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

Frekans Modüleli kesintili Sürekli Dalga-Radarı (FMkSD-radarı)

PIN-diyot
anahtarı

Resim 1: Bir FMkSD-radarı gönderim işaretini kesmek için ilaveten bir PIN-diyot anahtarı kullanır.

sägezahn VCO BF -3dB PowerAmp TxAnt RxAnt LNA Mix TP PIN switch control out
PIN-diyot
anahtarı

Resim 1: Bir FMkSD-radarı gönderim işaretini kesmek için ilaveten bir PIN-diyot anahtarı kullanır. (Etkileşimli resim)

Frekans Modüleli kesintili Sürekli Dalga-Radarı (FMkSD-radarı)

PIN-Dioden-
Schalter

Resim 1: Bir FMKSD-radarı gönderim işaretini kesmek için ilaveten bir PIN-diyot anahtarı kullanır.

Bir Frekans Modüleli kesintili Sürekli Dalga-radarının (FMkSD-radar) radar teknolojisinde çok özel bir yeri bulunmaktadır. FMkSD-radarı olarakta adlandırılan bu radarda ölçüm yapılırken üretilen gönderim işaretinin antene ulaşması geçici olarak kesilir. Bu anlamda radar bir darbe radarıdır. Antene işaret gönderilmesi durdurulduğu sırada da gönderici frekans üretimi sürdürmeye devam eder ve alıcıya aşağıya-karıştırma (down-converting) işleminde kullanması için gerekli frekansı sağlar. Bir FMSD-radarında olduğu gibi, menzil tayini için ölçüm işleminde güncel gönderim frekansı ile yankı işaretinin taşıyıcı frekansı arasındaki frekans farkı kullanılır. Bu ölçüm darbe-içi modülasyonla çalışan bir darbe radarındaki saf yürütme zamanı (runtime) ölçümüne kesinlikle benzemez.

Gönderim işaretinin darbe biçimli modülasyonu
Üretilen testere dişi biçimli frekans
PIN-diyot anahtarı için anahtarlama işareti
Gönderilen frekans
Gecikmeli gelen yankı işaretli

Resim 2: Blok şeması için osilogram

Üretilen testere dişi biçimli frekans
PIN-diyot anahtarı için anahtarlama işaretli
Gönderilen frekans
Gecikmeli gelen yankı işaretli

Resim 2: Blok şeması için osilogram

Üretilen testere dişi biçimli frekans
PIN-diyot anahtarı için anahtarlama işaretli
Gönderilen frekans
Gecikmeli gelen yankı işaretli

Resim 2: Blok şeması için osilogram

FMkSD-radarının saf FMSD-radarına göre bazı üstünlükleri ve sakıncaları bulunmaktadır. Göndericinin devre dışı bırakılması, gönderici ile alıcı arasındaki yalıtımı iyileştirmekte ve alıcı ile gönderici arasında artık herhangi bir „çapraz-karışma” (crosstalk) meydana gelememektedir. Eğer gönderici yayın yapmazsa alıcı çok daha duyarlı çalıştırılabilir. Bu daha yüksek bir gücün yollanmasına imkân verir ve bu iki önlem sayesinde radarın menzili artar.

Alıcının, gönderim sırasında devre dışı kalması sonucunda (örneğin, bu sırada PIN-diyotlarına evirtik (inverted) kontrol gerilimi uygulanması ile) bir yankı işaretinin alınabildiği zaman penceresi daralır. Eğer dikdörtgen darbe biçimindeki anahtarlama gerilimi (Resim.2 de kırmızı kanal) düşük seviyede ise bir yankı işareti alınabilir (Resim.2 de mavi kanal). Yankı işareti ve kontrol gerilimi arasındaki bu zamansal fark bölgesi Resim.2 de gri renk ile gösterilmiştir. Bu genellikle çok kısa bir zamandır ve sonuç olarak, bir evreuyumlu-olmayan darbe tümleştirme imkânları daha da kötüleşir. Yankı işaretinin sadece bir kısmı alınabilir, bu da radarın olası enerjik menzil sınırını azaltır. Yakın bölgeden gelen yankı işaretleri, uzak menzillerden gelen yankı işaretlerine göre çok daha olumsuz etkilenir ve sonuçta bir darbe radarındaki Duyarlılık Zaman Kontrolündeki (STC) etkiye benzer bir etki meydana gelir.

