RADAR

RADAR; Aim. 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, İkinciDünyâ 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 hülyâsmın 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 alman 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 almana 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 ayrıntılıolarak 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 radanndakine 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-radarimn getirdiği tahditler şöylece sıralanabilir:
a) CW-radarı mesâfe bilgisi vermez. Sâdece
yarım dalga boyundan-genelde bir metreden azmesâfe
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-radarmın 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.
Alman 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
alman referans işâretin, ekran üzerinde yatay taramayı
başlattığını düşünelim. Taramanın osiloskop
ekranını baştan başa katetmesinin ifâde ettiği
mesâfe tarama devresinin parametreleriyleayarlanabilir. Bu arada yansıyan işâret osiloskobun
diğer saptırma devrelerine uygulanırsa iz,
üzerinde bir çıkıntı şeklinde ortaya çıkar. Bu durumda
tarama süresi 1 0 0 mikrosaniye ise ve alınan
işâretle ilgili çıkıntı ekranın dörtte birinde
ortaya çıkmışsa, tespit edilen cismin radara olan
mesafesi 1/4×100=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 bağınlmca, ses dalgaları bir sâniye içerisinde
dağa ulaşır, oradan yansıyan ses dalgalan da bir sâniye
içerisinde tekrar ilk çıktığı noktaya ulaşır.
Toplam olarak sesin çıkışı ile duyuluşu arasında ikisaniye 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 1 0 0 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.
2 0 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 hassasiyeti 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: Darbeli modülasyon esasına
göre çalışan bir radar sistemine âit blok diyagram
aşağıdaki şekilde görüldüğü gibidIir.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 alman
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, bâzılannda 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.
ECM ise aktif olarak düşman radar alıcılarını yanıltmak
için değişik frekanslarda yayın yaparlar;
pasif olarak da muhtelif yayınlan 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 modem radarların yapımına geçilmiş
oldu.