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

Tam Evreuyumlu Radar

Dubleks
Aygıt
Düşük
Gürültülü Ön
Yükselteç
1. Ara Frekans
Yükselteci
Güç
Yükselteci
2. Ara Frekans
Yükselteci
İşaret
İşlemcisi
Yukarıya
Karıştırıcı
Frekans
Bireştirici
Yukarıya
Karıştırıcı
Faz
Algılayıcı
Analog/Sayısal
Dönüştürücü
Karıştırıcı/
Uyartıcı
Dalga
Biçimleme
Üreteci
Ana
Osilatör
Eşzamanlayıcı

Resim 1: Bir tam evreuyumlu radarın basit blok şeması)

Dubleks
Aygıt
Düşük
Gürültülü Ön
Yükselteç
1. Ara Frekans
Yükselteci
Güç
Yükselteci
2. Ara Frekans
Yükselteci
İşaret
İşlemcisi
Yukarıya
Karıştırıcı
Frekans
Bireştirici
Yukarıya
Karıştırıcı
Faz
Algılayıcı
Analog/Sayısal
Dönüştürücü
Karıştırıcı/
Uyartıcı
Dalga
Biçimleme
Üreteci
Ana
Osilatör
Eşzamanlayıcı

Resim 1: Bir tam evreuyumlu radarın basit blok şeması

ant dup lna zf1 scr amp mx1 mx2 zf2 rdp uc1 fsy uc2 syd adc mx3 wfg mcl cnt acp acp tp1 tp2 tp3 tp4 tp5 tp6 l75 l75 cnt fxf fxf fxf fxf fxf fxf fxf
Düşük
Gürültülü Ön
Yükselteç
2. Ara Frekans
Yükselteci
TP1
TP2
TP3
TP4
TP5
TP6

Resim 1: Bir tam evreuyumlu radarın basit blok şeması (Etkileşimli resim)

Tam Evreuyumlu Radar

Bir tam evreuyumlu radarda gerekli tüm saat darbeleri ve frekanslar çok yüksek bir kararlılığa sahip bir ana osilatörden sağlanır ve bu nedenle bu saat darbelerinin salınımı ana osilatörle eşzamanlıdır. Türetilen tüm frekansların bu ana osilatöre göre faz açısı sabittir.

Yukarıdaki blok şeması tam evreuyumlu (full coherent) bir radarın çalışma prensibini göstermektedir. Temel prensip şöyledir: Çok kararlı üreteçte tüm zamansal- ve fazsal kritik işaretler düşük güçte türetilir ve böylece bir en uygun evreuyumlu sistem ortaya çıkar. Gönderici tipik olarak bir Klistron- veya Yürüyen Dalga Tüpleri çıkış katıdan ya da Yarıiletken Yükselteç modüllerinden meydana gelir. Bir tam evreuyumlu radarda, önceki bölümlerde bahsedilen sözde evreuyumlu (pseudo coherent) radara özgü sınırlamalarla karşılaşmayız.

Resimde gösterilen değişik modüller işlevlerine göre farklı arka plan renklerinde toplanmışlardır, örneğin göndericiler (mavi), alıcılar (yeşil), işaret üreteçleri (pembe) ve radar işaret işlemcileri (toprak rengi) gibi. Bireysel alt yapı gruplarının hangisine ait olduğu üretici firmasına göre değişebilir.

Evreuyum kavramı, radar aygıtlarında optik biliminde ele alındığından çok daha farklı bir işleve sahiptir. Optik biliminde, yalnızca bir girişim içinde mümkün olabilen bir evreuyum uzunluğu söz konusudur. Bu evreuyum uzunluğu radarlarda pratik olarak sonsuzdur: Burada, ana osilatör yalnızca kesintisiz salınan bir dipolle karşılaştırılabilir. Bu sürekli salınımın daima bir kısmı kesilir ve sonrasında bir gönderim darbesi olarak kullanılır. Gönderici tarafında istenmeyen faz sıçramaları ve polarizasyon değişiklikleri de mümkün değildir. Örneğin, bir uydu radarında tüm yankı işaretleri (aynı uzaklıktaki), hangi darbe periyodundan ve hem de hangi yer yörüngesinden kaynakladığından bağımsız olarak hem birbirlerine ile hem de gönderim frekansına evreuyumludur. Evreuyum uzunluğu bu bakımdan pratikte sonsuzdur ve yalnızca radarın devre dışı kalmasıyla birlikte sona erer.

Modüllerin Çalışma Şekillerinin Tanıtılması
Dubleks Aygıt

Dubleks aygıt anteni gönderim anında göndericiye, alım anında ise alıcıya anahtarlayan bir aygıttır. Gönderme anında hassas alıcı devrelerinin yüksek gönderim gücünden korunması gerekir. Alım anında ise göndericinin zaten zayıf olan yankı işaretlerinin daha da zayıflamasının önüne geçilmelidir.

Gürültü Seviyesi Düşük Ön Yükseltici

Gürültü Seviyesi Düşük Ön Yükseltici (Low-Noise Preamplifier LNA) çok düşük seviyedeki giriş işaretlerini yükseltir. Ardından gelen yükseltici katlarında gürültü daha da artacağından bu katın gürültüsünün çok düşük olması gerekir! Kazanç seviyesi yaklaşık 18 ila 25 dB arasındadır. Daha büyük bir kazanç seviyesi alıcının dinamik çalışma bölgesini kötüleştirebilir ve yüksek giriş işaretlerinde, eğer uygun kazanç kontrol yöntemleri uygulanmamışsa bu katı takip eden diğer katları aşırı seviyede sürebilir.

