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

« Radar ışıması? » içeriği
  1. Röntgen parazit ışıması
  2. Yüksek frekanslı ışıma
  3. Bir yükün ölçülmesi
  4. Bir yükün hesaplanması
  5. Işıma yüklemesi

Radar ışıması nedir?

Bir Radarın Yer Yüzeyinde Oluşturduğu Güç Yoğunluğu

Geçmişte radarlar, yaydıkları elektromanyetik dalgaların neden olduğu birçok hayati tehlike örnekleriyle bilinirdi. Bulvar gazeteleri buna isim bulmakta gecikmedi: Radar ışınları; çok iyi ezberlenmiş, ancak mantık ve teknik açıdan yanlış bir kavram. Kansere yol açan tüm bu üzücü ışıma örnekleri aslında radarın kendisinden değil, televizyonlarda ve eski bilgisayar ekranlarında da kullanılan (özellikle çok yüksek gerilimle çalışan resim tüpleri, modülatör tüpleri gibi) bazı donatıdan kaynaklanmaktadır. Ancak, buradaki fark (bu bakış açısıyla) televizyonların kullanım ömrünün kısa olması, eskisini atıp „düşük ışımalı” bir yenisini almak için fazla beklemek gerekmemesidir. Radarların ömrü ise 30 ila 40 yılı bulabilmektedir.

Röntgen parazit ışıması

Geçmişte sıkça bu ışıma kaynakları yakınında çalışmak zorunda kalan radar personelinin, bilgisizlik ve olasılıkla dikkatsizlik sonucu, etkisi altında kaldığı bu tehlikeli ışıma bir röntgen ışımasıydı. Uzmanlar bunu bir iyonize ışıma olarak değerlendirmektedir. Yüksek enerjileri nedeniyle insan dokusunu doğrudan etkiler ve kansere neden olabilirler. Ancak, bu tüplerin etrafına yaklaşık 2 mm kalınlığında bir demir sac sararak bu tehlikeli ışımadan korunmak mümkündür.

Televizyon resim tüplerinde koruma, izleyicilerin baktığı tarafa daha kalın bir cam konulması ile sağlandı. Burada, izleyicinin ekranı, hemen önünde değil, fakat birkaç metre geriden seyretmesi nedeniyle zaten bir koruma sağlanmaktadır. Ekranın hemen yakınında çalışmak zorunda kalan bilgisayar kullanıcıları ise yüksek seviyede ışımaya maruz kalmaktadır. Bilgisayar ekranının, televizyon ekranı kadar büyük olmaması ve bu nedenle, gerekli anot gerilimi daha da düşük tutulabilmektedir.

Askeri radar operatörlerinin görevleri sırasında oluşan tüm bu hastalıklar röntgen parazit ışımasından kaynaklanmaktadır. Zamanla röntgen ışınları yayan radar aygıtları ya tamamen devre dışı bırakılmış ya da söz konusu parçalar daha düşük ışımalı olanlarla yenilenmiştir.

Yüksek frekanslı ışıma

Bununla birlikte, radar ışıması kavramı sıkça yüksek frekanslı ışıma ile karıştırılır. Ancak göndericiden ve radar anteninden yayılan bu ışıma tehlikeli kabul edilmez. Uzmanlar bunları iyonlaştırıcı olmayan ışımalar arasında değerlendirmektedirler. İnsan dokusu üzerindeki etkileri yalnızca ısıl gerilme (thermal stress) olarak kabul edilir. Fakat tam da bu tür ışıma genellikle radar tesisi yakınında ikamet edenleri ürkütmektedir. İnsanlar ne yazık ki bu tür endişelere kapılarak, tümüyle hatalı hesaplamalar ve çoğu kez kurgusal varsayımlar sonucu bir abartılı tehlike olduğunu düşünürler.

Dalga boyu
Frekans
Güç yoğunluğu (W/m²)
Ufuk-ötesi radar aygıtları
Yöngüdüm radarı
Muhtelif sivil ve
askeri radar aygıtları

Resim 1: 2004/40 / EC yönergesine göre YF güç yoğunlukları için sınır değerleri
(daha yeni yönerge artık 6 GHz'in altındaki sınır değerlerini içermemektedir.)

