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

Anten Çizgesi

1,67°
-20 dB
Yan topuzların
zayıflaması
Yan topuzlar
Ana topuz

Resim 1: Bir Kartezyen koordinat sisteminde bir parabolik antenin yatay anten çizgesi. Detaylar oldukça iyi görüntülenmiştir, fakat yayın biçimi her zaman tanınamıyor.

Bir kartezyen koordinat sisteminde yatay anten çizgesi, 
© 2008 Christian Wolff
1,67°
-20 dB
Yan topuzların
zayıflaması
Yan topuzlar
Ana topuz

Resim 1: Bir Kartezyen koordinat sisteminde bir parabolik antenin yatay anten çizgesi. Detaylar oldukça iyi görüntülenmiştir, fakat yayın biçimi her zaman tanınamıyor.

« Anten çizgesi » içeriği
  1. Görüntüleme formatları
  2. Ölçekler
  3. Yatay anten çizgeleri
  4. Dikey anten çizgeleri
  5. 3-boyutlu anten çizgeleri

Anten Çizgesi

Anten çizgeleri, bir antenin ışıma karakteristiği elemanlarının grafiksel gösterimidir. Anten çizgesi genellikle yön karakteristiğinin grafiksel gösterimidir. Bu çizge, enerji ışımasının göreli yoğunluğunu ya da elektrik veya manyetik alan kuvvetini anten yönünün bir işlevi olarak gösterir. Ayrıca faz açısı veya empedans gibi başka parametreler de görüntülenebilir. Anten çizgeleri ölçüm teknikleriyle kaydedilebilir ya da örneğin, bir radar anteninin yönlülüğünü grafiksel olarak göstermek ve başarımını kestirmek için bir benzetişim programıyla bilgisayarda da yaratılabilir.

Bir düzlemin her yönünde eşit ışıma yapabilen bir yönbağımsız (omnidirectional) antene karşılık, yönlü anten bir yönde yoğunlaşır ve bu sayede daha az bir gönderim gücü ile bu yönde daha uzun menzillere ulaşmak mümkün olabilir. Anten çizgesi ölçülen seçimi grafiksel olarak gösterir. Bir antene ait gönderim- ve alım çizgesinin karşılıklılık (reciprocity) özelliği nedeniyle, çizge hem gönderilen yayının belirli bir yöndeki kuvvetini, hem de antenin bu yöndeki alım duyarlılığını gösterir.

Geri topuz
Yan topuzlar
Ana topuz

Resim 2: Bir kutupsal koordinat sisteminde yatay anten çizgesi

Geri topuz
Yan topuzlar
Ana topuz

Resim 2: Bir kutupsal koordinat sisteminde yatay anten çizgesi

Görüntüleme formatları

Çok sayıda görüntüleme formatı vardır. Daha ziyade Kartezyen ya da kutupsal koordinat sistemi kullanılır. Ana amaç, yatayda (azimut açısında) 360° lik veya dikeyde (yükseklik açısında) genellikle sadece 90° ya da 180° lik sahayı kapsayan bir ışıma çizgesini görüntülemektir. Kartezyen koordinat sisteminde anten verileri daha iyi temsil edilir. Bu sistemde verilerin yalnızca bir çizelgede çıktısı alınabilmektedir. Ancak daha anlaşılabilir gösterim için, Kartezyen koordinat sisteminin aksine, yayın yönü açısının doğrudan noktalar kümesi (locus curve) olarak gösterildiği kutupsal koordinat sistemi genellikle daha çok tercih edilir. Kartezyen koordinat sisteminin aksine bu sistem yönü doğrudan gösterir.

Kullanım kolaylığı, netlik ve en büyük çok-yönlülük için, ışıma desenleri genellikle koordinat sisteminin dış kenarına göre normalize edilir. Yani, ölçülen en büyük değer 0° ile hizalanır ve çizgenin üst köşesine girilir. Işıma çizgesinin diğer ölçülen değerleri genellikle bu en büyük değere göre dB (desibel) olarak görüntülenir.

Ölçekler

Çizgedeki ölçek farklı ölçeklendirilebilir. Üç tür ölçek kullanılır: doğrusal ölçek, logaritmik ölçek ve değiştirilmiş (modified) bir logaritmik ölçek. Bir doğrusal ölçek ana ışıma yönünü vurgular ve genellikle tüm yan topuzları (side lobes) bastırır, çünkü bu yan topuzlar genellikle ana topuzun yüzde birinden daha azdır. Bununla birlikte, sürekli logaritmik ölçekle yan topuzlar daha iyi gösterilir ve tüm yan topuzların seviyesinin önemli olması durumunda tercih edilir. Ancak, ana topuz nispeten küçük göründüğü için antenin kötü olduğu gibi bir izlenim bırakır. Değiştirilmiş bir doğrusal olmayan logaritmik ölçek ayrıca ana topuzun şeklini vurgular ve çok düşük seviyelerde (>30 dB) yan topuzları çizgenin merkezine doğru çeker. Keza bu sistem, görsel sunumlarda ana topuzun, en güçlü yan topuzdan iki kat daha büyük görüntülenmesi gibi bir üstünlüğe sahiptir. Ancak, bu görüntüleme biçimi teknolojide nadiren kullanılır, çünkü buradan kesin verilerin okunması zor olacaktır.

