Radar

Uzay cisimlerini ve balistik füzeleri izlemek için kullanılan uzun menzilli radar anteni.

Israeli military radar is typical of the type of radar used for air traffic control. The antenna rotates at a steady rate, sweeping the local airspace with a narrow vertical fan-shaped beam, to detect aircraft at all altitudes.

Uçakları algılamak için kullanılan türden bir radar. Sabit bir şekilde dönerek hava sahasını dar bir ışın demeti ile tarar. ⓘ

Radar (radyo algılama ve menzil belirleme), radyo dalgalarını kullanarak nesnelerin alana göre mesafesini (menzil), açısını ve radyal hızını belirleyen bir algılama sistemidir. Uçakları, gemileri, uzay araçlarını, güdümlü füzeleri, motorlu araçları, hava oluşumlarını ve araziyi tespit etmek için kullanılabilir. Bir radar sistemi radyo veya mikrodalgalar alanında elektromanyetik dalgalar üreten bir verici, bir gönderici anten, bir alıcı anten (genellikle gönderme ve alma için aynı anten kullanılır) ve nesnelerin özelliklerini belirlemek için bir alıcı ve işlemciden oluşur. Vericiden gelen radyo dalgaları (darbeli veya sürekli) nesnelerden yansıyarak alıcıya geri döner ve nesnelerin konumları ve hızları hakkında bilgi verir. ⓘ

Radar, İkinci Dünya Savaşı öncesinde ve sırasında çeşitli ülkeler tarafından askeri kullanım için gizlice geliştirilmiştir. Önemli bir gelişme, Birleşik Krallık'ta metrenin altında çözünürlüğe sahip nispeten küçük sistemlerin oluşturulmasına izin veren kavite magnetronuydu. RADAR terimi 1940 yılında Birleşik Devletler Donanması tarafından "radio detection and ranging" teriminin kısaltması olarak kullanılmıştır. Radar terimi o zamandan beri İngilizceye ve diğer dillere ortak bir isim olarak girdi ve tüm büyük harfleri kaybetti. 1954-55 yıllarında Yatesbury Eğitim Kampındaki RAF radar kursları sırasında "radyo azimut yönü ve menzili" önerildi. Radarın modern kullanım alanları çok çeşitlidir: hava ve kara trafiği kontrolü, radar astronomisi, hava savunma sistemleri, füzesavar sistemleri, yer işaretlerini ve diğer gemileri tespit etmek için deniz radarları, uçak çarpışma önleme sistemleri, okyanus gözetleme sistemleri, dış uzay gözetleme ve buluşma sistemleri, meteorolojik yağış izleme, altimetri ve uçuş kontrol sistemleri, güdümlü füze hedef tespit sistemleri, sürücüsüz arabalar ve jeolojik gözlemler için yere nüfuz eden radar. Yüksek teknolojili radar sistemleri dijital sinyal işleme, makine öğrenimi ile ilişkilidir ve çok yüksek gürültü seviyelerinden faydalı bilgiler çıkarabilmektedir. ⓘ

Radara benzer diğer sistemler elektromanyetik spektrumun diğer kısımlarını kullanmaktadır. Radyo dalgaları yerine ağırlıklı olarak lazerlerden gelen kızılötesi ışığı kullanan lidar buna bir örnektir. Sürücüsüz araçların ortaya çıkmasıyla birlikte, radarın otomatik platformun çevresini izlemesine yardımcı olması ve böylece istenmeyen olayları önlemesi beklenmektedir. ⓘ

İyonosfer çalışmalarında kullanılan bir radar anteni ⓘ

Radarlar; kullanım alanlarına göre hava ve deniz radarları olmak üzere ikiye ayrılır. Hava radarları; askeri (stratejik) meteorolojik, astronomik, hava limanlarında ve uçaklarda kullanılır. Deniz radarları; askeri ve ticari gemilerde kullanılır. Radarlar çalıştığı frekans bandına göre de isimlendirilebilmektedir. ⓘ

Tarihçe

İlk deneyler

Alman fizikçi Heinrich Hertz, 1886 gibi erken bir tarihte radyo dalgalarının katı cisimlerden yansıtılabileceğini gösterdi. 1895'te Kronstadt'taki Rus İmparatorluk Donanma Okulu'nda fizik öğretmeni olan Alexander Popov, uzaktaki yıldırımları tespit etmek için bir koherer tüpü kullanan bir cihaz geliştirdi. Ertesi yıl, bir kıvılcım aralığı vericisi ekledi. 1897'de, Baltık Denizi'nde iki gemi arasında iletişim kurmak için bu ekipmanı test ederken, üçüncü bir geminin geçişinden kaynaklanan bir parazit atımını not etti. Popov raporunda bu olgunun nesneleri tespit etmek için kullanılabileceğini yazdı, ancak bu gözlemle ilgili başka bir şey yapmadı. ⓘ

Alman mucit Christian Hülsmeyer, "uzaktaki metalik nesnelerin varlığını" tespit etmek için radyo dalgalarını kullanan ilk kişiydi. 1904 yılında, yoğun sis içindeki bir gemiyi tespit etmenin mümkün olduğunu, ancak vericiye olan uzaklığını tespit edemediğini gösterdi. Nisan 1904'te tespit cihazı için bir patent ve daha sonra gemiye olan mesafeyi tahmin etmek için ilgili bir değişiklik için bir patent aldı. Ayrıca 23 Eylül 1904 tarihinde telemobiloskop adını verdiği tam bir radar sistemi için bir İngiliz patenti aldı. Bu sistem 50 cm dalga boyunda çalışıyordu ve darbeli radar sinyali bir kıvılcım aralığı üzerinden üretiliyordu. Onun sistemi parabolik yansıtıcılı boynuz antenin klasik anten düzeneğini kullanıyordu ve Köln ve Rotterdam limanlarında yapılan pratik testlerde Alman askeri yetkililerine sunuldu ama reddedildi. ⓘ

Robert Watson-Watt 1915'te radyo teknolojisini havacılara önceden uyarı sağlamak için kullandı ve 1920'lerde İngiltere'deki araştırma kurumunun radyo tekniklerini kullanarak iyonosferin incelenmesi ve uzun mesafelerde yıldırımların tespit edilmesi de dahil olmak üzere birçok ilerleme kaydetmesine öncülük etti. Watson-Watt, yıldırım deneyleri sayesinde, araştırmalarını kısa dalga iletimine çevirmeden önce radyo yön bulma kullanımı konusunda uzmanlaştı. Bu tür çalışmalar için uygun bir alıcıya ihtiyaç duyduğunda, "yeni çocuk" Arnold Frederic Wilkins'e mevcut kısa dalga ünitelerini kapsamlı bir şekilde incelemesini söyledi. Wilkins, el kitabında uçaklar tepelerinde uçarken "solma" etkisinin (o dönemde parazit için kullanılan yaygın terim) tanımlanmasına dikkat ettikten sonra bir General Post Office modelini seçecekti. ⓘ

1922'de Atlantik'in öte yakasında, Potomac Nehri'nin karşı taraflarına bir verici ve alıcı yerleştirdikten sonra, ABD Donanması araştırmacıları A. Hoyt Taylor ve Leo C. Young, ışın yolundan geçen gemilerin alınan sinyalin gidip gelmesine neden olduğunu keşfetti. Taylor, bu fenomenin düşük görüş mesafesindeki gemilerin varlığını tespit etmek için kullanılabileceğini öneren bir rapor sundu, ancak Donanma hemen çalışmaya devam etmedi. Sekiz yıl sonra, Donanma Araştırma Laboratuarı'nda (NRL) Lawrence A. Hyland, geçen uçaklardan kaynaklanan benzer solma etkilerini gözlemledi; bu keşif, bir patent başvurusunun yanı sıra Taylor ve Young'ın o sırada bulundukları NRL'de hareketli hedeflerden gelen radyo-eko sinyalleri üzerinde daha yoğun araştırmalar yapılması için bir teklife yol açtı. ⓘ

Benzer şekilde, İngiltere'de L. S. Alder 1928 yılında Deniz radarı için gizli bir geçici patent aldı. ⓘ

W.A.S. Butement ve P. E. Pollard 50 cm (600 MHz) de çalışan ve darbeli modülasyon kullanan ve başarılı laboratuar sonuçları veren bir breadboard test ünitesi geliştirdiler. Ocak 1931'de, Kraliyet Mühendisleri tarafından tutulan İcatlar Kitabı'na cihazla ilgili bir yazı girildi. Bu, kıyı savunmasında kullanılan ve Chain Home (düşük) olarak Chain Home'a dahil edilen teknolojinin Büyük Britanya'daki ilk resmi kaydıdır. ⓘ

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

30 Nisan 1904 tarihinde 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 bir denemeyle cihazın kullanılabilirliği kanıtlandı. Daha sonra savaşın doğurduğu ihtiyaçlar ve zorlamalar sonunda geliştirilmiştir. ⓘ

İkinci Dünya Savaşı'ndan hemen önce

Deneysel radar anteni, ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı, Anacostia, D.C., 1930'ların sonlarından (fotoğraf 1945'te çekilmiştir). ⓘ

İkinci Dünya Savaşı'ndan önce Birleşik Krallık, Fransa, Almanya, İtalya, Japonya, Hollanda, Sovyetler Birliği ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki araştırmacılar bağımsız olarak ve büyük bir gizlilik içinde radarın modern versiyonuna yol açan teknolojileri geliştirdiler. Avustralya, Kanada, Yeni Zelanda ve Güney Afrika savaş öncesi Büyük Britanya'nın radar gelişimini izledi ve Macaristan radar teknolojisini savaş sırasında üretti. ⓘ

Fransa'da 1934 yılında, split-anode magnetron üzerinde yapılan sistematik çalışmaların ardından, Maurice Ponte başkanlığındaki Compagnie Générale de Télégraphie Sans Fil (CSF) araştırma kolu Henri Gutton, Sylvain Berline ve M. Hugon ile birlikte, 1935 yılında Normandie adlı okyanus gemisine yerleştirilen, engelleri tespit eden bir radyo aygıtı geliştirmeye başladı. ⓘ

Aynı dönemde Sovyet askeri mühendis P.K. Oshchepkov, Leningrad Elektroteknik Enstitüsü ile işbirliği içinde, bir alıcının 3 km yakınındaki bir uçağı tespit edebilen RAPID adlı deneysel bir cihaz üretti. Sovyetler ilk seri üretim radarları RUS-1 ve RUS-2 Redut'u 1939 yılında üretti, ancak Oshchepkov'un tutuklanması ve ardından gulag cezasına çarptırılmasının ardından daha fazla gelişme yavaşladı. Savaş sırasında toplam olarak sadece 607 Redut istasyonu üretildi. İlk Rus hava radarı olan Gneiss-2 Haziran 1943'te Pe-2 pike bombardıman uçaklarında hizmete girdi. 1944 yılı sonuna kadar 230 dan fazla Gneiss-2 istasyonu üretildi. Bununla birlikte, Fransız ve Sovyet sistemleri, modern radar sistemleriyle eşanlamlı olan tam performansı sağlamayan sürekli dalga çalışmasına sahipti. ⓘ

Tam radar darbeli bir sistem olarak gelişti ve bu tür ilk temel aygıt Aralık 1934'te Donanma Araştırma Laboratuarında çalışan Amerikalı Robert M. Page tarafından gösterildi. Ertesi yıl, Birleşik Devletler Ordusu ilkel bir yüzeyden yüzeye radarı geceleri kıyı bataryalarının ışıldaklarını hedeflemek için başarıyla test etti. Bu tasarımı Mayıs 1935'te Almanya'da Rudolf Kühnhold ve GEMA [de] firması tarafından gösterilen darbeli bir sistem ve ardından Haziran 1935'te İngiltere'de Robert Watson-Watt liderliğindeki bir Hava Bakanlığı ekibi tarafından gösterilen bir başka sistem izledi. ⓘ

Robert Watson-Watt ve ekibi tarafından inşa edilen ilk uygulanabilir ünite ⓘ

1935'te Watson-Watt'tan Alman radyo tabanlı ölüm ışını hakkındaki son raporları değerlendirmesi istendi ve bu isteği Wilkins'e iletti. Wilkins, sistemin temelde imkansız olduğunu gösteren bir dizi hesaplama yaptı. Watson-Watt daha sonra böyle bir sistemin ne yapabileceğini sorduğunda Wilkins, uçakların radyo parazitine neden olduğuna dair daha önceki raporu hatırlattı. Bu açıklama 26 Şubat 1935 tarihli Daventry Deneyi'ne yol açtı; kaynak olarak güçlü bir BBC kısa dalga vericisi kullanıldı ve bir bombardıman uçağı alanın etrafında uçarken GPO alıcıları bir alana yerleştirildi. Uçak net bir şekilde tespit edildiğinde, Tedarik ve Araştırmadan Sorumlu Hava Üyesi Hugh Dowding sistemin potansiyelinden çok etkilendi ve daha fazla operasyonel geliştirme için derhal fon sağlandı. Watson-Watt'ın ekibi cihazın patentini GB593017 ile aldı. ⓘ

Great Baddow, Essex, Birleşik Krallık'ta bir Chain Home kulesi ⓘ

Robert Watson-Watt ve Arnold Wilkins anısına anıt plaket ⓘ

Radarın gelişimi 1 Eylül 1936'da Watson-Watt'ın İngiliz Hava Bakanlığı'na bağlı yeni bir kuruluşun, Felixstowe, Suffolk yakınlarındaki Bawdsey Manor'da bulunan Bawdsey Araştırma İstasyonu'nun yöneticisi olmasıyla büyük ölçüde genişledi. Buradaki çalışmalar, 1939'da İkinci Dünya Savaşı'nın patlak vermesi öncesinde İngiltere'nin Doğu ve Güney kıyıları boyunca "Chain Home" adı verilen uçak tespit ve takip istasyonlarının tasarlanması ve kurulmasıyla sonuçlandı. Bu sistem, Kraliyet Hava Kuvvetleri'nin Britanya Savaşı'nı kazanmasına yardımcı olan hayati ön bilgileri sağladı; bu sistem olmasaydı, Büyük Britanya'nın sahip olmadığı önemli sayıda savaş uçağının hızlı bir şekilde yanıt vermek için her zaman havada olması gerekecekti. Eğer Alman uçaklarının tespiti yalnızca yerde konuşlu kişilerin gözlemlerine dayansaydı, Büyük Britanya Britanya Savaşı'nı kaybedebilirdi. Radar, düşman uçaklarının raporlarını toplamak ve müdahaleyi koordine etmek için "Dowding sisteminin" bir parçasını oluşturuyordu. ⓘ

Gerekli tüm finansman ve geliştirme desteği sağlandığında, ekip 1935 yılında çalışan radar sistemleri üretti ve konuşlandırmaya başladı. 1936 yılına gelindiğinde ilk beş Chain Home (CH) sistemi faaliyete geçmiş ve 1940 yılına gelindiğinde Kuzey İrlanda da dahil olmak üzere Birleşik Krallık'ın tamamına yayılmıştı. Dönemin standartlarına göre bile CH ilkeldi; hedeflenmiş bir antenden yayın yapmak ve almak yerine, CH önündeki tüm alanı aydınlatan bir sinyal yayınlıyor ve ardından geri dönen yankıların yönünü belirlemek için Watson-Watt'ın kendi radyo yön bulucularından birini kullanıyordu. Bu gerçek, CH vericilerinin rakip sistemlerden çok daha güçlü ve daha iyi antenlere sahip olması gerektiği anlamına geliyordu, ancak mevcut teknolojiler kullanılarak hızlı bir şekilde tanıtılmasına izin verdi. ⓘ

İkinci Dünya Savaşı sırasında

İngiltere'deki önemli bir gelişme, metre altı çözünürlüğe sahip nispeten küçük sistemlerin oluşturulmasına olanak tanıyan boşluklu magnetrondu. İngiltere bu teknolojiyi 1940 Tizard Görevi sırasında ABD ile paylaştı. ⓘ

Nisan 1940'ta Popular Science hava savunması ile ilgili bir makalede Watson-Watt patentini kullanan bir radar ünitesi örneği gösterdi. Ayrıca 1941'in sonlarında Popular Mechanics'te ABD'li bir bilim adamının İngiltere'nin doğu kıyısındaki İngiliz erken uyarı sistemi hakkında spekülasyon yaptığı ve sistemin ne olduğuna ve nasıl çalıştığına yaklaştığı bir makale yayınlandı. Watson-Watt, 1941 yılında Japonya'nın Pearl Harbor'a saldırmasının ardından hava savunması konusunda danışmanlık yapmak üzere ABD'ye gönderildi. Alfred Lee Loomis, 1941-45 yılları arasında mikrodalga radar teknolojisini geliştiren Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts'teki gizli MIT Radyasyon Laboratuarını organize etti. Daha sonra, 1943 yılında Page, çoğu radar uygulamasında uzun yıllar kullanılan monopulse tekniği ile radarı büyük ölçüde geliştirdi. ⓘ

Savaş, RAF Pathfinder tarafından kullanılan Oboe gibi tamamlayıcı navigasyon sistemleri de dahil olmak üzere, radar için daha iyi çözünürlük, daha fazla taşınabilirlik ve daha fazla özellik bulmak için araştırmaları hızlandırdı. ⓘ

Uygulamalar

Ticari deniz radar anteni. Dönen anten dikey yelpaze şeklinde bir ışın yayar. ⓘ

Radar tarafından sağlanan bilgi, radar tarayıcısından nesnenin yönünü ve menzilini (ve dolayısıyla konumunu) içerir. Bu nedenle, bu tür bir konumlandırma ihtiyacının çok önemli olduğu birçok farklı alanda kullanılır. Radarın ilk kullanımı askeri amaçlar içindi: hava, kara ve deniz hedeflerinin yerini belirlemek. Bu, sivil alanda uçak, gemi ve otomobiller için uygulamalara dönüştü. ⓘ

Havacılıkta uçaklar, yollarındaki veya yollarına yaklaşan uçakları veya diğer engelleri uyaran, hava durumu bilgilerini görüntüleyen ve doğru irtifa okumaları veren radar cihazlarıyla donatılabilir. Uçaklara takılan ilk ticari cihaz, bazı United Air Lines uçaklarında bulunan 1938 Bell Lab ünitesiydi. Uçaklar, radar destekli yer kontrollü yaklaşma sistemleriyle donatılmış havaalanlarında siste iniş yapabilir; bu sistemlerde uçağın konumu hassas yaklaşma radar ekranlarında operatörler tarafından gözlemlenir ve böylece pilota telsizle iniş talimatları verilerek uçağın piste tanımlanmış bir yaklaşma yolunda kalması sağlanır. Askeri savaş uçakları genellikle düşman uçaklarını tespit etmek ve hedef almak için havadan havaya hedefleme radarları ile donatılmıştır. Buna ek olarak, daha büyük özel askeri uçaklar, geniş bir bölgedeki hava trafiğini gözlemlemek ve savaş uçaklarını hedeflere yönlendirmek için güçlü hava radarları taşırlar. ⓘ

Deniz radarları, diğer gemilerle çarpışmayı önlemek için gemilerin kerterizini ve mesafesini ölçmek, navigasyon yapmak ve kıyıya veya adalar, şamandıralar ve fenerler gibi diğer sabit referanslara menzil içindeyken denizdeki konumlarını sabitlemek için kullanılır. Limanda ya da barınakta, gemi trafik hizmetleri radar sistemleri yoğun sulardaki gemi hareketlerini izlemek ve düzenlemek için kullanılır. ⓘ

Meteoroloji uzmanları radarı yağış ve rüzgârı izlemek için kullanırlar. Kısa vadeli hava tahmini ve gök gürültülü fırtınalar, kasırgalar, kış fırtınaları, yağış türleri vb. gibi şiddetli hava koşullarını izlemek için birincil araç haline gelmiştir. Jeologlar, yer kabuğunun bileşimini haritalamak için özel yere nüfuz eden radarlar kullanırlar. Polis güçleri yollardaki araç hızlarını izlemek için radar tabancaları kullanırlar. Daha küçük radar sistemleri insan hareketlerini tespit etmek için kullanılır. Örnek olarak uyku takibi için nefes alma şekli tespiti ve bilgisayar etkileşimi için el ve parmak hareketi tespiti verilebilir. Otomatik kapı açma, ışık aktivasyonu ve davetsiz misafir algılama da yaygındır. ⓘ

İlkeler

Radar sinyali

Barker Kodunun 13 olduğunu gösteren 3B Doppler radar spektrumu ⓘ

Bir radar sistemi, önceden belirlenmiş yönlerde radar sinyalleri olarak bilinen radyo dalgaları yayan bir vericiye sahiptir. Bu sinyaller bir nesneyle temas ettiğinde genellikle birçok yöne yansır veya saçılır, ancak bazıları emilir ve hedefin içine nüfuz eder. Radar sinyalleri, çoğu metal, deniz suyu ve ıslak zemin gibi elektrik iletkenliği yüksek malzemeler tarafından özellikle iyi yansıtılır. Bu durum bazı durumlarda radar altimetre kullanımını mümkün kılar. Radar alıcısına doğru geri yansıyan radar sinyalleri, radar algılamasının çalışmasını sağlayan arzu edilen sinyallerdir. Eğer nesne vericiye doğru ya da vericiden uzaklaşıyorsa, Doppler etkisi nedeniyle radyo dalgalarının frekansında hafif bir değişiklik olacaktır. ⓘ

Radar alıcıları genellikle, ancak her zaman değil, verici ile aynı konumdadır. Alıcı anten tarafından yakalanan yansıyan radar sinyalleri genellikle çok zayıftır. Elektronik yükselticiler ile güçlendirilebilirler. İşe yarar radar sinyallerini geri kazanmak için daha karmaşık sinyal işleme yöntemleri de kullanılır. ⓘ

Radyo dalgalarının içinden geçtikleri ortam tarafından zayıf bir şekilde soğurulması, radar aygıtlarının nesneleri nispeten uzun menzillerde -görünür ışık, kızılötesi ışık ve morötesi ışık gibi diğer elektromanyetik dalga boylarının çok güçlü bir şekilde zayıflatıldığı menzillerde- algılamasını sağlar. Görünür ışığı engelleyen sis, bulutlar, yağmur, kar yağışı ve sulu kar gibi hava olayları genellikle radyo dalgalarına karşı şeffaftır. Su buharı, yağmur damlaları ya da atmosferik gazlar (özellikle oksijen) tarafından soğurulan ya da saçılan bazı radyo frekanslarının algılanması amaçlanmadıkça, radarların tasarımında bunlardan kaçınılır. ⓘ

Aydınlatma

Radar, Güneş'ten ya da Ay'dan gelen ışıktan ya da kızılötesi radyasyon (ısı) gibi hedef nesnelerin yaydığı elektromanyetik dalgalardan ziyade kendi iletimlerine dayanır. Yapay radyo dalgalarının nesnelere doğru yönlendirilmesi işlemine aydınlatma denir, ancak radyo dalgaları optik kameraların yanı sıra insan gözü tarafından da görülemez. ⓘ

Yansıma

Parlaklık, 1960 tarihli bu meteoroloji radar görüntüsünde (Abby Kasırgası) olduğu gibi yansıtıcılığı gösterebilir. Radarın frekansı, darbe biçimi, polarizasyonu, sinyal işlemesi ve anteni neyi gözlemleyebileceğini belirler. ⓘ

Bir malzemeden geçen elektromanyetik dalgalar, ilkinden farklı bir dielektrik sabiti veya diamanyetik sabiti olan başka bir malzemeyle karşılaşırsa, dalgalar malzemeler arasındaki sınırdan yansıyacak veya saçılacaktır. Bu, havadaki ya da boşluktaki katı bir nesnenin ya da nesne ile onu çevreleyen şey arasındaki atomik yoğunlukta önemli bir değişikliğin genellikle radar (radyo) dalgalarını yüzeyinden saçacağı anlamına gelir. Bu durum özellikle metal ve karbon fiber gibi elektriksel olarak iletken malzemeler için geçerlidir ve radarı uçak ve gemilerin algılanması için çok uygun hale getirir. Radar yansımasını azaltmak için askeri araçlarda dirençli ve bazen de manyetik maddeler içeren radar emici malzemeler kullanılır. Bu, geceleri gözle görülememesi için bir şeyi koyu renge boyamanın radyo eşdeğeridir. ⓘ

Radar dalgaları, radyo dalgasının boyutuna (dalga boyu) ve hedefin şekline bağlı olarak çeşitli şekillerde saçılır. Eğer dalga boyu hedefin boyutundan çok daha kısaysa, dalga ışığın aynadan yansımasına benzer bir şekilde yansıyacaktır. Dalga boyu hedefin boyutundan çok daha uzunsa, zayıf yansıma nedeniyle hedef görünmeyebilir. Düşük frekanslı radar teknolojisi hedefleri tanımlamak için değil ama tespit etmek için rezonanslara bağımlıdır. Bu, Dünya'nın mavi gökyüzünü ve kırmızı gün batımını yaratan bir etki olan Rayleigh saçılması ile tanımlanır. İki uzunluk ölçeği karşılaştırılabilir olduğunda, rezonanslar olabilir. İlk radarlar hedeflerden daha büyük olan ve bu nedenle belirsiz bir sinyal alan çok uzun dalga boyları kullanırken, birçok modern sistem bir somun ekmek kadar küçük nesneleri görüntüleyebilen daha kısa dalga boyları (birkaç santimetre veya daha az) kullanır. ⓘ

Kısa radyo dalgaları kıvrımlardan ve köşelerden, yuvarlak bir cam parçasındaki parıltıya benzer bir şekilde yansır. Kısa dalga boyları için en yansıtıcı hedeflerin yansıtıcı yüzeyleri arasında 90°'lik açılar vardır. Bir köşe yansıtıcı, bir küpün iç köşesi gibi bir araya gelen üç düz yüzeyden oluşur. Yapı, açıklığına giren dalgaları doğrudan kaynağa geri yansıtacaktır. Genellikle radar yansıtıcısı olarak kullanılırlar, aksi takdirde tespit edilmesi zor nesnelerin tespit edilmesini kolaylaştırırlar. Örneğin teknelerdeki köşe yansıtıcılar, çarpışmadan kaçınmak için ya da bir kurtarma sırasında onları daha tespit edilebilir hale getirir. Benzer nedenlerle, tespit edilmekten kaçınmak istenen nesnelerin iç köşeleri ya da olası tespit yönlerine dik yüzeyleri ve kenarları olmayacaktır, bu da "garip" görünümlü hayalet uçaklara yol açar. Bu önlemler, özellikle uzun dalga boylarında kırınım nedeniyle yansımayı tamamen ortadan kaldırmaz. Yarım dalga boyundaki uzun teller ya da saman gibi iletken malzeme şeritleri çok yansıtıcıdır ancak saçılan enerjiyi kaynağa doğru geri yönlendirmezler. Bir nesnenin radyo dalgalarını ne ölçüde yansıttığı ya da saçtığı radar kesiti olarak adlandırılır. ⓘ

Radar menzil denklemi

Alıcı antene geri dönen Pr gücü denklem ile verilir:

P_{r}={\frac {P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}}{{(4\pi )}^{2}R_{t}^{2}R_{r}^{2}}}

ⓘ

burada

P_t = verici gücü
Gt = verici antenin kazancı
Ar = alıcı antenin etkin açıklığı (alanı); bu şu şekilde de ifade edilebilir ${G_{r}\lambda ^{2}} \over {4\pi }$ , nerede

$\lambda$ = iletilen dalga boyu
G_r = alıcı antenin kazancı

σ = hedefin radar tesir kesiti veya saçılma katsayısı
F = desen yayılma faktörü
R_t = vericiden hedefe olan mesafe
Rr = hedeften alıcıya olan mesafe. ⓘ

Verici ve alıcının aynı konumda olduğu genel durumda, Rt = Rr ve Rt² Rr² terimi R⁴ ile değiştirilebilir, burada R menzildir. Bu da şunu verir:

P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R^{4}}}.

ⓘ

Bu, alınan gücün menzilin dördüncü kuvveti olarak azaldığını gösterir, bu da uzaktaki hedeflerden alınan gücün nispeten çok küçük olduğu anlamına gelir. ⓘ

Darbe-Doppler radar performansı için ek süzgeçleme ve darbe tümleştirme radar denklemini biraz değiştirir, bu da algılama menzilini arttırmak ve gönderim gücünü azaltmak için kullanılabilir. ⓘ

Yukarıdaki F = 1 denklemi, boşlukta parazitsiz iletim için bir basitleştirmedir. Yayılım faktörü çok yollu ve gölgelenmenin etkilerini hesaba katar ve ortamın ayrıntılarına bağlıdır. Gerçek dünya koşullarında, yol kaybı etkileri de dikkate alınır. ⓘ

Doppler etkisi

Kaynağın hareketinden kaynaklanan dalga boyu değişimi. ⓘ

Frekans kayması, yansıtıcı ile radar arasındaki dalga boyu sayısını değiştiren hareketten kaynaklanır. Bu, algılama sürecini nasıl etkilediğine bağlı olarak radarın performansını düşürebilir ya da artırabilir. Örnek olarak, hareketli hedef göstergesi Doppler ile etkileşime girerek belirli radyal hızlarda sinyal iptaline neden olabilir ve bu da performansı düşürür. ⓘ

Deniz tabanlı radar sistemleri, yarı aktif radar hedef arama, aktif radar hedef arama, meteoroloji radarı, askeri uçaklar ve radar astronomisi, performansı artırmak için Doppler etkisine güvenir. Bu, algılama işlemi sırasında hedefin hızı hakkında bilgi üretir. Bu aynı zamanda çok daha büyük ve yavaş hareket eden nesnelerin bulunduğu bir ortamda küçük nesnelerin algılanmasını sağlar. ⓘ

Doppler kayması radar konfigürasyonunun aktif ya da pasif olmasına bağlıdır. Aktif radar bir sinyal gönderir ve bu sinyal alıcıya geri yansır. Pasif radar ise nesnenin alıcıya bir sinyal göndermesine bağlıdır. ⓘ

Aktif radar için Doppler frekans kayması aşağıdaki gibidir, burada $F_{D}$ Doppler frekansıdır, $F_{T}$ iletim frekansıdır, $V_{R}$ radyal hızdır ve $C$ ışık hızıdır:

F_{D}=2\times F_{T}\times \left({\frac {V_{R}}{C}}\right)

. ⓘ

Pasif radar elektronik karşı önlemler ve radyo astronomi için aşağıdaki şekilde uygulanabilir:

F_{D}=F_{T}\times \left({\frac {V_{R}}{C}}\right)

. ⓘ

Hızın yalnızca radyal bileşeni önemlidir. Yansıtıcı radar demetine dik açıyla hareket ettiğinde, bağıl hızı yoktur. Radar demetine paralel hareket eden araçlar ve hava durumu maksimum Doppler frekans kaymasını üretir. ⓘ

İletim frekansı ( $F_{T}$ ) darbe tekrar frekansı kullanılarak darbelenir. $F_{R}$ 'nin üzerinde ve altında harmonik frekanslar içereceğinden, ortaya çıkan frekans spektrumu $F_{T}$ bir mesafe ile $F_{R}$ . Sonuç olarak, Doppler ölçümü yalnızca Doppler frekans kayması, Doppler frekans kaymasının yarısından daha az ise kesin değildir. $F_{R}$ Nyquist frekansı olarak adlandırılır, çünkü geri dönen frekans aksi takdirde bir harmonik frekansın yukarı veya aşağı kaymasından ayırt edilemez, bu nedenle gereklidir:

|F_{D}|<{\frac {F_{R}}{2}}

ⓘ

Veya ile değiştirildiğinde $F_{D}$ :

|V_{R}|<{\frac {F_{R}\times {\frac {C}{F_{T}}}}{4}}

ⓘ

Örnek olarak, 2 kHz darbe hızına ve 1 GHz gönderim frekansına sahip bir Doppler meteoroloji radarı en fazla 150 m/s (340 mph) hıza kadar hava hızını güvenilir bir şekilde ölçebilir, dolayısıyla 1.000 m/s (2.200 mph) hızla hareket eden bir uçağın radyal hızını güvenilir bir şekilde belirleyemez. ⓘ

Polarizasyon

Tüm elektromanyetik ışımalarda, elektrik alan yayılma yönüne diktir ve elektrik alan yönü dalganın polarizasyonudur. Gönderilen bir radar işaretinde, polarizasyon farklı etkiler yaratacak şekilde kontrol edilebilir. Radarlar farklı yansıma türlerini algılamak için yatay, dikey, doğrusal ve dairesel polarizasyon kullanırlar. Örneğin, dairesel polarizasyon yağmurun neden olduğu paraziti en aza indirmek için kullanılır. Doğrusal polarizasyon geri dönüşleri genellikle metal yüzeyleri gösterir. Rastgele polarizasyon dönüşleri genellikle kaya veya toprak gibi fraktal bir yüzeyi gösterir ve navigasyon radarları tarafından kullanılır. ⓘ

Sınırlayıcı etmenler

Işın yolu ve menzili

Yerden yankı yükseklikleri

H=\left({\sqrt {r^{2}+(k_{e}a_{e})^{2}+2rk_{e}a_{e}sin(\theta _{e})}}\right)-k_{e}a_{e}+h_{a}

Nerede :
r : radar-hedef mesafesi
ke : 4/3
ae : Dünya yarıçapı
θe : radar ufkunun üzerindeki yükseklik açısı
ha : yem boynuzunun yerden yüksekliği ⓘ

Bir radar ışını boşlukta doğrusal bir yol izler, ancak havanın kırılma indisindeki değişim nedeniyle atmosferde biraz eğri bir yol izler ve buna radar ufku denir. Işın yere paralel olarak yayıldığında bile, Dünya'nın eğriliği ufkun altına indiğinden ışın yerden yükselir. Ayrıca, sinyal ışının geçtiği ortam tarafından zayıflatılır ve ışın dağılır. ⓘ

Geleneksel radarların azami menzili bir dizi faktör tarafından sınırlandırılabilir:

Görüş hattı, bu da yerden yüksekliğe bağlıdır. Doğrudan bir görüş hattı olmadığında, ışının yolu engellenir.
Darbe tekrarlama frekansı tarafından belirlenen maksimum belirsiz olmayan menzil. Belirsiz olmayan azami menzil, bir darbenin gidebileceği ve bir sonraki darbe gönderilmeden önce geri dönebileceği mesafedir.
Radar duyarlılığı ve radar denkleminde hesaplanan dönüş sinyalinin gücü. Bu bileşen çevresel koşullar ve hedefin boyutu (ya da radar kesiti) gibi faktörleri içerir. ⓘ

Gürültü

Sinyal gürültüsü, tüm elektronik bileşenler tarafından üretilen, sinyaldeki rastgele değişimlerin dahili bir kaynağıdır. ⓘ

Yansıyan sinyaller mesafe arttıkça hızla azalır, bu nedenle gürültü bir radar menzil sınırlaması getirir. Gürültü tabanı ve işaret/gürültü oranı menzil performansını etkileyen iki farklı performans ölçütüdür. Çok uzaktaki yansıtıcılar gürültü tabanını aşmak için çok az işaret üretirler ve algılanamazlar. Tespit için gürültü tabanını en az sinyal-gürültü oranı kadar aşan bir sinyal gerekir. ⓘ

Gürültü tipik olarak radar alıcısına gelen istenen yankı işaretinin üzerine bindirilmiş rasgele değişimler olarak görünür. İstenen işaretin gücü ne kadar düşük olursa, onu gürültüden ayırt etmek o kadar zor olur. Gürültü değeri, ideal bir alıcıya kıyasla bir alıcı tarafından üretilen gürültünün bir ölçüsüdür ve bunun en aza indirilmesi gerekir. ⓘ

Atış gürültüsü, tüm dedektörlerde meydana gelen bir süreksizlik boyunca geçiş yapan elektronlar tarafından üretilir. Atış gürültüsü çoğu alıcıda baskın kaynaktır. Ayrıca elektronların amplifikasyon cihazlarından geçişinden kaynaklanan titreşim gürültüsü de olacaktır, bu da heterodin amplifikasyon kullanılarak azaltılır. Heterodin işlemenin bir başka nedeni de sabit kesirli bant genişliği için anlık bant genişliğinin frekansta doğrusal olarak artmasıdır. Bu da gelişmiş menzil çözünürlüğü sağlar. Heterodin (aşağı-dönüşümlü) radar sistemlerinin dikkate değer bir istisnası ultra-geniş-bant radarlardır. Burada UWB haberleşmesinde olduğu gibi tek bir çevrim ya da geçici dalga kullanılır, bakınız UWB kanalları listesi. ⓘ

Gürültü ayrıca dış kaynaklar tarafından da üretilir, en önemlisi ilgili hedefi çevreleyen arka planın doğal ısıl ışımasıdır. Modern radar sistemlerinde iç gürültü genellikle dış gürültüye eşit ya da ondan daha düşüktür. Bunun bir istisnası, radarın yukarı doğru açık bir gökyüzüne yönelmiş olması ve bu gökyüzünün çok az ısıl gürültü üretecek kadar "soğuk" olmasıdır. Isıl gürültü kB T B ile verilir, burada T sıcaklık, B bant genişliği (post matched filter) ve kB Boltzmann sabitidir. Bir radarda bu ilişkinin sezgisel olarak çekici bir yorumu vardır. Eşleştirilmiş süzgeçleme, bir hedeften alınan tüm enerjinin tek bir kutuya sıkıştırılmasını sağlar (bir menzil, Doppler, yükseklik veya azimut kutusu olabilir). Görünüşte, sabit bir zaman aralığında mükemmel, hatasız bir tespit elde edilebilir. Bu, tüm enerjinin sonsuz küçüklükte bir zaman dilimine sıkıştırılmasıyla yapılır. Gerçek dünyada bu yaklaşımı sınırlayan şey, zamanın keyfi olarak bölünebilir olmasına karşın akımın bölünemez olmasıdır. Elektrik enerjisinin kuantumu bir elektrondur ve bu nedenle yapılabilecek en iyi şey tüm enerjiyi tek bir elektronda filtrelemektir. Elektron belirli bir sıcaklıkta (Planck spektrumu) hareket ettiğinden, bu gürültü kaynağı daha fazla aşındırılamaz. Sonuç olarak, radar, tüm makro ölçekli varlıklar gibi, kuantum teorisinden derinden etkilenir. ⓘ

Gürültü rastgeledir ve hedef sinyalleri rastgele değildir. Sinyal işleme, iki strateji kullanarak gürültü tabanını azaltmak için bu olgudan yararlanabilir. Hareketli hedef göstergesi ile kullanılan sinyal entegrasyonu türü, gürültüyü aşağıdakilere kadar iyileştirebilir ${\sqrt {2}}$ her aşama için. Sinyal ayrıca darbe-Doppler sinyal işleme için birden fazla filtre arasında bölünebilir, bu da gürültü tabanını filtre sayısına göre azaltır. Bu iyileştirmeler tutarlılığa bağlıdır. ⓘ

Girişim

Radar sistemleri, ilgilenilen hedeflere odaklanabilmek için istenmeyen sinyallerin üstesinden gelmelidir. Bu istenmeyen sinyaller hem pasif hem de aktif iç ve dış kaynaklardan gelebilir. Radar sisteminin bu istenmeyen işaretlerin üstesinden gelebilme yeteneği onun işaret-gürültü oranını (SNR) tanımlar. SNR, sinyal gücünün istenen sinyal içindeki gürültü gücüne oranı olarak tanımlanır; istenen bir hedef sinyalinin seviyesini arka plan gürültüsünün (atmosferik gürültü ve alıcı içinde üretilen gürültü) seviyesi ile karşılaştırır. Bir sistemin SNR'si ne kadar yüksekse, gerçek hedefleri gürültü sinyallerinden o kadar iyi ayırt eder. ⓘ

Dağınıklık

Yankı, radar operatörleri için ilginç olmayan hedeflerden dönen radyo frekansı (RF) yankılarını ifade eder. Bu tür hedefler arasında kara, deniz gibi doğal nesneler ve meteorolojik amaçlar için görevlendirilmediklerinde yağışlar (yağmur, kar ya da dolu gibi), kum fırtınaları, hayvanlar (özellikle kuşlar), atmosferik türbülans ve iyonosfer yansımaları, meteor izleri ve dolu başakları gibi diğer atmosferik etkiler yer alır. Dağınıklık ayrıca binalar gibi insan yapımı nesnelerden ve kasıtlı olarak saman gibi radar karşı önlemlerinden de kaynaklanabilir. ⓘ

Radar alıcı-vericisi ile anten arasındaki uzun bir radar dalga kılavuzu da bazı parazitlere neden olabilir. Dönen bir antene sahip tipik bir plan pozisyon göstergesi (PPI) radarında, alıcı dalga kılavuzundaki toz parçacıklarından ve yanlış yönlendirilmiş RF'den gelen yankılara yanıt verirken, bu genellikle ekranın ortasında bir "güneş" veya "güneş patlaması" olarak görülecektir. Vericinin bir darbe gönderdiği zaman ile alıcı aşamasının etkinleştirildiği zaman arasındaki zamanlamayı ayarlamak, menzilin doğruluğunu etkilemeden genellikle güneş patlamasını azaltacaktır, çünkü güneş patlamasının çoğu, antenden ayrılmadan önce yansıyan dağınık bir iletim darbesinden kaynaklanır. Yankı, yalnızca radar tarafından gönderilen radar işaretlerine tepki olarak ortaya çıktığından, pasif bir parazit kaynağı olarak kabul edilir. ⓘ

Parazit birkaç yolla algılanır ve etkisiz hale getirilir. Yankı radar taramaları arasında durağan görünme eğilimindedir; sonraki tarama yankılarında, istenen hedefler hareket ediyor gibi görünecek ve tüm durağan yankılar ortadan kaldırılabilecektir. Deniz paraziti yatay polarizasyon kullanılarak azaltılabilir, yağmur ise dairesel polarizasyon ile azaltılır (meteoroloji radarları tam tersi bir etki isterler ve bu nedenle yağışları algılamak için doğrusal polarizasyon kullanırlar). Diğer yöntemler sinyal/dağınıklık oranını arttırmaya çalışır. ⓘ

Yankı rüzgârla birlikte hareket eder ya da sabittir. Karışıklık ortamında ölçüm veya performansı iyileştirmeye yönelik iki yaygın strateji şunlardır:

Birbirini izleyen darbeleri entegre eden hareketli hedef göstergesi
Karmaşayı istenen sinyallerden ayırmak için filtreler kullanan Doppler işleme ⓘ

En etkili dağınıklık azaltma tekniği Darbe-Doppler radarıdır. Doppler bir frekans spektrumu kullanarak uçaklardan ve uzay araçlarından gelen dağınıklığı ayırır, böylece hız farklılıkları kullanılarak aynı hacimde bulunan birden fazla yansıtıcıdan gelen bireysel sinyaller ayrılabilir. Bunun için uyumlu bir verici gerekir. Başka bir teknikte, yavaş hareket eden nesnelerden gelen sinyalleri azaltmak için faz kullanarak alınan sinyali iki ardışık darbeden çıkaran hareketli bir hedef göstergesi kullanılır. Bu teknik zaman-alanlı darbe genlik radarı gibi evreuyumlu göndericisi olmayan sistemler için uyarlanabilir. ⓘ

Otomatik kazanç kontrolünün (AGC) bir biçimi olan sabit yanlış alarm oranı, ilgili hedeflerden gelen yankıların sayıca çok daha fazla olmasına dayanan bir yöntemdir. Alıcının kazancı otomatik olarak ayarlanır ve böylece toplam görünür dağınıklık düzeyi sabit tutulur. Bu, çevredeki daha güçlü dağınıklık tarafından maskelenen hedefleri tespit etmeye yardımcı olmasa da, güçlü hedef kaynaklarını ayırt etmeye yardımcı olur. Geçmişte, radar AGC elektronik olarak kontrol edilirdi ve tüm radar alıcısının kazancını etkilerdi. Radarlar geliştikçe, AGC bilgisayar-yazılım kontrollü hale geldi ve belirli algılama hücrelerinde kazancı daha ayrıntılı olarak etkiledi. ⓘ

Bir hedeften gelen radar çok yollu yankıları hayaletlerin görünmesine neden olur ⓘ

Karışıklık ayrıca yer yansıması, atmosferik kanallama veya iyonosferik yansıma/kırılma (örn. anormal yayılma) nedeniyle geçerli hedeflerden gelen çok yollu yankılardan da kaynaklanabilir. Bu dağınıklık türü, ilgilenilen diğer normal (noktasal) hedefler gibi hareket ediyor ve davranıyor gibi göründüğü için özellikle rahatsız edicidir. Tipik bir senaryoda, bir uçak yankısı aşağıdaki zeminden yansır ve alıcıya doğru hedefin altında özdeş bir hedef olarak görünür. Radar hedefleri birleştirmeye çalışabilir, hedefi yanlış bir yükseklikte rapor edebilir ya da titreşim ya da fiziksel imkânsızlık nedeniyle eleyebilir. Arazi sıçrama karıştırması, radar işaretini güçlendirerek ve aşağıya doğru yönlendirerek bu tepkiden yararlanır. Bu sorunlar, radarın çevresinin bir yer haritasının çıkarılması ve yerin altından ya da belirli bir yüksekliğin üstünden geliyormuş gibi görünen tüm yankıların elenmesi ile aşılabilir. Monopulse, düşük yüksekliklerde kullanılan yükseklik algoritması değiştirilerek geliştirilebilir. Yeni hava trafik kontrol radar aygıtlarında, mevcut darbe dönüşlerini bitişik olanlarla karşılaştırarak ve dönüş olasılıklarını hesaplayarak yanlış hedefleri tanımlamak için algoritmalar kullanılır. ⓘ

Karıştırma

Radar karıştırma, radar dışındaki kaynaklardan gelen radyo frekans sinyallerinin radarın frekansında iletilmesi ve böylece ilgilenilen hedeflerin maskelenmesi anlamına gelir. Karıştırma bir elektronik harp taktiğinde olduğu gibi kasıtlı olabileceği gibi, aynı frekans aralığını kullanarak yayın yapan dost kuvvetlerde olduğu gibi kasıtsız da olabilir. Karıştırma radar dışındaki unsurlar tarafından başlatıldığından ve genel olarak radar sinyalleri ile ilgisi olmadığından aktif bir parazit kaynağı olarak kabul edilir. ⓘ

Karıştırma radar için sorunludur, çünkü radar yankıları iki yoldan (radar-hedef-radar) geçerken, karıştırma sinyalinin yalnızca tek bir yoldan (karıştırıcıdan radar alıcısına) geçmesi gerekir ve bu nedenle ters-kare yasasına uygun olarak radar alıcısına geri döndüklerinde güçleri önemli ölçüde azalır. Bu nedenle karıştırıcılar, karıştırdıkları radarlardan çok daha az güçlü olabilirler ve yine de karıştırıcıdan radara kadar olan görüş hattı boyunca hedefleri etkili bir şekilde maskeleyebilirler (mainlobe jamming). Karıştırıcılar radar alıcısının yan lobları aracılığıyla diğer görüş hatları boyunca radarları etkileme etkisine sahiptir (yan lob karıştırma). ⓘ

Ana lob karıştırması genellikle yalnızca ana lob katı açısının daraltılmasıyla azaltılabilir ve radarla aynı frekansı ve polarizasyonu kullanan bir karıştırıcı ile doğrudan karşı karşıya kalındığında tamamen ortadan kaldırılamaz. Yan topuz karıştırması, radar anten tasarımında yan topuzların azaltılması ve ana topuz dışındaki işaretlerin algılanması ve göz ardı edilmesi için çok yönlü bir anten kullanılması ile giderilebilir. Diğer karıştırma önleme teknikleri frekans atlama ve polarizasyondur. ⓘ

Radar İşaret İşleme

Mesafe ölçümü

Transit süre

Darbe radarı: Radar darbesinin hedefe ulaşması ve geri dönmesi için geçen gidiş-dönüş süresi ölçülür. Mesafe bu süre ile orantılıdır. ⓘ

Bir mesafe ölçümü elde etmenin bir yolu uçuş zamanına dayanır: kısa bir radyo sinyali (elektromanyetik radyasyon) gönderilir ve yansımanın geri dönmesi için geçen süre ölçülür. Mesafe, gidiş-dönüş süresinin yarısı ile sinyalin hızının çarpımıdır. Bir buçuk faktörü, sinyalin nesneye gidip tekrar geri dönmesi gerektiği gerçeğinden kaynaklanır. Radyo dalgaları ışık hızında hareket ettiğinden, doğru mesafe ölçümü yüksek hızlı elektronikler gerektirir. Çoğu durumda, sinyal iletilirken alıcı geri dönüşü algılamaz. Radar bir dupleksleyici kullanarak önceden belirlenmiş bir hızda gönderme ve alma arasında geçiş yapar. Benzer bir etki bir azami menzili de etkiler. Menzili en üst düzeye çıkarmak için, darbe tekrarlama süresi ya da bunun tersi olan darbe tekrarlama frekansı olarak adlandırılan, darbeler arasında daha uzun süreler kullanılmalıdır. ⓘ

Bu iki etki birbiriyle çelişme eğilimindedir ve hem iyi bir kısa menzili hem de iyi bir uzun menzili tek bir radarda birleştirmek kolay değildir. Bunun nedeni, iyi bir minimum menzil yayını için gerekli olan kısa darbelerin toplam enerjisinin daha az olması, geri dönüşlerin çok daha küçük olması ve hedefin algılanmasının daha zor olmasıdır. Bu durum daha fazla darbe kullanılarak dengelenebilir, ancak bu maksimum menzili kısaltır. Bu yüzden her radar belirli bir sinyal türü kullanır. Uzun menzilli radarlar, aralarında uzun gecikmeler olan uzun darbeler kullanma eğilimindedir ve kısa menzilli radarlar aralarında daha az zaman olan daha küçük darbeler kullanır. Elektroniğin gelişmesiyle birlikte birçok radar artık darbe tekrarlama frekansını değiştirebilir ve böylece menzilini değiştirebilir. En yeni radarlar bir hücre içinde iki darbe gönderirler, biri kısa menzil için (yaklaşık 10 km (6,2 mil)) ve daha uzun menziller için (yaklaşık 100 km (62 mil)) ayrı bir sinyal. ⓘ

Mesafe zamanın bir fonksiyonu olarak da ölçülebilir. Bir radar mili, bir radar darbesinin bir deniz mili yol alması, bir hedeften yansıması ve radar antenine geri dönmesi için geçen süredir. Bir deniz mili 1,852 m olarak tanımlandığına göre, bu mesafeyi ışık hızına (299,792,458 m/s) böldükten sonra sonucu 2 ile çarpmak 12.36 μs süre sonucunu verir. ⓘ

Frekans modülasyonu

Sürekli dalga (CW) radarı. Frekans modülasyonunun kullanılması menzilin çıkarılmasını sağlar. ⓘ

Mesafe ölçen radarların bir başka biçimi frekans modülasyonuna dayanır. Bu sistemlerde gönderilen işaretin frekansı zaman içinde değiştirilir. Sinyalin hedefe gidip gelmesi sınırlı bir zaman aldığından, alınan sinyal, yansıyan sinyalin radara geri geldiği anda göndericinin yayınladığından farklı bir frekanstadır. İki sinyalin frekansı karşılaştırılarak aradaki fark kolayca ölçülebilir. Bu işlem 1940'ların elektronik sistemlerinde bile çok yüksek doğrulukla kolayca gerçekleştirilebilir. Bir başka avantajı da radarın nispeten düşük frekanslarda etkin bir şekilde çalışabilmesidir. Bu, yüksek frekanslı işaret üretiminin zor ya da pahalı olduğu bu tür radarların ilk geliştirildiği dönemlerde önemliydi. ⓘ

Bu teknik sürekli dalga radarlarında ve genellikle uçak radar altimetrelerinde kullanılır. Bu sistemlerde bir "taşıyıcı" radar işaretinin frekansı öngörülebilir bir şekilde modüle edilir, tipik olarak ses frekanslarında bir sinüs dalgası ya da testere dişi örüntüsü ile yukarı ve aşağı doğru değişir. Sinyal daha sonra bir antenden gönderilir ve tipik olarak uçağın alt kısmında bulunan başka bir antenden alınır ve sinyal, geri dönen sinyalden ve gönderilen sinyalin bir kısmından bir ses frekansı tonu üreten basit bir vuruş frekansı modülatörü kullanılarak sürekli olarak karşılaştırılabilir. ⓘ

Alıcı sinyal üzerindeki modülasyon indeksi radar ile yansıtıcı arasındaki zaman gecikmesi ile orantılıdır. Zaman gecikmesi arttıkça frekans kayması da artar. Frekans kayması katedilen mesafe ile doğru orantılıdır. Bu mesafe bir alet üzerinde görüntülenebilir ve ayrıca transponder üzerinden de elde edilebilir. Bu sinyal işleme, hız tespit eden Doppler radarında kullanılana benzer. Bu yaklaşımı kullanan örnek sistemler AZUSA, MISTRAM ve UDOP'tur. ⓘ

Karasal radar daha geniş bir frekans aralığını kapsayan düşük güçlü FM işaretleri kullanır. Çoklu yansımalar, bilgisayarlı sentetik bir görüntü oluşturan çoklu geçişlerle desen değişiklikleri için matematiksel olarak analiz edilir. Yavaş hareket eden nesnelerin algılanmasını sağlayan ve su yüzeylerinden gelen "gürültüyü" büyük ölçüde ortadan kaldıran Doppler etkileri kullanılır. ⓘ

Darbe sıkıştırma

Yukarıda özetlenen iki tekniğin de dezavantajları vardır. Darbe zamanlama tekniği, mesafe ölçümünün doğruluğu darbenin uzunluğuyla ters orantılı iken, enerjinin ve dolayısıyla yön menzilinin doğrudan ilişkili olması nedeniyle doğal bir değiş tokuşa sahiptir. Doğruluğu korurken daha uzun menzil için gücü artırmak, 1960'ların erken uyarı radarlarının genellikle onlarca megawatt ile çalıştığı son derece yüksek tepe gücü gerektirir. Sürekli dalga yöntemleri bu enerjiyi zamana yayar ve böylece darbe tekniklerine kıyasla çok daha düşük tepe gücü gerektirir, ancak gönderilen ve alınan sinyallerin aynı anda çalışmasına izin veren bir yöntem gerektirir, bu da genellikle iki ayrı anten gerektirir. ⓘ

1960'larda yeni elektroniklerin piyasaya sürülmesi iki tekniğin birleştirilmesine olanak sağlamıştır. Frekans modülasyonlu daha uzun bir darbe ile başlar. Yayın enerjisinin zamana yayılması, daha düşük tepe enerjilerinin kullanılabileceği anlamına gelir; modern örnekler tipik olarak onlarca kilowatt mertebesindedir. Sinyal alındığında, farklı frekansları farklı sürelerde geciktiren bir sisteme gönderilir. Sonuçta ortaya çıkan çıktı, doğru mesafe ölçümü için uygun olan çok daha kısa bir darbedir, aynı zamanda alınan enerjiyi çok daha yüksek bir enerji tepe noktasına sıkıştırır ve böylece sinyal-gürültü oranını azaltır. Bu teknik modern büyük radarlarda büyük ölçüde evrenseldir. ⓘ

Hız Ölçümü

Hız, bir nesneye olan mesafenin zamana göre değişimidir. Bu nedenle, mesafeyi ölçmek için mevcut sistem, hedefin en son nerede olduğunu görmek için bir hafıza kapasitesi ile birleştiğinde, hızı ölçmek için yeterlidir. Bir zamanlar bellek, kullanıcının radar ekranı üzerinde yağlı kalemle işaretler yapmasından ve daha sonra bir sürgülü cetvel kullanarak hızı hesaplamasından oluşuyordu. Modern radar sistemleri eşdeğer işlemi bilgisayarlar kullanarak daha hızlı ve daha doğru bir şekilde gerçekleştirir. ⓘ

Eğer göndericinin çıkışı eşevreli (faz senkronize) ise, Doppler etkisi olarak bilinen ve neredeyse anlık hız ölçümleri yapmak için kullanılabilen (bellek gerekmez) başka bir etki daha vardır. Modern radar sistemlerinin çoğu bu prensibi Doppler radar ve darbe-Doppler radar sistemlerinde (hava radarı, askeri radar) kullanır. Doppler etkisi sadece radardan hedefe olan görüş hattı boyunca hedefin göreli hızını belirleyebilir. Hedef hızının görüş hattına dik olan herhangi bir bileşeni yalnızca Doppler etkisi kullanılarak belirlenemez, ancak hedefin zaman içindeki azimutu izlenerek belirlenebilir. ⓘ

Sürekli dalga radarı (CW radarı) olarak bilinen, bilinen bir frekansta çok saf bir sinyal göndererek herhangi bir titreşim olmadan bir Doppler radarı yapmak mümkündür. CW radarı bir hedefin hızının radyal bileşenini belirlemek için idealdir. CW radarları genellikle menzilin önemli olmadığı yerlerde araç hızını hızlı ve doğru bir şekilde ölçmek için trafik denetçileri tarafından kullanılır. ⓘ

Bir darbeli radar kullanıldığında, birbirini izleyen dönüşlerin fazları arasındaki değişim, hedefin darbeler arasında kat ettiği mesafeyi verir ve böylece hızı hesaplanabilir. Radar işaret işleme alanındaki diğer matematiksel gelişmeler arasında zaman-frekans analizi (Weyl Heisenberg ya da dalgacık) ve hareketli hedeflerden gelen dönüşlerin frekans değişiminden ("chirp") yararlanan chirplet dönüşümü sayılabilir. ⓘ

Darbe-Doppler sinyal işleme

Pulse-Doppler sinyal işleme. Aralık Örneği ekseni her bir iletim darbesi arasında alınan ayrı örnekleri temsil eder. Aralık Aralığı ekseni, örneklerin alındığı her bir ardışık iletim darbesi aralığını temsil eder. Hızlı Fourier Dönüşümü işlemi zaman alanı örneklerini frekans alanı spektrumlarına dönüştürür. Buna bazen çivi yatağı da denir. ⓘ

Pulse-Doppler sinyal işleme, algılama sürecinde frekans filtrelemeyi içerir. Her bir iletim darbesi arasındaki boşluk aralık hücrelerine veya aralık kapılarına bölünür. Her hücre, farklı frekansları gösteren bir ekran üretmek için bir spektrum analizörü tarafından kullanılan işlem gibi bağımsız olarak filtrelenir. Her farklı mesafe farklı bir spektrum üretir. Bu spektrumlar algılama işlemini gerçekleştirmek için kullanılır. Bu, hava, arazi ve elektronik karşı önlemleri içeren düşmanca ortamlarda kabul edilebilir performans elde etmek için gereklidir. ⓘ

Birincil amaç, birden fazla mesafeden yansıyan toplam işaretin hem genliğini hem de frekansını ölçmektir. Bu, her bir farklı hava hacmindeki radyal rüzgâr hızını ve yağış oranını ölçmek için meteoroloji radarı ile birlikte kullanılır. Bu, gerçek zamanlı bir elektronik hava durumu haritası üretmek için bilgisayar sistemleriyle bağlantılıdır. Uçak güvenliği, yaralanmaları ve kazaları önlemek için kullanılan doğru meteoroloji radarı bilgilerine sürekli erişime bağlıdır. Meteoroloji radarı düşük bir PRF kullanır. Tutarlılık gereksinimleri askeri sistemler için olduğu kadar katı değildir, çünkü normalde tek tek sinyallerin ayrılması gerekmez. Daha az karmaşık süzgeçleme gereklidir ve hava araçlarını izlemek için kullanılan askeri radarlara kıyasla hava radarlarında normal olarak menzil belirsizliği işlemine gerek yoktur. ⓘ

Diğer bir amaç ise askeri hava muharebelerinde beka kabiliyetini arttırmak için gerekli olan "aşağı bakma/aşağı vurma" yeteneğidir. Darbe-Doppler aynı zamanda personel ve araçların savunulması için gerekli olan yer radarlarında da kullanılır. Darbe-Doppler sinyal işleme, uçak pilotları, gemi personeli, piyade ve topçuların yakın çevresinde daha az radyasyon kullanarak maksimum algılama mesafesini arttırır. Arazi, su ve hava koşullarından gelen yansımalar, uçak ve füzelerden çok daha büyük sinyaller üretir, bu da hızlı hareket eden araçların, bir saldırı aracı yok edilemeyecek kadar yaklaşana kadar tespit edilmekten kaçınmak için dünyanın kestirme uçuş tekniklerini ve gizli teknolojiyi kullanarak gizlenmesine olanak tanır. Darbe-Doppler sinyal işleme, bu tür bir zayıflığı güvenli bir şekilde ortadan kaldıran daha sofistike elektronik filtreleme içerir. Bu, geniş bir dinamik aralığa sahip faz uyumlu donanım ile orta darbe-tekrarlama frekansının kullanılmasını gerektirir. Askeri uygulamalar, menzilin doğrudan belirlenmesini engelleyen orta PRF gerektirir ve yansıyan tüm sinyallerin gerçek menzilini belirlemek için menzil belirsizliği çözümleme işlemi gereklidir. Radar karıştırma işaretleri tarafından üretilemeyen bir kilit işareti üretmek için radyal hareket genellikle Doppler frekansı ile bağlantılıdır. Darbe-Doppler işaret işleme aynı zamanda tehdit tanımlama için kullanılabilecek sesli işaretler de üretir. ⓘ

Parazit etkilerinin azaltılması

Sinyal işleme radar sistemlerinde radar parazit etkilerini azaltmak için kullanılır. Sinyal işleme teknikleri arasında hareketli hedef belirleme, Darbe-Doppler sinyal işleme, hareketli hedef belirleme işlemcileri, ikincil gözetim radar hedefleri ile korelasyon, uzay-zaman uyarlamalı işleme ve algılamadan önce iz sürme sayılabilir. Sabit yanlış alarm oranı ve sayısal arazi modeli işleme yığılma ortamlarında da kullanılır. ⓘ

Çizim ve İz Çıkarma

İzleme algoritması bir radar performans geliştirme stratejisidir. İzleme algoritmaları, sensör sistemleri tarafından bildirilen bireysel konumların geçmişine dayanarak birden fazla hareketli nesnenin gelecekteki konumunu tahmin etme yeteneği sağlar. ⓘ

Geçmiş bilgiler biriktirilir ve hava trafik kontrolü, tehdit tahmini, savaş sistemi doktrini, silah nişan alma ve füze güdümünde kullanılmak üzere gelecekteki konumu tahmin etmek için kullanılır. Konum verileri radar sensörleri tarafından birkaç dakika içinde toplanır. ⓘ

Dört yaygın iz algoritması vardır.