Dalga boyu
Frekans
Güç yoğunluğu (W/m²)
Ufuk-ötesi radar aygıtları
Hava Savunma Radarı
Uçuş Güvenlik Radarı
Meteoroloji radarı
Yöngüdüm radarı
Muhtelif sivil ve
askeri radar aygıtları

Resim 1: 2004/40 / EC yönergesine göre YF güç yoğunlukları için sınır değerleri
(daha yeni yönerge artık 6 GHz'in altındaki sınır değerlerini içermemektedir.)

Dalga boyu
Frekans
Güç yoğunluğu (W/m²)
Ufuk-ötesi radar aygıtları
Yöngüdüm radarı
Muhtelif sivil ve
askeri radar aygıtları

Resim 1: 2004/40 / EC yönergesine göre YF güç yoğunlukları için sınır değerleri
(daha yeni yönerge artık 6 GHz'in altındaki sınır değerlerini içermemektedir.)

Genellikle bir güç yoğunluğu etken değer (effective value) olarak ölçülür (darbe gücü değil!) ve bu değer Alman yasalarınca kabul edilen, yeni 2004/40/EG yönergede belirlenen sınır değerlerini referans alır. Ancak bu sınır değerlerinin, sadece nispeten kısa süreli yükler için olduğu, yani yıl boyunca süren bir yük için söz konusu olmadığını da belirtmek gerekir. Ne yazık ki bu konuyu değerlendiren tıbbi araştırmalar henüz yapılamamıştır. Çünkü karşılaştırma için hayatında yüksek frekanslı kaynaklardan gelen bu tür bir ışımaya hiç maruz kalmamış gerekli sayıda denek bulmak imkânı bulunmamaktadır.

Bu arada, artık 6 GHz in altındaki bu sabit YF güç yoğunluk değerlerini içermeyen bir yeni AB- yönergesi de yayınlandı.

Bir yükün ölçülmesi

Elektromanyetik değişken alanlarda güç ölçümü güç ölçen özel aygıtlarla yapılır. Ölçümler metrekare başına Watt (W/m²) veya santimetrekare başına miliwatt (10 W/m² = 1 mW/cm²) cinsinden ifade edilir. µW/m² cinsinden ölçülen değerler (metrekare başına mikrowatt) µ önekiyle kısaltıldıktan sonra genellikle tek basamaklı değerlere indirgenen, mümkün olduğu kadar göze çarpan bir sayısal değeri adlandırmak için kullanılır. Işıma, ölçüm aygıtına çok hassas kalibre edilmiş alıcı anten vasıtasıyla gönderilir. Bu ölçüm aygıtının ölçüm yapılacak frekans bölgesini kapsayacak kadar geniş bir izgeye sahip olması gerekir. Bu hattaki kayıplar ve alıcı antenin kazancı son hesaplamalara katılmalıdır.

Yüksek frekanslı enerji bir özel parçaya (bir termistör) aktarılır. Bu ışımanın enerjisi bu parçayı ısıtır ve bir belirli süre sonunda parçanın direnci değişir ve bu değişen direnç değeri bir direnç köprüsü vasıtasıyla ölçülebilir. Bu direncin değişim miktarı ışıma gücünün bir ölçüsüdür. Termistörün ısınması zaman aldığından yalnızca sürekli dalga gücüne eşdeğer etken (effective) bir direnç değeri ölçülebilir, yani darbe gücü ölçülemez.

Radar aygıtlarının yüksek frekanslı alanlarının ölçümleri, radardan uzaklaştıkça beklenen yayın gücünün azalması ve ölçü aygıtlarının kayıt yapamaması nedeniyle, yalnızca radara 100 m ye kadar olan yakın bölgede yapılabilmektedir.

