www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Sözde Evreuyumlu Radar

Dubleks
aygıtı
Yönlü
bağlaştırıcı
Karıştırma
katı
Ara frekans
Yükselteci
Gönderici
Otomatik
frekans
kontrolü
Kararlı Yerel
osilatör
Faz Algılayıcı
İşaret
işlemcisi
Modülatör
Karıştırma
katı
Evreuyumlu
osilatör
Eşzamanlayıcı

Resim 1: Sözde-evreuyumlu bir radarın prensip şeması

Dubleks
aygıtı
Yönlü
bağlaştırıcı
Karıştırma
katı
Ara frekans
Yükselteci
Gönderici
Otomatik
frekans kontrolü
Kararlı Yerel
osilatör
Faz Algılayıcı
İşaret
işlemcisi
Modülatör
Karıştırma
katı
Evreuyumlu
osilatör
Eşzamanlayıcı

Resim 1: Sözde-evreuyumlu bir radarın prensip şeması

Gönderici
Kararlı Yerel
osilatör
Eşzamanlayıcı

Resim 1: Sözde-evreuyumlu bir radarın prensip şeması
(Etkileşimli resim)

Sözde-Evreuyumlu Radar

Evreuyum her Doppler radarın en önemli özelliğidir. Bu, gönderilen işarette meydana gelen bir Doppler frekans kaymasının ölçülebilmesi için gönderilen işaretler ile yankı işaretleri arasında bir tanımlanmış faz açı ilişkisinin olması anlamına gelir. Bireysel darbeler arasındaki faz kayması ile hareketli hedefler, sabit hedef yankı parazitlerinden ve gürültülerden ayırt edilebilir. Bu faz kaymasının algılanması, radar göndericisi ile alım hattında yankı işaretlerinin referans frekansı arasındaki sabit faz ilişkisine dayanır.

Bununla birlikte, bir kendiliğinden salınan (self-oscillating) göndericide, gönderilen işaretin fazının konumu kesin değildir. Her gönderilen darbe rasgele bir faz konumu ile başlar. Bir faz kaymasının kanıtlanması için yüksek kararlılıkta salınan bir üreteç gönderilen işaretin fazıyla eşzamanlaşmaya zorlanır ve böylece faz ayırıcı devre için gerekli faz referansı sağlanmış olur. Böylece, alım süresi boyunca son gönderim darbesinin faz konumu elde edilir.

Sözde-evreuyumlu radarlar bazen „alım hattında evreuyumlu(coherent-on-receive) olarakta adlandırılır.

Dubleks Cihaz

Dubleks cihaz, anteni, işaretli gönderim evresinde göndericiye ve alım evresinde ise alıcıya anahtarlar. Gönderim anında hassas alıcı girişlerinin yüksek gönderim gücünden mutlaka korunması gerekir.

Karıştırma katı

Karıştırma katı (mixing stage) alınan yüksek frekansta ki işaretleri daha düşük, işlenmesi daha kolay ara frekansa (intermediate frequency „IF”) dönüştürür. Radarlarda bu ara frekans 30 ile 74 MHz arasındadır. Ara katta, alınan işaret ile osilatör frekansı girişir (heterodyning) ve bir fark işaretli oluşur. Karıştırma sırasında alınan işaretlerinin genlik ve faz bilgileri kaybolmaz.

Ara frekans (IF) yükselteç katı

Karıştırılarak ara frekansa düşürülen işaret, birden fazla ara frekans katında yükseltilir. Ara frekans yükselticisi, yükseltme işleminin önemli bir bölümünü alıcı devrelerinde gerçekleştirmelidir. Alıcının bant genişliği yine ara frekans yükselteci tarafından belirlenir.

Otomatik frekans kontrolü (AFC)

Bütün süperheterodin alıcılarda olduğu gibi, radar alıcısının gönderim frekansına otomatik ince frekans ayarı gereklidir. Radar alıcısının, göndericide sıcaklık değişiklerinden ve besleme kaynağında ki dalgalanmalardan kaynaklanan frekans değişmelerinin telafi edilebilmesi için göndericide ve/veya kararlı lokal osilatörde (StaLO) belirli bir ayar bandına ihtiyacı vardır. Otomatik frekans kontrolü, kararlı lokal osilatör frekansı yardımıyla benzeri şekilde gönderim gücünün bir bölümünü ara frekansa düşürür ve ara frekansın anma (nominal) frekansı ile mukayese eder.

