radar nedir

Konu: radar nedir

RADAR NEDİR?
Radio Detection and ranging kelimelerinin baş harflerinden oluşmuştur. Cisimlerin mesafe istikamet ve yükseklikleri hakkında radyo tarama cihazıdır. Günümüzde radar terimi iki tip cihaz için kullanılmaktadır;

-Primary Surveillance Radar(PSR): Sadece yer cihazları yardımıyla çalışır.
-Secondary Surveillange Radar(SSR): Hava ve yer cihazlarına ihtiyaç duyar.


Radarın icadı ve geliştirilmesi herhangi bir ülkeye yada kişiye mal edilemez. Radar değişik ülkelerden birçok bilim insanının gelişmesine katkıda bulundu. Radarın tarihçesinde ki önemli temel bilgilere ve buluşlara ait bazı kilometre taşları şöyle sıralanabilir:

1865 - İngiliz fizikçi James Clerk Maxwell elektromanyetik dalgaları ve bunların yayılmasını açıklayan elektromanyetik ışık kuramını ortaya attı.
1886- Alman fizikçi Heinrich Rudolf Hertz elektromanyetik dalgaları keşfetti ve Maxwell'in kuramını kanıtladı.
1904- Alman yüksek frekans teknisyeni Christian Hülsmeyer su üzerinde ki trafiği denetlemek için „telemobiloskopu” icat etti. Bu alet metal bir nesneden çarparak dönen elektromanyetik dalgaların süresini ölçüyor ve böylece menzil hesaplanabiliyordu. Bu ilk pratik radar denemesi için Hülsmeyer patent başvurusunda bulundu.
1921- Albert Wallace Hull tarafından güçlü gönderici tüpü magnetron icat edildi.
1922- ABD Donanma Araştırma Laboratuarından A. H. Taylor ve L.C.Young ilk kez bir tahtadan gemiyi algılamayı başardılar.
1930- Yine ABD Donanma Laboratuarından L. A. Hyland bir uçağı algıladı.
1931- Bir gemiye radar takıldı. Alıcı ve verici anteni olarak boynuz ışın yayıcı bulunan parabolik anten kullanıldı.
1936- Metcalf ve Hahn tarafından yükselteç veya osilatör olarak kullanılan klistron bulundu.
1939- İngiltere Birmingham Üniversitesinden John Randall ve Henry Boot adlı iki fizikçi hafif fakat güçlü mikrodalga radarını geliştirdiler ve bu radar B-17 bombardıman uçaklarına takıldı. Bu denizaltı savaşlarında bir dönüm noktası oldu.
1940- ABD, Rusya, Almanya ve Japonya'da muhtelif radar tesisleri geliştirildi.

2. Dünya Savaşı sırasında silah sistemlerinin gelişmesi ile radar teknolojisinin olağanüstü gelişmesine yol açtı ve özellikle buna bağlı olarak hava savunma sistemleri kurulmaya başlandı. Savaş sonrasında NATO ve Varşova Paktı üyesi ülkelerin ortak sınırlarında birçok radar sistemi yerleştirildi.
İkinci Dünya Savaşından sonra radar yöntemi „barışçıl kullanım” olarak adlandırılan bir yönde kullanılmaya başlandı. Günümüzde radar günlük hayatta çok sık kullanılmaktadır.
RADAR TEMEL PRENSİPLERİ
Aşağıda ki resim bir birincil radarın çalışma prensiplerini göstermektedir. Radar anteni hedefe bir mikrodalga sinyali yollar, hedefe çarpan sinyal yansır ve bir alıcı cihaz tarafından alınır. Alıcı anten tarafından alınan elektrik sinyaline yansıma veya dönüş sinyali denir. Radar sinyali güçlü bir yüksek frekans üreteci tarafından üretilir ve çok hassas bir alıcı tarafından yeniden alınır.


Tüm hedefler dağınık yani çok değişik yönlere yansıma yaparlar.Yansıma sinyallerine serpme adı verilmektedir. Backscatter (Geri Serpme) hedefe gidiş yönünün tam tersine olan yansıma sinyalleri için kullanılan bir İngilizce terimdir.
Radar sinyalleri geleneksel PPI (plan position indicator) olarak adlandırılan ekranlarda görüntülenir. Bununla beraber çok daha gelişmiş radar görüntüleme sistemleri de bulunmaktadır. Ekranda merkezden kenara doğru dönen parlak çizgi antenin yönünü ve hedefin yan açısını belirtir.
Mesafe yüksek frekanslı sinyalin yayılma süresi ve c0 yayılma hızından faydalanılarak hesaplanır. Hedefin gerçek mesafesine eğimli mesafe denir. Eğimli mesafe radarla sinyalin yollandığı hedef arasında ki kuş uçuşu mesafedir. Yatay mesafe hedefin yeryüzündeki izdüşüm noktası ile radar arasında ki yatay mesafe olup tek başına gerçek mesafeyi vermez, ayrıca hedefin yüksekliğinin de bilinmesi gerekir. Süre hesabında dalganın hem gidiş ve hem de dönüş süresini dikkate almak gerekir. Ve eğimli mesafe aşağıda ki formül ile verilir:
R=Co.t/2 C0 = ışık hızı = 3•108 m/s t = geçen süre
Mesafe birimi olarak hava trafiğinde tarihsel nedenlerden ötürü olarak deniz mili kullanılmaktadır. Hava savunma kapsamında ise kilometre kullanılmaktadır.

HASSASİYET
Hassasiyet bir nesnenin tahmin edilen veya ölçülen konumunun ve/veya hızının verilen bir zaman dilimi içerisinde ki gerçek konumu veya hızı arasında ki uyum derecesidir. Radyo yöngüdüm (navigasyon) başarım hassasiyeti genellikle istatistiki sistem hatası olarak sunulur ve aşağıdakiler gibi belirtilir:
1-Hesaplanabilir: Bir konumun yeryüzü coğrafik koordinatlarına göre hassasiyeti
2-Tekrarlanabilir: Bir kullanıcının daha önceden koordinatları aynı radyo yöngüdüm sistemini kullanarak ölçülmüş eski bir konuma tekrar dönebilme hassasiyeti
3-Göreli (relatif): Bir kullanıcının (diğer mümkün olabilecek tüm hataları göz ardı ederek) gerçek konumu diğer bir konuma göre tayin edebilme hassasiyeti.
Bazı radarlara ait değerler:
radar azimut açı hassasiyeti menzil hassasiyeti yükseklik hassasiyeti
Bora 550
< &#177;0.3&#176; < 20 m
LANZA
< &#177;0.14&#176; < 50 m 340 m (at 185 km)
MSSR-2000
< &#177;0.049&#176; < 44.4 m
STAR-2000
< &#177;0.16&#176; < 60 m
Variant
< &#177;0.25&#176; < 25 m




İstenen hassasiyetin belirtilen değeri rapor edilen değerin gerçek değere göre belirsizliğini temsil eder ve gerçek değerin belirtilen olasılıkla bulunduğu aralığı gösterir. Tavsiye edilen olasılık seviyesi bir değişkenin normal (Gauss) dağılımı için 2. seviye ye karşılık gelen &#37; 95 değeridir. Tüm bilinen düzeltmelerin hesaba katıldığı ifadesi rapor edilen değerlerde ki hataların sıfıra yakın bir ortalama değere ( veya biasa) sahip olduğu anl***** gelir.
Herhangi bir kalıntı biası belirtilen hassasiyetle karşılaştırıldığında küçük olmalıdır. Gerçek değer, işletme şartları altında ölçülen ve/veya gözlemlenen temsili örnek değişkenin istenen zaman, alan ve/veya hacım aralığında ki konum ve cepheyi dikkate alarak kusursuz olarak karakterize eden değerdir.
Bir nesnenin konumunda ki tayin hassasiyeti radarın çözünürlük kabiliyeti ile karıştırılmamalıdır.

MENZİL ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ

Bir radarın hedef çözünürlüğü bu radarın gerek menzilde ki gerekse azimut (yatay) açısal çok yakın açıklıklarda bulunan hedefleri birbirinden ayırt etme yeteneğidir. Çok hassas olması gereken Silah-Kontrol radarları hedefleri sadece metreler mertebesinde birbirinden ayırt edebilmelidir. Arama radarları genellikle daha az hassastır ve birbirinden yüzlerce metre veya hatta mil açıklıkta bulunan hedefleri ayırt edebilir. Çözünürlük genellikle ikiye ayrılır; menzil çözünürlüğü ve azimut açısı çözünürlüğü.


