www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Darbe Tümleştirme

Darbe tümleştirme, birbirini takip eden darbe sürelerinden oluşan gönderim darbeleri kullanılarak bir hedefin algılama olasılığını iyileştirmek için uygulanan bir tekniktir. Bu, sinyalin işlenmesi evresinde sinyalin alış hattına, yankı sinyaline farklı darbe sürelerinin eklendiği ilave bir radar işlemcisi konularak yapılır. Darbe tümleştirici sinyal işleme evresindeki konumuna bağlı olarak aşağıdaki gibi bir sınıflandırılır:

Uyumlu
Süzgeç (AF-
Yükselteci)
Evreuyumlu
Tümleştirici
Genlik
Algılayıcısı
Eşik Değer
Devresi
hedef var
 
veya
hedef yok
Sinyal İşlemcisi

Resim 1: Bir evreuyumlu darbe tümleştiricinin devredeki konumu

Uyumlu
Süzgeç (AF-
Yükselteci)
Evreuyumlu
Tümleştirici
Genlik
Algılayıcısı
Eşik Değer
Devresi
hedef var
 
veya
hedef yok
Sinyal İşlemcisi

Resim 1: Bir evreuyumlu darbe tümleştiricinin devredeki konumu

Evreuyumlu Darbe Tümleştirme

Evreuyumlu darbe tümleştirmede tümleştirici (ya da sinyal işlemcisi) genlik algılayıcısından (amplitude detector) önce yerleştirilir. Sinyal işlemcisi her bir darbe süresini, o darbe süresinin menziline bağlı olarak konumlar ve radarın menzil çözümleme yeteneğine bağlı olarak belirlediği değeri bir yazmaca kaydeder ve yankı sinyalinin N adet darbe süresini bu değere ekler. Bu ekleme işleme işleminin ardından demodülasyon ve eşik değeri karşılaştırması yapılır.

Örneğin azami menzilimiz 75 km ve radarın menzildeki belirsizliği (menzil çözme yeteneği) 150 m olsun. Bu durumda işlemci her bir darbe süresi için 75.000/150 = 500 adet farklı örnekleme yapacaktır. Sinyal işlemcisinin bu 500 adet değeri N adet darbe süresinin her biri için bir yazmaçta tutması gerekir. Bu sürenin ardından gelen yeni veriler bu tutulan değerin üstüne yazılır. Böylece sinyal işlemcisi en son N adet güncel darbeyi yazmaca sürekli ekler.

Analog sinyal işlemcilerinde tümleştirme işlemi özel süzgeçlerle (örneğin gerilim bellek tüpleri) gerçekleştirilir. Bu olay sayısal radar sinyal işlemcilerinde Hızlı Fourier Dönüşümünün (Fast Fourier Transformation) ardından bir bellekte gerçekleştirilir.

Bir işlem-tanımında darbe süreleri arasındaki gürültünün ilintirilmediğini (not correlated) ve olan tek değerinde bir Gauss dağılımında ortalaması sıfır olan bir değer olduğunu kabul ederiz. Bu nedenle çıkış sinyali, girişteki uyumlu-süzgeç (Ara Frekans Yükselteç) katının çıkışındaki sinyali andıran çok sayıda darbe süresinin toplanmasıyla meydana gelen bir Gauss dağılımı özelliği gösterir.

Giriş sinyalinin bir darbe süresinden diğer darbe süresine seviyesinin sabit olduğunu (Swerling Durumu 0 e eşdeğer ve kabaca Swerling Durumları 1 ve 3 e yakın) varsayarız. Bu darbeler evreuyumlu darbe tümleştiricide eklenirler (summed) ve bunların N darbe süresince tümleştirilmiş (integrated) çıkış genlik değeri mevcut Swerling durumuna bağlıdır. Bu pratikte sinyal/gürültü oranının ideal durumda N-defa iyileştirilebileceği anlamına gelir ve radar denklemine uygun olarak hesaplanan azami menzil değerini doğrudan etkiler.

2 ve 4 nolu Swerling durumlarında evreuyumlu tümleştirmenin herhangi bir getirisi olmamaktadır. Bu nedenle bu sinyaller bir darbeden diğer darbeye gürültüyü andıran bir dalgalanma gibi gözükürler ve işlemcide gürültü darbelerine benzer şekilde işlenirler.

Evreuyumlu-olmayan Tümleştiriciler
Uyumlu
Süzgeç (AF-
Yükselteci)
Genlik
Algılayıcısı
Evreuyumlu-
olmayan
Tümleştirici
Eşik Değer
Devresi
hedef var
 
veya
hedef yok
Sinyal İşlemcisi

Resim 2: Bir evreuyumlu-olmayan darbe tümleştiricinin devredeki konumu

Uyumlu
Süzgeç (AF-
Yükselteci)
Genlik
Algılayıcısı
Evreuyumlu-
olmayan
Tümleştirici
Eşik Değer
Devresi
hedef var
 
veya
hedef yok
Sinyal İşlemcisi

Resim 2: Bir evreuyumlu-olmayan darbe tümleştiricinin devredeki konumu

Evreuyumlu- olmayan tümleştirici Genlik Algılayıcısının (Amplitude Decector) önüne konulur. Evreuyumlu-olmayan adının seçilmesi, bu yerde yankı sinyallerinin faz bilgilerinin daha şimdiden kaybolmasındandır. Bir evreuyumlu-olmayan darbe tümleştirici evreuyumlu tümleştirici ile aynı yöntemi kullanır: Çok sayıdaki darbelerin sürelerinin genlikleri bir eşik değeri (threshhold value) karşılaştırılmasını takiben eklenirler.

Daha eski radarlarda tümleştirme olayı ekrandaki sinyal izlerinin bir süre daha kalması ve buna bağlı olarak operatörün gözünün bunu ayırt edememesi sayesinde gerçekleşiyordu.

Bir ikinci olasılık ise; çok sayıda mantık devrelerinden oluşan m-den-n algılayıcısı (m-of-n dedector) denilen bir devre ile darbeleri tümleştirmektir. Basitçe söylemek gerekirse, devre sinyalin n darbe süresince en azından m-defa bulunup bulunmadığını kontrol eder ve sonuca bağlı olarak bir hedefin var olup olmadığını tespit eder. Bu yönteme, iki defa eşik değer karşılaştırması uyguladığından ötürü Çiftli Eşik Değer Algılama yöntemi de denilir.

Bir üçüncü olasılık; sayısal radar veri işlemesinde yukarıdaki Evreuyumlu Tümleştirici bölümünde anlatıldığı gibi yine bir toplama veya tümleştirme devresi kullanmaktır. Daha eski analog radarlarda ise devrenin bu noktasında bir basit alçak-geçiren süzgeç kullanılırdı.