Frekans ayırtacının (discriminator) çıkış işaretli, kararlı lokal osilatör, veya ayarlanabilir gönderim tüpleri için söz konusu olan bir kumanda gerilimidir. Gönderici, anma frekansını ara frekansa getirene kadar ayarlama yapmaya devam eder.

Kararlı lokal osilatör

Süperheterodin alıcılarda ara frekansın üretilmesi için kararlılığı yüksek bir lokal osilatör mutlaka gerekir.

Radar alıcılarının ara frekansları çoğunlukla 30 ile 74 MHz arasındadır. Bu ara frekans, lokal üretilen bir frekansla alınan işaret karıştırılarak elde edilir. Bu lokal osilatör, işlevin gerçekleşmesi için mutlaka gereklidir, ve hem ayarlanabilir ve hem de yüksek frekanslarda kararlı olması gerekir.

Örneğin, 3 GHz de çalışan bir lokal osilatörde binde birlik bir frekans değişmesi 3 MHz lik bir kaymaya yol açar. Bu değer çoğu alıcının bant genişliği kadardır ve bunun sonucu olarak hiçbir işaret alınamaz.

Lokal osilatörlerin çıkış güç değeri, karıştırma katlarında kullanılan kristal diyotların 20 ila 50 mW gibi çok küçük bir güç ile çalışabilmeleri nedeniyle azdır.

Lokal osilatörün çıkış frekansı giga-Hertz bölgesinde birkaç yüz mega-Hertze kadar ayarlanabilmelidir. Lokal osilatör, göndericideki muhtemel tüm frekans değişikliklerini dengelemeli, ve 30 ile 74 MHz aralığında sabit bir ara frekansı değerini güvenle sağlamalıdır. Lokal osilatörler çoğunlukla bir kumanda gerilimi vasıtasıyla ayar edilirler.

Faz duyarlı detektör

Ara frekans işaretli, ara frekansın karıştırılarak temel banda indirildiği, faza bağımlı bir demodülatör olan faz algılayıcısına yönlendirilir. Doppler frekansı işlenmesi için gereken hem genlik, hem de faz bilgilerini elde etmek için, iki hattı (ilki kendi fazındaki işaret bileşeni, ikincisi λ/4 açı farklı „kuadratik” bileşeni; „In-Phase and Quadrature Sinusoidal Components”) paralel kullanılır. Yani, faz algılayıcısı bir video işaretli üretir. Bu video işaretlin genliği, alınan işaretlin gönderilen işarete olan faz farkına bağlıdır. Çıkış işaretli iki kutupludur (bipolar), yani pozitif veya negatif değerli olabilir.

İşaret işlemcisi

İşaret işlemcisi, yansıma işaretlerinin darbe karışımlarından, işaret boğulmalarından (jammings), gürültülerden hedefe ait verilerin süzüldüğü bir radar parçasıdır.

Yönlü bağlaştırıcı (directional coupler)

Yönlü bağlaştırıcı gönderilen enerjinin bir bölümünü kumanda amaçlarıyla yönlendirir. Bu işaret, bir kez daha kararlı lokal osilatörün frekansının ince ayarı için kullanılır, fakat çok daha önemlisi: Bu işaret, evreuyumlu osilatörü göndericinin fazına senkronize eder.

Karıştırma katı

Bu karıştırma katı gönderim enerjisinin küçük bir bölümünü, evreuyumlu osilatörü göndericinin fazına senkronize etmek için ara frekansa çevirir.

Evreuyumlu osilatör

Evreuyumlu osilatör işaret alım süresince son gönderilen darbenin fazına uygun olarak salınır ve böylece alınan yansıma işaretlerinin fazlarının karşılaştırılmasını mümkün kılar. Bu osilatör, gönderilen enerjinin ara frekansın alt bandıyla senkronize edilir.

Evreuyumlu osilatör göndericinin fazını alır ve alıcıya bir karşılaştırma fazını temin eder. Bu nedenle sözde evreuyumlu radar „alım hattında evreuyumlu” deyimiyle de anılır.

Modülatör

Modülatör gönderim anında gönderim tüplerine yüksek gerilim anahtarlar.

Sözde-evreuyumlu radar yönteminin sakıncaları

Sözde-evreuyumlu radar yönteminin sakıncaları şunlardır: