Radio Detection and ranging kelimelerinin baş harflerinden oluşmuştur. Cisimlerin mesafe istikamet ve yükseklikleri hakkında radyo tarama cihazıdır. Günümüzde radar terimi iki tip cihaz için kullanılmaktadır;

-Primary Surveillance Radar(PSR): Sadece yer cihazları yardımıyla çalışır.
-Secondary Surveillange Radar(SSR): Hava ve yer cihazlarına ihtiyaç duyar.


Radarın icadı ve geliştirilmesi herhangi bir ülkeye yada kişiye mal edilemez. Radar değişik ülkelerden birçok bilim insanının gelişmesine katkıda bulundu. Radarın tarihçesinde ki önemli temel bilgilere ve buluşlara ait bazı kilometre taşları şöyle sıralanabilir:

1865 - İngiliz fizikçi James Clerk Maxwell elektromanyetik dalgaları ve bunların yayılmasını açıklayan elektromanyetik ışık kuramını ortaya attı.
1886- Alman fizikçi Heinrich Rudolf Hertz elektromanyetik dalgaları keşfetti ve Maxwell'in kuramını kanıtladı.
1904- Alman yüksek frekans teknisyeni Christian Hülsmeyer su üzerinde ki trafiği denetlemek için „telemobiloskopu” icat etti. Bu alet metal bir nesneden çarparak dönen elektromanyetik dalgaların süresini ölçüyor ve böylece menzil hesaplanabiliyordu. Bu ilk pratik radar denemesi için Hülsmeyer patent başvurusunda bulundu.
1921- Albert Wallace Hull tarafından güçlü gönderici tüpü magnetron icat edildi.
1922- ABD Donanma Araştırma Laboratuarından A. H. Taylor ve L.C.Young ilk kez bir tahtadan gemiyi algılamayı başardılar.
1930- Yine ABD Donanma Laboratuarından L. A. Hyland bir uçağı algıladı.
1931- Bir gemiye radar takıldı. Alıcı ve verici anteni olarak boynuz ışın yayıcı bulunan parabolik anten kullanıldı.
1936- Metcalf ve Hahn tarafından yükselteç veya osilatör olarak kullanılan klistron bulundu.
1939- İngiltere Birmingham Üniversitesinden John Randall ve Henry Boot adlı iki fizikçi hafif fakat güçlü mikrodalga radarını geliştirdiler ve bu radar B-17 bombardıman uçaklarına takıldı. Bu denizaltı savaşlarında bir dönüm noktası oldu.
1940- ABD, Rusya, Almanya ve Japonya'da muhtelif radar tesisleri geliştirildi.

2. Dünya Savaşı sırasında silah sistemlerinin gelişmesi ile radar teknolojisinin olağanüstü gelişmesine yol açtı ve özellikle buna bağlı olarak hava savunma sistemleri kurulmaya başlandı. Savaş sonrasında NATO ve Varşova Paktı üyesi ülkelerin ortak sınırlarında birçok radar sistemi yerleştirildi.
İkinci Dünya Savaşından sonra radar yöntemi „barışçıl kullanım” olarak adlandırılan bir yönde kullanılmaya başlandı. Günümüzde radar günlük hayatta çok sık kullanılmaktadır.
RADAR TEMEL PRENSİPLERİ
Aşağıda ki resim bir birincil radarın çalışma prensiplerini göstermektedir. Radar anteni hedefe bir mikrodalga sinyali yollar, hedefe çarpan sinyal yansır ve bir alıcı cihaz tarafından alınır. Alıcı anten tarafından alınan elektrik sinyaline yansıma veya dönüş sinyali denir. Radar sinyali güçlü bir yüksek frekans üreteci tarafından üretilir ve çok hassas bir alıcı tarafından yeniden alınır.

Tüm hedefler dağınık yani çok değişik yönlere yansıma yaparlar.Yansıma sinyallerine serpme adı verilmektedir. Backscatter (Geri Serpme) hedefe gidiş yönünün tam tersine olan yansıma sinyalleri için kullanılan bir İngilizce terimdir.
Radar sinyalleri geleneksel PPI (plan position indicator) olarak adlandırılan ekranlarda görüntülenir. Bununla beraber çok daha gelişmiş radar görüntüleme sistemleri de bulunmaktadır. Ekranda merkezden kenara doğru dönen parlak çizgi antenin yönünü ve hedefin yan açısını belirtir.
Mesafe yüksek frekanslı sinyalin yayılma süresi ve c0 yayılma hızından faydalanılarak hesaplanır. Hedefin gerçek mesafesine eğimli mesafe denir. Eğimli mesafe radarla sinyalin yollandığı hedef arasında ki kuş uçuşu mesafedir. Yatay mesafe hedefin yeryüzündeki izdüşüm noktası ile radar arasında ki yatay mesafe olup tek başına gerçek mesafeyi vermez, ayrıca hedefin yüksekliğinin de bilinmesi gerekir. Süre hesabında dalganın hem gidiş ve hem de dönüş süresini dikkate almak gerekir. Ve eğimli mesafe aşağıda ki formül ile verilir:
R=Co.t/2 C0 = ışık hızı = 3•108 m/s t = geçen süre
Mesafe birimi olarak hava trafiğinde tarihsel nedenlerden ötürü olarak deniz mili kullanılmaktadır. Hava savunma kapsamında ise kilometre kullanılmaktadır.

