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

Kazanç Kontrol Yöntemleri

Bir radar istasyonundaki yükselticinin çok fazla işlevi yerine getirmesi beklenir. Yükselticinin çok düşük seviyedeki bir işaretle çalışabilmesi ve aynı zamanda çok yüksek seviyeli bir işaretle aşırı sürülmemesi (overdriving) gerekir. Bu açıdan bazı özel kazanç kontrol kuralları geliştirilmiştir:

  Türkçe İngilizce Rusça Almanca
STC Zaman-
Duyarlı-
Kontrol
sensitivity
time
control
Временная
Автоматическая
Регулировка
Усиления
entfernungs- (also: zeit-) abhängige
automatische Verstärkungsregelung
(Siemens- Neudeutsch: GTC: Gain Time Control)
AGC Otomatik
Kazanç
Kontrolü
automatic
gain
control
Шумовая
Автоматическая
Регулировка
Усиления
rauschabhängige
Automatische
Verstärkungs-
Regelung
MGC Ana
Kazanç
Kontrolü
main
gain
control
Ручная
Регулировка
Усиления
Handregelung
log amp Logaritmik
Yükselteç
logarithmic
amplifier
  logarithmischer Verstärker

Çizelge 1: Kazanç Kontrol Yöntemleri

Zaman-Duyarlı Kontrol yöntemiyle çalışan yükselteç

Resim 1: Zamanın işlevi olarak Zaman-Duyarlı Kontrol grafiği

Resim 1: Zamanın işlevi olarak Zaman-Duyarlı Kontrol grafiği.

Bir Darbe Tekrarlama Periyodunun alım evresinin başlangıcında önce yakın bölgedeki yankı işaretleri alıcıya ulaşır ve bu nedenle genlikleri de çok yüksektir. Öte yandan alım evresinin sonuna doğru ulaşan yankı işaretlerinin genlikleri ise uzaktaki hedeflerden geldikleri için küçüktürler.

Zaman-Duyarlı Kontrol yöntemiyle çalışan yükselteçte yükseltme işlemi, alım evresince zamana bağlı olarak sürekli artar. Kazanç oranı da gene zamana bağımlıdır. Yandaki resimde (Resim.1) zamana ve hem de menzile bağımlı olan bir yükseltme işleminin prensip akışı gösterilmiştir. İdeal koşullarda V Kazanç Katsayısı, R4 (R = menzil) ile doğru orantılıdır. Pratikte, bir kondansatörün üstel (exponential) dolum eğri karakteristiği bu işleme çok yakındır.

Bazı radar aygıtlarında zamana bağımlı bir yükseltme yerine, zamana bağımlı bir zayıflama da söz konusu olabilir. Ortaya çıkan yakın-yansıma-zayıflamasıdır. Burada bu bağlamda bir „Yakın Bölge Zayıflamasından“ söz etmekte mümkündür.

Zaman-Duyarlı Kontrol yönteminde gerilimin etkisi genellikle 50 mille sınırlı kalmaktadır. Bunun nedeni 50 mil gibi yakın bölgedeki hedeflerin alıcıyı doyuma sürmesidir. 50 milden daha uzak hedeflerden gelen yansıma işaretleri alıcının normal çalışmasını olumsuz etkilemez.

Otomatik Kazanç Kontrolü
İşaret hattı
Kontrol gerilimi
Ara Frekans
Ara Frekans
CL
IToplam
RÇıkış
UÇıkış

Resim 2: Zaman-Duyarlı Kontrol devresinin blok şeması

İşaret hattı
Kontrol gerilimi
Ara Frekans
Ara Frekans
CL
IToplam
RÇıkış
UÇıkış

Resim 2: Zaman-Duyarlı Kontrol devresinin blok şeması

Blok şeması: Yükselteç çıkışından örneklenen gerilim doğrultularak kontrol devresine geri beslenir.
İşaret hattı
Kontrol gerilimi
Ara Frekans
Ara Frekans
CL
IToplam
RÇıkış
UÇıkış

Resim 2: Zaman-Duyarlı Kontrol devresinin blok şeması

Bu tip kazanç yönteminde faydalı işaretten, bir ya da birden fazla yükselteç katını kontrol etmekte kullanılan bir kontrol gerilimi kazanılır. Bu kontrol geriliminin negatif geri besleme yapmaması için bir diyot-kondansatör devresi ile doğrultulur. Böylece bu devre çok gecikmeli bir karaktere sahip olmakta ve birden fazla sayıda Darbe Tekrarlama Periyodlarında bir sabit kontrol gerilimi sağlayabilmektedir.