Karıştırma Katı

Karıştırma katı alınan yüksek frekanslı işaretleri daha düşük, daha kolay işlenebilen bir ara frekansa (IF) çevirir. Geniş bantlı gönderim işaretline ve çiftli süperheterodin alıcıya sahip modern radarlarda birinci ara frekansın merkez değeri 450 MHz, ikincisininki ise 75 MHz kadardır. Daha eski radarlarda bu frekansın değeri 30 ila 60 MHz arasındadır. Bir fark frekansını üretmek üzere, alınan işaret osilatör frekansı ile girişir. Bu karıştırma esnasında alınan işaretlin genlik ve faz açısı bilgileri kaybolmaz.

Ara Frekans Yükselteci

Ara frekans seviyesine düşürülen işaret, birden fazla sayıdaki ara frekans yükselteç katlarında yükseltilir. Genellikle çok geniş bantlı ara frekans yükselteci olan 1. Ara Frekans Katında eşlenik frekansların alınması engellenir. Çok yüksek gönderim frekanslarında otomatik yükselteç devreleri, örneğin Duyarlılık Zaman Kontrol Devresi (STC) burada yükseltecin girişine konuylur. Esas yükseltme işlemi 2. Ara Frekans Katında olur. Birinci ara frekans katları genellikle dar bantlıdır. Alıcının tüm-bant genişliğini bu ara frekans yükselteç katı belirler.

Güç Yükselteci

Bu sistemde gönderim darbesi, Dalga Biçimleme Üreteci tarafından daha küçük güçte üretilir ve ardından yükselteç vasıtasıyla gereken seviyeye yükseltilir. Sistem klistron- ya da yürüyen dalga tüpü çıkış katlarından veya ardışık (cascade) biçimde dizilmiş yarı iletken yükselteç modüllerinden meydana gelir.

Frekans Birleştiricisi

Frekans Birleştiricisi (Frequency Synthesizer) ana osilatörden radarın frekans ataklığı için gerekli olan değişik temel frekansları üretir. Daha eski radarlar ise genellikle bir analog birleştirici kullanırlar. Daha modern radarlarda ise Faz Kilitlemeli Devre (Phase Lock Loop, PLL) mimarisi kullanılmaktadır.

Karıştırıcı/Uyartıcı

Bu karıştırma katı art arda bağlanmış (cascaded) karıştırma katlarından ilkidir ve alıcının ara frekansının merkez frekans değerinde modüle edilmiş darbe biçimlerini üretir. Bu katın giriş işaretleri; Dalga Biçimleme Üretecinden gelen mevcut dalga biçiminin aynı faz ve kuadratik fazdaki (I- and Q-phase) işaretleri ve bu dalga biçiminin süresi boyunca örneklenen Sürekli-Dalga (Continious Wave, CW) salınımıdır. Bu kat önceden belirlenmiş bir faz kaymasına sahip ve fazı kararlı bir işaret üretir.

Dalga Biçimleme Üreteci

Dalga Biçimleme Üreteci hazırdaki gönderim darbesini düşük güçte hazırlar. Bu işlem ara frekans değerinde yapılır. Bu kat, keza darbe sıkıştırma tekniğindeki işlemelere uygun karmaşık darbe biçimlerinin modülasyonuna imkân sağlar.

Faz Algılayıcı

Faz algılayıcısı (Phase Detector), faz bilgilerini I- ve Q- yöntemi ile (ilki kendi fazındaki işaret bileşeni, ikincisi λ/4 açı farklı „kuadratik” bileşeni; „In-Phase and Quadrature Sinusoidal Components”) bağlı olarak, ara frekans işaretlini temel frekans bandına kayacak şekilde Doppler frekans işlenmesinde kullanılmak üzere karıştırır.

Analog/Sayısal Dönüştürücü

Analog/Sayısal Dönüştürücü alıcıdaki video işaret genliklerini sayısal kelimelere dönüştürür. En küçük bir menzil hücresine (range cell) ve iyi bir menzil çözünürlüğüne ulaşılabilmesi için örnekleme hızının yeterince yüksek olması gerekir.

İşaret İşlemcisi

İşaret işlemcisi, radarların hedefe ait bilgilerinin yansıma işaretlerinden, gürültülerden ve parazitlerden süzerek işleyen bir elemandır. Bu eleman güçlü bir işlemci nüvesi olabilir veya birbirine bağlı çok hızlı mantık devrelerinden meydana gelebilir. Hedefe ait bilgiler bir konumdan-bağımsız ekran görüntüsüne imkân veren çizgi ve izlerden (plots and tracks) oluşan standart bir formata dönüştürülür.

Radar Ekranı/Monitör

Radar ekranı, radar hedeflerinin konumlarının gerçek zamanlı olarak grafiksel olarak gösterildiği bir ekrandır. İsteğe bağlı olarak ekranda, hedefin kimlik bilgisi ve rotası gibi ilave bilgilerde yer alabilir. Günümüzde radar ekranı bir büyük bilgisayar monitörüne dönüşmüş bulunmaktadır.