HASSASİYET
Hassasiyet bir nesnenin tahmin edilen veya ölçülen konumunun ve/veya hızının verilen bir zaman dilimi içerisinde ki gerçek konumu veya hızı arasında ki uyum derecesidir. Radyo yöngüdüm (navigasyon) başarım hassasiyeti genellikle istatistiki sistem hatası olarak sunulur ve aşağıdakiler gibi belirtilir:
1-Hesaplanabilir: Bir konumun yeryüzü coğrafik koordinatlarına göre hassasiyeti
2-Tekrarlanabilir: Bir kullanıcının daha önceden koordinatları aynı radyo yöngüdüm sistemini kullanarak ölçülmüş eski bir konuma tekrar dönebilme hassasiyeti
3-Göreli (relatif): Bir kullanıcının (diğer mümkün olabilecek tüm hataları göz ardı ederek) gerçek konumu diğer bir konuma göre tayin edebilme hassasiyeti.
Bazı radarlara ait değerler:
radar azimut açı hassasiyeti menzil hassasiyeti yükseklik hassasiyeti
Bora 550
< ±0.3° < 20 m
LANZA
< ±0.14° < 50 m 340 m (at 185 km)
MSSR-2000
< ±0.049° < 44.4 m
STAR-2000
< ±0.16° < 60 m
Variant
< ±0.25° < 25 m



İstenen hassasiyetin belirtilen değeri rapor edilen değerin gerçek değere göre belirsizliğini temsil eder ve gerçek değerin belirtilen olasılıkla bulunduğu aralığı gösterir. Tavsiye edilen olasılık seviyesi bir değişkenin normal (Gauss) dağılımı için 2. seviye ye karşılık gelen % 95 değeridir. Tüm bilinen düzeltmelerin hesaba katıldığı ifadesi rapor edilen değerlerde ki hataların sıfıra yakın bir ortalama değere ( veya biasa) sahip olduğu anlamına gelir.
Herhangi bir kalıntı biası belirtilen hassasiyetle karşılaştırıldığında küçük olmalıdır. Gerçek değer, işletme şartları altında ölçülen ve/veya gözlemlenen temsili örnek değişkenin istenen zaman, alan ve/veya hacım aralığında ki konum ve cepheyi dikkate alarak kusursuz olarak karakterize eden değerdir.
Bir nesnenin konumunda ki tayin hassasiyeti radarın çözünürlük kabiliyeti ile karıştırılmamalıdır.

MENZİL ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ

Bir radarın hedef çözünürlüğü bu radarın gerek menzilde ki gerekse azimut (yatay) açısal çok yakın açıklıklarda bulunan hedefleri birbirinden ayırt etme yeteneğidir. Çok hassas olması gereken Silah-Kontrol radarları hedefleri sadece metreler mertebesinde birbirinden ayırt edebilmelidir. Arama radarları genellikle daha az hassastır ve birbirinden yüzlerce metre veya hatta mil açıklıkta bulunan hedefleri ayırt edebilir. Çözünürlük genellikle ikiye ayrılır; menzil çözünürlüğü ve azimut açısı çözünürlüğü.

Menzil çözünürlüğü aynı azimut açısında fakat farklı menzillerde bulunan iki veya daha fazla hedefi birbirinden ayırt etme yeteneğidir. Menzil çözünürlüğünün kalitesi gönderilen palsın genişliğine, hedeflerin tip ve şekline, ve alıcının ve ekranın verimine bağlıdır. Menzil çözünürlüğünde pals genişliği en önemli etmendir. Diğer bütün etmenler en üst verimlilikte iken iyi tasarlanmış bir radar sistemi yarım pals zaman genişliği açıklıkta bulunan hedefleri birbirinden ayırt edebilmelidir. Bu nedenle bir radar sisteminin teorik menzil çözünürlüğü aşağıda ki formülden hesaplanabilir:
Sr>Co.Pw/2
Bir örnek, birbirine çok yakın duran iki hedef:

Frekans ve Dalga Boyu Bantları
Elektromanyetik dalgaların izgesi (spektrumu) 1024 Hz lik frekanslara kadar bir bölgeyi kaplar. Bu geniş kapsamlı frekans bölgesi farklı fiziksel özellikleri nedeniyle değişik alt bantlara ayrılırlar.
Frekansların değişik bantlara ayrılması önceleri tarihsel kökenli ve ancak artık modası geçen ölçütlere göre yapılıyordu ve sonrasında bugün uluslararası kullanımda olan yeni bir frekans bant sistemi ortaya çıktı. Ancak literatürde kısmen hala alışılmış frekans bant adları da kullanılmaktadır.
Aşağıda ki grafikte frekans bantları topluca yer almaktadır:

Frekansın değeri tam olarak bilinmeden, yeni frekans bantlarında bir sınıflandırma yapmak her zaman mümkün olmaz. Hatta imalatçı firma dokümanlarında bile alışılmış frekans bant adları yer almaktadır. Almanya'da ki firmalarca hala yaygın olarak eski Alman normuna uygun frekans bant adlarının kullanıldığına dikkat etmek gerekir. „C-bant ailesi” olarak adlandırılan radar cihazları güvenli biçimde yeni G-bandında çalışmakta, „L” harfini adında bulunduran (örneğin SMART-L) artık L-bandında değil fakat D-bandında çalışmaktadır.
Radar cihaz frekansları 30 MHz den yaklaşık 98 GHz e (saniyede 98.000.000.000 salınım!) olan bir bölgeye yayılır. Belirli radar uygulamaları için bazı belirli frekanslar tercih edilir. Uzun menzilli radarlar en çok D-bandı dahil altındaki frekanslarla çalışırlar. Uçuş güvenlik radarlarından Havaalanı Gözetim Radarı (Airport Surveillance Radar, ASR) 3 GHz, benzeri şekilde Hassas Yaklaşım Radarı (Precision Approach Radar, PAR) 10 GHz in biraz altında çalışırlar.
Yandaki resim radar cihazları tarafından kullanılan frekans bantlarını göstermektedir.
RADAR SİSTEMLERİNİN SINIFLANDIRILMASI

İstenen bilginin ne olduğuna bağlı olarak radar üniteleri farklı kalite ve teknolojilere sahip olmaları gerekir. Bu kapsamda kalitelerine ve kullandıkları tekniklere bağlı olarak radar üniteleri aşağıda görüldüğü gibi sınıflanır:



İMGELİ RADAR / İMGESİZ RADAR

Radar cihazları ikiye kategoriye ayrılır: Resim-veren radar (imaging radar) yöntemi ve resim-vermeyen (non-imaging radar) radar yöntemi. Resim veren tip radar yöntemi alınan bilgilerden bir harita benzeri resim türetmeye çalışır. Klasik bir uygulama örneği olarak meteorolojik radar ve askeri hava gözetim radarı gösterilebilir. İmgeli radarlar yeryüzünü, diğer gezegenleri, astroidleri ve diğer göksel nesneleri haritalamak ve askeri amaçlı olarak hedefleri kategorize etmek için kullanılır.
İmge olmayan radar yönteminde ölçüm sonuçları sayısal değerlerle olarak verilir. Uygulama örnekleri olarak, radar-yükseklik ölçer ve hız ölçer verilebilir. İmge vermeyen ikincil radar yöntemiyle, üst sınıf modern taşıt araçlarında kullanılan immobilizerli (hareketi bloke edici) kontak anahtarının aracın içinde olup olmadığını tespit ederiz.


BİRİNCİL RADAR

Bir Birincil Radar hedeften yansıyan yüksek frekanslı sinyaller gönderir. Oluşan yansımalar radar tarafından alınır ve değerlendirilir. İkincil (sekonder) radar ünitelerinden farklı olarak bir birincil radar kendi gönderdiği sinyallerden yansıyan dönüş sinyallerini alır.

İKİNCİL RADAR

Bu radar ünitelerinde uçakta bir transponder (transmitting responder) bulunur ve ikincil radardan gönderilen kodlanmış sinyalleri alır. Uçaktaki transponderde üretilen kodlanmış aktif yanıt sinyali radara döner. Bu yanıt sinyali bir birincil radar ünitesinin elde edebileceğinden çok daha fazla bilgi ihtiva eder (örneğin yükseklik, tanıtım kodu veya uçakta ki radyo temas kaybı arızası problemleri gibi).

PALS RADARLARI

Pals Radarları Üniteleri pals biçimli yüksek frekanslı sinyaller yayarlar. Palsı takiben ikinci bir pals yollanmadan önce gelen yansıma sinyali alınabilmesi için uzunca bir ara verilir. Anten konumu ve yansıma sürelerinden faydalanılarak yön, menzil ve bazen de gerektiğinde hedefin yüksekliği (irtifası) belirlenir.

SÜREKLİ DALGA RADARI

Sürekli radar üniteleri sürekli olarak yüksek frekanslı bir sinyal gönderirler. Yansıma sinyali daimi olarak alınır ve işlenir. Alıcının mutlaka gönderici ile aynı yerde bulunması gerekmez. Eğer daha uzakta bulunan bir alıcı gönderilen ve yansıyan sinyallerin sürelerini karşılaştırabilirse kuvvetli her bir radyo vericisi ayrıca bir radar göndericisi gibi de çalışabilir. ABD deki yapılan çalışmalar üç ayrı TV vericisinden gönderilen sinyallerin değerlendirilmesi ile bir uçağın konumunu kesinlikle tayin etmenin mümkün olduğunu göstermiştir (pasif radar).

MODULE EDİLMEMİŞ SÜREKLİ DALGA RADARLARI


Bu cihazlardan gönderilen sinyallerin genlik ve frekansları sabittir. Bu ekipmanlar daha ziyade hız tayini konusunda yeteneklidirler. Menzil ölçemezler. Trafik polislerince hız ölçümlerince kullanılan cihazlar örnek olarak verilebilir. Lazer frekansında çalışan yeni kılan cihazlar (LIDAR) hızın yanında diğer parametreleri de ölçerler.