Yatay anten çizgeleri

Yatay anten çizgesi, antenin merkezde yer aldığı, iki boyutlu bir düzlem olarak gösterilen bir antenin elektromanyetik alanının plan görünüşüdür.

Bu gösterime ilgi, antenin yönlülüğünün basitçe algılanmasında yatmaktadır. Genellikle -3dB değeri, ölçekte noktalı bir daire olarakta gösterilir. Ana topuz ve bu daire arasındaki arayüzler, antenin yarı genişliğini verir. İyi okunabilen diğer parametreler; ileri-/geri oranı, yani ana topuz ile geri topuz arasındaki oran ve yan topuzların boyutu ve yönüdür.

Radar antenleri için ana- ve yan topuzlar arasındaki oran önemlidir. Bu parametre bir radarın parazitlere karşı bağışıklığının değerlendirilmesini doğrudan etkiler.

Dikey anten çizgeleri

Bir dikey anten çizgesi antenin elektromanyetik alanının yan görünüşüdür. Bu nedenle anten çizgesinin boyutları olarak bir noktanın antene olan uzaklığı x-ekseninde, antenden yükseklik farkı ise y-ekseninde gösterilir. Güneş Işıltı Kaydı (Sun-Strobe-Recording yöntemi bir radar anteninin dikey anten çizgesini çizmek için kullanılan bir ölçüm yöntemidir. Burada ölçüm aygıtı olarak Intersoft Electronics firmasınca üretilen RASS-S aygıt seti kullanılır. Bu aygıt (diğerlerinin yanı sıra) radar anteninin anten çizgelerini 2- ve hatta 3-boyutlu grafik olarak belirleyebilir ve görüntüleyebilir.

Resim 3: Kosekant-kare özelliğe sahip dikey anten çizgesi

Resim 3: Kosekant-kare özelliğe sahip dikey anten çizgesi

Bu çizgede, dikey eksen (y-ekseni) ayak (feet) cinsinden yüksekliği, yatay eksen (x-ekseni) deniz mili (Nm) cinsinden uzaklığı gösterir. Bu ölçü birimleri uçuş güvenlik radarlarında tarihsel nedenlerle kullanılmaktadır. Ancak çizgedeki ölçü birimleri ikinci planda kalır. Çünkü bunlar mutlak sayılar olmasına rağmen, ölçülen göreli seviyelerdir ve burada anten çizgesinin daha rahat kavranabilmesi için atanan mutlak değerlerdir. Bu, ölçüm yapılan yönden alınan işaret için radar denklemi ile bir kuramsal menzil hesaplanabileceği anlamına gelir. Böylece sadece biçim bakımından anlaşılabilmesi daha kolay bir çizge ortaya çıkar. Çizgedeki menzil verileri sadece kuramsal değerlerdir. Bir radara ait (kullanılan giriş değerleri aynı kalmak kaydıyla) iki çizgeyi karşılaştırmadan, bir menzilin, daha iyi veya daha kötü olduğunu söylemek mümkün değildir.

Kaynak noktasından başlayarak çizilen ışıma biçimli radyal hatlar yükseklik açı işaretleridir. Dikey eksende, yatay eksene göre farklı bir ölçek kullanılması nedeniyle yükseklik açı işaretleri arasında gösterilen açıklıklar eşit değildir. Dikey eksen boyunca işlenen yükseklikler, çizgeye sadece bir ızgara (grid) gibi değil, aynı zamanda yerden gerçek yükseklikleri belirten ve düz çizgi olmayan, yer yüzeyinin kıvrımına uygun olarak hafifçe aşağıya doğru bakan kesikli çizgilerle yansıtılırlar.

3-boyutlu anten çizgeleri

Resim 4: Bir ışıma boynuzunun anten çizgesinin 3-boyutlu gösterimi

Resim 4: Bir ışıma boynuzunun anten çizgesinin 3-boyutlu gösterimi

Anten çizgelerinin 3-boyutlu gösterimi bilgisayar ile çizilir. Bunlar genellikle benzetişim programları ile yaratılır ve çıkan değerler gerçek ölçümlere şaşırtıcı derecede yakındır. Her bir piksel kendine bir ait ölçüm değerini temsil ettiği için bir gerçek anten çizgesini yaratmak çok yoğun bir ölçüm çalışmasını gerektirir.

Bu nedenle birçok anten ölçüm programı bu gösterim için bazı şeylerden vazgeçmek durumunda kalır. Gerçek ölçülen değerler olarak anten çizgelerinde yalnızca bir dikey ve bir de yatay bölüm bulunur. Diğer tüm pikseller dikey çizgenin tüm ölçüm eğrisinin, yatay çizgenin bir tek değeri ile çarpılması ile elde edilir. Gerekli bilgi işlem gücü çok büyüktür. Sunumların hoş bir gösterim olması dışında, bu gösterimden iki bireysel çizgeye (yatay ve dikey anten çizgesi) göre daha yeni bir bilgi elde edilememesi nedeniyle faydası şüphe götürür. Aksine: özellikle sınır bölgelerde, bu uzlaşmayla oluşturulan bir çizge gerçek değerinden bir hayli de sapabilir.

Keza 3-boyutlu çizgeler de hem Kartezyen ve hem de kutupsal koordinatlarla görüntülenebilir.