Menzil çözünürlüğü aynı azimut açısında fakat farklı menzillerde bulunan iki veya daha fazla hedefi birbirinden ayırt etme yeteneğidir. Menzil çözünürlüğünün kalitesi gönderilen palsın genişliğine, hedeflerin tip ve şekline, ve alıcının ve ekranın verimine bağlıdır. Menzil çözünürlüğünde pals genişliği en önemli etmendir. Diğer bütün etmenler en üst verimlilikte iken iyi tasarlanmış bir radar sistemi yarım pals zaman genişliği açıklıkta bulunan hedefleri birbirinden ayırt edebilmelidir. Bu nedenle bir radar sisteminin teorik menzil çözünürlüğü aşağıda ki formülden hesaplanabilir:
Sr>Co.Pw/2
Bir örnek, birbirine çok yakın duran iki hedef:


Frekans ve Dalga Boyu Bantları
Elektromanyetik dalgaların izgesi (spektrumu) 1024 Hz lik frekanslara kadar bir bölgeyi kaplar. Bu geniş kapsamlı frekans bölgesi farklı fiziksel özellikleri nedeniyle değişik alt bantlara ayrılırlar.
Frekansların değişik bantlara ayrılması önceleri tarihsel kökenli ve ancak artık modası geçen ölçütlere göre yapılıyordu ve sonrasında bugün uluslararası kullanımda olan yeni bir frekans bant sistemi ortaya çıktı. Ancak literatürde kısmen hala alışılmış frekans bant adları da kullanılmaktadır.
Aşağıda ki grafikte frekans bantları topluca yer almaktadır:


Frekansın değeri tam olarak bilinmeden, yeni frekans bantlarında bir sınıflandırma yapmak her zaman mümkün olmaz. Hatta imalatçı firma dokümanlarında bile alışılmış frekans bant adları yer almaktadır. Almanya'da ki firmalarca hala yaygın olarak eski Alman normuna uygun frekans bant adlarının kullanıldığına dikkat etmek gerekir. „C-bant ailesi” olarak adlandırılan radar cihazları güvenli biçimde yeni G-bandında çalışmakta, „L” harfini adında bulunduran (örneğin SMART-L) artık L-bandında değil fakat D-bandında çalışmaktadır.
Radar cihaz frekansları 30 MHz den yaklaşık 98 GHz e (saniyede 98.000.000.000 salınım!) olan bir bölgeye yayılır. Belirli radar uygulamaları için bazı belirli frekanslar tercih edilir. Uzun menzilli radarlar en çok D-bandı dahil altındaki frekanslarla çalışırlar. Uçuş güvenlik radarlarından Havaalanı Gözetim Radarı (Airport Surveillance Radar, ASR) 3 GHz, benzeri şekilde Hassas Yaklaşım Radarı (Precision Approach Radar, PAR) 10 GHz in biraz altında çalışırlar.
Yandaki resim radar cihazları tarafından kullanılan frekans bantlarını göstermektedir.

RADAR SİSTEMLERİNİN SINIFLANDIRILMASI

İstenen bilginin ne olduğuna bağlı olarak radar üniteleri farklı kalite ve teknolojilere sahip olmaları gerekir. Bu kapsamda kalitelerine ve kullandıkları tekniklere bağlı olarak radar üniteleri aşağıda görüldüğü gibi sınıflanır:




İMGELİ RADAR / İMGESİZ RADAR

Radar cihazları ikiye kategoriye ayrılır: Resim-veren radar (imaging radar) yöntemi ve resim-vermeyen (non-imaging radar) radar yöntemi. Resim veren tip radar yöntemi alınan bilgilerden bir harita benzeri resim türetmeye çalışır. Klasik bir uygulama örneği olarak meteorolojik radar ve askeri hava gözetim radarı gösterilebilir. İmgeli radarlar yeryüzünü, diğer gezegenleri, astroidleri ve diğer göksel nesneleri haritalamak ve askeri amaçlı olarak hedefleri kategorize etmek için kullanılır.
İmge olmayan radar yönteminde ölçüm sonuçları sayısal değerlerle olarak verilir. Uygulama örnekleri olarak, radar-yükseklik ölçer ve hız ölçer verilebilir. İmge vermeyen ikincil radar yöntemiyle, üst sınıf modern taşıt araçlarında kullanılan immobilizerli (hareketi bloke edici) kontak anahtarının aracın içinde olup olmadığını tespit ederiz.


BİRİNCİL RADAR

Bir Birincil Radar hedeften yansıyan yüksek frekanslı sinyaller gönderir. Oluşan yansımalar radar tarafından alınır ve değerlendirilir. İkincil (sekonder) radar ünitelerinden farklı olarak bir birincil radar kendi gönderdiği sinyallerden yansıyan dönüş sinyallerini alır.

İKİNCİL RADAR

Bu radar ünitelerinde uçakta bir transponder (transmitting responder) bulunur ve ikincil radardan gönderilen kodlanmış sinyalleri alır. Uçaktaki transponderde üretilen kodlanmış aktif yanıt sinyali radara döner. Bu yanıt sinyali bir birincil radar ünitesinin elde edebileceğinden çok daha fazla bilgi ihtiva eder (örneğin yükseklik, tanıtım kodu veya uçakta ki radyo temas kaybı arızası problemleri gibi).

PALS RADARLARI

Pals Radarları Üniteleri pals biçimli yüksek frekanslı sinyaller yayarlar. Palsı takiben ikinci bir pals yollanmadan önce gelen yansıma sinyali alınabilmesi için uzunca bir ara verilir. Anten konumu ve yansıma sürelerinden faydalanılarak yön, menzil ve bazen de gerektiğinde hedefin yüksekliği (irtifası) belirlenir.

SÜREKLİ DALGA RADARI

Sürekli radar üniteleri sürekli olarak yüksek frekanslı bir sinyal gönderirler. Yansıma sinyali daimi olarak alınır ve işlenir. Alıcının mutlaka gönderici ile aynı yerde bulunması gerekmez. Eğer daha uzakta bulunan bir alıcı gönderilen ve yansıyan sinyallerin sürelerini karşılaştırabilirse kuvvetli her bir radyo vericisi ayrıca bir radar göndericisi gibi de çalışabilir. ABD deki yapılan çalışmalar üç ayrı TV vericisinden gönderilen sinyallerin değerlendirilmesi ile bir uçağın konumunu kesinlikle tayin etmenin mümkün olduğunu göstermiştir (pasif radar).

MODULE EDİLMEMİŞ SÜREKLİ DALGA RADARLARI


Bu cihazlardan gönderilen sinyallerin genlik ve frekansları sabittir. Bu ekipmanlar daha ziyade hız tayini konusunda yeteneklidirler. Menzil ölçemezler. Trafik polislerince hız ölçümlerince kullanılan cihazlar örnek olarak verilebilir. Lazer frekansında çalışan yeni kılan cihazlar (LIDAR) hızın yanında diğer parametreleri de ölçerler.

MODULE EDİLMİŞ SÜREKLİ DALGA RADARI

Gönderilen sinyalin genliği sabit olup frekansı modüle edilir. (İngilizce'si.: Frequency Modulated Continuous Wave radar). Geçen süreleri hesaplayarak menzil tayini mümkündür. Frekans kaydırılması sayesinde mesafe (= yükseklik) tayin edilebilir. Bu cihazların avantajı yansıyan sinyallerin alınabilmesi için bir bekleme süresini gerektirmemesi ve ölçüm sonuçlarının kesintisiz alınabilmesidir. Bu radarlar ölçülecek menzillerin çok büyük olmadığı ve daimi ölçümü gereken parametrelerin istendiği (örneğin uçakların uçuş yükseklikleri ve meteorolojik radarlarda rüzgar profili ölçümleri gibi) yerlerde kullanılırlar.
Benzeri prensipler pals süreleri çok uzun olup ve aynı zamanda iyi bir menzil çözünürlüğü istenen radarlarda da kullanılır. Sıklıkla bunlar pals sıkıştırma tekniği sayesinde gönderdikleri sinyal zarfında menzil çözünürlüğü elde edebilmek için gönderdikleri palsları ilaveten modüle ederler.

PRİMER GÖZETİM RADARI

Birincil radarın en önemli özelliği: Pasif yansımalarla çalışır. Yüksek frekanslı palslar hedeften yansır ve bunlar bu radar ünitesi tarafından tekrar alınır. Yansıyan sinyallerin kaynağı radar ünitesi tarafından gönderilen palslardır.

