkan kısmi sonuçların toplanması.

Duruma uygun olarak yukarda ki işleme yöntemlerden biri seçilerek yüksek bir verim alınabilir.
Hangi radarda bu yöntemlerden hangisinin uygulandığı çoğu kez üretici firma sırrıdır yada en azından bir gizlilik kademesine tabidir.

Ekran

Ekran hedefin gerçek zamanlı olarak grafiksel olarak konumunu gösterir. Ayrıca hedefin kimliği gibi ilave bilgilerde görüntülenebilir.

Özet

Çok frekanslı radar yöntemlerinde eşit algılama ihtimali ve eşit yanlış alarm yüzdesi ile yüksek değerlerde azami menzilleri yakalamak mümkün olmaktadır. Fiziksel yöntemlerle karmaşık yansıma sinyalleri düzeltilirler. Hedefin değişik taşıyıcı frekanslar için ikincil yayın diyagramlarında ki farkların sonucu olarak uç değerleri (azami ve asgari) birbirlerine yanaşırlar. Tek tek alınan sinyallerin toplanması ile düzgün bir sinyal değeri elde edilir. Hedef algılama olasılığının yükseltilmesi ile daha yüksek menzillere ulaşmak için gerekli şart ayrı ayrı gelen yansımış sinyallerden bağımsız olmaktır. Bu da farklı spektrumda gönderilen sinyallerin ve bunun sonucu olarak gelen yansıma sinyallerinin birbiriyle örtüşmemesi halidir.

Çok frekanslı radar yöntemleri aşağıda ki tekniklerden birisi ile gerçekleştirilir:

1. Değişik taşıyıcı frekanslarda ki sinyallerin aynı anda yayınlanması en basit şekliyle eşzamanlı çalışan birden çok gönderici ve alıcılarla yapılabilir.
    
2. Zaman kaydırılmış birden çok sinyalin taşıyıcı frekansların değiştirilmesi:
   • darbeların birbiri ardından yollanması (Frekans Çevikliği),
   • gönderilen tek bir darbe süresi içerisinde (Frekans Çeşitliliği) ve
   • bir darbe grubunun ardından (sadece yüksek darbe tekrarlama frekanslarında mümkün)

   gerçekleştirilir. Yukarda ki yöntemler birlikte de kullanılabilir.

Örneğin, ASR-910, tipi ATC (Hava Trafik Kontrol) radarı birbirlerine zaman olarak kaydırılmış olarak gönderilen iki frekansta çalışır (Frekans Çeşitleme), ve RRP-117 tipi hava savunma radarı benzeri şekilde iki frekans taşıyıcısı ile çalışır, buna ilaveten darbe sıkıştırması özelliği vardır. (Darbe sıkıştırma yöntemi ile gönderilen sinyallerin frekanslarının güvenlik frekansları ile örtüşmesi nedeniyle, dikkat edilmesi gereken başka yasal kurallarda bulunur.)

Zaman kaydırmalı sinyal yollama yönteminin, aynı anda birden çok sinyal yayınlama yöntemine göre bazı avantajları vardır:

• gönderilen farklı sinyaller birbirini etkilemez,
• değişik göndericilerin aynı anda çalışmamasından ötürü enerji talebinde rahatlama getirir,
• göndericilerin ve anten sistemi daha kolay tesis edilir.

Çoklu frekans yönteminin en önemli avantajı yüksek gürültü bağışıklığıdır. Bunun yanında alınan her bir sinyalin sonra ki işlenmesinin önemli bir etkisi vardır. Çoklu frekans sinyallerinin frekans bileşenlerinin doğrusal olarak toplanması hedefin tanınma olasılığı arttıracaktır. Bununla beraber bu gürültü bağışıklığı açısından tek frekansta yayın yapan bir radara göre çok küçük bir kazanç sağlayacaktır.

Örneğin ASR-910, tipi radar gibi iki farklı frekansta göndericisi bulunan radarlarda neden bu yöntemin kullanıldığı çoğu kez yanlış algılanmakta ve bunun altında bir yedekleme endişesi yattığı düşünülmektedir. („Göndericinin biri arızalanırsa diğeri devreye alınır!”) Halbuki bu durumda radarın tasarlanmış azami menzili 70% ¹) kadar azalacaktır. Bu gerçek genellikle uçuş kontrolce fark edilir, ama nedeni başka yerde aranır.

¹)- 3 dB (azalan gönderici gücünden) gelen kayıplar buna ilaveten -(2 to 2,5)dB dalgalanma kayıpları toplamınının 4. dereceden küp kökü