www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Parabolik Antenler

Yansıtıcı (İkincil Besleme))
Uyartıcı
(Birincil Besleme)
Besleme (Dalga Kılavuzu)

Resim 1: Bir parabolik yansıtıcının prensibi

Yansıtıcı (İkincil Besleme)
Uyartıcı
(Birincil Besleme)
Besleme (Dalga Kılavuzu)

Resim 1: Bir parabolik yansıtıcının prensibi

Parabolik Antenler

Parabolik antenler radar tekniğinde kullanılan anten tipleri arasında en sık karşılaşılan bir anten biçimidir. Resimde bir „normal” (simetrik) parabolik anten ana hatlarıyla gösterilmiştir. Odak noktasında bulunan bir kaynaktan parabolik antene ışınlar gönderilir. Bu kaynağa „Birincil Besleme” ya da sadece „Besleme” denilir.

Bir dönel paraboloidin kesiti olan, genellikle bir metal yapı ya da çoğu kez içi kafes ağla kaplı metal çerçeve bu parçaya yansıtıcı (reflector) denilir. Metal kafesteki elek boyutu λ/10 dan küçük olmalıdır. Bu yansıtıcı elektromanyetik dalgalarda bir ayna gibi çalışır

Yansıtıcı yüzeyine gelen tüm ışınlar optik kanunlarına (geometriye) uygun olarak anten eksenine paralel biçimde yansıtılırlar. Besleme kaynağından küresel biçimde yayılarak yansıtıcıya varan bu ışınlar, yansıtıcı tarafından 180° faz farkıyla yansıtılırlar ve bütün ışınların paralel yayıldığı bir düz dalga cephesi oluştururlar. Böylece ışınlar parabol eksenine dik herhangi bir düzleme kadar yollarını değiştirmeden yayılırlar.

Grafikte bir yuvarlak yansıtıcının ideal biçimi gösterilmektedir ve bu anten kalem demet olarak anılan, çok dar bir ışın demeti meydana getirir. Yansıtıcı bir eliptik biçime sahipse, yayacağı ışın biçimi bir pervane kanadına benzer. Arama radarları düşeyde ve yatayda farklı anten çizgelerine sahiptir: Yatay açıda çok dar, kalem biçimli ve yükseklik açısında klasik kosekant-kare biçimli çizge.

Resim 2: Bir parabolik antenin yön çizgesi

Bir parabolik antenin yön çizgesi

Resim 2: Bir parabolik antenin yön çizgesi

Ancak bu ideal durum pratikte pek gerçekleşemez. Üretim tekniklerinde ki yetersizliklerden dolayı ışın deseni topuz biçimine dönüşür.

Geri topuzlar
Yan topuzlar
Ana topuz

Resim 3: Bir parabolik antenin saha çalışmalarıyla çizilen logaritmik ölçekteki gerçek anten çizgesi

Bir parabolik anten yüksek kazançlı, ileri-/ geri oranı büyük, geniş ölçüde dönel simetrisi bulunan ve nispeten küçük yan topuzlara sahip bir ışıma çizgesine sahiptir.

Bir parabol antenin anten kazancı aşağıda ki formülle hesaplanır:

GParabolik anten 1602 Burada: ΘAz = Azimut açısı yarı değer genişliği
ΘEl = Yükseklik açısı yarı değer genişliği
(1)

ΘAz · ΘEl

Bu formül yaklaşık bir formül olmasına rağmen birçok kullanım yerinde yeterli hassasiyeti verir ve anten kazancı ile anten yarı değer genişlikleri arasındaki ilişkiyi açık bir şekilde sergiler.

Geri topuzlar
Yan topuzlar
Ana topuz

Resim 3: Bir parabolik antenin saha çalışmalarıyla çizilen logaritmik ölçekteki gerçek anten çizgesi

Resim 4: Bir benzetişim programı kullanılarak elde edilen bir parabolik antenin 3-boyutlu anten çizgesi

Resim 4: Bir benzetişim programı kullanılarak elde edilen bir parabolik antenin 3-boyutlu anten çizgesi

Not: Resim. 2 ile Resim 4 arasında şu anlamda farklar vardır: Resim.2 de menzil doğrusaldır, böylece yan topuzların büyüklüğü pek anlaşılmaz. Resim.4 te ise menzil logaritmiktir, böylece yan topuzlar gayet iyi anlaşılır, ancak ana topuzun ucu düzleşmiştir.

“Tek yöne bükümlü ” ya da “Çift yöne bükümlü” parabolik antenler

Bild 5: Resim 5: “Tek yöne bükümlü” yansıtıcı ile “Çift yöne bükümlü” yansıtıcının karşılaştırması

Resim 5: “Tek yöne bükümlü” yansıtıcı ile “Çift yöne bükümlü” yansıtıcının karşılaştırması

Her bir anten çizgesi için yansıtıcı sadece basitçe bir parabole göre biçimlendirilmiş bir yüzey olabilir ya da yukarda verilen dönel paraboloit biçiminde de olabilir. Bir basit parabol biçimi verilmiş yüzeye “tek yöne bükümlü” (“Single Curvature”) denilir. Bu anten yapımında, eğer:

Eğer bir parabolik anten sadece bir tane ana ışıyıcıya sahipse, ya da diğer ana ışıyıcılar önü “kısık” (squinted) monte edilmiş ve bir farklı anten çizgesi meydana getiriyorsa o zaman “çift kavisli” parabolik antenler dönen yankı sinyallerin alınabildikleri noktaya tam odaklandığından daha verimlidir. Bir ana ışıyıcılı parabolik antenlerde enerjinin bir bölümü ana ışıyıcının yanına isabet eder. “Tek yöne bükümlü” parabolik antenlerde, örneğin parabol yansıtıcıyı açı hatası olmadan aydınlatmak için tüm odak hattının tamamı ışıyıcılarla kaplı ise bir anlamı olurdu (deniz radarı Tip 1022 de olduğu gibi). Böylece en azından anten çizgesinde varlığı kaçınılmaz olan yan topuzlar bireysel ışıyıcılarda güç dağılımı daha iyi hale getirildiğinden dolayı küçülür.

Eğitim radarlarında genellikle mali nedenlerle bir ortak yansıtıcı önüne gönderim- ve alım durumu için ayrı ana ışıyıcı konulur. Bir “çift yöne bükümlü” parabolik antende odak noktasında ana ışıyıcılardan sadece biri konulabilir: diğerleri yanında yer alabilir. Kuvvetle yoğunlaşmış gönderici enerjisi bir yansıma sonrası artık alıcı antenine isabet edemez. Bu durumda keza sadece bir adet “tek yöne bükümlü” parabol antene sahip radar aygıtlarında alım anteni yine odak hattında yer alır: Gönderim- ve alım antenleri bu dikey odak hattında üst üste dizilirler. Enerji çok verimli değildir: Fakat bu durumda herhangi bir menzil rekoru hedeflenmemiş, daha ziyade prensibin sunumu yapılmıştır.