Rehber | Kategoriler | Konular
RADAR
Alm. Radar (m,n), Fr. Radar (m), İng. Radar. Uzaktaki hedefleri mikrodalga yansıtma metodu ile tespit eden cihaz. Radar cihazı ile karanlık bulut veya sis içinde olup görünmeyen cisimlerin durumu ve yeri mikrodalgalarla tâyin edilir. İlk adı ?radiolocation? dur. Radar, İkinci Dünyâ Harbi sırasında geliştirilmiş ve ismi ?Radio Detection and Ranging? kelimelerinin büyük baş harflerinin biraraya getirilmesinden türemiştir. Bu İngilizce kelimeler, radar cihazının mikrodalgalarla hedefin mesâfesi, istikâmeti ve açısını bulduğu anlamına gelir. Uzaktaki cisimleri tıpkı bir projektör gibi, fakat radyo frekanslarında aydınlatarak tespit eden bir teleskopa benzetilebilir. Halbuki ilk defâ Galileo 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 hâlinde teşekkül eder.
Radarın keşfinde, gözü görmediği hâlde 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 Dünyâ Harbi ile aynı zamana rastlar. Artan Hitler tehlikesine karşı olağanüstü ?ölüm ışınlarını? bulma hülyâsının 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 laserin keşfiyle tekrar canlanmıştır.
Harbin getirdiği bir silâh olarak ortaya çıkan radar, barış zamânında da birçok uygulama alanları bulmaktadır. Bunlara misal olarak gemilerin kesif sis içinde yönlendirilmesi, uçaklarda hedef bulma, kör uçuş ve kör inişin gerçekleştirilmesi ve fırtınayı tâkip sayılabilir.
Radarla ilgili ilk deney 1935 Şubatında 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 Haziranında da ilk darbeli verici yapıldı ve denendi. 24 km mesâfedeki bir uçaktan yansıyan bir takım işâretler sezildi. Darbeli verici işâreti hâlinde mesâfe, 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 fizikî büyüklükteki bir antenin yöneltilme özelliklerini geliştirmesiydi. 1935 Eylülünde mesâfede 70 km'ye, 1936 Martında 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 mesâfe hakkında bir bilgi vermemekte, sâdece hedefin varlığını göstermektedir. Darbeli radarda ise, gönderilen darbe bir anlamda işâretlenir ve hedeften yansıyıp tekrar alınana kadar geçen süreden mesâfe kolayca hesaplanır.
Hâlen kullanılan birçok radar aynı temel esaslara göre, fakat gelişmiş bir doğrulukla çalışmaktadır. Meselâ radardaki savaş sonrası ilerlemelerin en büyüğü elektronik bilgisayarların ortaya çıkmasından sonra, muazzam hâfıza kapasiteleri ve hesaplama hızları sebebiyle işâret analizi alanında olanıdır. Böylece yansıyan işâretler ayrıntılı olarak incelenebilmekte, hedefe âit 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 sâdece bir alıcı ve bir vericiden ibâret değildir. Radar sistemini; kullanılacak frekans, atmosferin etkileri, hedeflerin ve bulundukları ortamın özellikleri gibi faktörler belirler.
Yayınladığı radyo frekans işâreti sürekli olan CW-radarının getirdiği tahditler şöylece sıralanabilir:
a) CW-radarı mesâfe bilgisi vermez. Sâdece yarım dalga boyundan-genelde bir metreden az-mesâfe değişiklikleri ölçülebilir.
b) CW-radarı sâbit hedefler söz konusu olduğunda bunları ayırt edemez. Çünkü herbir hedefin yansıttığı işâretlerin toplamı yine başka tek bir hedefin yansıtacağı sinüzoidal bir işâret anlamına gelir.
c) CW-radarı farklı hızları tespit edebilir. Çünkü yansıtılan işâretler farklı frekanslarda olacaktır (Dopopler frekansları). Fakat bu durumda da hızlar fark edilmiş, hedeflerin kendileri uzayda fark edilememiştir.
