www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Bragg- Yansıması

Resim 1: Yapıcı girişimle bireysel zayıf yansımalar bir büyük yankı sinyaline dönüşebilir. Bununla beraber bu durumda bir kısa gönderim darbesi çok daha genişler.

Resim 1: Yapıcı girişimle bireysel zayıf yansımalar bir büyük yankı sinyaline dönüşebilir. Bununla beraber bu durumda bir kısa gönderim darbesi çok daha genişler.

Bragg- Yansıması

Bragg- yansıması bir düzenli yerleşim yapısına sahip, aralarındaki açıklıklar dalga boyu mertebesinde olan yapılardan elektromanyetik dalgaların yansıma etkilerini açıklar. Bu olgu 1912 yılında William Lawrence Bragg ve William Henry Bragg tarafından röntgen ışınları ve bunların kristal kafeslerdeki (lattice) yansımaları araştırılırken gözlendi. Düzenli konulmuş yapıların yansıtıcı yüzeylerini ve hacimlerini çok daha büyük dalga boylarında çalışan radarlarla da araştırmak mümkündür.

Aralarında bir sabit açıklık bulunan düzenli yapılar bazı belirli dalga boylarında bir evre uyumlu binişmeler (overlapping/superposition) ve bunun sonucu olarak yüzey parçalarında yansımalar, hem yapıcı hem de yok edici girişimler (constructive and destructive interference) meydana getirir. Radar aygıtları yok edici girişimler esnasında bir anlam taşımazken, yapıcı girişimlerde radar yönüne doğru yankı sinyali oldukça kuvvetlenir. Gönderilen dalga boyunun uzunluğu ile yansımanın kaynaklandığı yüzey parçaları arasındaki açıklık arasındaki oranın bir belirli değerinde yapıcı girişim meydana gelir:

d = λt burada d = Yansıtıcı yüzey parçaları arasındaki açıklık
λt = Radar göndericisinin dalga boyu
θ = Geliş açısı (keza „Bragg-açısı“)
(1)

cos θ

Değişken gönderim frekansı ile düzgün aralıklarla yerleştirilmiş yapılar arasındaki açıklık ölçülebilir. Bu özellik örneğin çok uzun dalga boyunda sinyaller gönderen radar kullanarak kıyıdan oldukça uzak deniz yüzeyindeki kabarma yüksekliğinin ölçülmesinde kullanılır. Burada elektromanyetik dalgaların yayılımı deniz yüzeyine paralel, yani θ geliş açısı sıfırdır. Bu (1) nolu eşitliği basitleştirir. Dalga tepesinde gönderim enerjisinin küçük bir kısmı kırınır (diffraction) ve bir sonraki dalga tepesi tarafından yansıtılır. 5 MHz lik bir gönderim frekansında elektromanyetik dalganın dalga boyu 60 cm dir. Ve 30 m ötedeki deniz dalga tepesinde bir yapıcı girişim meydana gelir. Buna bir pratik örnek kısa dalga boyu bölgesinde çalışan ve kıyıdan 250 km açıklıktaki dalga tepesini algılayabilen WERA-radarıdır. Öte yandan uydularda kullanılan radarlarda da bu etki oluşur.

Bragg-yansıması meteoroloji radarlarında rüzgâr-yanaylaçı (wind-profiler) denilen aygıtta kullanılır. Düzgün dizilmiş yapılar burada büyük hoparlörlerle yapay olarak seslendirilir. Hoparlörler hava katmanlarındaki farklı hava yoğunluğunu ses frekans bölgelerine bağlı olarak yukarıya doğru yönelmiş ses dalgaları (boylamasına dalgalar) üreterek benzetirler. Bunların aralardaki açıklık ses dalga boylarına, burada keza (bilinen) frekanstan ve (henüz) bilinmeyen hava katmanlarının ortalama yoğunluğuna bağlı olan yayılım hızına bağlıdır. Bununla beraber burada her seferde türdeş olmayan (inhomogen) yerlerde gönderilen enerjinin küçük bir kısmı yansır. Şimdi radar prensibi yardımıyla ses ile üretilen yoğunluk modülasyonunun düzenli açıklıklarında Bragg-yansıması kaydedilir. (Elektromanyetik dalgaların söz konusu bölgedeki yayılma hızının sabit olduğu varsayılabilir.) Keza sıcaklığın havanın yoğunluğunu ve ses dalga boyunu etkilemesine rağmen hava katmanları arasındaki sıcaklık farkı birbirinden bağımsız ölçülebilir.

Hava arama radar aygıtlarında bu etki daha rahatsız edicidir. Hava yoğunluğundaki rasgele değişiklikler Açık-Hava-Yankılarınıa (Clear-Air-Echos) sebep olurlar. Keza “melek” olarakta adlandırılan bu yankılar hatalı alarmlara yol açarlar.