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

2-boyutlu ya da 3-boyutlu Radarlar

Resim 1: Bir tipik 2-boyutlu radar çizgesi, döner kosekant-kare çizge

Resim 1: Bir tipik 2-boyutlu radar çizgesi, döner kosekant-kare çizge.

2-boyutlu ya da 3-boyutlu Radarlar

2-boyutlu Radar

Bir hava arama radarının çevresindeki bir belli büyüklükteki hava sahası içinde seyreden uçaklardan yansıyan işaretleri algılaması gerekir. Bu radarın anten çizgesi ilgili göreve göre uyumlandırılır. Genellikle fan pervanesi ya da kosekant-kare tipi bir çizge kullanılır. Bu tür uzay arama biçimine 2-boyutlu radar denir. Bu tür radarlarla hedefin sadece iki koordinatı ölçülebilir. Birbiri üzerinde seyreden iki uçak bu radarla sadece tek bir hedef gibi (ancak daha büyükçe) algılanabilir.

Üçüncü koordinat olan yükseklik bilgisi için (yükseklik açısı veya bundan hesaplanan uçuş yüksekliği) radar teknolojisinin başlarında (yaklaşık 2. Dünya Savaşı sırasında ya da savaş sonrası zamanda) birbiri ile bağlantılı iki radar kullanılmak zorunda kalınıyordu. Radarlardan biri arama radarı, diğeri ise bu iş için özel olarak geliştirilmiş yükseklik bulucu radar idi. Bu arama radarı ve yükseklik bulucu radarın her ikisi de ancak iki koordinatı ölçebiliyordu, yani her iki durumda da bu radarlar 2-boyutlu radarlar idi.

Askeri amaçla kullanılan radarlarda maliyet konusu ikinci planda kalır. Buna karşılık Hava Trafik Kontrol radarlarında radarın maliyeti çok fazla olamaz. Bu nedenle hava arama radarları genellikle 2-boyutludur. Uçuş yüksekliği daha sonra ikincil radar tarafından sağlanır.

Resim 2: Bir tipik 2-boyutlu radar çizgesi, bir kalem demet azimut azimut açısında mekanik olarak dönerken yükseklik açısındaki tarama elektronik gerçekleşiyor.

Resim 2: Bir tipik 2-boyutlu radar çizgesi, bir kalem demet azimut açısında mekanik olarak dönerken yükseklik açısındaki tarama elektronik gerçekleşiyor.

3-boyutlu Radar

Eğer üç koordinatın ölçümü de, aynı radar tarafından yapılabiliyorsa bu radara 3-boyutlu radar denilir.

Meteoroloji radarları 3-boyutlu radarların bir özel biçimidir. Bu radarlar hava sahasını, dikeyde ve yatayda çok dar açılı anten çizgesini spiral biçiminde hareket ettirerek tarama yaparlar. Ancak antenin yatayda dönerken, bir taraftan da inip kalktığı bir tam tur için gerekli süre 15 dakikayı bulabilir. Bu süre çok hızlı uçakların 15 dakikada çok büyük menziller kat etmesi nedeniyle bir hava gözetim radarı için uygun değildir. Böyle bir 15 dakikalık süre içinde bir süpersonik uçak 300 km gibi bir yol kat edebilir!

Hava gözetim amacıyla kurulan 3-boyutlu radarların ilk devreye alınma süreci yoğun bir teknik çaba gerektirdi. Bu radarlar için birden fazla sayıda paralel çalışan alım kanalı ve ilaveten birden fazla sayıda alım çizgesine sahip bir anteni gerekiyordu. Bu türe örnek Orta Güçlü Radar (Medium Power Radar, MPR) günümüzde artık kullanılmamaktadır. Bu radarın çok büyük boyuttaki parabolik anteninin 36 adet boynuz ışıyıcısı vardı ve birbiri üstüne yerleştirmiş, değişik yükseklik açılarına yönlendirilmiş bu boynuz ışıyıcılar 12 adet küçük alım çizgesi yaratıyordu. Yankı işaretlerinin işlendiği kanalın, bu 12 alım kanalından hangisi olduğu ve bu kanalla çalışan anten alım çizgesinin hangi yöne baktığı bilgisinden hareket edilerek, ara değerlendirme (interpolation) yöntemiyle hedefin daha kesin bir yükseklik açısı ve ardından ölçülen menzilden de faydalanarak hedefin yüksekliği hesaplanabiliyordu. Gönderim sırasında 12 yönün tamamı için aynı ayda bir büyük gönderim gücü gerekiyordu. Bu nedenle gönderici katlarının her ikisinde de 20 MW gibi darbeli yüksek güçlü klistron yükselticiler yer alıyordu.

Bir düzlemsel ya da sadece doğrusal faz dizi antene sahip eski 3 -boyutlu radarlar gözlem altındaki tüm yönlere aynı anda yayın yapamazlar. Bu antenler uzayda ancak birbiri ardından bir sınırlı açı içinde arama yapabilirler, yani bölgeler sırayla taranır. Burada iki olasılık bulunmaktadır: Anten azimut açısında dönerken yükseklik açısını elektronik olarak tarar, ya da her biri yarı kürenin dörtte biri olan 90° lik sektörü kapsayacak şekilde bir taşıyıcı üstüne monte edilmiş sabit dört antenle 360° nin tamamını tarar. Burada gönderim sırasında işaret yalnızca belli bir yöne yollanır ve bu yönden yankı işaretlerinin dönüşü beklenir.

Dönen antenlerin bir kritik sakıncası vardır. Her bir yükseklik açısı art arda tarandığından, zaman cetveli kısıtlaması nedeniyle tarama boşlukları meydana gelmemelidir, bu nedenle anten çok hızlı dönemez. Buna karşılık dört adetlik statik antene sahip radar, uzayı eşzamanlı taradığından bir zamansal üstünlüğe sahiptir ve radar verileri ayrı ayrı değil birlikte işler. Buradaki radar sistemi çok esnek konuşlandırılmıştır ve bir çok-işlevli radarın çoğu görevini de yerine getirebilir. Modern radarlar bu nedenle daima çok-işlevli radarlardır.

Sayısal demet biçimleme imkânının ortaya çıkması ve tüm alıcı kanalların paralel çalışabilmesi sayesinde bu zamansal sorunun tam olarak üstesinden gelinmiştir. Ancak, bir zamanki Orta Güçlü Radar da olduğu gibi gönderim anında tüm uzayın gönderim enerjisi ile aydınlatılması gerekir. Fraunhofer - Yüksek Frekans ve Radar Teknoloji Enstitüsünce patenti alınmış olan bir adet çok özel bir karga yuvası anten ile aynı radar noktasından tüm yarı küreyi eşzamanlı taramak mümkün olabilmektedir.