www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Otomatik Frekans Kontrolü

Sıcaklık dalgalanmaları ve besleme kaynağındaki kabul edilebilir gerilim oynamaları hem gönderici ve hem de alıcıda çok ufak frekans değişikliklerine yol açar. Bu bakımdan bir radar aygıtının alıcı ve göndericinin birbirleriyle uyumunu sağlamak amacıyla bir Otomatik Frekans Kontrol (OFK) devresi (Automatic Frequency Control - AFC) ile donatılması gerekir.

AFC

Resim 1: Bir radyo alıcısında OFK devresinin blok şeması (Şemada bulunan elemanlara tıklayarak detaylı bilgilere ulaşabilirsiniz)

Resim.1 deki blok şeması ile Otomatik Frekans Kontrolünün nasıl çalıştığı gösterilmektedir.
AFC
Yüksek frekans ön yükselteci Karıştırma katı Bant Süzgeç Ara frekans yükselteci Demodülatör Düşük frekans yükselteç Lokal osilatör Varaktör Frekans ayırtaç çıkış gerilimi varaktörü sürer.

Resim 1: Bir radyo alıcısında OFK devresinin blok şeması (Şemada bulunan elemanlara tıklayarak detaylı bilgilere ulaşabilirsiniz)

Bir radyo alıcısında OFK

Burada OFK devresinin alıcı iç frekansını harici göndericiden alınan ve alıcı aygıtı tarafından bilinmeyen sinyalin frekansına göre hassas olarak ayarlaması gerekir. Frekansta ki sapma miktarına doğru orantılı olarak osilatörü yeniden ayarlayan bir kontrol gerilim üretilir.

Çıkış frekansının kararlılığı osilatörün salınım devresinde bulunan bir varaktör (varactor/varicap diode) ile sağlanır. Ters ön gerilim (reverse bias) bölgesinde çalışan bu varaktörün kapasitans değeri kontrol gerilimine bağlıdır. Örneğin, frekansı altta - konumlanan (alınan giriş frekansının alt yarısında bulunan) bir osilatör ile üretilen 10,7 MHz lik bir ara frekansımız olsun ve bu düşürülmesi basit bir frekansta salınsın (osilasyon yapsın), bu takdirde ara frekans yüksek bir değere sahip olacaktır. O zaman bu, varaktör için frekans ayıklayıcı (discriminator) çıkışında daha büyük bir kontrol gerilimi üretecektir. Bu durumda varaktörün kapasitansı azalacak ve bunun sonucunda osilatör daha yüksek bir değerde salınacak, ara frekans ise azalacaktır. Aksi yönde: Eğer osilatör daha yüksek bir frekansta salınırsa, ara frekans azalır. Kontrol gerilimi azalır, kapasitans artar ve osilatör çıkış frekansı azalır.

OFK nin bu devre seçeneği radyo alıcılarında, frekans bireştiricilerinde (frequency synthesizer) ve FM verici istasyonlarında kullanılır. Bununla beraber bu devreler için alıcılarda nispeten sabit bir giriş sinyal genliği istenir. Darbe yöntemiyle çalışan radar istasyonları için bu devre daha az uygundur.

Radar alıcısı
OFK-Sistemi

Resim 2: Bir radar aygıtında kullanılan, frekansı kontrol edilebilir gönderici osilatör tüplerine sahip olmayan Otomatik Frekans Kontrol devresinin blok şeması. (Şemada bulunan elemanlara tıklayarak detaylı bilgiye ulaşabilirsiniz)

Resim. 2 de frekansı kontrol edilemeyen tip kendiliğinden salınan gönderici tüplerine sahip olmayan bir radar aygıtındaki otomatik frekans kontrolünün nasıl yapıldığını anlatan blok şeması görülmektedir.
Radar alıcısı
OFK-Sistemi
Radar anteni Dubleks cihazı Yönlü bağlaştırıcı Gönderici Düşük gürültülü yüksek frekans ön yükselteci Karıştırma katı Ara frekans yükselteci Video dedektör Video ön yükselteç Lokal osilatör Kontrol devresi OFK- Frekans ayırtacı OFK- Karıştırıcı OFK- Ara frekans yükselteci