MODULE EDİLMİŞ SÜREKLİ DALGA RADARI

Gönderilen sinyalin genliği sabit olup frekansı modüle edilir. (İngilizce'si.: Frequency Modulated Continuous Wave radar). Geçen süreleri hesaplayarak menzil tayini mümkündür. Frekans kaydırılması sayesinde mesafe (= yükseklik) tayin edilebilir. Bu cihazların avantajı yansıyan sinyallerin alınabilmesi için bir bekleme süresini gerektirmemesi ve ölçüm sonuçlarının kesintisiz alınabilmesidir. Bu radarlar ölçülecek menzillerin çok büyük olmadığı ve daimi ölçümü gereken parametrelerin istendiği (örneğin uçakların uçuş yükseklikleri ve meteorolojik radarlarda rüzgar profili ölçümleri gibi) yerlerde kullanılırlar.
Benzeri prensipler pals süreleri çok uzun olup ve aynı zamanda iyi bir menzil çözünürlüğü istenen radarlarda da kullanılır. Sıklıkla bunlar pals sıkıştırma tekniği sayesinde gönderdikleri sinyal zarfında menzil çözünürlüğü elde edebilmek için gönderdikleri palsları ilaveten modüle ederler.

PRİMER GÖZETİM RADARI

Birincil radarın en önemli özelliği: Pasif yansımalarla çalışır. Yüksek frekanslı palslar hedeften yansır ve bunlar bu radar ünitesi tarafından tekrar alınır. Yansıyan sinyallerin kaynağı radar ünitesi tarafından gönderilen palslardır.

SECONDER GÖZETİM RADARI

İkincil radar üniteleri farklı prensiple çalışır: Bunlar aktif yanıt sinyallerini kullanır. İkincil radar üniteleri sorgulama palsları denen gene yüksek frekanslı palslar gönderir. Bunlar basitçe yansıtılmaz, fakat hedefte bulunan transponder vasıtasıyla alınır ve işlenir. Arkasından hedefteki transponder farklı bir frekanstan cevap mesajı üretir ve yollar.
-- Farklı prensiplerle çalışmalarından dolayı her iki sistemin kendisine göre avantajları ve dezavantajları vardır. Birincil radarla hedefle ilgili güvenilir yön, yükseklik ve menzil gibi bilgiler alınabilirken, ikincil gözetim radarlarıyla kimlik tanıma ve hatta yükseklik gibi bilgilerde ilaveten alınabilmektedir.
Bahsedildiği gibi bunun için hedefte bulunan transponderin birlikte çalışmasına ihtiyaç vardır. Diğer taraftan hedefin bu aktif çalışması ile, azami menzil aynen korunarak birincil radarda hem sinyalin gitmesi - dönmesi ve öte yandan ikincil radarda sinyalin sadece gitmesinin radar denkleminde hesaba katılması nedeniyle radar çıkış gücünde etkili bir düşüşe sebep olmaktadır.
Bir referans değer olarak > 1000 faktörü varsayılabilir. Bunun getirisi; daha çok basit, daha çok ucuz ve daha çok küçük bir verici kullanma imkanı sağlamasıdır. Aynı zamanda aktif yanıt güçlerinin yansıma güçlerinden daha yüksek olması sebebiyle alıcı daha az hassas olabilir. Bu şartlar altında yan lob sinyallerin alınması ciddi bir şekilde olumsuz etkilenir. Bu bakımdan yan lobların bastırılması için uygun önlemler alınması gerekir.
Gönderilen ve alınan frekansların farklı olması nedeniyle herhangi bir MTI (Moving Target Indication [Hareketli Hedef Belirtisi]) ten kaynaklanan gürültüler meydana gelmez. Böylece yer yüzeyinin yarattığı gürültüleri bastırmak için önlem almaya da gerek kalmaz. Öte yandan parazitli bir frekanstan farklı bir frekansa geçiş mümkün değildir. Bir ikincil radar tesisinde özel gürültüler cihazlarda ilave bağlantı önlemleri alınmasını gerektirir.

Frekans Modülasyonlu Sürekli Dalga Radarı

Sürekli dalga radarları, zaman referansları olmayışı nedeniyle mesafe ölçememeleri gibi bir dezavantaja sahiptir. Hareket etmeyen nesnelerin mesafe ölçümlerinin yapılmasına imkan sağlayacak böyle bir zaman referansı, bir frekans modülasyonu (Frequency-Modulated Continuous Wave radars = FMCW) sayesinde mümkün olabilir. Bu yöntemde frekansı periyodik olarak değiştirilen bir sinyal yollanır. Bu, darbe radarında olduğu gibi yansıma sinyali alındığında bir zaman kaymasına sahiptir ve frekans karşılaştırması sayesinde mesafe tayin edilebilir. Periyodik olarak bir zaman dilimi içerisinde en fazla sayıda tekrarlayan, şüpheli yansımaların beklenmediği karmaşık frekans örneği yollandığı pekala düşünülebilir. En basitinden nispeten küçük temiz bir ölçüm bölgesine sahip testere dişli yada üçgen modüle dalga seçilebilir.