SECONDER GÖZETİM RADARI

İkincil radar üniteleri farklı prensiple çalışır: Bunlar aktif yanıt sinyallerini kullanır. İkincil radar üniteleri sorgulama palsları denen gene yüksek frekanslı palslar gönderir. Bunlar basitçe yansıtılmaz, fakat hedefte bulunan transponder vasıtasıyla alınır ve işlenir. Arkasından hedefteki transponder farklı bir frekanstan cevap mesajı üretir ve yollar.
-- Farklı prensiplerle çalışmalarından dolayı her iki sistemin kendisine göre avantajları ve dezavantajları vardır. Birincil radarla hedefle ilgili güvenilir yön, yükseklik ve menzil gibi bilgiler alınabilirken, ikincil gözetim radarlarıyla kimlik tanıma ve hatta yükseklik gibi bilgilerde ilaveten alınabilmektedir.
Bahsedildiği gibi bunun için hedefte bulunan transponderin birlikte çalışmasına ihtiyaç vardır. Diğer taraftan hedefin bu aktif çalışması ile, azami menzil aynen korunarak birincil radarda hem sinyalin gitmesi - dönmesi ve öte yandan ikincil radarda sinyalin sadece gitmesinin radar denkleminde hesaba katılması nedeniyle radar çıkış gücünde etkili bir düşüşe sebep olmaktadır.
Bir referans değer olarak > 1000 faktörü varsayılabilir. Bunun getirisi; daha çok basit, daha çok ucuz ve daha çok küçük bir verici kullanma imkanı sağlamasıdır. Aynı zamanda aktif yanıt güçlerinin yansıma güçlerinden daha yüksek olması sebebiyle alıcı daha az hassas olabilir. Bu şartlar altında yan lob sinyallerin alınması ciddi bir şekilde olumsuz etkilenir. Bu bakımdan yan lobların bastırılması için uygun önlemler alınması gerekir.
Gönderilen ve alınan frekansların farklı olması nedeniyle herhangi bir MTI (Moving Target Indication [Hareketli Hedef Belirtisi]) ten kaynaklanan gürültüler meydana gelmez. Böylece yer yüzeyinin yarattığı gürültüleri bastırmak için önlem almaya da gerek kalmaz. Öte yandan parazitli bir frekanstan farklı bir frekansa geçiş mümkün değildir. Bir ikincil radar tesisinde özel gürültüler cihazlarda ilave bağlantı önlemleri alınmasını gerektirir.

Frekans Modülasyonlu Sürekli Dalga Radarı

Sürekli dalga radarları, zaman referansları olmayışı nedeniyle mesafe ölçememeleri gibi bir dezavantaja sahiptir. Hareket etmeyen nesnelerin mesafe ölçümlerinin yapılmasına imkan sağlayacak böyle bir zaman referansı, bir frekans modülasyonu (Frequency-Modulated Continuous Wave radars = FMCW) sayesinde mümkün olabilir. Bu yöntemde frekansı periyodik olarak değiştirilen bir sinyal yollanır. Bu, darbe radarında olduğu gibi yansıma sinyali alındığında bir zaman kaymasına sahiptir ve frekans karşılaştırması sayesinde mesafe tayin edilebilir. Periyodik olarak bir zaman dilimi içerisinde en fazla sayıda tekrarlayan, şüpheli yansımaların beklenmediği karmaşık frekans örneği yollandığı pekala düşünülebilir. En basitinden nispeten küçük temiz bir ölçüm bölgesine sahip testere dişli yada üçgen modüle dalga seçilebilir.


Resim 1: FMCW-Radarı ile mesafe tayini
Bu tarz mesafe tayini örneğin, uçaklarda radyo altimetrelerinde veya yer yüzeyinden sabit uçuş yüksekliğinin ölçüldüğü yer takip radarlarında kullanılır.

Bir Radar Anteninin İşlevleri

Anten bir radar tesisinin en hassas parçalarından biridir ve aşağıda ki işlevleri yerine getirir:
• Göndericiden gelen yüksek frekanslı enerjiyi elektromanyetik alana çevirir ve gücü belirli bir yöne yönlendirir. Bu işlemi aynı zamanda yansıma sinyalleri alarak ters yönde yerine getirir.
• Anten gerekli anten diyagramının korunmasını ve uzayda istenen güç dağılımının sağlanmasını üstlenir. Yeterli hassasiyet ve çözünürlük yeteneğini sağlayabilmesi için anten diyagramının yan açısı çok dar olmalıdır.
• Anten hedefe ait alınan verileri güncelleyebilecek kadar hızlı olmalıdır. Taramayı mekanik olarak yapan bir antenin çok hızlı dönmesi gerekir. Anten yansıtıcılarının boyutlarının bazı frekans aralıklarında çok büyümesi nedeniyle hızlı dönüş zorunluluğu beraberinde bazı mekanik sorunları da getirir.
• Anten güncel yayın açısını çok hassas ölçmelidir.
Anten konstrüksiyonu her türlü hava koşulları altında bu görevleri yerine getirebilecek kadar sağlam olmalıdır. Bu yüzden çok kötü hava koşulları altında çalışmayı garantileyebilmek için Radome olarak adlandırılan korumalı radar kubbelerine monte edilir.
Bir radar tesisinin güç kapasitesi basitçe matematiksel olarak efektif anten boyutu ile gönderilen gücün çarpımına doğru orantılıdır. Antene yapılacak her yatırım her zaman antenin güç kapasitesini doğrudan olumlu etkiler.
Antenlerde ki bu gereksinimler göz önüne alındığında temel olarak iki türlü radar anteninden bahsedilir:
• Parabolik antenler ve
• Faz Sıralı Antenler.

Parabolik Antenler

Parabolik antenler radar tekniğinde kullanılan anten tipleri arasında en sık karşılaşılan bir anten biçimidir. Resimde bir „normal” (simetrik) parabol anten ana hatlarıyla gösterilmiştir. Odak noktasında bulunan bir kaynaktan parabolik antene ışınlar gönderilir. Bu kaynağa „Birincil Besleme” yada sadece „Besleme” denilir.
Bir dönel parabolidin kesiti olup çoğunlukla bir metal konstrüksiyon, yada çoğu kez kafes ağla kaplı bir metal çerçeve olan bu parça yansıtıcı olarak anılır. Metal ağda ki boşluklar λ / 10. dan küçük olmalıdır. Bu yansıtıcı elektromanyetik dalgalar için bir ayna gibi çalışır.
Reflekt yüzeyine gelen tüm ışınlar optik kanunlarına (geometriye) uygun olarak anten eksenine paralel biçimde yansıtılırlar. Besleme kaynağından küresel biçimde yayılarak yansıtıcıya varan bu ışınlar yansıtıcı tarafından 180&#176; faz farkıyla yansıtılırlar ve bütün ışınların paralel yayıldığı düz bir dalga cephesi oluştururlar. Bu şekilde ışınlar parabol eksenine dik bir düzleme kadar yollarına devam ederler.


Grafik bir yuvarlak yansıtıcının ideal biçimini göstermektedir ve bu anten Kalem Işın olarak anılan çok dar bir ışın meydana getirir. Yansıtıcı bir eliptik biçime sahipse üreteceği ışın biçimi bir pervane kanadına benzer. Araştırma radarları düşey ve yatay farklı anten diyagramlarına sahiptir: Yatay açıda çok dar kalem ışın ve düşey açıda klasik Kosekant&#178; -diyagramı.
Bu ideal durum ancak pratikte olmaz. Üretim tekniklerinde ki yetersizliklerden dolayı ışın deseni topuz biçimine dönüşür.

Faz Dizi Antenler

Bu antenlerde ki önemli prensip girişimdir; yani iki (veya daha fazla) sinyalin faza bağımlı örtüşmesidir. Aynı fazdaki sinyaller (1. nolu resimde ki grafikte aynı renkte görülen) kuvvetlendiğini ve zıt fazlı sinyallerin ise birbirini yok ettiğine gözleyiniz. Eş darbe zamanlı iki sinyal gönderildiğinde örtüşme meydana gelir; sinyal ana yönde kuvvetlenirken yan yönlerde zayıflar. Burada her iki boynuzdan yayınlanan sinyaller aynı fazdan beslenmektedir. Sinyal ana yönde kuvvetlenmektedir.








• Çok sık kullanılan gönderim biçimi, örneğin magnetron göndericisi gibi bir yüksek gerilimli darbe ile anahtarlanan, kendiliğinden salınan osilatördür. Gönderici için bu yüksek gerilimli darbe beslemesi bir modülatör tarafından sağlanır. Bu gönderim sistemi POT (Power-Oszillator-Transmitter) olarak da adlandırılır. POT a sahip radar cihazları ya evreuyumsuz (non-coherent) yada sözde evreuyumludur (pseudo coherent).
Bir diğer sistem PAT (Power-Amplifier-Transmitter) olarak bilinir. Bu gönderim sisteminde, bir dalga-biçim üretecinde gönderim darbesi küçük güçte üretilir ve arkasından bir yükselteç ile (amplitron, klistron, yürüyen dalga tüpü veya bir katı hal yükselteci) istenen seviyeye yükseltilir. Çoğunlukla PAT sistemine sahip radar cihazı tam evreuyumludur.

• PAT sisteminin özel hali aktif antendir.
• her bir anten elemanı veya
• anten elamanları grupları
kendilerine özgü yükselteçlerle donatılmıştır.
Resimde tarihi bir Rus radar cihazı olan P-37 „Bar Lock” a ait gönderici kabini görülmektedir. Bu, yüksek güç osilatörü olarak, YF enerjisi dalga kılavuzu vasıtasıyla beslenen, magnetron kullanılan tipik bir POT göndericidir. Güçlü daimi mıknatıslara sahip bu magnetronlar resimde dolabın orta bölümde görülmektedir. Sağda hemen yanında tiratronlu (tyratron) modülatör bloğu yer almaktadır. Alt bölümde darbe transformatörü, şarj diyotlu darbe biçimleme devresi ve yüksek gerilim transformatörü görülüyor.

Süperheterodin alıcılar

Alınan yüksek frekanslı sinyallerden istenen bilgileri almak için bu sinyallerin yükseltilmesi ve tekrardan düşük frekanslı bir video sinyaline dönüştürülmesi gerekir. Bir süperheterodin alıcının görevi bu işlevleri yerine getirmektir.


Resimde tipik bir süperheterodin alıcı blok şeması görülmektedir. Radyo frekansında taşıyıcı sinyaller anten üzerinden gelir ve süzgeçten geçirilir. Süzgeçten yalnızca istenen frekans bandında ki frekansa sahip sinyaller geçer. Bu frekansa sahip sinyaller karıştırıcı katına aktarılır. Karıştırıcıya bir girişte lokal osilatörden yapılır. Bu iki sinyal girişir ve iki frekans arasında ki fark kadar bir değere sahip ara frekans sinyalleri elde edilir. Ara frekans sinyal taşıyıcısı ara frekans yükseltecine uygulanır. Yükseltilen bu sinyaller demodülatöre yollanır. Demodülatör çıkışı ise girişte ki sinyalin video bileşenidir.

Yüksek frekans ön yükselteci (Eşlenik frekans [image frequency] süzgeci)

Eşlenik frekans süzgeci, eşlenik frekansların sınır frekanslarının dışında kalacak şekilde tasarlanmış, çoğunlukla geniş bantlı yüksek frekans bir ön yükseltecidir. Yükselteç bu şekilde istenmeyen sinyaller süzerek alıcının duyarlılığına katkıda bulunur.
Daha eski bazı radar cihazlarında bu düşük gürültülü ön yükselticiler bulunmaz. Yansıma sinyali doğrudan bir kristal karıştırma katına verilir. Bunun bazı dezavantajları vardır; bir alım sinyaline ayarlanmış (tuned) bir alıcıyla, tümüyle farklı iki göndericiden alım yapmak pekala mümkündür.
Bu gereksinimi duyulan eşlenik frekans süzgecine rağmen, alıcının bant genişliği bununla birlikte ara frekans değerinden önemli ölçüde büyük olamaz. Bu dezavantajı dengelemek için, birden fazla karıştırma katı ve sonucu olarak birden fazla ara frekansı bulunan, çift süperheterodin alıcı kullanılır.
Karıştırma katı
Yüksek frekansta çalışan bir radyo alıcısının karıştırma katının en önemli parçası çoğu kez bir karıştırma diyotudur.
• fzf = fempf - fosz
• fzf = fosz - fempf Bir negatif frekansı, pozitif bir frekanstan ayırt edebilen herhangi bir aygıt var olmadığından aşağıda ki formülde verilen frekans farklarının "mutlak değerini" ölçebiliriz:
fzf = | fosz - fempf |
also der „Betrag” der Differenz der Frequenz.
Sonuçtan farklı anlamlar çıkarabiliriz: bir ikinci, osilatör frekansına zıt bir değere sahip „eşleniklenmiş”, frekansta keza aynı işi yapar. Örneğin 60 MHz lik ara frekans ve 1090 MHz lik osilatör frekansımız olsun, alıcı hem (1090 + 60 = 1150) MHz ve hemde (1090 - 60 = 1030) MHz ta çalışacaktır. Bunlardan biri istenmeyen eşlenik frekanstır! Bu yüzden eşlenik frekans süzgeci istenmeyen frekansı geçirmez.

Ara frekans süzgeci

Eşlenik frekanslı sinyaller hariç, diğer istenmeyen diğer tüm sinyaller ara frekans süzgecinde bloke edilir. Ara frekans süzgeci çoğu kez bir yada birden fazla, ara frekansı belirli bir ölçüde geçişine müsaade eden bant-geçiren-süzgeçlerden meydana gelir.
Bu bant genişliği, örneğin, daha büyük Doppler frekanslı yansımaları almak için gereklidir. Radar alıcılarında bu bant genişliği çoğu kez 3 ila 5 MHz arasındadır ve bu değeri de aşabilir.
Konu üzerinde çok durduk, ama son olarak darbelerin yükselen kenarında (rising edge) alındığını da söyleyelim. Eğer ara frekans süzgecinin bant genişliği dar ise darbe yan kenarları kaybedilir ve dikdörtgen darbeler yerine, darbelerin temel frekansında (base frequency) bir frekansa sahip sinüs yarım dalgaları alınır.
Darbe biçiminde (keza temel frekansın harmoniklerin de) bilgiler gizlenmiş olarak bulunur. Hatta bunları ortaya çıkramak için masraflı Fourier analiz yöntemleri kullanılır. Bu nedenle, benzeri şekilde bu frekanslar ara frekans süzgecinden geçebilirler.
Ara frekans yükselteci
Bir süperheterodin alıcıda ki yükseltme işleminin en büyük bölümü ara frekans yükseltecinde gerçekleşir. Yansıma sinyallerinin zengin içeriğini işleyebilmek için değişik otomatik yükseltme kazanç kontrol yöntemleri kullanılır.

Demodülatör

Yüksek frekanslı salınımlardan darbe olarak, sadece bir zarf eğrisinin yarısına ihtiyaç duyulur. Bir mikrodalga alıcısında ki demodülatör ara frekans darbelerini video darbelere çevirir.
En basit demodülasyon bir diyot ve buna bağlı bir kondansatörle yapılır:
Kondansatör burada bir alçak-geçiren-süzgeç gibi çalışır ve ara frekansın arta kalan bileşenlerini bloke eder.
Burada gösterilen genlik demodülasyonlarından başka başka demodülasyon olanakları da vardır.

Video yükselteci

Video yükselteci video sinyallerini yükseltir ve takip eden devreye yönlendirir. Hatlardan ve takip eden modüllerden gelen, demodülatörü olumsuz etkileyebilmesi muhtemel yükler engellenir.
Video yükselteci demodülatörden darbeleri alır ve bu darbeleri monitörde kullanılmak üzere yükseltir. Bir video yükselteç, aslında yüksek kazançlı transistörlerin kullanıldığı bir RC bağlaşımlı (coupled) yükselteçtir. Alıcının çıkış katı normal olarak bir emiter takip edicidir (emitter follower). Emiter takip edici devrenin düşük empedans çıkışı kablo empedansı ile uyum sağlar. Video darbeler kablo üzerinden monitöre ulaşır.