En yakın komşu algoritması
Olasılıksal Veri İlişkilendirme
Çoklu Hipotez Takibi
Etkileşimli Çoklu Model (IMM) ⓘ

Uçaklardan gelen radar video dönüşleri, sahte ve parazitli sinyallerin atıldığı bir çizim çıkarma işlemine tabi tutulabilir. Bir dizi hedef dönüşü, çizim çıkarıcı olarak bilinen bir cihaz aracılığıyla izlenebilir. ⓘ

İlgili olmayan gerçek zamanlı geri dönüşler görüntülenen bilgilerden çıkarılabilir ve tek bir çizim görüntülenebilir. Bazı radar sistemlerinde, ya da alternatif olarak radarın bağlı olduğu komuta ve kontrol sisteminde, bir radar izleyici her bir hedefe ait çizge dizisini ilişkilendirmek ve hedeflerin yönlerini ve hızlarını tahmin etmek için kullanılır. ⓘ

Mühendislik

Radar bileşenleri ⓘ

Bir radarın bileşenleri şunlardır:

Radyo işaretini klistron ya da magnetron gibi bir osilatör ile üreten ve süresini bir modülatör ile kontrol eden bir gönderici.
Verici ve anteni birbirine bağlayan bir dalga kılavuzu.
Anten her iki durumda da kullanıldığında anten ile verici veya sinyal alıcısı arasında bir anahtar görevi gören bir dupleksleyici.
Bir alıcı. İstenen alınan sinyalin (bir darbe) şekli bilinerek, uyumlu bir filtre kullanılarak optimum bir alıcı tasarlanabilir.
İnsan tarafından okunabilir çıkış cihazları için sinyal üreten bir ekran işlemcisi.
Yazılım tarafından emredilen radar taramasını gerçekleştirmek için tüm bu aygıtları ve anteni kontrol eden bir elektronik bölüm.
Son kullanıcı aygıtlarına ve ekranlarına bir bağlantı. ⓘ

Anten tasarımı

AS-3263/SPS-49(V) anteni (ABD Donanması) ⓘ

Tek bir antenden yayınlanan radyo sinyalleri her yöne yayılır ve aynı şekilde tek bir anten her yönden eşit olarak sinyal alır. Bu durum radarı, hedef nesnenin nerede bulunduğuna karar verme problemi ile karşı karşıya bırakır. ⓘ

İlk sistemler çok yönlü yayın antenleri ve çeşitli yönlere doğrultulmuş yönlü alıcı antenleri kullanma eğilimindeydiler. Örneğin, ilk kullanılan sistem olan Chain Home, alıcı olarak her biri farklı bir ekranda olmak üzere dik açılı iki düz anten kullanıyordu. Hedefe dik açılı bir antenle maksimum geri dönüş tespit edilirken, anten doğrudan hedefe doğrultulduğunda (uçtan uca) minimum geri dönüş tespit ediliyordu. Operatör anteni döndürerek hedefin yönünü belirleyebilir, böylece bir ekranda maksimum gösterilirken diğerinde minimum gösterilir. Bu tür bir çözümle ilgili ciddi bir sınırlama, yayının her yöne gönderilmesidir, bu nedenle incelenen yöndeki enerji miktarı, iletilenin küçük bir parçasıdır. "Hedef" üzerinde makul miktarda güç elde etmek için verici antenin de yönlü olması gerekir. ⓘ

Parabolik reflektör

Gözetim radar anteni ⓘ

Daha modern sistemler sıkı bir yayın demeti oluşturmak için yönlendirilebilir bir parabolik "çanak" kullanırlar, tipik olarak alıcı ile aynı çanağı kullanırlar. Bu tür sistemler genellikle otomatik yönlendirme ya da radar kilidi sağlamak için iki radar frekansını aynı antende birleştirirler. ⓘ

Parabolik yansıtıcılar simetrik paraboller ya da bozulmuş paraboller olabilirler: Simetrik parabolik antenler hem X hem de Y boyutlarında dar bir "kalem" demet üretirler ve dolayısıyla daha yüksek bir kazanca sahiptirler. NEXRAD Darbe-Doppler meteoroloji radarı atmosferin ayrıntılı hacimsel taramasını yapmak için simetrik bir anten kullanır. Bozulmuş parabolik antenler bir boyutta dar bir demet üretirken, diğer boyutta nispeten geniş bir demet üretirler. Bu özellik, geniş bir açı aralığında hedef tespiti, üç boyutta hedef konumundan daha önemli olduğunda kullanışlıdır. Çoğu 2-boyutlu gözetim radarı, azimuthal demet genişliği dar ve düşey demet genişliği geniş olan bozulmuş bir parabolik anten kullanır. Bu demet konfigürasyonu radar operatörünün bir uçağı belirli bir azimutta ama belirsiz bir yükseklikte algılamasını sağlar. Buna karşılık, "nodder" olarak adlandırılan yükseklik bulma radarları dar bir düşey demet genişliğine ve geniş bir azimut demet genişliğine sahip bir çanak anten kullanarak bir uçağı belirli bir yükseklikte, ancak düşük bir azimut hassasiyetiyle tespit ederler. ⓘ

Tarama Türleri

Birincil Tarama: Ana anten anteninin bir tarama ışını üretmek için hareket ettirildiği bir tarama tekniği, örnekler arasında dairesel tarama, sektör taraması vb. yer alır.
İkincil Tarama: Anten beslemesinin bir tarama ışını üretmek için hareket ettirildiği bir tarama tekniği, örnekler arasında konik tarama, tek yönlü sektör taraması, lob değiştirme vb. bulunur.
Palmer Tarama: Ana anteni ve beslemesini hareket ettirerek bir tarama ışını üreten bir tarama tekniğidir. Palmer Taraması, Birincil Tarama ve İkincil Taramanın bir kombinasyonudur.
Konik Tarama: Radar ışını, hedefe doğrultulmuş olan "boresight" ekseni etrafında küçük bir daire çizecek şekilde döndürülür. ⓘ

Yivli dalga kılavuzu

Oluklu dalga kılavuzu anten ⓘ

Parabolik yansıtıcıya benzer şekilde uygulanan yarıklı dalga kılavuzu tarama için mekanik olarak hareket ettirilir ve özellikle düşey örüntünün sabit kalabildiği izleme yapmayan yüzey tarama sistemleri için uygundur. Daha düşük maliyeti ve daha az rüzgâra maruz kalması nedeniyle, gemi, havaalanı yüzey ve liman gözetim radarları artık parabolik anten yerine bu yaklaşımı kullanmaktadır. ⓘ

Faz Dizi Antenler

Faz dizi: Gökyüzünü taramak için tüm radar antenlerinin dönmesi gerekmez. ⓘ

Bir başka yönlendirme yöntemi de bir Faz Dizi Radarda kullanılır. ⓘ

Faz dizi antenler, anten antenleri ya da yarıklı dalga kılavuzu sıraları gibi eşit aralıklarla yerleştirilmiş benzer anten elemanlarından oluşur. Her bir anten elemanı ya da anten elemanı grubu, dizi boyunca bir faz gradyanı üreten ayrık bir faz kayması içerir. Örneğin, dizi yüzeyi boyunca her dalga boyu için 5 derecelik bir faz kayması üreten dizi elemanları, dizi yüzeyine dik merkez hattından 5 derece uzağa işaret eden bir ışın üretecektir. Bu ışın boyunca ilerleyen sinyaller güçlendirilecektir. Bu demetten uzaklaşan sinyaller ise iptal edilir. Güçlendirme miktarı anten kazancıdır. İptal miktarı ise yan lob bastırmasıdır. ⓘ

Faz dizi radarlar İkinci Dünya Savaşında radarın ilk kullanıldığı yıllardan beri (Mammut radarı) kullanılmaktaydı, ancak elektronik aygıtların sınırlamaları radarın performansının düşük olmasına yol açıyordu. Faz dizi radarlar başlangıçta füze savunması için kullanıldı (örneğin Safeguard Programına bakınız). Bu radarlar gemilerden taşınan Aegis Savaş Sisteminin ve Patriot Füze Sisteminin kalbidir. Çok sayıda dizi elemanına sahip olmanın getirdiği muazzam yedeklilik, münferit faz elemanları arızalandıkça ortaya çıkan kademeli performans düşüşü pahasına güvenilirliği artırır. Faz dizi radarlar daha az ölçüde hava durumu gözetiminde de kullanılmaktadır. NOAA, 2017 yılı itibariyle, meteorolojik çalışmalar ve uçuş izleme için 10 yıl içinde Amerika Birleşik Devletleri genelinde ulusal bir Çok Fonksiyonlu Faz Dizi Radar ağı kurmayı planlamaktadır. ⓘ

Faz dizi antenler füzeler, piyade destek araçları, gemiler ve uçaklar gibi belirli şekillere uyacak şekilde üretilebilir. ⓘ

Elektronik cihazların fiyatları düştükçe, faz dizi radarlar daha yaygın hale geldi. Neredeyse tüm modern askeri radar sistemleri, küçük ek maliyetin, hareketli parçası olmayan bir sistemin geliştirilmiş güvenilirliği ile dengelendiği aşamalı dizilere dayanmaktadır. Geleneksel hareketli anten tasarımları, hava trafik gözetimi ve benzeri sistemler gibi maliyetin önemli bir faktör olduğu görevlerde hala yaygın olarak kullanılmaktadır. ⓘ

Faz dizi radarlar birden fazla hedefi izleyebildikleri için uçaklarda kullanılmaya değerdir. Faz dizi radar kullanan ilk uçak B-1B Lancer uçağıdır. Faz dizi radar kullanan ilk savaş uçağı ise Mikoyan MiG-31 idi. MiG-31M'in SBI-16 Zaslon Pasif elektronik taramalı dizi radarı, AN/APG-77 Aktif elektronik taramalı dizi radarı Lockheed Martin F-22 Raptor'da kullanılana kadar dünyanın en güçlü savaş radarı olarak kabul edildi. ⓘ

Faz dizi interferometrisi ya da açıklık sentezi teknikleri, tek bir etkin açıklık içine fazlanmış ayrı çanaklardan oluşan bir dizi kullanarak, radyo astronomide yaygın olarak kullanılmasına rağmen, radar uygulamaları için tipik değildir. İnceltilmiş dizi eğrisi nedeniyle, bu tür çoklu açıklık dizileri, göndericilerde kullanıldığında, hedefe iletilen toplam gücü azaltmak pahasına dar demetlere neden olur. Prensip olarak, bu tür teknikler uzaysal çözünürlüğü artırabilir, ancak daha düşük güç bunun genellikle etkili olmadığı anlamına gelir. ⓘ

Öte yandan, tek bir hareketli kaynaktan gelen hareket verilerinin sonradan işlenmesi ile elde edilen açıklık sentezi, uzay ve hava radar sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. ⓘ

Frekans bantları

Antenler genellikle operasyonel frekansın dalga boyuna benzer şekilde, normalde bir büyüklük mertebesi içinde boyutlandırılmalıdır. Bu da daha kısa dalga boyları kullanmak için güçlü bir teşvik sağlar, çünkü bu daha küçük antenlerle sonuçlanacaktır. Daha kısa dalga boyları ayrıca kırınım nedeniyle daha yüksek çözünürlük sağlar, yani çoğu radarda görülen şekilli yansıtıcı da istenen herhangi bir hüzme genişliği için daha küçük hale getirilebilir. ⓘ

Daha küçük dalga boylarına geçişe karşı çıkan bir dizi pratik sorun vardır. Birincisi, çok kısa dalga boylarında yüksek güç üretmek için gereken elektronikler genellikle daha uzun dalga boyları için gereken elektroniklerden daha karmaşık ve pahalıdır ya da hiç mevcut değildir. Diğer bir sorun ise, radar denkleminin etkin açıklık rakamının, herhangi bir anten (ya da yansıtıcı) boyutu için daha uzun dalga boylarında daha verimli olacağı anlamına gelmesidir. Buna ek olarak, daha kısa dalga boyları havadaki moleküller ya da yağmur damlaları ile etkileşime girerek sinyali saçabilir. Çok uzun dalga boyları da, onları ufuk ötesi radarlar için uygun hale getiren ek kırınım etkilerine sahiptir. Bu nedenle çok çeşitli dalga boyları farklı görevlerde kullanılır. ⓘ

Geleneksel bant adları İkinci Dünya Savaşı sırasında kod adları olarak ortaya çıkmıştır ve halen tüm dünyada askeri ve havacılıkta kullanılmaktadır. Bu isimler Amerika Birleşik Devletleri'nde Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü tarafından, uluslararası alanda ise Uluslararası Telekomünikasyon Birliği tarafından kabul edilmiştir. Çoğu ülke, her bir bandın hangi bölümlerinin sivil veya askeri kullanım için uygun olduğunu kontrol etmek için ek düzenlemelere sahiptir. ⓘ

Radyo spektrumunun yayıncılık ve elektronik karşı önlemler endüstrileri gibi diğer kullanıcıları, geleneksel askeri tanımlamaları kendi sistemleriyle değiştirmiştir. ⓘ

Radar frekans bantları ⓘ
Grup adı	Frekans aralığı	Dalga boyu aralığı	Notlar
HF	3-30 MHz	10-100 m	Kıyı radar sistemleri, ufuk ötesi (OTH) radarlar; 'yüksek frekans'
VHF	30-300 MHz	1-10 m	Çok uzun menzilli, yere nüfuz eden; 'çok yüksek frekanslı'. İlk radar sistemleri genellikle VHF frekansında çalışırdı, çünkü radyo yayınları için uygun elektronikler geliştirilmişti. Günümüzde bu bant çok sıkışıktır ve parazit nedeniyle artık radar için uygun değildir.
P	< 300 MHz	> 1 m	"P" "önceki" anlamına gelir, geriye dönük olarak ilk radar sistemlerine uygulanır; esasen HF + VHF. İyi bitki örtüsü penetrasyonu nedeniyle genellikle uzaktan algılama için kullanılır.
UHF	300-1000 MHz	0.3-1 m	Çok uzun menzilli (örneğin balistik füze erken uyarı), yere nüfuz eden, yapraklara nüfuz eden; 'ultra yüksek frekans'. Çok yüksek enerji seviyelerinde verimli bir şekilde üretilir ve alınır ve ayrıca nükleer karartmanın etkilerini azaltır, bu da onları füze tespit rolünde kullanışlı hale getirir.
L	1-2 GHz	15-30 cm	Uzun menzilli hava trafik kontrol ve gözetim radarı; "L" "uzun" anlamına gelir. Uzun menzilli erken uyarı radarları için yaygın olarak kullanılır, çünkü bu radarlar iyi sinyal alma özellikleri ile makul çözünürlüğü birleştirirler.
S	2-4 GHz	7,5-15 cm	Orta menzilli gözetim, Terminal hava trafik kontrolü, uzun menzilli hava durumu, deniz radarı; 'S' İkinci Dünya Savaşı sırasında kod adı olan 'sentimetric' içindir. L'den daha az etkilidir, ancak daha yüksek çözünürlük sunar, bu da onları özellikle uzun menzilli yer kontrollü önleme görevleri için uygun hale getirir.
C	4-8 GHz	3,75-7,5 cm	Uydu transponderleri; X ve S bantları arasında bir uzlaşma (dolayısıyla 'C'); hava durumu; uzun menzilli izleme
X	8-12 GHz	2,5-3,75 cm	Füze yönlendirme, deniz radarı, hava durumu, orta çözünürlüklü haritalama ve yer gözetimi; Amerika Birleşik Devletlerinde 10.525 GHz ±25 MHz dar aralığı havaalanı radarı için kullanılır; kısa menzilli izleme. Frekans 2. Dünya Savaşı sırasında gizli tutulduğu için X bandı olarak adlandırılmıştır. Şiddetli yağmur sırasında yağmur damlalarının kırınımı, algılama rolündeki menzili sınırlar ve bunu yalnızca kısa menzilli roller veya kasıtlı olarak yağmuru algılayanlar için uygun hale getirir.
K	18-24 GHz	1.11-1.67 cm	Almanca kurz kelimesinden gelir ve 'kısa' anlamına gelir. Su buharı tarafından 22 GHz'de emilmesi nedeniyle kullanımı sınırlıdır, bu nedenle her iki taraftaki Ku ve Ka bunun yerine gözetleme için kullanılır. K-bandı meteoroloji uzmanları tarafından bulutları tespit etmek için, polis tarafından da aşırı hız yapan sürücüleri tespit etmek için kullanılır. K-bandı radar silahları 24.150 ± 0.100 GHz de çalışır.
K_u	12-18 GHz	1,67-2,5 cm	Yüksek çözünürlüklü, uydu transponderleri için de kullanılır, K bandının altında frekans (dolayısıyla 'u')
K_a	24-40 GHz	0,75-1,11 cm	Haritalama, kısa menzil, havaalanı gözetimi; K bandının hemen üzerindeki frekans (dolayısıyla 'a') Kırmızı ışıkta geçen araçların plakalarının resimlerini çeken kameraları tetiklemek için kullanılan fotoğraf radarı 34.300 ± 0.100 GHz'de çalışır.
mm	40-300 GHz	1.0-7.5 mm	Milimetre bandı, aşağıdaki gibi alt bölümlere ayrılmıştır. Havadaki oksijen, diğer frekanslardaki diğer moleküller gibi 60 GHz civarında son derece etkili bir zayıflatıcıdır ve 94 GHz'de sözde yayılma penceresine yol açar. Bu pencerede bile zayıflama 22.2 GHz'de sudan kaynaklanan zayıflamadan daha yüksektir. Bu nedenle bu frekanslar genellikle sadece helikopterler için güç hatlarından kaçınma sistemleri ya da zayıflamanın sorun olmadığı uzayda kullanım gibi kısa menzilli çok özel radarlar için kullanışlıdır. Bu bantlara farklı gruplar tarafından birden fazla harf atanmıştır. Bunlar Baytron firmasına aittir, bu firma artık feshedilmiş olup test cihazları üretmektedir.
V	40-75 GHz	4.0-7.5 mm	Atmosferik oksijen tarafından çok güçlü bir şekilde emilir ve 60 GHz'de rezonansa girer.
W	75-110 GHz	2.7-4.0 mm	Deneysel otonom araçlar, yüksek çözünürlüklü meteorolojik gözlem ve görüntüleme için görsel bir sensör olarak kullanılır.

Modülatörler

Modülatörler, RF-darbesinin dalga biçimini sağlamak için hareket ederler. İki farklı radar modülatör tasarımı vardır:

Tutarlı olmayan anahtarlı güç osilatörleri için yüksek gerilim anahtarı Bu modülatörler bir yüksek gerilim kaynağından oluşan bir yüksek gerilim darbe üreteci, bir darbe oluşturma ağı ve bir tiratron gibi bir yüksek gerilim anahtarından oluşur. Örneğin, DC'yi (genellikle darbeli) mikrodalgalara dönüştüren özel bir vakum tüpü türü olan magnetronu beslemek için kısa güç darbeleri üretirler. Bu teknoloji darbeli güç olarak bilinir. Bu şekilde, RF radyasyonunun iletilen darbesi tanımlanmış ve genellikle çok kısa bir sürede tutulur.
Karmaşık ama uyumlu bir dalga formu için bir dalga formu jeneratörü ve bir uyarıcı tarafından beslenen hibrit karıştırıcılar. Bu dalga biçimi düşük güçlü/düşük gerilimli giriş işaretleri ile üretilebilir. Bu durumda radar göndericisi bir güç yükselticisi, örneğin bir klistron ya da bir katıhal göndericisi olmalıdır. Bu şekilde gönderilen darbe darbe-içi modüle edilir ve radar alıcısı darbe sıkıştırma teknikleri kullanmalıdır. ⓘ

Soğutucu

Seyahat eden dalga tüpleri ve klistronlar gibi 1.000 watt mikrodalga çıkışının üzerinde çalışan tutarlı mikrodalga amplifikatörleri sıvı soğutucu gerektirir. Elektron ışını, plazma oluşturmak için yeterli ısı üretebilen mikrodalga çıkışından 5 ila 10 kat daha fazla güç içermelidir. Bu plazma toplayıcıdan katoda doğru akar. Elektron ışınını yönlendiren aynı manyetik odaklama, plazmayı elektron ışınının yoluna zorlar ancak ters yönde akar. Bu da Doppler performansını düşüren FM modülasyonuna neden olur. Bunu önlemek için, minimum basınç ve akış hızına sahip sıvı soğutucu gereklidir ve normalde Doppler işleme kullanan çoğu yüksek güçlü yüzey radar sistemlerinde deiyonize su kullanılır. ⓘ

Coolanol (silikat ester) 1970 lerde birçok askeri radarda kullanıldı. Bununla birlikte, higroskopiktir, hidrolize ve yüksek derecede yanıcı alkol oluşumuna yol açar. Bir ABD Donanma uçağının 1978'deki kaybı silikat ester yangınına bağlanmıştır. Coolanol ayrıca pahalı ve toksiktir. ABD Donanması atıkların, hava emisyonlarının ve atık su deşarjlarının hacmini ve toksisitesini ortadan kaldırmak veya azaltmak için Kirliliği Önleme (P2) adlı bir program başlatmıştır. Bu nedenle, Coolanol günümüzde daha az kullanılmaktadır. ⓘ

Yönetmelikler

Radar (ayrıca: RADAR), Uluslararası Telekomünikasyon Birliği'nin (ITU) ITU Radyo Yönetmeliği'nin (RR) 1.100. maddesinde şu şekilde tanımlanmaktadır:

Belirlenecek konumdan yansıyan veya yeniden iletilen radyo sinyalleri ile referans sinyallerinin karşılaştırılmasına dayanan bir radyodeterminasyon sistemi. Her radyodeterminasyon sistemi, sürekli ya da geçici olarak çalıştığı radyokomünikasyon servisine göre sınıflandırılır. Tipik radar kullanımları birincil radar ve ikincil radardır, bunlar radyolokasyon servisinde veya radyolokasyon-uydu servisinde çalışabilir. ⓘ

Konfigürasyonlar

Radar, gönderici, alıcı, anten, dalga boyu, tarama stratejileri, vb. açısından çeşitli konfigürasyonlarda gelir.

Bistatik radar
Sürekli dalga radarı
Doppler radar
Fm-cw radar
Monopulse radar
Pasif radar
Düzlemsel Dizi Radar
Pulse-doppler
Sentetik açıklıklı radar
- Sentetik olarak inceltilmiş açıklıklı radar
Chirp göndericili ufuk ötesi radar ⓘ