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

Elektromanyetik Dalgaların Yayılma Türleri

Resim 1: Gök dalgaları, yer dalgaları ve doğrudan dalgalar

Resim 1: Gök dalgaları, yer dalgaları ve doğrudan dalgalar

Dünya atmosferindeki elektromanyetik dalgalar üç türlü yayılırlar:

Yer dalgaları

Yer yüzeyine paralel olarak yol alan bu dalgalara yer dalgaları denir. Yer dalgaları artan yarı küre yarıçapı ile her yöne yayılırlar. Yer yüzeyinin sonsuz iyi bir iletkenliğe sahip olmaması nedeniyle ışıma alanı enerjisi yer yüzeyi tarafından kapılır (yer kayıpları). Bu nedenle yer yüzeyinin iletkenliği azaldıkça, yer dalgalarının menzilleri de azalır.

Deniz suyunun çok büyük özgül iletkenliği nedeniyle, yer dalgalarının deniz suyu üzerindeki menzilleri, yer yüzeyindekine göre hayli büyüktür.

Yer dalgalarının menzilini etkileyen diğer bir önemli etmen, bu dalgaların frekans bantlarıdır. Frekans arttıkça, elektrik dalgaları yer yüzeyinin içine daha az işler, akımı ileten mevcut hattın etken kesiti azalır. Böylece, yer dalgaları sahip oldukları frekans bandının radar aygıtları için bir herhangi bir önemi yoktur.

Gök dalgaları (Sky waves)

Gök dalgaları, antenden uzaya yayılan ve yer yüzeyinin zayıflatma etkisinden ve kıvrımından etkilenmeyen enerji bölümüdür. Gök dalgaları tümüyle düzgün (homogeneous) ve gürültüsüz bir ortamda doğrusal hatta yayılırlar. Bundan sonraki incelemelerimizde yeryüzünün atmosferinde kırılma ya da yansımaya uğrayarak alıcı antenine ulaşan gök dalgaları ele alınacaktır. Burada aşağıdaki ayrımlara dikkat edilmelidir:

Troposferde kırılma (Tropospheric refraction)

Meteorolojik olaylar sonucunda havanın nemi ve sıcaklığında ani değişmeler meydana gelebilir. Bu, aynı zamanda hava yoğunluğunda ani değişiklik anlamına gelir. Sıcak havanın optik olarak soğuk havadan daha zayıf olması nedeniyle, bir evirici katman oluşur, yani sıcak ve soğuk hava katmanları yer değiştirirler.

Bu etmen dalgaların bir olası yansıma nedenidir. Çok yükseklerdeki bir ılık hava katmanının optiksel olarak zayıf bir ortam olması nedeniyle, eğer dalgalar buraya yeterince düz isabet ederse yeryüzüne tekrar geri yansıtılır.

Farklı yüksekliklerde oluşan evirici katmanlar, farklı menzil aşımlarına neden olabilir.

İyonosferde yansıma

3 MHz den 30 MHz kadar olan frekanslarda („kısa dalga“) iyonosfer bir büyük yansıtıcı gibi çalışır. Daha yüksek frekanslar iyonosferi delip geçerken, sadece günün belli saatlerinde (en çok geceleri) yansıtılan daha alçak frekanslar ise D- ve E katmanları tarafından zayıflatılır.

Her bir bağımsız katmanın geçişi akıcı olduğundan „giriş açısı eşittir çıkış açısına“ yasası yalnızca sınırlı ölçüde uygulanır. Diğer taraftan katmanlar hareket etmeleri ve yoğunluklarının kararsız oluşları nedeniyle yansıma durumları sürekli değişir. Gök dalgalarının yerden de yansıtılmaları nedeniyle, kısa dalga frekanslarının çoklu yansıması sonucunda çok uzun menzillerin elde edilebilmesine imkân sağlar. Bununla birlikte, radar uygulamalarında bu frekanslar Ufuk Ötesi Geri Yansıma Radarları (Over The Horizon Backscatter, OTH-B) hariç kullanılamaz.

Kırılma ve yansıma yasalarına bağlı olarak, elektromanyetik dalgaların, normal gök dalgalarının yayılımına göre beklenenden daha fazla yayılması sonucu menzil aşımları meydana gelir.

Doğrudan dalgalar (Direct Waves)

100 MHz in üzerindeki elektromanyetik dalgalarda normal olarak iyonosferden yansıma olmaz. Bu nedenle söz konusu dalga, yalnızca doğrudan dalgadır. Bu dalgaların nispeten düz olarak yayılmaları ve ışık ışınları benzeri davranışlar sergilemeleri nedeniyle sözde optik (quasi optical) dalgalar olarak adlandırılır. Kuramsal olarak, yalnızca gönderici ile alıcı arasındaki bir düz hat bağlantısı köprülenebilir. Yer kürenin kıvrımı nedeniyle bir menzilin mümkün olabilecek büyüklüğü, göndericinin ve alıcının anten yüksekliğine bağlıdır. Menzil, kuramsal olarak radyo görüş ufku (radio horizon) ile sınırlıdır.