Osilatör

Lokal osilatör, yüksek frekanslı giriş sinyaliyle girişerek ara frekanslı sinyal elde etmeyi sağlamak için, sabit frekanslı sinyal üretir. Çoğu radar cihazları 30 ila 75 dB arasında değişen değerlerde ki ara frekanslarda çalışırlar. Bu lokal osilatörlerin alıcının işlevinde hayati bir önemi vardır ve uç frekans değerlerine kadar ayarlandığında bile frekans-kararlı çalışabilmelidirler. Örneğin bir lokal osilatörümüz 3000 MHz de çalışsın ve sadece % 0.1 lik bir frekans-kararlılığı olsun, bu 3 MHz lik bir pay demektir! Bu bazen bir alıcının bant genişliği demektir ve alıcı kanalların duyarlılığının bozulmasının kabul edilemez bir seviyesi anl***** gelir.
Lokal osilatörün çıkış gücü çoğu kez çok azdır (20 ila 50 mW arasında Takip eden karıştırma katına sadece düşük bir sinyal seviyesi yeterli olmaktadır.) Osilatörlerin frekansı çok geniş bir bantta (1000 MHz e kadar) ayarlanabilir olmalıdır ve gönderim frekansında ki her değişikliğini takiben, gönderim frekansı ve lokal osilatör frekansından bir sabit ara frekans meydana gelmelidir.

„A-Scope” Radar Ekranı

Bir radar cihazının görüntüleme aygıtı, görüntülenen bilgilerin türüne bağlı olarak farkı şekilde çalışabilir. Genlik sapmalı (deflection modulated) bir osiloskop ekranına benzeyen A-Scope buna en basit bir örnektir. Bu tür ekranda sadece hedefin menzili (istisnai durumda kimliği) görüntülenir. İlaveten antenin dönüşüne bağlaşık olarak bir azimut açısı görüntüsünün de sağlanması gerekir. Saptırma, yatay saptırma plakasına uygulanan testere dişi biçimli bir darbe ile sağlanır. Darbelerin konumları (keza sapmanın süresi) menzilin büyüklüğünü tayin eden bir ölçüttür (interaktif blok şemasına bakınız).


Günümüzde A-Scope artık önemini kaybetmiştir. Eski tip analog radarlarda daha ziyade kontrol osiloskobu olarak kullanılmaktadır. Hedefe ait işaretlerin, video sinyaller yerine artık sayısal veriler ile ifade edilmesinden ötürü modern radar cihazlarında A-Scope kullanımının anlamı kalmamıştır. Sayısal sinyallerin içerisinde bir eşzamanlama sinyalinin bulunması gerekir. Bunlar sadece dahili olarak tetiklenebilir. Bu yüzden basit bir osiloskop ile bir bit dizisini analiz etmek mümkün olamamaktadır. Söyleyeceğimiz bir husus var, o da: eğer sayısal bir işaret mevcut ise sürücü katının bu sayısal işareti mutlaka işleyeceğidir.

B- Scope Radar Ekranı

Bir B-Scope ta apsis azimut açısını, ordinat menzili belirtir. Bu tür ekranlar ateş-kontrol-radarlarında tercih edilmektedir.
Azimut değerleri çoğunlukla elle ayarlanır ve anten yeni bir açıya çevrilir. Ekranın ortası bir kural olarak antenin ana yönü olarak seçilir. Işınımın elektronik veya mekanik olarak yönlendirilmesi ile azimut kapsama alanı taranır.




Menzil-Yükseklik Göstergesi

Antenin yönüne uygun olarak yükseklik bulan bir cihazın (Resim.1) menzil-yükseklik göstergesinin (RHI, „Range Height Indicator”) görünümü tamamıyla farklıdır. Azimut açı bilgisi bu ekranda görüntülenmez. Saptırma ışını sol alt köşeden başlayarak ekranı bir ileriye ve geriye antenin azimut açısına eşzamanlı olarak tarar. Ufuk çizgisi en alttaki yatay çizgidir. Tam tepedeki bölge ekranın sol tarafında yer alır. Hedeften gelen yansımalar ekranda parlaklığı artarak hedefi belirten dikey yankılar (blips) olarak görüntülenir. Operatör bir yükseklik çizgisini yankının merkezine kaydırarak yüksekliği ölçer. Yükseklik ya doğrudan yükseklik kadranından yada sayısal olarak okunur.
Yükseklik işaretleri, yükseklik açısından faydalanılarak karmaşık bir yöntemle (yeryüzünün düz değil kavisli oluşu nedeniyle) hesaplanarak görüntülenir. Yükseklik menzil işaretleri hedefin menzilini tayin etmek içinde kullanılır.


Resim 1: Bir panoramik ekranda radar sinyallerinin görüntülenmesi

Konu: radar nedir

çok teşekkürler

Konu: radar nedir

Radar





Şekil 1: Radarın çalışma prensibi



Radar, uzaktaki hedefleri mikrodalga yansıtma metodu ile tespit eden cihazdır. Radar, "Radio Detecting And Ranging" kelimelerinin başharfleri alınarak kullanılmaktadır.

Radarın çalışma prensibi ses dalgası yansıma prensibine çok benzer. Sesi yansıtan bir nesneye doğru bağırılması halinde (örneğin bir kayalık vadide veya mağarada) bir yankı işitilir. Eğer sesin havada yayılma hızı biliniyorsa nesnenin mesafesini ve genel yönün hesaplanabilir. Dönüş yankısı için geçecek süre, ses hızı biliniyorsa kabaca hesaplanabilir.

Radar,elektromanyetik enerji palslarını Şekil 1'de görüldüğü gibi benzeri bir tarzda kullanır. Radyo frekans enerjisi nesneye ulaşır ve tekrar nesneden yansıyarak geri döner. Enerjinin buradan küçük bir kısmı yansır ve radara geri gelir. Dönen bu bölüme aynen ses terminolojisinde olduğu gibi "yankı" adı verilir. Radar seti yankıyı yansıtan nesnenin yön ve mesafesini tespit etmek için kullanır. Radar şu kelimelerin baş harflerinden oluşmaktadır:



Radar anteni


RAdio Detecting And Ranging

Radyo Algılama ve Mesafe Tayini

Alman mühendis Christian Hülsmeyer elektromanyetik dalgalar ile gemilerin yerini belirlemekte kullanılabilen icadını tescil ettirmek için 1904 yılında Almanyave İngiltere'de patent başvurusunda bulundu.

Kraliyet Patent Dairesi, Christian Hülsmeyer tarafından geliştirilen, „uzaktaki metal nesnelerin yerini bir gözlemciye bildiren” cihazı 165 546 Nolu belge ile tescil etti.

Patent belgesinde bir yansıma sayesinde, gelmekte olan bir gemiyi tespit eden bir buharlı geminin resmi yer almaktadır. Ren nehrinde yapılan bu denemeyle cihazın kullanılabilirliği kanıtlandı.

Konu: radar nedir

3.1 RADAR Nedir?

RADAR kelime olarak İngilizce Radio Detecting And Ranging kelimelerinin baş harflerinden oluşmuş bir kısaltmadır. Radyo (Hedef) Algılama ve Mesafe Tayini olarak adlandırılan bu sistem gece veya gündüz, puslu veya sisli hava şartları fark etmeksizin radyo sinyalleri ile uzaydaki cisimlerin mesafe, konum ve/veya yüksekliklerini tarayarak bilgi toplamaktadır.





Genel olarak RADAR çalışma prensibinin işleyişinde güçlü bir frekans üretici tarafından üretilmiş olan mikrodalga sinyali vardır ve bu sinyal radar anteninden hedefe gönderilir, hedefe çarptıktan sonra geri yansır ve geri dönen bu sinyal çok hassas bir alıcı tarafından toplanıp kayıt ünitesine kaydedilir. RADAR’ın çalışma prensibi ses dalgası yansıma prensibine çok benzer. Sesi yansıtan bir nesneye doğru bağırılması halinde (örneğin bir kayalık vadide veya mağarada) bir yankı işitilir. Eğer sesin havadaki yayılma hızı biliniyorsa nesnenin mesafesi ve genel yönü hesaplanabilir. Dönüş yankısı için geçecek süre, ses hızı biliniyorsa kabaca hesaplanabilir. Bu hesaba ilişkin eğimli mesafe aşağıda ki formül ile verilir.
C = ışık hızı ( 3.108 m/s )
∆t = geçen süre (s)
D = eğimli mesafe (m)

D=(C.∆t)/2


RADAR’ın en önemli uygulama alanlarından biri olan haritalamada, mikrodalga sinyaller kullanılmakta ve bu sayede elde edilen tarama bilgileri ile fotoğraf ve benzeri şekiller elde edilmektedir. Şekil 3.2, RADAR sistemi kullanan uydulardan biri olan ENVISAT’ın elde ettiği İstanbul ve Marmara Denizine ait görüntüyü göstermektedir.



3.2 RADAR’ın Tarihçesi

RADAR sisteminin temelleri 19.yy sonlarına dayanmaktadır. İlk RADAR keşfinde yarasaların çok faydası olmuştur. Gözleri görmeyen yarasalar insanların duyamayacağı bir ses yayınlamaktadırlar ve bu sesin cisimlerden geri yansımalarına göre uçuşlarını, yönlerini veya avlarını bulabilmektedirler. İşte bu fikir RADAR tekniği mantığının temellerini atmıştır.
Kısaca RADAR tarihçesi incelenecek olursa:
• 1865 yılında İngiliz fizikçi James Clerk Maxwell elektromanyetik dalgaları ve bunların yayılmasını açıklayan elektromanyetik ışık kuramını ortaya atarak RADAR tarihçesinin başlangıcını belirledi.
• Bir yıl sonra 1866 yılında Alman fizikçi Heinrich Rudolf Hertz, elektromanyetik dalgaları keşfederek elektromanyetik dalgaların ışık gibi yayılmasını ve yansımasını sağladı. Böylece Hertz, Maxwell'in kuramını kanıtlamış oldu.
• 1904 yılında Alman yüksek frekans teknisyeni Christian Hülsmeyer, deniz taşıtlarına yardımcı olabilmek için telemobiloskopu adında basit bir cihaz icat etti. Bu cihaz, üzerinde metal bulunan nesneye çarparak geri dönen elektromanyetik dalgaların süresini ölçer ve böylece mesafe hesaplıyor. Bu ilk pratik RADAR denemesi için Hülsmeyer patent başvurusunda bulundu.
• 1921 yılında Albert Wallace Hull tarafından magnetron icat edildi. İlk kullanımı 1940 yılında gerçekleşen magnetron güçlü bir gönderici tüpüne sahiptir.
• 1922 yılında ABD Donanma Araştırma Laboratuarı’ndan A. H. Taylor ve L. C. Young, RADAR taslağını çizerek ilk kez bir tahtadan gemiyi algılamayı başardılar.
• 1925 senesinde Merle A.Tuve, Amerika'da darbeler halinde elektromanyetik dalga neşrine muvaffak olunca, bugünkü anlamda RADAR’ a geçiş sağlanmış oldu.
• 1935 yılı Şubat ayında RADAR’ la ilgili ilk deney 49 m dalga boyunda çalışan bir CW (continuous waves = sürekli taşıyıcı dalga) radyo vericisiyle yapıldı. Yaklaşan bir uçak 13 km'den tespit edilerek ilk başarı sağlandı.
• 1935 yılının Haziran ayında ise ilk darbeli verici üretildi. Bu verici ile 24 km mesafedeki bir uçaktan bazı bilgiler alındı. Daha sonra 1935 yılı Eylül ayında ise darbeli vericiler ile mesafe bilgileri 70 km’ye kadar arttırıldı. 1936 yılı Mart ayında ise bu mesafe 150 km’ye çıkarak hedef menzilde artış sağlandı.
Gelişme dönemi İkinci Dünya Savaşı sırasında artan RADAR’ın ilk kullanım amacı düşman uçakları tespit edildiğinde, savunan ülkelerin kendi uçaklarının acil olarak havalanması ve RADAR yardımıyla düşman uçakları için önlem almaktı. Günümüzde halen kullanılan birçok RADAR aynı temel esaslara göre çalışmaktadır. Elektronik bilgisayarlar ortaya çıktıktan sonra RADAR’ daki ilerlemeler hızlı bir şekilde arttı ve hedef cisimler hakkında ayrıntılı ve doğruluğu yüksek bilgiler alınmaya başladı. Tüm bu aşamalardan sonra RADAR teknolojileri günümüzde çok ileri noktalara ulaştı, Yan bakışlı, Yapay ve Gerçek açıklıklı RADAR teknikleri geliştirilerek büyük ilerlemeler kaydedildi.



3.3 Yapay Açıklı RADAR (SAR) Ve İnterferometrik SAR (InSAR) Nedir?

SAR, Yapay Açıklıklı RADAR’ın İngilizce karşılığı olan “Sythetic Aperture RADAR” teriminin baş harflerinden oluşmuş bir kısaltmadır. SAR teknolojisi mikrodalgaları yayıp bunların geri dönüş sinyallerini kaydederek kendi aydınlanmasını sağlayan bir sistemdir. Sistem, geri dönen sinyallerin gecikmelerini kullanarak sinyal işleme tekniğiyle bunları yüksek çözünürlüklü görüntülere dönüştürür. Şekil 3.3 SAR sistem geometrisini göstermektedir.



InSAR ise İnterferometrik Yapay Açıklıklı RADAR’ın İngilizce karşılığı olan “Interferometric Sythetic Aperture RADAR” teriminin baş harflerinden oluşmaktadır. InSAR tekniği iki şekilde kullanılmaktadır. Bunlar tek-geçişli ve çift-geçişli InSAR olarak adlandırılan tekniklerdir. Tek geçişli InSAR tekniğinde uydu senkronize olarak çalışan iki ayrı SAR sistemine sahiptir. Bunlar birbirleriyle belirli bir mesafede uyduya monte edilmişlerdir ve yeryüzünde üzerinden geçilen noktanın eş-zamanlı olarak farklı bakış açılarından verisini toplarlar. Bu şekilde bölgeye ilişkin stereo alım sağlanarak 3.boyut elde edilir. Bu tekniği kullanmış en önemli uydu SRTM uydusudur ve bu uyduyla ilgili ayrıntılı bilgi Bölüm 4’te bulunmaktadır. Şekil 3.4, tek-geçişli InSAR tekniğinin geometrisini göstermektedir.









Çift-geçişli InSAR tekniğinde ise tek bir SAR sistem kullanılır. Bu sistemde uydu aynı bölgeden farklı zamanlarda farklı bakış açılarıyla geçer ve bu şekilde bölgeye ilişkin 3 boyutlu veri elde edilmiş olur.

Konu: radar nedir

işte müthiş bir kaynak daha:

Radar, uzaktaki hedefleri mikrodalga yansıtma metodu ile tespit eden cihazdır.



Radar cihazı ile karanlık bulut veya sis içinde olup görünmeyen cisimlerin durumu ve yeri mikrodalgalarla tayin edilir. İlk adı radiolocation dur. Radar, İkinci Dünya Savaşı sırasında geliştirilmiş ve ismi Radio Detection and Ranging kelimelerinin büyük baş harflerinin biraraya getirilmesinden türemiştir. Bu İngilizce kelimeler, radar cihazının mikrodalgalarla hedefin mesafesi, istikameti ve açısını bulduğu anlamına gelir. Uzaktaki cisimleri tıpkı bir projektör gibi, fakat radyo frekanslarında aydınlatarak tespit eden bir teleskopa benzetilebilir. Halbuki ilk defa Galilei tarafından 1610'da kullanılan teleskop, uzaktaki cisimleri tespit için cisimlerin yayınladığı ışınlara muhtaç ve ayrıca bunun frekansına bağımlıdır. Cihazın bir vericisi, bir de hedeften yansıyarak dönüp gelen mikrodalgayı alan alıcısı vardır. Görüntü televizyon ekranının benzeri katot ışınlı tüp üzerinde ışıklı noktalar halinde teşekkül eder.

Radarın keşfinde, gözü görmediği halde karanlıkta büyük ustalıklarla uçup, avını yakalayan yarasanın çok rolü olmuştur. Yarasa insan kulağının duyamayacağı ultrasonik ses frekansı yayınlayarak, yansıyan sesten hedefini görmektedir.

Radarın keşfi İkinci Dünya Savaşı ile aynı zamana rastlar. Artan Hitler tehlikesine karşı olağanüstü ölüm ışınlarını bulma hülyasının gerçekçi bir sonucu olarak ortaya çıkan radar, düşmanı uzaktan tespit edip ve görünmese bile bunu tahripte başarıyla kullanılmıştır. Yukarıda sözü geçen ölüm ışınları düşüncesi ise daha sonraları lazerin keşfiyle tekrar canlanmıştır.

Harbin getirdiği bir silah olarak ortaya çıkan radar, barış zamanında da birçok uygulama alanları bulmaktadır. Bunlara misal olarak gemilerin kesif sis içinde yönlendirilmesi, uçaklarda hedef bulma, kör uçuş ve kör inişin gerçekleştirilmesi ve fırtınayı takip sayılabilir.

Radarla ilgili ilk deney 1935 Şubat ayında 49 m dalga boyunda çalışan bir CW (continuous waves = sürekli taşıyıcı dalga) radyo vericisiyle yapıldı. Yaklaşan bir uçağın 13 km'den tespit edilmesiyle ilk başarı sağlandı.

1935 Haziran ayında da ilk darbeli verici yapıldı ve denendi. 24 km mesafedeki bir uçaktan yansıyan bir takım işaretler sezildi. Darbeli verici işareti halinde mesafe, gönderilen ve alınan darbe arasındaki zaman kayması ve dalgaların yayılma hızından hesaplanabilir. 50 m dalga boyunda çalışıldığında, diğer radyo istasyonlarının karıştırması sebebiyle daha sonraki denemelerde, radar dalga boyu 25 m'ye değiştirildi. Daha kısa dalga boyu kullanmanın başka bir faydası da, aynı fiziki büyüklükteki bir antenin yöneltilme özelliklerini geliştirmesiydi. 1935 Eylül ayında mesafede 70 km'ye, 1936 Mart ayında ise 150 km'ye ulaşıldı.

Radar üzerindeki çalışmalara hem Avrupa hem de Amerika'da aynı yıllarda devam edilmiş, geliştirilen örnekler ordu hizmetlerinde kullanılmıştır. İlk önce geliştirilen CW-radar daha hassas olmasına rağmen mesafe hakkında bir bilgi vermemekte, sadece hedefin varlığını göstermektedir. Darbeli radarda ise, gönderilen darbe bir anlamda işaretlenir ve hedeften yansıyıp tekrar alınana kadar geçen süreden mesafe kolayca hesaplanır.

Halen kullanılan birçok radar aynı temel esaslara göre, fakat gelişmiş bir doğrulukla çalışmaktadır. Mesela radardaki savaş sonrası ilerlemelerin en büyüğü elektronik bilgisayarların ortaya çıkmasından sonra, muazzam hafıza kapasiteleri ve hesaplama hızları sebebiyle işaret analizi alanında olanıdır. Böylece yansıyan işaretler ayrıntılı olarak incelenebilmekte, hedefe ait birçok bilgi, çeşitli yollarla göz önüne serilebilmektedir.

Radarın en anlamlı uygulamalarından biri olan haritalama radarında ise, mikrodalgalar kullanılmakta ve sağlanan bilgilerden fotoğraf ve benzeri şekiller elde edilmektedir.

Bir radar sistemi, kullanıldığı yere bağlı olarak çeşitli şekillerde tasarlanabilir. Temelde bu, ya sürekli dalga radarı veya darbeli radar olacaktır. Gözlenecek büyüklük bir polis radarındakine benzer olarak, cismin hızı olabildiği gibi, cismin uzaklığı ve yüksekliği, uzaklığı ve hızı, uzaklığı ve yönü olabilir. Dolayısıyla bu durumlardan herhangi biri için kullanılacak radar tipinin tek olduğunu söylemek güçtür. Ayrıca, bir radar sistemi sadece bir alıcı ve bir vericiden ibaret değildir. Radar sistemini; kullanılacak frekans, atmosferin etkileri, hedeflerin ve bulundukları ortamın özellikleri gibi faktörler belirler.

Yayınladığı radyo frekans işareti sürekli olan CW-radarının getirdiği tahditler şöylece sıralanabilir:

CW-radarı mesafe bilgisi vermez. Sadece yarım dalga boyundan -genelde bir metreden az- mesafe değişiklikleri ölçülebilir.
CW-radarı sabit hedefler söz konusu olduğunda bunları ayırt edemez. Çünkü her bir hedefin yansıttığı işaretlerin toplamı yine başka tek bir hedefin yansıtacağı sinüzoidal bir işaret anlamına gelir.
CW-radarı farklı hızları tespit edebilir. Çünkü yansıtılan işaretler farklı frekanslarda olacaktır (Doppler frekansları). Fakat bu durumda da hızlar fark edilmiş, hedeflerin kendileri uzayda fark edilememiştir.

Yayınlanan işareti, darbeler halinde gönderen darbeli radarda ise CW-radarının yukarıda sözü edilen mahzurları bulunmaz. Kesinlikle ölçülebilen mesafe, darbe peryoduyla doğru orantılı, radyal hız ise ters orantılıdır. Bu yüzden darbe frekansı her iki büyüklüğü tatmin edici bir şekilde ölçebilmek için optimize edilir. Mesela çokça kullanılan 1 kHz'lik tekrarlama frekansı halinde mesafe hesaplanırsa 150 km bulunur. Bu değer ise, mesela hava alanı radarları için tatminkardır.

Yönlendirilebilir radar anteninden belirli bir anda yayınlanan yüksek frekanslı işaret darbesi bir cisme çarptığında, radyofrekans enerjisinin bir kısmı geri yansır. Yansıyan bu darbe, radarın alıcı düzeni vasıtasıyla alınır. Temel olarak antenin o andaki yönü cismin yönünü, darbenin gidip gelme zamanı da mesafesini verir. Pratikte kullanılan radar sistemleri sadece bir alıcı ve bir vericiden ibaret olmayıp, çok daha karışık bir yapıdadır. Fakat ana birimleri gösterecek şekilde bir radar sistemi blok şemada belirtilen yapıdadır. Zamanlama birimi veya darbe jeneratörü vericiye bir anahtarlama darbesi ve aynı anda alıcıya referans darbe gönderir. Darbe modülatörde şekillendirilir ve kuvvetlendirilerek antene uygulanır. Gözlenen alan, anten tarafından adeta bir ışık hüzmesiyle olduğu gibi taranır. Çok çeşitli tipte anten mevcutsa da, çoğu istendiğinde belirli bir yöne yöneltilebilen yapıdadır. Alma ve gönderme için ayrı ayrı antenler kullanılabildiği gibi, çoğu sistem her iki fonksiyon için aynı anteni kullanmaktadır. Alma-gönderme anahtarı, bir darbe yayınlanırken alma biriminin yolunu kesen, diğer zamanda yansıyan işaretleri almaya hazır hale getiren elektronik bir anahtardır. Radarın menzili gönderilen iki darbe arasındaki zamanla sınırlıdır. Çünkü gönderilen bir radyofrekans darbesi bir sonraki darbeye kadar gidip gelmek mecburiyetindedir.

Alınan işaret, alıcıda daha önce darbe jeneratörünün ürettiği referans işaretle mukayese edilir. Aradaki zaman miktarından mesafe tayin edilir. Bunu yapmak için birçok metod vardır. Katod ışınlı osiloskoplar, mukayese göstergeleri olarak çokça kullanılırlar.

Basit bir misal olarak, darbe jeneratöründen alınan referans işaretin, ekran üzerinde yatay taramayı başlattığını düşünelim. Taramanın osiloskop ekranını baştan başa katetmesinin ifade ettiği mesafe tarama devresinin parametreleriyle ayarlanabilir. Bu arada yansıyan işaret osiloskobun diğer saptırma devrelerine uygulanırsa iz, üzerinde bir çıkıntı şeklinde ortaya çıkar.

Şüphesiz bu hesapta devredeki bir takım zaman gecikmeleri ihmal edilmiştir. Son asrın harikulade bir sistemi olarak görünen radarı geliştiren ilim adamları, bu fikri herkesin bildiği bir canlıdan almışlardır. Bu canlı geceleri büyük bir hızla ve keskin dönüşler yaparak uçan yarasalardır. İnsanoğlunun radarından çok daha gelişmiş bir mekanizmaya sahip olan yarasalar, ağızlarıyla insanların duyamadığı yüksek frekanslı işaretler göndermekte, cisimlerden yansıyan işaretleri analiz ederek bunun bir engel mi veya bir yiyecek mi olduğunu tespit etmektedirler. Yarasaları taklit ederek, onların sahip olduğu sistem yanında, çok iptidai kalan radarı yapan insanoğlu incelemelerine devam etmekte, kulaklarıyla gören yarasaların keşfedilmemiş sırlarını bulmaya çalışmaktadır.

Çalışma prensipleri

Radarın çalışma prensibi; sesin yankı yapması, yani ses dalgasının bir engele çarparak yansıyıp, tekrar çıktığı noktaya ulaşması olayının benzeridir. Sesin havadaki yayılma hızı saniyede 340 metre olduğu için, yansıyan sesin duyulması ile ilk ses arasında bir zaman geçer. 340 metre mesafedeki bir dik dağa doğru bağırılınca, ses dalgaları bir saniye içerisinde dağa ulaşır, oradan yansıyan ses dalgaları da bir saniye içerisinde tekrar ilk çıktığı noktaya ulaşır. Toplam olarak sesin çıkışı ile duyuluşu arasında iki saniye geçmiştir. Bu prensipten gidilerek, bilinmeyen bir mesafedeki dağa ses gönderilirse, yankının duyulduğu zaman tespit edilip, mesafe hesaplanabilir. Sesin uzaklara gidebilmesi için yükseltici ve yönlendirici hoparlör kullanmak gerekir. Hoparlörün yatay ve dikey konumu, sesin ulaşıp döndüğü noktanın istikametini ve yüksekliğini açı olarak verir.