Resim 1: FMCW-Radarı ile mesafe tayini
Bu tarz mesafe tayini örneğin, uçaklarda radyo altimetrelerinde veya yer yüzeyinden sabit uçuş yüksekliğinin ölçüldüğü yer takip radarlarında kullanılır.

Bir Radar Anteninin İşlevleri

Anten bir radar tesisinin en hassas parçalarından biridir ve aşağıda ki işlevleri yerine getirir:
• Göndericiden gelen yüksek frekanslı enerjiyi elektromanyetik alana çevirir ve gücü belirli bir yöne yönlendirir. Bu işlemi aynı zamanda yansıma sinyalleri alarak ters yönde yerine getirir.
• Anten gerekli anten diyagramının korunmasını ve uzayda istenen güç dağılımının sağlanmasını üstlenir. Yeterli hassasiyet ve çözünürlük yeteneğini sağlayabilmesi için anten diyagramının yan açısı çok dar olmalıdır.
• Anten hedefe ait alınan verileri güncelleyebilecek kadar hızlı olmalıdır. Taramayı mekanik olarak yapan bir antenin çok hızlı dönmesi gerekir. Anten yansıtıcılarının boyutlarının bazı frekans aralıklarında çok büyümesi nedeniyle hızlı dönüş zorunluluğu beraberinde bazı mekanik sorunları da getirir.
• Anten güncel yayın açısını çok hassas ölçmelidir.
Anten konstrüksiyonu her türlü hava koşulları altında bu görevleri yerine getirebilecek kadar sağlam olmalıdır. Bu yüzden çok kötü hava koşulları altında çalışmayı garantileyebilmek için Radome olarak adlandırılan korumalı radar kubbelerine monte edilir.
Bir radar tesisinin güç kapasitesi basitçe matematiksel olarak efektif anten boyutu ile gönderilen gücün çarpımına doğru orantılıdır. Antene yapılacak her yatırım her zaman antenin güç kapasitesini doğrudan olumlu etkiler.
Antenlerde ki bu gereksinimler göz önüne alındığında temel olarak iki türlü radar anteninden bahsedilir:
• Parabolik antenler ve
• Faz Sıralı Antenler.

Parabolik Antenler

Parabolik antenler radar tekniğinde kullanılan anten tipleri arasında en sık karşılaşılan bir anten biçimidir. Resimde bir „normal” (simetrik) parabol anten ana hatlarıyla gösterilmiştir. Odak noktasında bulunan bir kaynaktan parabolik antene ışınlar gönderilir. Bu kaynağa „Birincil Besleme” yada sadece „Besleme” denilir.
Bir dönel parabolidin kesiti olup çoğunlukla bir metal konstrüksiyon, yada çoğu kez kafes ağla kaplı bir metal çerçeve olan bu parça yansıtıcı olarak anılır. Metal ağda ki boşluklar λ / 10. dan küçük olmalıdır. Bu yansıtıcı elektromanyetik dalgalar için bir ayna gibi çalışır.
Reflekt yüzeyine gelen tüm ışınlar optik kanunlarına (geometriye) uygun olarak anten eksenine paralel biçimde yansıtılırlar. Besleme kaynağından küresel biçimde yayılarak yansıtıcıya varan bu ışınlar yansıtıcı tarafından 180° faz farkıyla yansıtılırlar ve bütün ışınların paralel yayıldığı düz bir dalga cephesi oluştururlar. Bu şekilde ışınlar parabol eksenine dik bir düzleme kadar yollarına devam ederler.

Grafik bir yuvarlak yansıtıcının ideal biçimini göstermektedir ve bu anten Kalem Işın olarak anılan çok dar bir ışın meydana getirir. Yansıtıcı bir eliptik biçime sahipse üreteceği ışın biçimi bir pervane kanadına benzer. Araştırma radarları düşey ve yatay farklı anten diyagramlarına sahiptir: Yatay açıda çok dar kalem ışın ve düşey açıda klasik Kosekant² -diyagramı.
Bu ideal durum ancak pratikte olmaz. Üretim tekniklerinde ki yetersizliklerden dolayı ışın deseni topuz biçimine dönüşür.

Faz Dizi Antenler

Bu antenlerde ki önemli prensip girişimdir; yani iki (veya daha fazla) sinyalin faza bağımlı örtüşmesidir. Aynı fazdaki sinyaller (1. nolu resimde ki grafikte aynı renkte görülen) kuvvetlendiğini ve zıt fazlı sinyallerin ise birbirini yok ettiğine gözleyiniz. Eş darbe zamanlı iki sinyal gönderildiğinde örtüşme meydana gelir; sinyal ana yönde kuvvetlenirken yan yönlerde zayıflar. Burada her iki boynuzdan yayınlanan sinyaller aynı fazdan beslenmektedir. Sinyal ana yönde kuvvetlenmektedir.