Yayınlanan işâreti, darbeler hâlinde gönderen darbeli radarda ise CW-radarının yukarıda sözü edilen mahzurları bulunmaz. Kesinlikle ölçülebilen mesâfe, darbe peryoduyla doğru orantılı, radyal hız ise ters orantılıdır. Bu yüzden darbe frekansı her iki büyüklüğü tatmin edici bir şekilde ölçebilmek için optimize edilir. Meselâ çokça kullanılan 1 kHz'lik tekrarlama frekansı hâlinde mesâfe hesaplanırsa 150 km bulunur. Bu değer ise, mesela hava alanı radarları için tatminkârdır.
Yönlendirilebilir radar anteninden belirli bir anda yayınlanan yüksek frekanslı işâret 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 mesâfesini verir. Pratikte kullanılan radar sistemleri sâdece bir alıcı ve bir vericiden ibâret 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 âdeta 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 işâretleri almaya hazır hâle 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 işâret, alıcıda daha önce darbe jeneratörünün ürettiği referans işâretle mukâyese edilir. Aradaki zaman miktarından mesâfe tâyin edilir. Bunu yapmak için birçok metod vardır. Katod ışınlı osiloskoplar, mukayese göstergeleri olarak çokça kullanılırlar.
Basit bir misâl olarak, darbe jeneratöründen alınan referans işâretin, ekran üzerinde yatay taramayı başlattığını düşünelim. Taramanın osiloskop ekranını baştan başa katetmesinin ifâde ettiği mesâfe tarama devresinin parametreleriyle ayarlanabilir. Bu arada yansıyan işâret osiloskobun diğer saptırma devrelerine uygulanırsa iz, üzerinde bir çıkıntı şeklinde ortaya çıkar. Bu durumda tarama süresi 100 mikrosaniye ise ve alınan işâretle ilgili çıkıntı ekranın dörtte birinde ortaya çıkmışsa, tespit edilen cismin radara olan mesafesi 1/4x100=25 ms
300.000 km/s. 25/2 ms= 3.75 km olarak hesaplanır. Şüphesiz bu hesapta devredeki bir takım zaman gecikmeleri ihmâl edilmiştir. Son asrın hârikulâde 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 sâhip olan yarasalar, ağızlarıyla insanların duyamadığı yüksek frekanslı işâretler göndermekte, cisimlerden yansıyan işâretleri analiz ederek bunun bir engel mi veya bir yiyecek mi olduğunu tespit etmektedirler. Yarasaları taklit ederek, onların sâhip olduğu sistem yanında, çok iptidâî kalan radarı yapan insanoğlu incelemelerine devam etmekte, kulaklarıyla gören yarasaların keşfedilmemiş sırlarını bulmaya çalışmaktadır.
Çalışma prensipleri: Radarın çalışma prensibi; sesin yankı yapması, yâni 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 mesâfedeki bir dik dağa doğru bağırılınca, ses dalgaları bir sâniye içerisinde dağa ulaşır, oradan yansıyan ses dalgaları da bir sâniye içerisinde tekrar ilk çıktığı noktaya ulaşır. Toplam olarak sesin çıkışı ile duyuluşu arasında iki saniye geçmiştir. Bu prensipten gidilerek, bilinmeyen bir mesâfedeki dağa ses gönderilirse, yankının duyulduğu zaman tespit edilip, mesâfe hesaplanabilir. Sesin uzaklara gidebilmesi için yükseltici ve yönlendirici hoparlör kullanmak gerekir. Hoparlörün yatay ve dikey konumu, sesin ulaşıp döndüğü noktanın istikâmetini 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 sâniyede 300.000 kilometre yol aldığı için sinyal gidiş dönüş süresi çok kısadır. Radar sinyalleri kısa süreli darbeler hâlindedir. Bu sinyaller antenlerle yönlendirilerek dar bir ışık hüzmesi gibi gönderilir. Böylece çok kısa sürede, çok uzaklardaki hedefin mesâfesi, istikâmeti ve yüksekliği hassas bir şekilde tâyin 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 hâlindedir. 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 mesâfe tâyin edilirken, mikrodalga darbesi gönderilir gönderilmez ekranda darbe gözükür. Darbe boyu radar gücü ile, darbe genişliği de mesâfe hassâsiyetiyle ilgili olarak değişebilir. 20 km mesâfede bulunan hedef gemiye mikrodalga çarpıp yansıdığı an, mikrodalga henüz yolun yarısına gelmiştir. Bu yüzden ekranda gözüken mesâfe 10 km'dir. Yansıyan dalga tekrar geriye döndüğünde, radar alıcısından ekranda gözükür. Bu görüntü hedef görüntüsüdür. Radar istasyonu ve hedef sâbitse görüntü hep aynı mesâfede kalır. Hareketli hedeflerde görüntü de ekranda kayar.