Radarın çalışma prensibi, sesin yankı yapmasından farklı bir özellik taşımaz. Yalnız radar cihazı, çok yüksek frekanslı ses dalgaları denilebilecek mikrodalga yayını yapar. Mikrodalgalar saniyede 300.000 kilometre yol aldığı için sinyal gidiş dönüş süresi çok kısadır. Radar sinyalleri kısa süreli darbeler halindedir. Bu sinyaller antenlerle yönlendirilerek dar bir ışık hüzmesi gibi gönderilir. Böylece çok kısa sürede, çok uzaklardaki hedefin mesafesi, istikameti ve yüksekliği hassas bir şekilde tayin edilebilir.

Radar mikrodalgaları yayımı üç şekilde yapılır: 1) Devamlı dalga, 2) Frekans modülasyonu, 3) Darbe modülasyonu. En çok kullanılan metod darbe (pulse) modülasyon metodudur. Bu metodla yapılan yayında radyo frekans enerji muntazam aralıklı kısa darbeler halindedir. Radar cinsine bağlı olarak darbe süreleri 0.1 ile 5 mikrosaniye arasında değişir. Mikrodalga frekansı yine radar cinsine göre 100 ile 60.000 megasaykıl (1 megasaykıl= 1.000.000 saykıl) arasında değişir. Yayınlanan mikrodalga hüzmesi, bir veya iki derecelik çok dar koni biçimindedir.

Radarla mesafe tayin edilirken, mikrodalga darbesi gönderilir gönderilmez ekranda darbe gözükür. Darbe boyu radar gücü ile, darbe genişliği de mesafe hassasiyetiyle ilgili olarak değişebilir. 20 km mesafede bulunan hedef gemiye mikrodalga çarpıp yansıdığı an, mikrodalga henüz yolun yarısına gelmiştir. Bu yüzden ekranda gözüken mesafe 10 km'dir. Yansıyan dalga tekrar geriye döndüğünde, radar alıcısından ekranda gözükür. Bu görüntü hedef görüntüsüdür. Radar istasyonu ve hedef sabitse görüntü hep aynı mesafede kalır. Hareketli hedeflerde görüntü de ekranda kayar.

Radarla hedefin istikameti, radar anteni yatay düzlemde 360 derece döndürülmek suretiyle tayin edilir. Görüntünün hassasiyeti mikrodalganın dar bir hüzme halinde yayını ile mümkündür. Kuzey tam sıfır kabul edildiğinden, görüntünün ekrandaki konumu kuzeye göre tarif edilmiş olur. Hedef yüksekliği de istikamet tayini gibi yapılır. Radar anteni her mesafeye göre dakikada değişik sayıda dönüş yapar. Mesela dakikada beş dönüş yapan radar anteni, 360 dereceyi 12 saniyede tamamlar.

Radar elemanları

Modülatör, verici ve ekran göstergesini harekete geçiren darbeleri üretir. Modülatör bu bakımdan bir çeşit frekans osilatörüdür. Eğer modülatör saniyede 250 darbe üretiyorsa, bu dalganın peryodu 1/250= 0,004 saniye veya 4000 mikrosaniyedir. Mikrodalga 12,2 mikrosaniyede bir mil yol aldığından, bu radarın menzili 400/12,2= 328 mildir (1 mil= 1852 m).

Modülatörün ürettiği darbe süresi mesafe ile sınırlıdır. Eğer vericiden çıkan darbe hedeften yansıyıp alıcıya gelmeden ikinci darbe gönderilirse, hedef vericinin yayını ile maskelenir. Süresi kısa darbeler gönderilirse bu durum ortadan kalkar.

Radar vericisi özel mikrodalga osilatör tüpü olan magnetronla çalışır. Modülatörden alınan darbe, yükseltildikten sonra magnetron katoduna gelir. Bu magnetronun darbe süresince birkaç bin megasaykıl frekansında dalga üretmesine sebep olur.

Magnetron çıkışı duplekserden geçerek antene gider. Duplekserin görevi verici yayın yaparken alıcının yayından müteessir olmasını önlemektir. Magnetronun görevini yapan yüksek güçlü klistronlar da vardır.

Radar alıcısı mikser, lokal osilatör, ara frekans yükseltici video yükselticilerinden meydana gelmiştir. Alıcı çıkışındaki video frekans sinyali, ekranda görüntü olarak gözükür. Ekran tipleri muhteliftir. A-Skop ekranında verici darbesi mikrodalganın aldığı yol ve yansıma darbesi çıkıntı halinde gözükür. Hedeflerin yatay düzlemde gözüktüğü ekrana ise PPI ekran denir. PPI, plan, pozisyon, indikatör manasına gelir. Hedeflerin yüksekliğini gösteren ekranlara da RHI, (mesafe yükseklik ekranı) denir. RHI ekranlarında mikrodalga 360 derece dönmez; 20-30 derecelik dönüşler yapar. Maksada göre R,J,K skop ekranları da vardır.

Radar anteninin görevi, mikrodalgayı yaymadan bir yöne doğru göndermektir. Anten reflektörünün de bu işlemde büyük rolü vardır. Radar anteni, mikrodalganın dalgaboyunun yarısına eşit uzunlukta dipol ve reflektörden ibarettir. 3000 megasaykıldan büyük yayınlarda parabolik anten kullanılır. Parabolik antenlerde mikrodalga hüzmesi çok dar ve kuvvetlidir. Atış-kontrol, uzay radarlarında parabolik anten kullanılır. Bazı radarlarda anten 360 derece dönerken, bazılarında sabit durur. Sabit antenler frekans ve faz taramalı düzene sahip antenlerdir. Elektronik devreler anten dönüyormuş gibi yayını 360 derece temin eder.

Radar türleri

Radarlar kullanma maksadına göre sınıflara ayrılır.

Arama radarı yatay düzlemde, hedefe ait istikamet ve mesafe malumatı verir.
İrtifa radarı yalnız irtifa malumatı verir.
Hava arama radarı, arama radarı ile irtifa radarının karışımı olup, menzili çok fazladır. Süratli uçakların uzaktan takibini hava radarı yapar.
Atış kontrol radarları, dar hüzmeli hedefi yakaladıktan sonra hedefe kilitlenip devamlı takip eden topçu radarıdır.
Füze takip radarları ise, hava radarı ile atışkontrol radarının zincirleme çalışmasından ibarettir.

Radarlar askeri ve sivil maksatlara göre de sınıflandırılmıştır. Askeri maksatlarla kullanılan IFF ve ECM cihazları, sivil maksatlarla kullanılan meteoroloji, astronomi cihazları radarların cinslerindendir. IFF dost-düşman tanıma radarıdır. ECM ise aktif olarak düşman radar alıcılarını yanıltmak için değişik frekanslarda yayın yaparlar; pasif olarak da muhtelif yayınları analiz ederek hedef gemilerin özelliklerini teşhise yardımcı olur.

Radar tarihi

Radarın bulunuşuna ilk adımı Alman fizikçisi Heinrich Hertz'in, elektromanyetik dalgaların ışık gibi yayılmasını ve yansımasını sağlaması ile başlamıştır. 1904 senesinde ise Alman mühendis Christian Hülsmeyer gemilerin çarpışmasını önlemek için, basit bir radyo yankı cihazı geliştirdi. 1925 senesinde Merle A.Tuve, Amerika'da darbeler halinde elektromanyetik dalga neşrine muvaffak olunca, bugünkü anlamda radara geçiş sağlanmış oldu. İkinci Dünya Savaşı esnasında Alman, Fransız, İngiliz ve Amerikan fizikçilerinin çalışmaları iyice arttı. 1940 senesine doğru 180 km mesafedeki hedefi hassas bir şekilde tespit edebilecek radarlar yapıldı. 1940 senesinde İngiliz fizikçileri çok oyuklu magnetronu keşfedince, radar gücü birkaç bin misli arttırıldı. Almanların savaşı kaybetmelerinde büyük rolü olan bu buluş ile modern radarların yapımına geçilmiş oldu.

Konu: radar nedir

Rica ederim arkadaşım bizim için önemli olan elimizden geldiğince yardımcı olmaktır.beer