Resim 1: İki aynı fazda beslenen anten elemanları

Resim 2: İki zıt fazda beslenen anten elemanları
Bu grafikte (Resim.2) alttaki boynuzdan çıkan sinyal üstteki boynuza göre yaklaşık 10° faz kaymalı (erken) gönderilmektedir. Bu nedenle yayılan toplam sinyallerin ana yönü yukarıya doğru kaymış bulunuyor.
(Grafikte ki boynuzlarda yansıtıcı kullanılmamıştır. Bu nedenle anten diyagramında ki geri topuz ana topuzla aynı büyüklükte görülmektedir.)
Yayınlanan sinyal bir faz kontrol modülü ile kumanda ediliyorsa, yayın yönü keza elektronik olarak kontrol edilebilir. Anten alanının ana yönüne dikey istikamette bulunan bir anten düzeninin etkinliği en yüksek değere sahip olurken, ana yöndeki uç bir uç salınımda istenmeyen yan topuzların sayı ve büyüklükleri artması ve aynı zamanda etkin anten alanının küçülmesi nedeniyle bu olgu tümüyle sınırsız değildir. Sinüs kuralı ile gerekli faz kayma miktarı hesaplanabilir.
Bir anten alanında herhangi anten konstrüksiyonu yayın elemanı olarak kullanılabilir. Bir faz dizi anten için her bir yayın elemanı faz kayma kontrolü için kumanda edilmeli ve bunun sonucu olarak yayın ana yönünün değiştirilebilme imkanı sağlanmalıdır. Hem yatay ve hem de düşey düzlemde yayın demeti elde edebilmek için bir anten alanında çok sayıda yayın elemanı kullanmak gerekir. RRP-117 tip antende bu yayın elemanlarından 1548 adet bulunmaktadır.

Radar Göndericilerine Genel Bir Bakış

Bir radar göndericisi (vericisi) yüksek güçte kısa zaman süreli yüksek frekanslı darbe yollar. Bir radar göndericisinden beklenen teknik özellikler şunlardır:
• Radar göndericisi istenen darbe gücünü üretecek YF (yüksek frekans) gücünü sağlayacak kapasiteye sahip olmalıdır.
• Radar göndericisi uygun YF bant genişliğini sağlayabilmelidir.
• Radar göndericisi daha fazla miktarda sinyalin işlenebilmesine imkan sağlayabilecek yeterli frekans kararlığına sahip YF gücünü üretebilmelidir.
• Radar göndericisi kolayca modüle edilebilmeli ve darbe biçimiyle ilgili istenen gereksinmeleri sağlayabilmelidir.
• Radar göndericisi verimli, güvenilir ve bakımı kolay olmalı; bunun yanında uzun ömürlü olmalı ve fazla masraflı olmamalıdır.
Radar göndericilerinin en hayati noktası daima yüksek güç nihai kademesi olmuştur, bu yüzden ağırlıklı olarak bu bölümde güç üretiminin değişik biçimleri ele alınacaktır:

• Çok sık kullanılan gönderim biçimi, örneğin magnetron göndericisi gibi bir yüksek gerilimli darbe ile anahtarlanan, kendiliğinden salınan osilatördür. Gönderici için bu yüksek gerilimli darbe beslemesi bir modülatör tarafından sağlanır. Bu gönderim sistemi POT (Power-Oszillator-Transmitter) olarak da adlandırılır. POT a sahip radar cihazları ya evreuyumsuz (non-coherent) yada sözde evreuyumludur (pseudo coherent).
Bir diğer sistem PAT (Power-Amplifier-Transmitter) olarak bilinir. Bu gönderim sisteminde, bir dalga-biçim üretecinde gönderim darbesi küçük güçte üretilir ve arkasından bir yükselteç ile (amplitron, klistron, yürüyen dalga tüpü veya bir katı hal yükselteci) istenen seviyeye yükseltilir. Çoğunlukla PAT sistemine sahip radar cihazı tam evreuyumludur.

• PAT sisteminin özel hali aktif antendir.
• her bir anten elemanı veya
• anten elamanları grupları
kendilerine özgü yükselteçlerle donatılmıştır.
Resimde tarihi bir Rus radar cihazı olan P-37 „Bar Lock” a ait gönderici kabini görülmektedir. Bu, yüksek güç osilatörü olarak, YF enerjisi dalga kılavuzu vasıtasıyla beslenen, magnetron kullanılan tipik bir POT göndericidir. Güçlü daimi mıknatıslara sahip bu magnetronlar resimde dolabın orta bölümde görülmektedir. Sağda hemen yanında tiratronlu (tyratron) modülatör bloğu yer almaktadır. Alt bölümde darbe transformatörü, şarj diyotlu darbe biçimleme devresi ve yüksek gerilim transformatörü görülüyor.

Süperheterodin alıcılar

Alınan yüksek frekanslı sinyallerden istenen bilgileri almak için bu sinyallerin yükseltilmesi ve tekrardan düşük frekanslı bir video sinyaline dönüştürülmesi gerekir. Bir süperheterodin alıcının görevi bu işlevleri yerine getirmektir.

Resimde tipik bir süperheterodin alıcı blok şeması görülmektedir. Radyo frekansında taşıyıcı sinyaller anten üzerinden gelir ve süzgeçten geçirilir. Süzgeçten yalnızca istenen frekans bandında ki frekansa sahip sinyaller geçer. Bu frekansa sahip sinyaller karıştırıcı katına aktarılır. Karıştırıcıya bir girişte lokal osilatörden yapılır. Bu iki sinyal girişir ve iki frekans arasında ki fark kadar bir değere sahip ara frekans sinyalleri elde edilir. Ara frekans sinyal taşıyıcısı ara frekans yükseltecine uygulanır. Yükseltilen bu sinyaller demodülatöre yollanır. Demodülatör çıkışı ise girişte ki sinyalin video bileşenidir.

