www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Frekans Modüleli Kesintili Sürekli-Dalga Radarı (FMKSD-radarı)

PIN-diyot
anahtarı

Resim 1: Bir FMKSD-radarı gönderim sinyalini kesmek için ilaveten bir PIN-diyot anahtarı kullanır.

sägezahn VCO BF -3dB PowerAmp TxAnt RxAnt LNA Mix TP PIN switch control out
PIN-diyot
anahtarı

Resim 1: Bir FMKSD-radarı gönderim sinyalini kesmek için ilaveten bir PIN-diyot anahtarı kullanır. (Etkileşimli resim)

Frekans Modüleli Kesintili Sürekli-Dalga Radarı (FMKSD-radarı)

PIN-Dioden-
Schalter

Resim 1: Bir FMKSD-radarı gönderim sinyalini kesmek için ilaveten bir PIN-diyot anahtarı kullanır.

Bir Frekans Modüleli Kesintili Sürekli-Dalga Radarı, FMKSD-radarının (ya da KFMSD-radarının) radar teknolojisinde çok özel bir yeri bulunmaktadır. Ölçüm yapılırken gönderim sinyali geçici olarak kesilir. Şeklen bu anlamda bu radar bir darbe radarıdır. Antene sinyal gönderilmesi durdurulduğu sırada da gönderici frekans üretimi sürdürür ve alıcıya frekansını aşağıya kaydırma işleminde kullanması için gerekli frekansı sağlar. Menzil hesaplanma ölçüm işleminde bir FMSD-radarında (Frekans Modüleli Sürekli Dalga) olduğu gibi güncel gönderim frekansı ile yankı sinyalinin taşıyıcı frekansı arasındaki fark kullanılır. Bu ölçüm intra-darbe modülasyonla çalışan bir darbe radarındaki işleyiş zamanı ölçümüne kesinlikle benzemez.

Gönderim sinyalinin darbe biçimli modülasyonu
Üretilen testere dişi biçimli frekans
PIN-diyot anahtarı için anahtarlama sinyali
Gönderilen frekans
Gecikmeli gelen yankı sinyali

Resim 2: Blok şeması için osilogram

Üretilen testere dişi biçimli frekans
PIN-diyot anahtarı için anahtarlama sinyali
Gönderilen frekans
Gecikmeli gelen yankı sinyali

Resim 2: Blok şeması için osilogram

Üretilen testere dişi biçimli frekans
PIN-diyot anahtarı için anahtarlama sinyali
Gönderilen frekans
Gecikmeli gelen yankı sinyali

Resim 2: Blok şeması için osilogram

Saf FMSD-radarının FMKSD-radarına göre bazı üstünlükleri ve sakıncaları bulunmaktadır. Göndericinin devre dışı bırakılması gönderici ile alıcı arsındaki yalıtımı iyileştirmekte ve alıcı ile gönderici arasında artık herhangi bir „çapraz-karışma“ (crosstalk) meydana gelememektedir. Eğer gönderici yayın yapmazsa alıcı çok daha hassas çalıştırılabilir. Bu daha yüksek gücün yollanmasına imkân verir ve bu iki önlem sayesinde radar menzilini arttırır.

Bununla beraber alıcının sinyal gönderimi sırasında devre dışı kalması (örneğin PIN-diyotlarına evirtik (inverted) kontrol gerilimi uygulanarak) bir yankı sinyalinin alınabildiği sırada zaman penceresini küçültür. Eğer kontrol gerilimi düşük-seviyede ise (Resim.2 de kırmızı kanal), o zaman sadece bir yankı sinyali alınabilir (Resim.2 de mavi kanal). Yankı sinyali ve kontrol gerilimi arasındaki bu zamansal fark Resim.2 de gri renk ile gösterilmiştir. Bu sıkça çok kısa bir zamandır. Bu bir evreuyumlu olmayan sinyal tümleştirmenin imkânlarını daha da kötüleşeceği anlamına gelir. Yankı sinyalinin sadece bir kısmı alınabilir, bu da radarın menzil yeteneğini azaltır. Yakın bölgeden gelen yankı sinyalleri, uzak menzillerden gelen yankı sinyallerine göre daha dezavantajlıdır. Bu etki bir darbe radarındaki Duyarlılık Zaman Kontrolünde (STC) etkiye benzer.

Bu yöntem örneğin modern otomotiv radarlarında (uyarlanabilir seyir kontrol sisteminde) 76 – 77 GHz frekans bandında kullanılır. Azimut açısı tayininde ışıma bir yama anten grubundaki aralarında çok az azimut açısı farkı olan noktalardan yapılır.

Ölçüm menzilini genişletebilen FMKSD-radarı
Üretilen testere dişi biçimli frekans
PIN-diyot anahtarı için anahtarlama sinyali
Gönderilen frekans
Gecikmeli gelen yankı sinyali

Resim 3: Blok şeması için osilogram

Üretilen testere dişi biçimli frekans
PIN-diyot anahtarı için anahtarlama sinyali
Gönderilen frekans
Gecikmeli gelen yankı sinyali

Resim 3: Blok şeması için osilogram

Üretilen testere dişi biçimli frekans
PIN-diyot anahtarı için anahtarlama sinyali
Gönderilen frekans
Gönderilmeyen frekans
Gecikmeli gelen yankı sinyali

Resim 3: Blok şeması için osilogram

Müsaade edilen gönderici bant genişliğini daha iyi kullanabilmek için bir başka yöntem bulunmaktadır. Frekans değişim eğrisinin daha sert bir eğimi (slope) azami menzili kaybetmeksizin daha iyi bir menzil çözünürlük yeteneğine imkân sağlar.

Bir FMSD-radar 24 GHz ISM-bandında (Industrial, Scientific and Medical Band) gönderici sadece 24,0 ila 24,25 GHz frekansları arasında çalışabilir. Bu bant genişliğini kullanırken çözünürlük yeteneği ile radarın en büyük menzili arasında bir seçim yapmamız, yani birinden taviz vermemiz gerekir.

Bununla beraber FMKSD-radar yönteminde frekans değişiminin dikliği öyle ayarlanabilir ki gönderici iki misli bant genişliğinde örneğin 24,0 ila 24,5 GHz arasında çalışabilir. ISM-bandının üst sınırı 24,25 GHz ulaşıldığında gönderici antenden ayrılır: gerçekte sadece müsaade edilen frekanslar gönderilir. Şimdi yankı sinyali, yayınlanan gönderim sinyalinden çok daha uzun bir işleyiş süresine sahiptir. Nihayet içerde çok büyük testere dişi sinyalle karşılaştırılır (Resim.3 gönderilen sinyallin kesikli çizgi ile gösterilen kısmı)

Örneğin yukardaki örnekte olduğu gibi bu modülasyon tekniği gönderici ile alıcı arasında yalıtımı iyileştirmek için (örneğin uçağa takılı SLAR gibi) bazı özel yerlerde kullanılır. Eğer göreceli uzun gönderim süresince alıcı keza devre dışı kalmışsa o zaman yeter büyüklükte bir en kısa ölçüm menzili imkânı ortaya çıkar. Buna karşın anahtarlama zamanı, bu en kısa ölçüm menzili uçuş yüksekliğinden daha küçük bir değeri için en uygun duruma getirilirse (örneğin 3000 m için 20 µs) bu yöntemle göndericiden alıcıya doğrudan gelen parazit yayınlarda eşzamanlı engellenerek daha iyi bir hassasiyetle üzerinde uçulan koridorun haritalanması mümkün olur.