Bir yüklemenin hesaplanması

Bu, darbe gücü (etken sürekli dalga gücü yerine) ve bir radar anteninin kazancı (aslında tamamen farklı bir yöne sürekli yayın yapan) gibi kavramlar, bazı komplo teorisyenlerinin en azından teorik olarak bir Işıma Yüklemesi (nasıl adlandırıyorlarsa) kavramına ulaşmak için kullanmaktan çok hoşlandıkları temalardır.

Yüksek frekanslı ışımanın güç yoğunluğu bir ışıma için belirleyicidir. Aşağıdaki parametrelerin bir radarın bir ölçme noktasındaki güç yoğunluğu ölçümü üzerinde farklı etkileri vardır:

Resim 2: Bir kürenin yüzeyindeki güç yoğunluğu

Resim 2: Bir kürenin yüzeyindeki güç yoğunluğu

Resim 2: Bir kürenin yüzeyindeki güç yoğunluğu

Bir yan topuz bölgesindeki bir ölçme noktasında bu etkinin değerini aşağıdaki formülle hesaplayabiliriz:

Güç yoğunluğu = Ortalama güç  ·  Anten kazancı  ·  Aydınlatma zamanı
Işıma ıraksayı Yan topuz zayıflaması Anten dönme süresi

 

SA = POrt · G · TD   SA = Güç yoğunluğu
POrt = Ortalama güç (Average Power)
R = Ölçme noktası- radar arası menzil [m]
G = Anten kazancı
ASL = Yan topuz zayıflaması (Side Lobe Attenuation)
TD = Aydınlatma zamanı (Dwell Time) [s]
tu = Anten dönme süresi [s]
(2)
4 · π · R2 · ASL · tu
 

Bu tüm etmenler hesaba katıldığında radardan 2000 m uzakta ve yükseklik açısı 0,5° dereceden daha olan az bir noktada beher santimetre kare için olabilecek güç yoğunluğunun mikrowatt ila nanowatt seviyesi arasında bulunduğu görülebilir. Bu tür küçük güç yoğunluklarının ölçülmesi neredeyse mümkün değildir ve müsaade edilen sınır değerlerini de aşmaz. Buna karşılık, kolektör fırçaları kirli bir elektrikli süpürge, uzaktaki radara göre aynı frekans bölgesinde daha fazla YF güç yoğunluğu üretir!

Yukarda bahsedilen kurgusal „Eşdeğer Yönbağımsız Işıma Gücü (EIRP)” ifadesinin bu formülde yeri bulunmamaktadır: yani bir gerçek güç yoğunluğu ve takiben bir ışıma yüklemesi için EIRP girdisi önemsizdir. Fakat bu POrt · G terimi içinde gizlenmiştir. Eğer sadece, göndericinin sürekli dalga gücü yerine bir radar sisteminin ortalama gücü verilmişse, anten kazancının yukarıdaki denklemden silinmesi gerekir, çünkü bu EIRP ye zaten dâhildir. Eğer bu EIRP ile bir darbe gücü verilmişse, o zaman göndericinin Doluluk-Boşluk Oranının dikkate alınması gerekir.

Işıma yüklemesi

Bir ışıma yüklemesi sıkça hatalı olarak bu güç yoğunluğu ile karıştırılır. Ancak, ışıma yüklemesi bu güç yoğunluğunun ne kadar enerjinin insan vücudu tarafından kapıldığına bağlıdır. İnsan vücudu şimdi bir belirli bir açıklığa ya da bir etken anten yüzeyine sahip bir anten gibi çalışır. Soğrulan enerji hem güç yoğunluğuna ve ayrıca kullanılan dalga boyuna, etkileme süresine, hem de bireysel vücut kütlesine bağlıdır.

Günümüzde kullanılan çok yüksek frekanslarda çalışan (meteoroloji radarları genellikle yaklaşık 5 GHz, füze- ve deniz yöngüdüm radarları genellikle 10 GHz, otomotiv radarları hatta 75 GHz) radarların ışıması vücuda derinlemesine işleyemez. Çoğu birkaç santimetreden, sıkça birkaç milimetreden sonra deri tarafından soğrulur, böylece daha derindeki iç organlara ulaşamayacak şekilde zayıflar.