www.radartutorial.eu Radar Temelleri

2-boyutlu ya da 3-boyutlu Radarlar

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

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

2-boyutlu ya da 3-boyutlu Radarlar

2-boyutlu Radar

Bir hava arama radarının çevresindeki bir belli büyüklükteki hacim içinde seyreden uçaklardan yansıyan sinyalleri algılaması gerekir. Bu antenin çizgesi her tür göreve uygun olarak ayarlanabilir. Genellikle fan pervanesi ya da kosekant-kare tipi bir çizge kullanılır. Bu tür arama 2-boyutlu arama olarak adlandırılır. Bu tür radarlarla hedef nesnenin sadece iki koordinatı ölçülebilir. Birbiri üzerinde seyreden iki uçak bu radarla sadece tek bir hedef gibi (ancak daha büyükçe) algılanabilir.

Üçüncü koordinat 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. Radarın biri arama radarı olarak, diğeri ise yükseklik bulucu radar olarak çalıştırılıyordu. Bu iki tip arama radarı ve yükseklik bulucu radar 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 burada kullanılan hava arama radarları 2-boyutludur. Uçuş yüksekliğini bulmak için ikincil radarlar tesis edilir.

Resim 2: Bir tipik 2-boyutlu radarın çizgesi, bir kalem demet azimut açısında mekanik olarak dönerken yükseklik açısında elektronik kumandayla hızla inip çıkıyor

Resim 2: Bir tipik 2-boyutlu radarın çizgesi, bir kalem demet azimut açısında mekanik olarak dönerken yükseklik açısında elektronik kumandayla hızla inip çıkıyor.

3-boyutlu Radar

Eğer üç koordinatın ölçümü bir radarda yapılabiliyorsa bu radara 3-boyutlu radar denilir.

3-boyutlu radarların bir özel biçimi meteoroloji radarlarıdır. Bu radarlar çok dar açılı bir anten demetini spiral biçiminde hareket ettirerek tarama yapar. Bununla beraber antenin tüm yönlerde yatayda dönerken 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. Bu 15 dakikalık sürede bir süpersonik uçak 300 km gibi bir mesafe kat edebilir!

Hava gözetim amacıyla kurulan 3-boyutlu radarların ilk devreye alınma süreci yoğun teknik çabaları gerektirir. Bu radarlar sinyal alım süresince birden fazla sayıda paralel çalışan alım kanalı ve yine birden fazla sayıda anten alım çizgesi bulundurmak zorunda kalıyordu. Bu tür, örneğin Orta Güce Sahip Radarlar (Medium Power Radar, MPR) günümüzde artık kullanılmamaktadır. Bu radarın çok büyük boyuttaki parabolik anteninin 36 adet boynuz ışıyıcısı vardı ve değişik yükseklik açılarına ayarlanacak şekilde birbiri üstüne yerleştirmiş bu boynuzlar 12 adet küçük alım çizgesi yaratıyordu. Bu 12 kanaldan hangisinin işlediği ve bu işleyen kanalın anten alım çizgesinin hangi yöne baktığı bilgisinden hareket edilerek ara değerlendirme (interpolation) yöntemiyle daha hassas bir hedef yükseklik açısı ve bundan faydalanarak hedefin menzili hesaplanabiliyordu. Gönderim sırasında 12 yönün tamamına aynı ayda bir büyük güce sahip sinyal yollamak gerekiyordu. Bu nedenle gönderici katlarının her ikisinde de 20 MW gibi bir darbe gönderebilen yüksek güçlü klistron yükselticiler yer alıyordu.

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

Dönen antenlerin bir olumsuz sakıncası vardır. Her bir yükseklik açısı art arda tarandığından, kısıtlı zaman cetveli koşullarında taramada boşlukların oluşmasını önlemek için anten çok hızlı dönemez. Buna karşılık statik anten tipi dört adet radarın uzayı eşzamanlı taraması nedeniyle zamansal bir üstünlüğe sahiptir ve radar bu verileri birlikte işler. Buradaki radar sistemi çok esnek konuşlandırılmıştır ve çok-işlevli radar gibi çalışır. Bu nedenle modern radarlar daima çok-işlevli radarlardır.

Sayısal demet biçimleme imkânının devreye girmesi ve tüm alıcı kanalların paralel çalışabilmesi sayesinde bu zamansal sorunun tam olarak üstesinden gelinmiştir. Bununla beraber, bir zamanki Orta Güce Sahip Radarlarında 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.