Yüksek frekans ön yükselteci (Eşlenik frekans [image frequency] süzgeci)

Eşlenik frekans süzgeci, eşlenik frekansların sınır frekanslarının dışında kalacak şekilde tasarlanmış, çoğunlukla geniş bantlı yüksek frekans bir ön yükseltecidir. Yükselteç bu şekilde istenmeyen sinyaller süzerek alıcının duyarlılığına katkıda bulunur.
Daha eski bazı radar cihazlarında bu düşük gürültülü ön yükselticiler bulunmaz. Yansıma sinyali doğrudan bir kristal karıştırma katına verilir. Bunun bazı dezavantajları vardır; bir alım sinyaline ayarlanmış (tuned) bir alıcıyla, tümüyle farklı iki göndericiden alım yapmak pekala mümkündür.
Bu gereksinimi duyulan eşlenik frekans süzgecine rağmen, alıcının bant genişliği bununla birlikte ara frekans değerinden önemli ölçüde büyük olamaz. Bu dezavantajı dengelemek için, birden fazla karıştırma katı ve sonucu olarak birden fazla ara frekansı bulunan, çift süperheterodin alıcı kullanılır.
Karıştırma katı
Yüksek frekansta çalışan bir radyo alıcısının karıştırma katının en önemli parçası çoğu kez bir karıştırma diyotudur.
• fzf = fempf - fosz
• fzf = fosz - fempf Bir negatif frekansı, pozitif bir frekanstan ayırt edebilen herhangi bir aygıt var olmadığından aşağıda ki formülde verilen frekans farklarının "mutlak değerini" ölçebiliriz:
fzf = | fosz - fempf |
also der „Betrag” der Differenz der Frequenz.
Sonuçtan farklı anlamlar çıkarabiliriz: bir ikinci, osilatör frekansına zıt bir değere sahip „eşleniklenmiş”, frekansta keza aynı işi yapar. Örneğin 60 MHz lik ara frekans ve 1090 MHz lik osilatör frekansımız olsun, alıcı hem (1090 + 60 = 1150) MHz ve hemde (1090 - 60 = 1030) MHz ta çalışacaktır. Bunlardan biri istenmeyen eşlenik frekanstır! Bu yüzden eşlenik frekans süzgeci istenmeyen frekansı geçirmez.

Ara frekans süzgeci

Eşlenik frekanslı sinyaller hariç, diğer istenmeyen diğer tüm sinyaller ara frekans süzgecinde bloke edilir. Ara frekans süzgeci çoğu kez bir yada birden fazla, ara frekansı belirli bir ölçüde geçişine müsaade eden bant-geçiren-süzgeçlerden meydana gelir.
Bu bant genişliği, örneğin, daha büyük Doppler frekanslı yansımaları almak için gereklidir. Radar alıcılarında bu bant genişliği çoğu kez 3 ila 5 MHz arasındadır ve bu değeri de aşabilir.
Konu üzerinde çok durduk, ama son olarak darbelerin yükselen kenarında (rising edge) alındığını da söyleyelim. Eğer ara frekans süzgecinin bant genişliği dar ise darbe yan kenarları kaybedilir ve dikdörtgen darbeler yerine, darbelerin temel frekansında (base frequency) bir frekansa sahip sinüs yarım dalgaları alınır.
Darbe biçiminde (keza temel frekansın harmoniklerin de) bilgiler gizlenmiş olarak bulunur. Hatta bunları ortaya çıkramak için masraflı Fourier analiz yöntemleri kullanılır. Bu nedenle, benzeri şekilde bu frekanslar ara frekans süzgecinden geçebilirler.
Ara frekans yükselteci
Bir süperheterodin alıcıda ki yükseltme işleminin en büyük bölümü ara frekans yükseltecinde gerçekleşir. Yansıma sinyallerinin zengin içeriğini işleyebilmek için değişik otomatik yükseltme kazanç kontrol yöntemleri kullanılır.

Demodülatör

Yüksek frekanslı salınımlardan darbe olarak, sadece bir zarf eğrisinin yarısına ihtiyaç duyulur. Bir mikrodalga alıcısında ki demodülatör ara frekans darbelerini video darbelere çevirir.
En basit demodülasyon bir diyot ve buna bağlı bir kondansatörle yapılır:
Kondansatör burada bir alçak-geçiren-süzgeç gibi çalışır ve ara frekansın arta kalan bileşenlerini bloke eder.
Burada gösterilen genlik demodülasyonlarından başka başka demodülasyon olanakları da vardır.

