www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Sözde Evreuyumlu Radar

Dubleks
cihazı
Yönlü
bağlaştırıcı
Karıştırma
katı
Ara frekans
yükselteç katı
Magnetron
(Gönderici)
Otomatik
frekans
kontrolü
Kararlı lokal
osilatör
Faz duyarlı
detektör
Sinyal
işlemcisi
Modülatör
Karıştırma
katı
Evreuyumlu
osilatör
Eşzamanlayıcı

Resim 1: Sözde evreuyumlu bir radarın çalışma prensip şeması.

Dubleks
cihazı
Yönlü
bağlaştırıcı
Karıştırma
katı
Ara frekans
yükselteç katı
Magnetron
(Gönderici)
Otomatik
frekans kontrolü
Kararlı lokal
osilatör
Faz duyarlı
detektör
Sinyal
işlemcisi
Modülatör
Karıştırma
katı
Evreuyumlu
osilatör
Eşzamanlayıcı

Resim 1: Sözde evreuyumlu bir radarın çalışma prensip şeması.

Magnetron-
(Gönderici)
Kararlı lokal
osilatör
Eşzamanlayıcı

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

Sözde Evreuyumlu Radar

Her Doppler radarın en önemli özelliği evreuyumluluğudur. Bunun anlamı şudur; gönderilen sinyalde ki bir Doppler frekans kaymasının algılanması için gönderilen sinyal ile yansıyarak dönen sinyal arasında belirlenmiş bir ilişki olmalıdır. Tek tek darbeler arasında ki faz kaymasının, hareket halindeki hedeflerin, parazit etkisi yapan sabit hedeflerden ve gürültülerden ayırt edilmesi gerekir. Bu faz kaymasının algılanabilmesi için, gönderilen sinyaller ile dönüş hattında ki yansıma sinyallerinin referans frekansı arasında sabit bir faz ilişkisine ihtiyaç vardır.

Kendiliğinden salınan (self oscillating) bir göndericide, gönderilen sinyalin fazı kesin değildir. Her gönderilen darbe rasgele bir fazda başlar. Bir faz kaymasının kanıtlanması için, yüksek kararlılıkta salınan bir başka üretecin ürettiği sinyaller, gönderilen sinyalin fazıyla zorunlu eşzamanlaşır (syncronized) ve böylece faz ayırıcı devre için gerekli faz referansı sağlanır. Böylece sinyal alım evresinde son gönderim darbesinin fazı elde edilir.

Sözde evreuyumlu radarlar bazen „sinyal alım hattında evreuyumlu radar” (coherent-on-receive radar) olarak ta adlandırılır.

Dubleks Cihaz

Dubleks cihaz, anteni, sinyali 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 sinyalleri daha düşük, işlenmesi daha kolay ara frekansa (intermediate frequency „IF”) dönüştürür. Radarlarda bu ara frekans 30 ile 74 MHz arasındadır. Ara katta, alınan sinyal ile osilatör frekansı girişir (heterodyning) ve bir fark sinyali oluşur. Karıştırma sırasında alınan sinyallerin genlik ve faz bilgileri kaybolmaz.

Ara frekans (IF) yükselteç katı

Karıştırılarak ara frekansa düşürülen sinyal, 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 sinyali, 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 sinyal 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 sinyal 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 sinyali, 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 sinyal bileşeni, ikincisi λ/4 açı farklı „kuadratik” bileşeni; „In-Phase and Quadrature Sinusoidal Components”) paralel kullanılır. Yani, faz algılayıcısı bir video sinyali üretir. Bu video sinyalin genliği, alınan sinyalin gönderilen sinyale olan faz farkına bağlıdır. Çıkış sinyali iki kutupludur (bipolar), yani pozitif veya negatif değerli olabilir.

Sinyal işlemcisi

Sinyal işlemcisi, yansıma sinyallerinin darbe karışımlarından, sinyal boğulmalarından (jammings), gürültülerden hedefe ait verilerin süzüldüğü bir radar parçasıdır.

Yönlü bağlaştırıcı (directional coupler)

Yönlü bağlaştırıcı gönderilen enerjinin bir bölümünü kumanda amaçlarıyla yönlendirir. Bu sinyal, bir kez daha kararlı lokal osilatörün frekansının ince ayarı için kullanılır, fakat çok daha önemlisi: Bu sinyal, 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 sinyal alım süresince son gönderilen darbenin fazına uygun olarak salınır ve böylece alınan yansıma sinyallerinin 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 dezavantajları

Sözde evreuyumlu radar yönteminin dezavantajları aşağıda ki gibi özetlenebilir: