Radar Örnekleri - Laboratuar ekipmanları
Gürültü Radarı Eğitim Seti „Skyradar Pro“
Resim 1: Bir eğitim odasında hedef işareti olarak kullanılan dört pervaneli robot helikopter ile birlikte oldukça gelişmiş Gürültü Radarı Eğitim Seti
Frekans çalışma aralığı: 20 GHz … 28 GHz (K-bandı)
Ortalama güç: 3,2 mW
Görüntülenebilir menzil: 9,5 m
Menzil çözünürlüğü: 7 … 30 cm
Işın demet açısı: 1°
Gürültü Radarı Eğitim Seti, eğitim radarlarında denenmiş, güvenilir modülleri kullanılarak geliştirilmiştir. Bu aygıt 24 GHz merkez frekansında ve 8 GHz e kadar bir bant genişliğiyle darbeli gürültü radarı gibi çalışır. Gönderim gücü sadece 4 ila 5 dBm dir ve bu sayede birçok ülkede Ultra Geniş Bant-radarında olduğu gibi yerel yetkililerden izin almaya gerek kalmaksızın kullanılabilir. Sağlanan bu cömert kolaylık daha ziyade saniyede birkaç defa yollanan, her biri piko saniye mertebesinin altında darbe genişliğine sahip işaretleri ölçecek ve kaydedecek bir tekniğin olmayışına dayanmaktadır. Bu, gönderilen işaretlerin herhangi bir bozucu bir etkisinin olamayacağı anlamına da gelir.
Gürültü Radarı Eğitim Seti birkaç iş istasyonunu destekleyebilir. Bu istasyonlardan biri özel yetkiye (örneğin, anten kontrolü gibi) sahiptir ve öğretmen tarafından gösterim amacıyla kullanılır. Ekran görüntüsü bir yansıtım aygıtıyla sınıftakilerin tamamının görebileceği bir panele aktarılabilir. Sağlanan ilave iş istasyonları ile kursiyerler, bireysel ya da ikili gruplar halinde, kendi iş istasyonlarındaki radar alıcısının kanalını serbestçe yapılandırabilir. Ham veriler kursiyerlere bir kablosuz yerel ağ üzerinden aktarılır.
Bu WLAN çözümü, WLAN özelliğine sahip sistem dışı bilgisayarların veya akıllı telefonların bile oturum açmasına izin verir. Bu sakınca, güvenli bir parola seçerek engellenmeli ya da radar bilgisayarının aşırı yüklenmemesi için doğrudan erişimi azaltan ek bir sunucu kurulmalıdır (bu sunucu öğretmenin bilgisayarına kurulabilir).
En basit durumda, bu radar bilgisayarı, Linux işletim sistemini kullanan bir WLAN sunucusu gibi de çalışan bir RaspBerry Pi mini bilgisayar olabilir. İsteğe bağlı olarak Windows-Sunucu-Yazılımlı (Windows-Serversoftware) bir Pico-ITX kartı da kullanılabilir.
Resim 2: Gürültü Radarının Eğitim Setinin PPI-ekranında konferans salonunun geometrisi oldukça iyi görülüyor
Skyradar Pro, bir eğitim odasında 9 m menzile kadar, teorik olarak sadece 3,75 cm lik bir menzil çözünürlüğü ile çalışabilir. Bir 8 GHz bant genişliği ile 9 m lik en büyük menzil, olası menzil hücrelerinin sayısı ile sınırlıdır. Bu kullanılan 256 sayısı FPGA modülünün yapısıyla ilgilidir. Hesaplanan 3,75 cm lik bu değer, bu radarla mümkün olabilecek konumlandırma doğruluğuna bağlıdır. Ayrıca menzil çözünürlük yeteneği, ekranın çözünürlüğü ve radar işaretlerinin dönüştürülmesinin doğruluğuna da bağlıdır. Ekran eğer çap olarak 512 pikselden daha küçükse o zaman menzil çözünürlüğü kötüleşir. Pratikte normal bir ekranda 2 ila 3 menzil hücresine karşılık gelen Menzil Çözünürlük Yeteneği yaklaşık 7 ila 10 cm'ye ulaşır ve bu menzil değeri radarı setini bir eğitim odasında kullanımı için yeterlidir. Bunun nedeni, ekranda, hedefin mutlak konumunun azimut açısı ve menzil parametrelerini kullanarak trigonometrik işlevlerle hesaplanmasıdır. Çoğu yansıtıcı nesne, geometrisinin uzantıları nedeniyle birden daha fazla sayıda menzil hücresini işgal ederler. Sadece tek bir piksel açıksa, bu genellikle gürültü olarak yorumlanır. Bant genişliğini daraltarak daha uzun bir menzile ulaşmak mümkündür, ancak bu sefer menzil hücrelerinin sayısının aynı kalması nedeniyle ölçülen menzilin doğruluğu ve menzil çözünürlüğü kötüleşir.
Anten tek bükümlü bir parabolik antendir. Işıma boynuzunun demetini sadece azimut açısında odaklar. Böylece bir Fan Pervanesi çizge meydana gelir. Yükseklik açısında kullanılan boynuz ışıyıcının çizgesi korunur. Bununla birlikte, anten yansıtıcısının hasar görmemesi için çok dikkatli kullanılması gerekir. Bir kabul edilebilir şekil bozulması (deformation) λ /₆₄ kadardır. Bu 12 mm dalga boyunda 0,2 mm lik bir hataya karşılık gelir. Parabolik antenin merkezinde (en büyük güç yoğunluğuna sahip olan yer) yüzey, iki çapraz atkıyla herhangi bir bozunuma yol açmayacak şekilde sabitlenebilir.
Parabolik anten, yaklaşık 1° genişlikteki yatay anten çizgesini bir belirli yönde odaklar. Radar böylece eğitim odasında bulunan duvarları, pencereleri ve mobilyaları ve ilaveten kursiyerleri de ekranda görüntüleyebilir. Hatta etrafta bulunan el aletleri bile radar tarafından algılanabilir. Ancak, bu 1° lik değere ihtiyatla yaklaşmak gerekir. Parabolik yansıtıcının odakladığı ışının ideal, paralel yönde yayılan tüm enerji bileşenlerinin eni yansıtıcının kendisinden çok daha dar olamaz. Yani, bir eğitim odasının yakın bölgesinde, anten tarafından şekillenen çizgenin eni, 70 cm çapındaki yansıtıcıya yakın olmalıdır.
Bu radarda yansıtıcı ile ışıyıcı arasındaki açıklık sürekli değiştirilebilir. Enerji bileşenlerinin mutlaka birbirlerine ideal paralel yansıtılmaları gerekli değildir. Bu açıklık bir miktar daha büyük olabilir, böylece parabolik yansıtıcı, ışıyıcının bir düzlemindeki tüm bileşenlerini bir noktaya, örneğin 5 m öteye, odaklayabilir. Bu özelliği sayesinde, arzu edilen menzilde 1° den daha iyi bir azimut açı çözünürlüğü elde edilebilir. Bu durumda 5 m menzildeki azimut açı çözünürlüğü yaklaşık 9 cm olur. Bu özellik, örneğin uçak modellerinin kontörlerinin 1/25 ölçekte radarla görüntülenmesinde kullanılır.
Plastikten yapılmış bu uçak modelleri bakır içeren ekranlama-lâkıyla boyanır. Şimdi artık bakış açısına bağlı olarak hedefin Etken Yansıtırlık Yüzeyi hesaplanabilir. 1/100 lük bir ölçek VHF-radarındaki, 1/25 lik ölçek ise L-bandında çalışan bir hava savunma radarındaki gerçek oranlara karşılık gelir. Bu ölçümler, bu uçak tipinin Etken Yansıtırlık Yüzeyinin çizgesinin tamamını yaratmak için hedefle birlikte bir laboratuvar deneyi gibi yürütülebilir.
Anten, bir gözetim radarında olduğu gibi hem 360° tarama yapabilecek şekilde, hem de bir hedef izleme radarında olduğu gibi bir belirli sektörde aşağı-yukarı çalışacak şekilde ayarlanabilir. Anten bir belirli açısal konuma el kumanda ile adım adım getirilebilir. Radarın kuzeye ayarlanması gerekli değildir. Konumda bir değişme ve bunun sonucunda açısal yöndeki bir değişme bu radarla otomatik düzeltilir.
Yazılım, radar bilgilerini bir A-ekranda, PPI-ekranda ve hem de gerçek bir B-ekranda (açının x-ekseninde yapılandırılabildiği) ya da bir değiştirilmiş (modified) B-ekranda (zamanın x-ekseninde yapılandırılabildiği) görüntülenmesine imkân verir. Zamanın x-eksenin yapılandırıldığı bu tür bir görüntüleme sıkça Yer Radarında kullanılır. Eğer anten dönmüyorsa, Gürültü Radarı Eğitim Setinde böyle bir görüntüleme için burada değiştirilmiş B- ekranın kullanılması mantıklıdır. Ekrandaki görüntüyü en iyi duruma getirmek için çeşitli süzgeçler kullanılır. Zaman Duyarlı Kontrol-işlevinin serbestçe seçimi, gürültüyü bastırmak ve sınırlamak için eşik değerin bir geniş bölgede seçilebilmesi, kursiyerlere ekranlarındaki işaret/gürültü oranını en iyi duruma getirmek ve nesnelerin radar ekranında algılama olasılığını iyileştirmek için imkân sağlar.