Radar Göndericileri
Bir radar göndericisinin görevleri
Radar göndericisi yüksek güce sahip, kısa süreli yüksek frekanslı darbe yollar. Bir radar göndericisinden beklenen teknik özellikler şunlardır:
- Radar göndericisi, istenen yüksek frekanslı gücü gerekli tepe gücüyle sağlaması gerekir.
- Radar göndericisi uygun yüksek frekans bant genişliğine sahip olmalıdır.
- Radar göndericisi, yankı işaretlerinin işlenebilmesi için yeterli frekans kararlığına sahip bir yüksek frekanslı gücü üretebilmelidir.
- Radar göndericisi kolayca modüle edilebilmeli ve darbe biçimiyle ilgili istenen gereksinimleri sağlayabilmelidir.
- Radar göndericisi verimli, güvenilir ve bakımı kolay; bunun yanında uzun ömürlü olmalı ve bakım masrafları yüksek olmamalıdır.
Radar göndericilerinin en can alıcı noktası daima çıkış katı olmalarıdır, bu nedenle bu bölümde ağırlıklı olarak güç üretiminin değişik imkânları ele alınacaktır:
Kendiliğinden salınan yüksek güç üreteçleri
Bir en sık kullanılan gönderici tipi, bir yüksek gerilim darbesiyle anahtarlanan bir magnetron göndericisinde olduğu gibi kendiliğinden salınan (self-oscillating) osilatördür. Göndericiye yüksek gerilimli darbeler bir özel „anahtarlanmış radar modülatöründen” (keyed radar modulator) sağlanır. Bu gönderici sistemi Güç-Osilatör-Gönderici (Power-Oszillator-Transmitter, POT) olarakta adlandırılır. Güç-Osilatör-Göndericisine sahip radarlar, ya evreuyumsuz (non-coherent) ya da sözde evreuyumludur (pseudo coherent). ( Evreuyum (coherence) ifadesi bir Doppler radarındaki hız ölçümleri için önemlidir.)
Resim 1: P-37 radarının sözde evreuyumlu göndericisi
Resimde eski P-37 „Bar Lock“ Rus radarının gönderici kabini görülmektedir. Bu gönderici, yüksek güç osilatörü olarak magnetron kullanan bir tipik Güç-Osilatör-Göndericidir. Magnetrona yüksek frekanslı enerji doğrudan dalga kılavuzları üzerinden beslenir. Güçlü daimi mıknatıslara sahip bu magnetron resmin orta bölümünde görülmektedir. Sağda, hemen yan tarafta tiratron ile birlikte modülatör bloğu yer almaktadır. Alt bölümde ise darbe transformatörü, doldurma diyotlarına sahip darbe biçimleme devresi ve yüksek gerilim transformatörü görülüyor.
Radar bu gönderici kabinlerinden 5 adedini kullanıyordu, üçü alttaki anteni, diğer ikisi ise üstteki anteni besliyordu. Tüm kabin dış duvara takılı vantilatörlerle sağlanan havanın geçirilmesi ile soğutuluyordu. Kabin kapısının açılması ile yüksek gerilim devre dışı kalıyordu. Kapı sonuna kadar açıldığında ise güvenlik açısından yüksek gerilim yüklü parçaların enerjisini bir mekanik düzen ile toprağa boşaltıyordu.
Yüksek Güç Yükselteci olarak gönderici
Bir diğer sistem ise Güç-Yükselteç-Göndericidir (Power-Amplifier-Transmitter, PAT). Bu gönderim sisteminde, bir Dalga-biçimleme Üretecinde gönderim darbesi küçük güçte üretilir ve arkasından bir yükselteç (Amplitron, Klistron, Yürüyen Dalga Tüpleri ya da bir Katıhal Yükselteci) ile istenen seviyeye yükseltilir. Güç-Yükselteç-Gönderici sistemine sahip radarlar genellikle tam evreuyumludur.
Güç-Yükselteç-Gönderici sisteminin bir özel biçimi ise aktif antendir. Aktif antende her bir anten elemanı veya anten eleman grupları kendine ait bir yükselteç ile donatılmıştır.
Katıhal gönderici/alıcı modülleri aktif Faz Dizi Antenlere sahip radarların yapımında daha fazla ilgi çekmektedir. Buna rağmen tüp teknolojisi, katıhal teknolojisine göre çok daha yüksek çıkış gücü sağlayabilmesi nedeniyle hala bir tercih unsuru olmaya devam edebilmektedir.
Genel bakış
Aşağıdaki çizelgede günümüzde radar teknolojisinde kullanılan gönderici türleri karşılaştırılmaktadır:
| Teknoloji | Üst sınır frekansı | Tepe/ Ortalama güç | Tipik kazanç | Tipik bant genişliği | |
|---|---|---|---|---|---|
| POT | Magnetron | 95 GHz | 1 MW / 500 W )¹ | - | Sabit…10% |
| Impatt diyotu | 140 GHz | 30 W / 10 W )¹ | - | Sabit…5% | |
| Genişletilmiş Etkileşimli Osilatör [Extended Interaction Oscillator, EIO] | 220 GHz | 1 kW / 10 W )² | - | 0,2% (elk.) 4% (mek.) | |
| PAT | Sarmal Yürüyen Dalga Tüpü [Traveling Wave Tube ,TWT] | 95 GHz | 4 kW / 200 W )¹ | 40…60dB | Bir ya da daha fazla oktav |
| Halka biçimli Yürüyen Dalga Tüpü [Ring-loop TWT] | 18 GHz | 8 kW / 400 W )¹ | 40…60dB | 5…15% | |
| Bağlaşımlı-oyuklu Yürüyen Dalga Tüpü [Coupled-cavity TWT] | 95 GHz | 100 kW / 25 kW )¹ | 40…60dB | 5…15% | |
| Genişletilmiş Etkileşimli Klistron (Extended Interaction Klystron, EIK) | 280 GHz | 1 kW / 10 W )² | 40…50dB | 0,5…1% | |
| Klistron | 35 GHz | 50 kW / 5 kW )¹ | 30…60dB | 0,1…2% (devre.) 1…10% (mek.) | |
| Çapraz-alan Yükselteç [Crossed-Field Amplifier, CFA] | 18 GHz | 500 kW / 1 kW )¹ | 10…20dB | 5…15% | |
| Silisyum transistör BJT | 5 GHz | 300 W / 30 W )³ | 5…10dB | 10…25% | |
| GaAs FET | 30 GHz | 15 W / 5 W )¹ | 5…10 dB | 5…20% | |
Çizelge 1: Darbe radarlarında kullanılan gönderici türleri
(Tipik bant genişliği bölümündeki „elek.“, „mek.“ ve „devre.“ ifadeleri bant genişliğinin elektriksel, mekaniksel ve devresel
değişikliklerle değiştirilebilen yüzdesini göstermektedir.)
Kaynak: Tracy V. Wallace, Georgia Tech Research Institute, Atlanta, Georgia.