Radartutorial .eu

„Branşman”- Dupleks Cihaz

Çeyrek dalga boyundaki (λ/4) iletken parçalarının en önemli özelliği, direnç dönüştürme özelliğidir. Bir iletkende herhangi bir noktada yaratılan kısa devre, bu noktadan itibaren λ/4 ötede sonsuz bir direnç değeri, yani bir „açık iletken” yaratır. Gönderim enerjisi, ateşleme yaparak, bir gaz boşaltımlı tüpün iç direncini değiştirmek için sıkça kullanılır.

Koçan (stub) olarak adlandırılan, bir ucu kapatılmış, yarı dalga boyu uzunluğundaki bir iletim hattı (transmission line), ana iletim hattına şönt bağlanır (shunted). Bu hattın ortasına, yani ana iletim hattından çeyrek dalga boyu öteye ve bu koçanın kapalı ucundan yine çeyrek dalga beriye bir ATR-tüpü konulmuştur. Benzeri şekilde, ucunda alıcının bulunduğu iletim hattında, ana iletim hattından çeyrek dalga boyu mesafedeki bir noktaya ise TR-tüpü konulmuştur.

Darbe gönderileceği zaman, D noktasında bulunan TR-tüpü ve hem de C noktasında ATR-tüpü ateşlenir ve burada oluşan arklar bu noktalarda bir kısa devreye sebep olur. Yukarıda bahsettiğimiz gibi, bu iki noktadan çeyrek dalga boyu mesafede bulunan ana iletim hattına bağlantı B ve A noktaları bir açık devre gibi davranırlar. Yani gönderme anında enerji buralardan sapamaz ve böylece tüm enerji sadece antene gider.

Bu tür dupleks cihazlarının dezavantajları

• çalışma frekans bant genişlikleri sadece % 5 tir
• anahtarlanabilecek gönderme gücü sınırlıdır
• diğer dupleks cihazlara göre gönderim ve alım kanallarının yalıtımı (decoupling) daha azdır.

Ateşlenmiş bir TR-tüpünün (transmit- receive tube) direnci tam olarak sıfır değildir. Bir TR-tüpüyle „sadece” 30 dB ye ulaşan zayıflama oranı elde edilebilir. Bu yüzden, sinyalin alıcıya gittiği yolda birbirlerinde λ/2 aralıklarla yerleştirilmiş, birden fazla sayıdaki gaz boşaltımlı devrelerle art arda anahtarlama yapılır.

Alma anında alınan yansıma sinyalinin genliği bu tüplerin ateşlenmesi için yeterli değildir, çünkü her iki tüp çok yüksek bir iç dirence sahiptir. ATR-tüpünün bulunduğu C noktasının gerisindeki son nokta daima kısa devre olduğundan, buradan itibaren λ/2 uzaklıktaki A noktasında yine bir kısa devre olarak tekrarlanır ve bu noktadan itibaren ana hat üzerinde λ/4 uzaklıkta bulunan B noktası ise bu kez açık devre olarak davranır ve göndericiyi ana hattan ayırır. Böylece, anten tarafından alınan yansıma sinyallerine alıcıdan gidecek başka bir yol kalmaz.

TR-Tüpleri (Transmit - Receive)

TR-Tüpleri, 2 nolu resimde görüldüğü gibi, genellikle kısmen havası alınmış sızdırmaz bir cam mahfaza içerisine yerleştirilmiş gaz boşaltım atlama tırnaklarıdır. Elektronlar iyonize gaz veya iyonize buhardan geçerken bir ışık arkı oluşur. Gerekli ateşleme gerilimi değeri, atlama tırnaklarını etrafındaki gazın basıncı azaltılarak düşürülebilir. Burada hem başarılı bir ateşlemeyi ve hem de boşalma olayını garanti edecek bir optimum basınç değeri sağlanmalıdır. TR-tüpünün toparlanma zamanı (diğer bir adla de-iyonizasyon zamanı) tüpe su buharı enjekte edilerek kısaltılabilir. 1 milibarlık basıncında su buharı bulunan bir TR-tüpü 0.5 µs lik bir sürede toparlanabilir. Radarda, radara yakın uçan uçaklardan gelen yansıma sinyallerinin dönüş zamanının, tüpün toparlanma süresi içinde kalan zaman dilimine isabet etmesinin hayati önemi vardır. Bunların alıcıya ulaşamaması nedeniyle meydana gelecek veri kayıpları, ancak toparlanma zamanı kısa tutularak önlenebilir.