Radarla hedefin istikâmeti, radar anteni yatay düzlemde 360 derece döndürülmek sûretiyle tâyin edilir. Görüntünün hassâsiyeti mikrodalganın dar bir hüzme hâlinde yayını ile mümkündür. Kuzey tam sıfır kabul edildiğinden, görüntünün ekrandaki konumu kuzeye göre târif edilmiş olur. Hedef yüksekliği de istikâmet tâyini gibi yapılır. Radar anteni her mesâfeye göre dakikada değişik sayıda dönüş yapar. Meselâ dakikada beş dönüş yapan radar anteni, 360 dereceyi 12 sâniyede tamamlar.
Radar elemanları:
Modülatör, verici ve ekran göstergesini harekete geçiren darbeleri üretir. Modülatör bu bakımdan bir çeşit frekans osilatörüdür. Eğer modülatör sâniyede 250 darbe üretiyorsa, bu dalganın peryodu 1/250= 0.004 sâniye veya 4000 mikrosâniyedir. Mikrodalga 12,2 mikrosâniyede bir mil yol aldığından, bu radarın menzili 400/12,2= 328 mildir (1 mil= 1852 m).
Modülatörün ürettiği darbe süresi mesâfe 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 hâlinde gözükür. Hedeflerin yatay düzlemde gözüktüğü ekrana ise PPI ekran denir. PPI, plân, pozisyon, indikatör mânâsına gelir. Hedeflerin yüksekliğini gösteren ekranlara da RHI, (mesâfe 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 ibârettir. 3000 megasaykıldan büyük yayınlarda parabolik anten kullanılır. Parabolik antenlerde mikrodalga hüzmesi çok dar ve kuvvetlidir. Atış-kontrol, uzay radarlarında parabolik anten kullanılır. Bâzı radarlarda anten 360 derece dönerken, bâzılarında sâbit durur. Sâbit antenler frekans ve faz taramalı düzene sâhip antenlerdir. Elektronik devreler anten dönüyormuş gibi yayını 360 derece temin eder.
Radar türleri: Radarlar kullanma maksadına göre sınıflara ayrılır. Arama radarı yatay düzlemde, hedefe âit istikâmet ve mesâfe mâlumâtı verir. İrtifâ radarı yalnız irtifâ mâlumâtı verir. Hava arama radarı, arama radarı ile irtifa radarının karışımı olup, menzili çok fazladır. Süratli uçakların uzaktan tâkibini hava radarı yapar. Atış kontrol radarları, dar hüzmeli hedefi yakaladıktan sonra hedefe kilitlenip devâmlı tâkip eden topçu radarıdır. Füze tâkip radarları ise, hava radarı ile atışkontrol radarının zincirleme çalışmasından ibârettir.
Radarlar askerî ve sivil maksatlara göre de sınıflandırılmıştır. Askerî maksatlarla kullanılan IFF ve ECM cihazları, sivil maksatlarla kullanılan meteoroloji, astronomi cihazları radarların cinslerindendir. IFF dost-düşman tanıma radarıdır. ECMise 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 târihi: Radarın bulunuşuna ilk adımı Alman fizikçisi Heinrich R.Hertz'in, elektromanyetik dalgaların ışık gibi yayılmasını ve yansımasını sağlaması ile başlamıştır. 1904 senesinde ise Alman mühendis C.Hülsmeyer gemilerin çarpışmasını önlemek için, basit bir radyo yankı cihazı geliştirdi. 1925 senesinde Merle A.Tuve, Amerika'da darbeler hâlinde elektromanyetik dalga neşrine muvaffak olunca, bugünkü anlamda radara geçiş sağlanmış oldu. İkinci Dünyâ Savaşı esnâsında Alman, Fransız, İngiliz ve Amerikan fizikçilerinin çalışmaları iyice arttı. 1940 senesine doğru 180 km mesâfedeki 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.
e-posta adresimize mail atabilirsiniz.