Çözünürlük Hücresi
Resim 1: Çözünürlük hücresi
Çözünürlük Hücresi
Çözünürlük Hücresi (Resolution Cell), menzil çözünürlüğü ve açısal çözünürlüğün karakterize ettiği bir ortak kavramdır. Çözünürlük hücresinin boyutlarının genellikle anten çizgesinin φ Yarı Güç Açıklığı (−3 dB) ve Δr = c·τi/ 2 uzunluğunun ile sınırlandığı kabul edilir. τi gönderim darbesinin genişliğidir (ya da darbe-içi modülasyon durumunda Darbe Sıkıştırma Devresinin çıkışındaki işaretin süresidir).
Resim 1: Çözünürlük hücresi
Söz konusu gönderim darbesinin izgesi (spectrum) genişledikçe ve anten çizgesinin açıklık açısı (aperture angle) azaldıkça çözünürlük hücresi küçülür ve radar istasyonunun çözünürlük yeteneği artar. Aynı zamanda bu, çok küçük çözünürlük hücresi uzayda dağılmış dipol yansıtıcılar, iyonize olmuş bulutlar, atmosferik oluşumlar, sabit hedefler gibi pasif gürültü kaynaklarından daha az etkilenir. Bu, radar istasyonunun gürültüye bağışıklığının artması demektir. Çözünürlük hücresi büyüdükçe hücre içine sızan bu nesneler daha fazla gürültüye sebep olurlar.
Çizgenin çok dar bir kalem ışınına benzemesi durumunda, Θazi ve Θyük, darbe hacminin boyutu aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:
| V = R2· | c0·τ | · θazi θyük | (1) |
| 2 |
Anten çizgesini daha basit geometrik şekillere yaklaştırmak için kullanılan modele bağlı olarak, darbe hacmi silindirik biçimde düşünülebilir. Bu durumda darbe hacmi şu şekilde hesaplanır:
| V = | π | ·R2· | c0·τ | · θazi θyük |
c0 = Işık hızı; R = Radar antenine uzaklık; τ = Gönderim darbesinin süresi. |
(2) | |
| 4 | 2 |
1 ve 2 formüllerde Θazi ve Θyük açı değerlerinin radyan cinsinden verildiği varsayılır. Derece olarak verilmişlerse (π/180) ile çarpılarak radyana dönüştürülmelidirler.
Meteoroloji radarlarında çözünürlük hücresinin önemi daha büyüktür. Menzil arttıkça çözünürlük hücresinin hacmi artar: aynı yağış yoğunluğunda hücre çok daha fazla yağmur damlasıyla dolar. Beraberinde Etken Yansıtırlık Yüzeyi de artar. Bu nedenle Meteoroloji radarındaki Radar Denklemi bir Hava Arama Radarındakinden tümüyle farklı bir biçime sahiptir.
Bir meteoroloji radarında „hacim hedef“ (volume target) kavramı söz konusudur. Hacim hedef çözünürlük hücresini tamamıyla doldurur. Buna karşılık arama radarları genellikle noktasal hedeflerle çalışır ve bunların konumlarını belirler. Yansıtıcı nesneler artan menzille beraber büyüyen çözünürlük hücresi içinde git gide kaybolurlar.
Lütfen darbe çözünürlük hacmini radar işaret işlemede kullanılan bir menzil hücresinin boyutuyla, yani bir menzil dilimine (range cell) karşılık gelen bellek hücresiyle karıştırmayın. Böyle bir menzil dilimi, darbe hacminin boyutunun en fazla yarısı kadar olmalıdır.
radar
pasif
alıcı
Resim 2: Monostatik ve bistatik radarın çözünürlük hücrelerinin karşılaştırılması
radar
pasif
alıcı
Resim 2: Monostatik ve bistatik radarın çözünürlük hücrelerinin karşılaştırılması
Bistatik radarda çözünürlük hücresi
Bistatik radarda çözünürlük hücresi uzaysal olarak (spatially) bir monostatik radardan çok daha değişkendir. Bunun nedeni, bistatik pasif alıcının yönlü (directional) bir anten kullanmamasıdır. Böylece gönderim anteninin yarı genişliğine sabitlenir ve gönderim anteni tarafından aydınlatılan her şeyi alır. Bunun bir hava arama radarı için pek bir önemi yoktur. Ancak, meteoroloji radarında bu, hacim hedefleri için radar denklemini tümüyle değiştirir, çünkü darbe hacmi yalnızca menzile bağlı olarak değişmez, ilaveten açıya bağlı olarakta değişir! Hava durumu radarında bu, yansıtırlıkların karşılaştırılabilmesi için alınan yankı işaretlerinin standart bir darbe hacmi boyutuna standardize edilmesini gerektirir.
Bununla birlikte, bir radar aygıtının geliştirilmesi sırasındaki ilk yaklaşımda, doğruluğun çoğu durumda çözünürlük yeteneğinin gücünün yaklaşık yarısı olduğu varsayılır. Bununla birlikte, radar bir kez oluşturulduktan sonra, doğruluk genellikle ilk tahminden (bir standart sapmadan) çok daha iyi çıkar, çünkü: menzil ölçümündeki doğruluk, gönderim anı ile yankının alıcıya varış zamanı arasındaki zaman ölçümünün sonucudur. İletim darbesi hâlâ mükemmel bir dikdörtgen darbe ise, alıcı bant genişliği sınırlı olduğundan ve ek gürültü üst üste biniştiğinden, alınan darbe bir Gauss eğrisi gibi görünecektir, çünkü alıcı bant genişliği sonludur (finite). Doğruluğun öncelikle gönderim darbe süresine (çözünürlüğü belirleyene) değil, alınan işaretin boyutuna (diğer faktörlerin yanı sıra hedefin menziline) bağlı olduğu görülebilir. Bu nedenle, ek olarak, gürültü, alınan darbenin Gauss biçimini bozacak ve artan hedef menzili ile doğruluk da kötüleşecektir!