Pratikte alıcı üzerindeki, alıcıyı aşırı sürmeye götüren gürültülerin etkisini hafifletmek için bu tür devreler kullanılmaktadır. Kazanç kontrolü, çok değişken genliklere sahip işaretlerinin en iyi alınabilmesi için gereken alıcı duyarlılığının ayarlanmasında gereklidir. Normal işletme sırasında Otomatik Kazanç Kontrolü (AGC) veya Anlık Otomatik Kazanç Kontrolü (Instantaneous Automatic Gain Control, IAGC) gibi karmaşık türler de kullanılır. Otomatik Kazanç Kontrolünün en basit tipinde, ara frekans yükseltecinin öngerilimi (bias) ve kazancı, alınan işaretin ortalama değerine göre ayarlanır. Otomatik Kazanç Kontrolünde kazanç, alınan en büyük işaretle kontrol edilir. Aynı anda birkaç radar işareti alınıyorsa, o zaman en zayıf işaret en fazla önem kazanan işaret olabilir. Anlık Otomatik Kazanç Kontrol yöntemi, her bir işaret için alıcı kazancını ayarlaması nedeniyle daha sıklıkla kullanılır.

Otomatik Kazanç Kontrol devreleri aslında geniş bantlı bir DC yükselteçtir. Alınan radar işaretlerinde genlikler değiştikçe anlık olarak Ara Frekans Yükseltecinin kazancını kontrol eder. Sonuçta Anlık Kazanç Kontrol devresinde zayıf işaretler tam yükseltilir ve kuvvetli işaretlerin yükseltilme oranı ise düşürülür. Kazancın kontrol edildiği ara frekans katlarının sayısı Anlık Otomatik Kazanç Kontrol devresinin çalışma bölgesini sınırlar. Eğer bu sayı bir adet ise, çalışma bölgesi yaklaşık 20 dB ile sınırlı kalır. Eğer bu sayı birden fazla ise, kazanç yaklaşık 40 dB seviyesine çıkartılabilir.

Ana Kazanç Kontrolü

Bu çoğu kez, sadece bir kontrol geriliminin en iyi ayarlandığı bir potansiyometreden ibarettir. Sıklıkla bu ayar küçümsenir ve yanlış kullanılır.

Alıcı duyarlılık ayarını sonuna kadar getirmenin faydası yoktur. Bunu yaptığımızda hedefler ekrandan kaybolacaktır! Ve ekranda görülecek olanlar; aşırı sürülmüş, daha zayıf, gürültünün boğduğu hedef işaretleri olacaktır. Yükseltmeye devam edilirse aşırı sürülmüş bu bölgeler PPI-ekranda karanlık bile görüntülenir.

En uygun bir yükseltme ayarı için öneriler:

  1. Ekrandaki video ve parlaklık ayarı en aza (sola) getirilmeli
  2. Parlaklık ayarı, ekran saptırma ışını algınabildiği sürece en sağa getirilmeli.
  3. Video (kazanç) ayarı, ilk gürültü tepe izleri ekranda sezilene kadar sağa getirilmeli.
  4. Eğer gözler parlaklık seviyesine alışmış ise, birinciden üçüncüye kadar olan adımlar yarım saat sonra bir daha tekrarlanmalıdır.
Logaritmik yükselteç

Yankı dinamiğini azaltmak için bir diğer olası yöntem ise logaritmik yükselteç kullanmaktır. Bu yükseltecin adı çalışma karakteristik eğrisinin logaritmik biçimde olmasından kaynaklanmaktadır. Bir logaritmik yükselteçte küçük işaretler kuvvetli, büyük işaretler tam tersi daha az kuvvetle yükseltilir. Böylece daha yüksek bir duyarlılıkta bile, çok kuvvetli yankı işaretlerini bozunumsuz (distortion-free) işlemek mümkün olabilmektedir.