Ateşleme olayında da benzeri şekilde bir zaman gecikmesi söz konusudur. 100 ns yi bulabilen bu süre, gönderim gücünün tamamının alıcının girişlerine ulaşması açısından çok kritiktir. Ateşleme için tepki süresi, 100 V tan 1000 V arası bir değer seçilebilen „Canlı Tutma Gerilimi” ile yükseltilebilir. Aynı zamanda bu işlem ile ateşleme gerilimi de azalır.

Dalga kılavuzu bölümü olarak TR-tüpü

Gaz boşaltım (atlama) tırnakları, perdeler (blend) ve konik adaptörler vasıtasıyla güçlü bir alan yükselmesiyle rezonansın meydana geldiği boşalma yoluna yerleştirilmiştir. Yüksek güce sahip bir YF (Yüksek Frekans) darbesi, iyon çarpıştırarak, birkaç nano saniyeden az bir sürede gaz yüklemesi yapar. Böylece dalga kılavuzu bölümü kısa devre olur. Kuvars camdan gaz sızdırmayacak şekilde yapılmış pencereye öyle bir şekil verilmiştir ki; düşük güçlerde gaz boşaltım tüpü yansıma yapmaz.

Dalga kılavuzuna monte edilen bu TR-tüpü mikrodalga frekanslarında çalışır ve dalga kılavuzunun bir parçası olur. Gönderilen darbe, kılavuz boyunca yoluna devam eder ve TR-tüpünün içine bir yarıktan girer. Gönderilen darbe sırasında TR-tüpünde meydana gelen ark buradan çeyrek dalga boyu ötedeki B noktasında açık devre yaratır, böylece gönderim enerjisinin alıcıya gitmesi engellenir, ancak küçük bir miktar enerji yine sızar. Dalga kılavuzunda iris denilen kuvars-cam pencere, dalga kılavuzuna empedans uyumu (impedence matching) için bir eşdeğer paralel LC-devresi sağlar.

ASR-910 radarın gönderme bloğundaki bu gaz boşaltım tüpü, YF enerjisinin geldiği anda argon gazı dolu ortamda iyonizasyon yaparak bir YF kısa devresi oluşturan ve bu sayede alıcıyı yüksek frekanslı enerjiden koruyan bir dalga kılavuzu bölümüdür. Eğer bu mahfaza kırılacak olursa kaçan gaz zararlı radyoaktif β-ışınların yayılmasına sebep olabilir.

Beyaz etiket ve küçük çıkartma etiket ASR 910 da bulunan bu gaz boşaltım tüpünde iyonizasyona yardımcı madde olarak 0,6 ila 1,3 Giga Bekerel değerinde radyo aktif H3 (Trityum) maddesinin bulunduğunu ikaz etmektedir!

ATR- Tüpü (Anti Transmit Receive)

ATR-tüpü, prensip olarak TR-tüpüne benzer bir yapıya sahiptir. En belirgin fark, bir ATR-tüpünün, alıcı gibi çok hassas parçaları korumasına gerek duyulmadığı farklı kullanılma yerleridir. Toparlanma zamanını kısaltmak için gerekli iyonizasyona yardımcı argon gibi atıl (inert) radyoaktif gazın bulunmayışı ve canlı tutma geriliminin gerekmemesi nedeniyle yapımı TR-tüplerine göre daha basittir ve ömürleri daha uzundur. Bir TR-tüpünün ana görevi alıcıyı ve ATR-tüpünün görevi ise göndericiyi anahtarlamaktır.