http___radartutorial.de_01.basics_Radar_20prensibinin_20fiziksel_20temelleri.tr.html_1.xml
1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 8.1 9.1 10.1 10.2 11.1 12.1 13.1 14.1 15.1 16.1 17.1 18.1 18.2 19.1 19.2 20.1 21.1 22.1 23.1 24.1 25.1 26.1 27.1 28.1 29.1 30.1 31.1 32.1
Physical fundamentals of the radar principle Figure 1: Radar principle: The measuring of a round trip time of a microwave pulse Figure 1: Radar principle: The measuring of a round trip time of a microwave pulse Figure 1: Radar principle: The measuring of a round trip time of a microwave pulse What is Radar? Physical fundamentals of the radar principle The basic principle of operation of primary radar is simple to understand. However, the theory can be quite complex. An understanding of the theory is essential in order to be able to specify and operate primary radar systems correctly. The implementation and operation of primary radars systems involve a wide range of disciplines such as building works, heavy mechanical and electrical engineering, high power microwave engineering, and advanced high speed signal and data processing techniques. Some laws of nature have a greater importance here. Radar measurement of range, or distance, is made possible because of the properties of radiated electromagnetic energy. - Reflection of electromagnetic waves The electromagnetic waves are reflected if they meet an electrically leading surface. If these reflected waves are received again at the place of their origin, then that means an obstacle is in the propagation direction. - Electromagnetic energy travels through air at a constant speed, at approximately the speed of light, - 300,000 kilometers per second or - 186,000 statute miles per second or - 162,000 nautical miles per second. - This energy normally travels through space in a straight line, and will vary only slightly because of atmospheric and weather conditions. By using of special radar antennas this energy can be focused into a desired direction. Thus the direction (in azimuth and elevation of the reflecting objects can be measured. These principles can basically be implemented in a radar system, and allow the determination of the distance, the direction and the height of the reflecting object. (The effects atmosphere and weather have on the transmitted energy will be discussed later; however, for this discussion on determining range and direction, these effects will be temporarily ignored.) Why Radar? Advantages Radar has many advantages compared to an attempt of visual observation: - Radar is able to operate day or night, in lightness or darkness over a long range; - Radar is able to operate in all weathers, in fog and rain, it can even penetrate walls or layers of snow; - Radar has very broad coverage; it is possible to observe the whole hemisphere; - Radar detects and tracks moving objects, a high resolution imaging is possible, that results in an object recognition; - Radar can operate unmanned, 24 hours a day, 7 days a week.
1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 7.1 8.1 9.1 10.1 11.1 12.1 13.1 14.1 15.1 16.1 17.1
Radar Prensibi Resim 1: Radar prensibi Resim 1: Radar prensibi Radar Prensibi Radarın teorik temelleri oldukça karmaşık olmasına karşın, çalışma prensibini anlamak kolaydır Ancak radar sistemlerinden azami seviyede faydalanmak ve radarı verimli biçimde kullanmak için teorinin iyice kavranılmış olması gerekir. Radar binasının inşaatından başlayarak, radar sistemlerin kullanılmasına kadar her noktada inşaat, makine ve elektrik mühendisliği, yüksek güç mikrodalga mühendisliği ve gelişmiş hızlı sinyal ve veri işleme teknikleri gibi birçok değişik disiplinlerin katkısı gerekir. Başta fizik olmak üzere, bazı doğa kanunları da burada hayati bir öneme sahiptir. Her radarın çalışmasında aşağıdaki üç temel fizik kuralı rol oynar: - Elektromanyetik dalgaların yansıması Elektromanyetik dalgalar elektriksel iletken bir yüzeye çarpmaları halinde yansırlar. Yansıma sinyali dalganın çıkış merkezinde („yankı” olarak) yeniden kaydedilir ve bu da bize dalganın yayıldığı yönde bir cismin varlığını kanıtlar. - Elektromanyetik dalgaların sabit yayılma hızı Elektromanyetik dalgalar ışık hızına yaklaşık bir hızla yayılırlar. Hesaplamalarda hız olarak ister 3·108 m/s (300 000 km/s), ister hassas ışık hızı değeri olan 299 792 458 m/s alınsın fark etmez, ancak hesapların tamamında aynı değerin kullanılması gerekir. Elektromanyetik dalgaların sabit hızla yayılma özelliğinden faydalanarak ışınların çarparak yansıdığı hedeflerin (uçaklar, gemiler, taşıtlar) mesafelerini (menzillerini) bu radar darbelerinin geri dönüş sürelerini ölçerek hassas bir şekilde belirleyebiliriz. - Elektromanyetik dalgaların doğrusal yayılması: Elektromanyetik dalgalar radarların frekans bölgesinde doğrusal olarak yayılırlar. Bazı özel antenler kullanarak elektromanyetik dalgalar belli bir yönde yoğunlaştırılabilir. Böylece hedefin açısal koordinatlarını (yatay (azimut) açısını ve yükseklik açısını) bulabiliriz. Yukarıda bahsettiğimiz üç fiziksel kanunu kullanarak radar aygıtı ile bir hedefin menzilini, yatay açısını ve yüksekliği belirleyebiliriz. Ancak elektromanyetik dalgalar yayılması bazı optik-benzeri kanunlara da tabidir. Bunlar arasında bükülme, kırılma ve yansıma gibi bazı optik kuralları sayabiliriz. Bunlardan bükülme ve kırılmadan kaynaklanan etkiler konumuz için önemli değildirler.