Ara Frekans
süzgeci
Ue
Ara Frekans yükselteci
Eşik değer devreleri
Video
Ua
IToplam
RÇıkış
UÇıkış
I1
I2
I3
I4
I5

Resim 3: Bir logaritmik yükseltecin blok şeması

Ara Frekans
süzgeci
Ue
Ara Frekans yükselteci
Eşik değer devreleri
Video
Ua
IToplam
RÇıkış
UÇıkış
I1
I2
I3
I4
I5

Resim 3: Bir logaritmik yükseltecin blok şeması

Blok şeması: Burada bir ara frekans süzgecinin ilerisinde beş adet Ara Frekans Yükselteci bulunmaktadır. Bu yükselteçlerin her birinin ikinci çıkışı kendi eşik değer devresine bağlanmıştır. Bu eşik değer devrelerinin çıkışları paralel bağlı olup, bir çıkış direncinde toplanırlar, buradanda logaritmik yükseltecin çıkış gerilimi alınır
Ara Frekans
süzgeci
UGiriş
Ara Frekans Yükselteci
Eşik değer devreleri
Video
UÇıkış
IToplam
RÇıkış
UÇıkış
I1
I2
I3
I4
I5

Resim 3: Bir logaritmik yükseltecin blok şeması

Logaritmik yükselteç çok sayıda ardışık yükselteç katlarından oluşur. Bu yükselteç katlarının sayısı yükseltecin dinamiğini belirler. Yükselteçlerin toplam çalışma eğrisi yaklaşık logaritmik karakterlidir. Böylece işaretin giriş genliğine bağımlı bir kazanç katsayısı ortaya çıkar.

Bir yükselteç katı aşırı sürüldüğü sürece, işaret bozunumuna bağlı olarak yükselteç katının alt çıkışında bir doğru gerilim meydana gelir. Doğru gerilim belirli bir seviyede, Eşik Değer Devresini (threshhold-value circuit) tetikler ve RÇıkış direnci üzerinden bir akım akar. Benzeri şekilde takip eden diğer tüm katlar da aşırı sürülür ve bu yüzden yükseltmeye katkıları olmaz, bununla beraber, her bir kat bu akıma katkıda bulunur. Bu akımların eklenerek meydana getirdiği IToplam akımı, RÇıkış direnci üzerinden akar.

Pratikte, bir alıcıda pekâlâ hem Zaman-Duyarlı Kontrol yöntemiyle çalışan yükselteç, hem de logaritmik yükselteç birlikte kullanılmaktadır.

Dinamik Zaman-Duyarlı Kontrol eğrisi
Kazanç
Menzil
Azimut açısı
Kuvvetli parazit bölgesi

Resim 4: Dinamik Zaman-Duyarlı Kontrol eğrisi

Diagramm von dynamischen STC-Kurven
Kazanç
Menzil
Azimut açısı
Kuvvetli parazit bölgesi

Resim 4: Dinamik Zaman-Duyarlı Kontrol eğrisi

Antenin güncel azimut açısına bağlı olarak değişen sabit hedef yansımalarının büyüklüğü, Zaman- Duyarlı Kontrol-eğrisinin referans büyüklüğünü tayin eder. Bu yüzden modern radar alıcıları her bir menzil-hücresi için sabit hedef yankılarının seviyesini ölçerek, azimut açısına ve menzile bağlı Zaman-Duyarlı Kontrol-devresi için zayıflama miktarını ayarlar. Bununla beraber çoğu durumda eğimleri farklı, birden daha fazla sayıdaki standart eğrilerden bir tanesi kullanılır.

Bunun getirdiği üstünlük: darbe kenarlarında ayrıca meydana gelen ve Hareket Eden Hedef Belirtecinin (Moving Target Indicator, MTI) etkinliğini olumsuz etkileyen ani kazanç değişikliğini önlemesidir. Darbe sıkıştırmasında olduğu gibi, uzun gönderim darbelerinin kullanılması halinde darbe süresi içinde meydana gelen böyle genlik değişmelerinin etkisi yıkıcı olmaktadır.

Dinamik Zaman-Duyarlı Kontrol eğrileri prensip olarak seçilen ön gerilimler vasıtasıyla belirli bir seviyeye kadar doğrusal zayıflama karakteristiklerinin garanti edildiği PIN diyot devreleri ile üretilir.