Resim 2: Bir radar aygıtında kullanılan, frekansı kontrol edilebilir gönderici osilatör tüplerine sahip olmayan Otomatik Frekans Kontrol devresinin blok şeması. (Şemada bulunan elemanlara tıklayarak detaylı bilgiye ulaşabilirsiniz)

Radar tesislerindeki OFK-Sistemi

Evre uyumlu ya da sözde evreuyumlu radar tesislerindeki OFK sistemleri birbirine benzeyen iki yöntemle çalışırlar. Radyo alıcısındakinin aksine hem gönderim frekansı hem de alıcı frekansı tam olarak bilinmektedir. Frekansın ayar değerinden sapması durumunda:

Her iki sistem referans olarak bir yönlü bağlaştırıcı üzerinden hatlardan dubleks cihaza gönderilen enerjinin bir bölümünü kullanırlar. Bu sinyal yerel osilatörün frekansı ile karıştırılarak bir OFK-ara frekansa (Intermediate Frequency, IF) indirilir. Bu sinyalin genliği ve polaritesi ara frekans sinyali ile aynıdır. Bu OFK ara frekansı bir frekans ayıklayıcı vasıtasıyla genliği ve polaritesi frekanstaki sapmayı temsil eden bir biçime dönüştürülür. Eğer ara frekans tam merkezde ise çıkış gerilimi sıfırdır. Bu çıkış gerilimi ile ya yerel osilatör gerekli frekansa yeniden getirilir ya da bir servo motor gönderici tüplerin frekansını yerel osilatörün en kararlı frekansına göre ayarlar.

Radar alıcısı
OFK-Sistemi

Resim 3: Bir radar aygıtında kullanılan frekansı kontrol edilebilir gönderici osilatör tüplerine sahip Otomatik Frekans Kontrol devresinin blok şeması. (Şemada bulunan elemanlara tıklayarak detaylı bilgiye ulaşabilirsiniz)

Resim. 3 de frekansı kontrol edilebilir tip kendiliğinden salınan gönderici tüplerine sahip bir radar aygıtındaki otomatik frekans kontrolünün nasıl yapıldığını anlatan blok şeması görülmektedir.
Radar alıcısı
OFK-Sistemi
Radar anteni Gönderim-Alım Seçme Anahtarı, dubleks aygıtı (Duplexer) Yönlü bağdaştırıcı Gönderici Düşük gürültü özelliğine sahip YF- ön yükselteci Karıştırma katı Ara Frekans (IF)yükselteci Video sinyal süzücüsü (Video dedector) Video yükselteci Yerel osilatör Kontrol aygıtı OFK karıştırıcı OFK Ara Frekans (IF)yükselteci OFK frekans Ayıklayıcı OFK Servo motor kumanda

Resim 3: Bir radar aygıtında kullanılan frekansı kontrol edilebilir gönderici osilatör tüplerine sahip Otomatik Frekans Kontrol devresinin blok şeması. (Şemada bulunan elemanlara tıklayarak detaylı bilgiye ulaşabilirsiniz)

Eğer radar göndericisinde magnetron gibi yapıcı (constructive) sabit bir frekansta kendiliğinden salınan ve frekansın ayarlanan değerden sapmasına imkân vermeyen yüksek güçlü tüpler kullanılıyorsa Resim.2 de gösterilen şema kullanılır. Eğer gönderici aygıtının frekansı düzenleme imkânı varsa (örneğin kullanılan magnetronun frekansı dar bir aralık içinde değiştirilebiliyorsa ya da dışardan kontrol edilebilen disk biçiminde triyotlarla salınım frekansı ayarlanabiliyorsa) bu durumda Resim.3 deki devre kullanılır.

Tam evreuyumlu Radar

Tam evre uyumlu radarlar alıcıda gönderim frekansı ve alıcıdaki karıştırma frekansı çok kararlı bir ana saat üretecinden elde edildiği için bir otomatik frekans kontrolüne ihtiyaç duymazlar. Tüm kullanılan dâhili frekansların birbirine göre tanımlanmış bir faz ilişkisi vardır ve bu nedenle frekansları sapamaz. Eğer ana saat üreteci sıcaklık değişimleri sonucunda frekansında bir değişiklik olursa gönderim ve alıcı frekansları aynı şekilde etkilenirler ve bu nedenle tekrardan bir ayarlama yapılmamalıdır.