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

Bragg-Yansıması

Resim 1: Yapıcı girişimler (constructive interference) bireysel zayıf yansımalara eklenerek bir büyük yankı işaretine dönüşebilir. Bununla birlikte, bir kısa gönderim darbesi kuvvetle genişler.

Resim 1: Yapıcı girişimler (constructive interference) bireysel zayıf yansımalara eklenerek bir büyük yankı işaretine dönüşebilir. Bununla birlikte, bir kısa gönderim darbesi kuvvetle genişler.

Bir Bragg-yansıması nedir?

Bragg-Yansıması

Bragg-yansıması bir düzenli yerleşim yapısına sahip, aralarındaki açıklıklar dalga boyu mertebesinde olan yapılardaki elektromanyetik dalgaların yansıma etkilerini açıklar. Bu olgu 1912 yılında William Lawrence Bragg ve William Henry Bragg tarafından röntgen ışınları ve bunların kristal kafeslerdeki (lattice) yansımaları sırasında araştırıldı. Çok daha büyük dalga boylarında çalışan radar aygıtlarıyla da düzenli konulmuş yapıların yansıtıcı yüzeylerini veya hacimlerini araştırmak mümkündür.

Aralarında bir sabit açıklık bulunan düzenli yapılar bazı belirli dalga boylarında bir evre uyumlu binişme (overlapping/superposition) ve bunun sonucu olarak yüzey parçalarındaki yansımalarda, hem yapıcı hem de yok edici girişimler (constructive and destructive interference) meydana getirirler. Radar aygıtları için yok edici girişimler bir anlam taşımazken, yapıcı girişimlerde yankı işareti radar yönüne doğru oldukça kuvvetlenebilir. Gönderilen dalga boyunun uzunluğu ile yansımanın kaynaklandığı yüzey parçaları arasındaki açıklık arasındaki oranın bir belirli değerinde yapıcı girişim meydana gelir:

d = λt   d = Yansıtıcı yüzey parçaları arasındaki açıklık
λt = Radar göndericisinin dalga boyu
θ = Geliş açısı (keza „Bakış açısı” ya da „Bragg-açısı“)
(1)
cos θ

Değişken gönderim frekansı ile düzgün aralıklarla yerleştirilmiş yapılar arasındaki açıklık ölçülebilir. Bu özellik, örneğin çok uzun dalga boyunda işaretler gönderen bir radar kullanarak kıyıdan oldukça uzaktaki deniz yüzeyinin kabarma yüksekliğinin (dalga aralığı ve yayılım ve dolayısıyla rüzgâr yönünün) ölçülmesinde kullanılır. Burada elektromanyetik dalgaların yayılımı deniz yüzeyine paralel, yani, θ geliş açısı sıfır derecedir. Bu (1) nolu eşitliği basitleştirir. Dalga tepesinde gönderim enerjisinin küçük bir kısmı kırılır (diffracted) ve bir sonraki dalga tepesi tarafından yansıtılır. 5 MHz lik bir gönderim frekansında elektromanyetik dalganın dalga boyu 60 m dir. Aralarında 30 m lik bir açıklık bulunan dalga kabarmalarında da bir yapıcı girişim meydana gelebilir. Buna bir pratik örnek, kısa dalga boyu bölgesinde çalışan ve kıyıdan 250 km açıklıktaki dalga tepesini algılayabilen WERA-radarıdır. Ancak, bu etki uydularda kullanılan radarlarda da meydana gelir.

Bragg-yansıması, meteoroloji radarlarında rüzgâr-yanaylaçı (wind-profiler) denilen aygıtta kullanılır. Düzgün dizilmiş yapılar burada büyük hoparlörlerle yapay olarak seslendirilir. Yukarı doğru yönlendirilmiş ses dalgaları (uzunlamasına dalgalar (longitudinal waves)), ses frekansına bağlı olarak farklı hava yoğunluğuna sahip alanlar oluşturur. Bunların aralardaki açıklık ses dalga boyuna, yani burada (bilinen) frekansa ve (henüz) bilinmeyen hava katmanlarının ortalama yoğunluğuna bağlı olan yayılım hızına bağlıdır. Bu türdeşsizliklerin (inhomogeneities) her biri gönderilen enerjinin küçük bir kısmını yansıtır. Radar prensibi ile Bragg yansıması şimdi ses tarafından üretilen yoğunluk modülasyonu düzenli aralıklarında kaydedilir (Elektromanyetik dalgaların söz konusu bölgedeki yayılma hızının sabit olduğu varsayılabilir). Keza sıcaklığın havanın yoğunluğunu ve ses dalga boyunu etkilemesine rağmen hava katmanları arasındaki sıcaklık farkı birbirinden bağımsız ölçülebilir. Dolaylı olarak, sıcaklığın, ayrıca havanın yoğunluğunu ve dolayısıyla akustik dalga boyunu da etkilemesi nedeniyle hava katmanları arasındaki sıcaklık farkları da tahmin edilebilir.

Hava arama radar aygıtlarında ise bu etki oldukça rahatsız edicidir. Hava yoğunluğundaki bu türdeşsizliklerin rasgele sonuçları, aynı zamanda „melekler“ (angels) olarakta adlandırılan Açık-Hava-Yankılarını da (Clear-Air-Echos) üretebilirler.