Bu yöntem örneğin, seyir halindeki bir aracın öndeki araca göre açıklığını ayarlayan (adaptive cruise control), 76 – 77 GHz frekans bandında çalışan modern otomotiv radarlarında kullanılır. Azimut açısının tayininde ışıma, bir yama anten grubunda aralarında çok az azimut açısı farkı bulunan değişik noktalardan gerçekleşir.

Ölçüm menzilini genişletebilen FMkSD-radarı
Üretilen testere dişi biçimli frekans
PIN-diyot anahtarı için anahtarlama işaretli
Gönderilen frekans
Gecikmeli gelen yankı işaretli

Resim 3: Blok şeması için osilogram

Üretilen testere dişi biçimli frekans
PIN-diyot anahtarı için anahtarlama işaretli
Gönderilen frekans
Gecikmeli gelen yankı işaretli

Resim 3: Blok şeması için osilogram

Üretilen testere dişi biçimli frekans
PIN-diyot anahtarı için anahtarlama işaretli
Gönderilen frekans
Gönderilmeyen frekans
Gecikmeli gelen yankı işaretli

Resim 3: Blok şeması için osilogram

Yerel yönetimlerce izin verilen gönderici bant genişliğini daha iyi kullanabilmek için bir başka yöntem daha bulunmaktadır. Bu yöntemle daha büyük bir dikliğe (slope) sahip frekans değişim eğrisi ile ölçülebilecek en büyük menzili kaybetmeksizin, daha yüksek bir menzil çözünürlük yeteneği elde edilir.

Bir FMSD-radar göndericisi 24 GHz ISM-bandında (Industrial, Scientific and Medical Band) sadece 24,0 ila 24,25 GHz frekansları arasında çalışabilir. Bu bant genişliğini verimli kullanabilmek için radarın çözünürlük yeteneği ile en büyük menzil parametreleri arasında bir seçim yapmamız, yani birindeki daha fazla bir getiri için diğerinden bir miktar vaz geçmemiz gerekir.

Bununla beraber FMkSD-radar yönteminde frekans değişiminin dikliği öyle ayarlanabilir ki, gönderici iki misli bir bant genişliğinde, örneğin 24,0 ila 24,5 GHz arasında da çalışabilir. ISM-bandının üst sınırı 24,25 GHz ulaşıldığında gönderici ile anten arasındaki bağlantı kesilir: sadece izin verilen frekans bölgesinde bir ışıma gerçekleşir. Artık yankı işareti, yayınlanan gönderim işaretinin süresinden çok daha uzun bir yürütme zamanına (runtime) sahiptir. En sonunda dâhili çok büyük testere dişi işaretle karşılaştırılır (Resim.3 de gönderilen işaretin kesikli çizgi ile gösterilen uzamış kısmı).

Yukardaki örnekte olduğu gibi, bu modülasyon tekniği gönderici ile alıcı arasında yalıtımı iyileştirmek için (örneğin Uçağa Takılı Yana Bakan Radar (SLAR) gibi) bazı özel yerlerde kullanılır. Nispeten uzun gönderim süresince alıcı yine devre dışı kalmışsa, o zaman yeterli büyüklükte bir en kısa ölçüm menzili imkânı ortaya çıkar. Buna karşın anahtarlama zamanı, bu en kısa ölçüm menzili, uçuş yüksekliğinden daha küçük olacak bir değeri sağlamak üzere en uygun duruma getirilirse (örneğin 3000 m için 20 µs), bu yöntemle göndericiden alıcıya doğrudan gelen parazit yayınlar eşzamanlı engellenebilir ve üzerinde uçulan koridorun daha iyi bir duyarlılıkla haritalanması mümkün olur.