Video yükselteci

Video yükselteci video sinyallerini yükseltir ve takip eden devreye yönlendirir. Hatlardan ve takip eden modüllerden gelen, demodülatörü olumsuz etkileyebilmesi muhtemel yükler engellenir.
Video yükselteci demodülatörden darbeleri alır ve bu darbeleri monitörde kullanılmak üzere yükseltir. Bir video yükselteç, aslında yüksek kazançlı transistörlerin kullanıldığı bir RC bağlaşımlı (coupled) yükselteçtir. Alıcının çıkış katı normal olarak bir emiter takip edicidir (emitter follower). Emiter takip edici devrenin düşük empedans çıkışı kablo empedansı ile uyum sağlar. Video darbeler kablo üzerinden monitöre ulaşır.

Osilatör

Lokal osilatör, yüksek frekanslı giriş sinyaliyle girişerek ara frekanslı sinyal elde etmeyi sağlamak için, sabit frekanslı sinyal üretir. Çoğu radar cihazları 30 ila 75 dB arasında değişen değerlerde ki ara frekanslarda çalışırlar. Bu lokal osilatörlerin alıcının işlevinde hayati bir önemi vardır ve uç frekans değerlerine kadar ayarlandığında bile frekans-kararlı çalışabilmelidirler. Örneğin bir lokal osilatörümüz 3000 MHz de çalışsın ve sadece % 0.1 lik bir frekans-kararlılığı olsun, bu 3 MHz lik bir pay demektir! Bu bazen bir alıcının bant genişliği demektir ve alıcı kanalların duyarlılığının bozulmasının kabul edilemez bir seviyesi anlamına gelir.
Lokal osilatörün çıkış gücü çoğu kez çok azdır (20 ila 50 mW arasında Takip eden karıştırma katına sadece düşük bir sinyal seviyesi yeterli olmaktadır.) Osilatörlerin frekansı çok geniş bir bantta (1000 MHz e kadar) ayarlanabilir olmalıdır ve gönderim frekansında ki her değişikliğini takiben, gönderim frekansı ve lokal osilatör frekansından bir sabit ara frekans meydana gelmelidir.

„A-Scope” Radar Ekranı

Bir radar cihazının görüntüleme aygıtı, görüntülenen bilgilerin türüne bağlı olarak farkı şekilde çalışabilir. Genlik sapmalı (deflection modulated) bir osiloskop ekranına benzeyen A-Scope buna en basit bir örnektir. Bu tür ekranda sadece hedefin menzili (istisnai durumda kimliği) görüntülenir. İlaveten antenin dönüşüne bağlaşık olarak bir azimut açısı görüntüsünün de sağlanması gerekir. Saptırma, yatay saptırma plakasına uygulanan testere dişi biçimli bir darbe ile sağlanır. Darbelerin konumları (keza sapmanın süresi) menzilin büyüklüğünü tayin eden bir ölçüttür (interaktif blok şemasına bakınız).

Günümüzde A-Scope artık önemini kaybetmiştir. Eski tip analog radarlarda daha ziyade kontrol osiloskobu olarak kullanılmaktadır. Hedefe ait işaretlerin, video sinyaller yerine artık sayısal veriler ile ifade edilmesinden ötürü modern radar cihazlarında A-Scope kullanımının anlamı kalmamıştır. Sayısal sinyallerin içerisinde bir eşzamanlama sinyalinin bulunması gerekir. Bunlar sadece dahili olarak tetiklenebilir. Bu yüzden basit bir osiloskop ile bir bit dizisini analiz etmek mümkün olamamaktadır. Söyleyeceğimiz bir husus var, o da: eğer sayısal bir işaret mevcut ise sürücü katının bu sayısal işareti mutlaka işleyeceğidir.

B- Scope Radar Ekranı

Bir B-Scope ta apsis azimut açısını, ordinat menzili belirtir. Bu tür ekranlar ateş-kontrol-radarlarında tercih edilmektedir.
Azimut değerleri çoğunlukla elle ayarlanır ve anten yeni bir açıya çevrilir. Ekranın ortası bir kural olarak antenin ana yönü olarak seçilir. Işınımın elektronik veya mekanik olarak yönlendirilmesi ile azimut kapsama alanı taranır.



Menzil-Yükseklik Göstergesi

Antenin yönüne uygun olarak yükseklik bulan bir cihazın (Resim.1) menzil-yükseklik göstergesinin (RHI, „Range Height Indicator” görünümü tamamıyla farklıdır. Azimut açı bilgisi bu ekranda görüntülenmez. Saptırma ışını sol alt köşeden başlayarak ekranı bir ileriye ve geriye antenin azimut açısına eşzamanlı olarak tarar. Ufuk çizgisi en alttaki yatay çizgidir. Tam tepedeki bölge ekranın sol tarafında yer alır. Hedeften gelen yansımalar ekranda parlaklığı artarak hedefi belirten dikey yankılar (blips) olarak görüntülenir. Operatör bir yükseklik çizgisini yankının merkezine kaydırarak yüksekliği ölçer. Yükseklik ya doğrudan yükseklik kadranından yada sayısal olarak okunur.
Yükseklik işaretleri, yükseklik açısından faydalanılarak karmaşık bir yöntemle (yeryüzünün düz değil kavisli oluşu nedeniyle) hesaplanarak görüntülenir. Yükseklik menzil işaretleri hedefin menzilini tayin etmek içinde kullanılır.

Resim 1: Bir panoramik ekranda radar sinyallerinin görüntülenmesi