Radar

Radar

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.