PESA Teknolojisi
Radar ve iletişim sistemlerinde sürekli yeni anten türleri ve algoritmaları çıkmaktadır. Bunlardan günümüzde diğer antenlere nazaran farklı çalışan ve bence daha büyüleyici olan antenlerden biri olan Passive Electronically Scanned Array (PESA) antenlerden kısaca bahsedeceğim. PESA anten faz dizili anten türüdür. Peki faz dizili anten ne demek?
Yandaki animasyonda gördüğünüz gibi farklı fazlarda sinyal yayabilen bir dizi antene sahibiz. Her bir anten elemanının faz ve genliğini ayarlayabiliyor ve böylelikle bir tarama açısı oluşturarak anteni hareket ettirmeden sadece sinyallerin faz veya genliklerini değiştirerek belirli bir alanda tarama yapabiliyoruz. Bu yöntem ile hareketli parça kullanmak zorunda olmadan radyo frekansı ışınları ile belirli bir bölgeyi detaylıca yani yüksek çözünürlükle tarayabiliyor ve dilediğimizde frekans veya dalga boylarını değiştirerek taranacak bölgeyi değiştirip farklı bir alana odaklanabiliyoruz.
Aynı zamanda PESA radarın anten elemanlarının tümü tek bir verici ve/veya bir alıcı ile bağlantılıdır. PESA sonrasında çıkan teknolojiler ile PESA teknolojisini ayıracak nokta burada başlıyor. Örneğin AESA (Active Electronically Scanned Array) teknolojisinde durum bunun tam tersi bir biçimde işler ve anten elemanları birden çok verici/alıcı modüllere bağlanır.
PESA Radar Temel Tarama Algoritması
Peki faz ayarlaması neden bize bu kadar avantaj sağlıyor? Geleneksel radar sistemlerinde bir bölgenin taranabilmesi için radarın o bölgeye yönlendirilmesi ve taranması gerekiyordu. Fakat PESA radarlar tek bir yöne bakarken çok hızlı bir şekilde faz ayarlaması yapabiliyor ve uzay hacmini herhangi bir mekanik harekete maruz kalmadan sadece faz ayarlayarak tarayabiliyor. Kısaca radyo dalgalarının ışını farklı yönlere elektronik olarak yönlendirebildiği bir antendir [1].
Işınların yönlendirilme meselesi bu kadar sinyal varken kafa karıştırıcı olabilir. Bunu daha rahat anlamak için yandaki figürü inceleyelim. Figürde görüldüğü üzere, sol tarafa yönelik bir tarama yapılmak istendiğinde faz farklı konuluyor ve böylelikle sinyaller sağdan sola doğru üretilmeye başlanıp sol tarafa doğru propage oluyor. Peki bu faz farkı nasıl oluşturulabilir? Aslında bunun cevabı fazlasıyla basit. Bunun için bir sinüs dalgasını inceleyebiliriz.
Faz Kaydırma Nedir ve Nasıl Çalışır?
f = frekans
t = zaman
φ = faz
Yukarıdaki denklem, bir sinüs sinyalinin en genel gösterimidir diyebiliriz. Bu denklemde φ ile faz farkı oluşturarak yukarıdaki animasyondaki gibi dalgalar arasına zaman koyabiliriz. Bunu da daha iyi anlayabilmek için aşağıdaki grafiği inceleyelim.
Şekilde görüldüğü üzere ilk üretilen dalga mavi renkli, sonrasında kırmızı, yeşil ve mor olarak devam ediyor. İlk bakışta kafa karıştırıcı görünebilir fakat sinyali üretim sırasına göre değerlenidirirsek sorun çözülecektir. Bu grafikte 0.5 saniye aralıkla faz kaydırılmış ve dört farklı sinüs dalgası elde edilmiştir. Bu şekilde fazları taranacak yöne doğru kaydırıp vericiler tetiklendiğinde yukarıdaki simülasyon sonucuna ulaşabilir ve PESA radarın en basit halini gerçekleştirebiliriz.
Kaynakça
[1] “Passive electronically scanned array,” Wikipedia, Apr. 04, 2023. https://en.wikipedia.org/wiki/Passive_electronically_scanned_array# (accessed May 24, 2023).