Bir Meteoroloji Radarı Alıcısının Blok Şeması
Bir Meteoroloji Radarı Alıcısının Blok Şeması
Yüksek dinamikli bir doğrusal alıcı
Meteoroloji radarları ile yalnızca yer belirlenmez, aynı zamanda ölçüm de yapılır. Bu temel prensip aynı zamanda bir meteoroloji radarındaki alıcı aygıtının blok şemasına da yansır.
Bu alıcı, yerden kuvvetli yankı parazitleri altında bile çalışabilmeli, dinamikliği, duyarlılığı (sensitivity) ve en önemlisi doğruluğu (accuracy) çok yüksek olmalıdır. Kazancın doğrusallığından (linearity) sapma miktarı radar işaret işlemcisine girilmelidir. Böylece işaret işlemcisi, girilen bu değere göre, alıcıya özgün işaret genliğini yeniden üretilebilmesi için gerekli dinamik sıkıştırmayı yaptırtır. Bu nedenle hava gözetim radar aygıtlarında kullanılan basit Zaman-Duyarlı Kontrol Devreleri ve Logaritmik Ara Frekans Yükselteçleri genellikle bu işe uygun değildirler.
Bununla birlikte, böyle bir logaritmik yükselteç daha sonraki analog/sayısal dönüştürücülerde (ADC Analog/Digital Converter) zayıflatma (attenuator) devresine kontrol işareti üretmek için kullanıldı. Aynı zamanda bu işaret radar işaret işlemcisine zayıflatma devresinin o anki durumunu genlik hesaplarına katması için aktarılır.
Bu analog/sayısal dönüştürücünün o anki yankı işaretinin zayıflatılmasında etkili olabilmesi için oldukça hızlı olması gerekir. Bu iş için alıcıda nano saniye gibi bir gecikmeyle çalışan çakar (flash) analog/sayısal dönüştürücülerin kullanılması uygundur. Buna rağmen, doğrusal alıcılarda anahtarlamadan kaynaklanan tepeleri (peaks) önleyebilmek için işaretlerin bu süre kadar geciktirilmesi gerekir. Bu seviyelerdeki gecikme süreleri ancak sadece eşeksenel kablolarla birkaç metrelik dolambaçlı yollar yaratılarak sağlanabilir.
Resim 1: Yüksek dinamikli doğrusal alıcıya sahip bir meteoroloji radarının blok şeması
Burada sözü edilen radar evreuyumlu bir radardır. Tüm frekanslar ve saat darbeleri (clock pulses) bir ana osilatörün çok kararlı frekansından türetilir ve bunun bir sonucu olarak bunların aralarında sağlam bir faz referansı bulunur. Frekansın birden fazla sayıda katlanması ve ara değerlerin karıştırılması sonucunda kararlı Yerel Osilatör Frekansı (Stable Local Oscillator Frequency, STALO-frequency) elde edilir. Bu frekansın değeri, gönderim frekansından ara frekans değeri kadar yukarıdadır.
Ara frekans da ana osilatör frekansından türetilir. Sıkça bu üreteç, alım hattında (receiver path) faz referansını güvenilir olarak sağlanmasından ötürü COHO (coherent oscillator) olarak adlandırılır. Gönderim frekansı STALO- ve COHO- frekanslarından karıştırılır. Gönderim darbesi, modülatörde bu sürekli dalga frekansının kısa bir bölümü olarak, ancak daha düşük güçte üretilir. Bu darbe, yükselticide çok büyük bir seviyede yükseltilir ve antene yollanır. Yükseltici kademesi kısa sürede çok yüksek bir darbeyi sağlayabilen çok kovuklu bir klistrondur.
Darbe Tekrarlama Frekansının değiştirilmesi mümkündür. Ancak radarın aynı görev döngüsü (duty cycle) ile çalışması için gönderim darbesinin de birlikte değiştirilmesi gerekir. Bununla birlikte, bu, alıcı bant genişliği için bir kontrol imkânının bulunmasını gerektirir. İyonosferden bulutlara kadarki bir bölgede tam saha bir taramada çok dik yükseklik açıları gerekmediğinden farklı uzunluklarda darbe süreleri kullanılır. 15…20° arasındaki yükseklik açıları kısa menziller için bütünüyle yeterlidir. Bu, daha küçük yükseklik açılarında alım zamanını uzun menzillerde olduğunun aksine, çok fazla uzun olması gerekmediği anlamına gelir. Böylece tüm bölge çok daha kısa bir sürede taranabilir.