www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Doppler Frekansın Yayılımı

Platformun
yönü
Yapay Açıklık Uzunluğu L
Menzil R

Resim 1: Uçağın ilerlemesi sırasında uçakta ki radarın yaydığı ışın demetinde bulunan sabit hedeflerden yansıyan Doppler frekans

Platformun
yönü
Yapay Açıklık Uzunluğu L
Menzil R

Resim 1: Uçağın ilerlemesi sırasında uçakta ki radarın yaydığı ışın demetinde bulunan sabit hedeflerden yansıyan Doppler frekans

Doppler Frekansın Yayılımı

Radar sabit iki nokta yanından (B den A ya doğru) geçtiğinde alınan yankı sinyallerinde ki Doppler frekansı zamana bağlı olarak yaklaşık doğrusal bir biçimde değişir. Bir noktada, platformun radyal hızı sıfır olduğunda, Doppler frekans sıfır olur. Ardından bu kez negatif bir değer ile artmaya başlar. Doppler frekansın biçimi keza bir “chirp (kuş cıvıltısı)” biçimini alır. Doppler frekansın bant genişliği (yani beklenen tüm bant genişliği) A ve B noktalarındaki en uç değerler arasındaki bulunan bölgedir. Küçük açıklık açıları için bu değer:

fD1 - fD2 = 2v · φa v = Platformun yere göre hızı
φa = -3 dB için açıklık açısı
λ = Radarın dalga boyu.
(1)

λ
Doppler frekansı [Hz]

Resim 2: Hareket eden bir platformda (burada 100 m/s bir hızla uçan bir uçak) geliş yönüne bağlı olarak yerden parazit yansımaların Doppler frekansı

Doppler frekansı [Hz]

Resim 2: Hareket eden bir platformda (burada 100 m/s bir hızla uçan bir uçak) geliş yönüne bağlı olarak yerden parazit yansımaların Doppler frekansı

Platformun hareketi sırasında, bu hareket nedeniyle, sabit hedeflerden gelen yankılar bir Doppler frekans içeriği kazanırlar. Platform sabit bir hızla hareket etse dahi bu Doppler frekans içeriği sabit değildir, açısal değişime (ve bunun bir sonucu olan radyal hızın değişimine) bağlı olarak farklı değerler alır. Sadece platformun çok büyük yanal uzaklıklarda bulunması durumunda Doppler frekansın yaklaşık doğrusal olarak değiştiği kabul edilebilir.

Yeryüzünde bulunan sabit hedeflere ait Doppler frekansı bu hedeflerin radar platformunun uçuş rotasından olan uzaklığına bağlı olarak karakteristik bir değişim gösterir. Bu noktanın rotaya olan uzaklığı arttıkça Doppler frekansın bant genişliği daralır. Hatta bu bant genişliğine bağlı olarak uzaklık tayin edilebilir. Uzaklığı bu şekilde hesaplayarak ve yatık menzilin kat edilmesi için geçen süre ölçülerek yer yüzeyinin üç boyutlu bir resmini de çıkarmak mümkündür.

Frekans [Hz]
Faz [Grad]
Genlik [V]
Zaman [s]
Zaman [s]

Resim 3: Bir nokta hedefe ait azimut sinyallerinin frekans-, faz- ve genliğinin akış diyagramı

Frekans [Hz]
Faz [Grad]
Genlik [V]
Zaman [s]
Zaman [s]

Resim 3: Bir nokta hedefe ait azimut sinyallerinin frekans-, faz- ve genliğinin akış diyagramı

Yapay Açıklıklı Radarlar ve hareket eden hedefler

Yapay Açıklıklı Radarın (YAR)- sinyal işlemcisi arazi üzerindeki hedef noktalardan gelen yansımaların alınma zamanı süresince bu noktaların hareket etmediği varsayımı ile işlem yapar. Görülebilir arazi içindeki her bir noktaya ait yansımanın faz açısı Yapay Açıklıklı Radarın bulunduğu platformun (örneğimizde uçak) hareketi nedeniyle değişir ve bu faz açısı işlenerek o nokta karakterize edilir. Bu benzersizlik (tek olma) özelliği sayesinde tersi yönde, yani faz açı değişimden yola çıkılarak yansıtıcı nesnenin konumuda belirlenebilir.

Eğer bu faz akışı üzerinde çalışılan hedefin hareketi nedeniyle meydana gelen bir faz kayması ile binişirse, hedefin bu hareketinin yön ve hızı gibi bazı özelliklerine bağlı olarak bir takım olgular meydana gelir. Bu olgular, hedefin konumunun basitçe bir kaymasından, hedef işaretinin hatlarının birbirine karışarak tümüyle anlaşılmaz bir resim görüntülenmesine kadar değişebilir. Bu olgulara radar haritalarında sıkça rastlanır; örneğin azami hızında seyretmekte olan bir gemi, burnunun yardığı dalganın birkaç on metre yanında veya gitmekte olan bir tren demiryolunun üzerinde değil yanında görüntülenebilir. Hareket etmekte olan bu hedefler Doppler frekansın zaman içindeki değişimi izlenerek analiz edilebilir ve keskin hatlara sahip bir resim elde edilebilir. Bu aynı zamanda bize hareket eden hedeflerin arka planda kalan sabit hedeflerden (clutter) ayırt edilmesine imkân verir ve bu sayede hedefin konumu rotasına ve hızına bağlı olarak güncellenebilir.