Ankara Üniversitesi Açık Erişim Sistemi

ANKARA ÜNĠVERSĠTESĠ
FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ
DARBE SIKIġTIRMA RADARLARINA KARġI AKTĠF ALDATMA
TEKNĠKLERĠNĠN MODELLENMESĠ
Mahmut SERĠN
ELEKTRONĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ ANABĠLĠM DALI
ANKARA
2010
Her hakkı saklıdır
TEZ ONAYI
Mahmut SERİN tarafından hazırlanan „„DARBE SIKIġTIRMA RADARLARINA
KARġI AKTĠF ALDATMA TEKNĠKLERĠNĠN MODELLENMESĠ‟‟ adlı tez
çalışması 24 / 02 / 2010 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oy birliği ile Elektronik
Mühendisliği Anabilim Dalı‟nda YÜKSEK LĠSANS TEZĠ olarak kabul edilmiştir.
Danışman
:
Yrd. Doç. Dr. İsa NAVRUZ
Jüri Üyeleri:
Başkan: Yrd. Doç. Dr. Yakup ÖZKAZANÇ
Hacettepe Üniversitesi
Elektrik-Elektronik Mühendisliği A.B.D.
Üye
: Yrd. Doç. Dr. Murat Hüsnü SAZLI
Ankara Üniversitesi
Elektronik Mühendisliği A.B.D.
Üye
: Yrd. Doç. Dr. İsa NAVRUZ
Ankara Üniversitesi
Elektronik Mühendisliği A.B.D.
Yukarıdaki sonucu onaylarım
Prof. Dr. Orhan ATAKOL
Enstitü Müdürü
ÖZET
Yüksek Lisans Tezi
DARBE SIKIŞTIRMA RADARLARINA KARŞI AKTİF ALDATMA
TEKNİKLERİNİN MODELLENMESİ
Mahmut SERİN
Ankara Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü
Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı
Danışman: Yrd. Doç. Dr. İsa NAVRUZ
Bu çalışmada, darbe sıkıştırma radarlarına karşı kullanılan elektronik taarruz
tekniklerinin analizi ve karşılaştırması yapılmıştır. Darbe sıkıştırma radarı dalga formu
olarak doğrusal frekans modülasyonu ve faz kodlu darbeleri kullanılmıştır. Darbe
sıkıştırma radarlarına karşı kullanılan elektronik taarruz teknikleri olan lekeli tayf,
parçalama/birleştirme tayf, yarı kod tekrarlayıcı ve cıvıltı kapısının çalınmasının analizi
yapılmıştır.
Doğrusal frekans modülasyonuna karşı kullanılan lekeli tayf ve faz kodlu radarlara karşı
kullanılan yarı kod tekrarlayıcı elektronik taarruz tekniklerinin darbe sıkıştırma filtresi
çıkışındaki
etkileri
karşılaştırılmıştır.
Darbe
sıkıştırma
filtresinde
kullanılan
ağırlıklandırma fonksiyonun lekeli ve parçalama/birleştirme tayf tekniklerine etkisi
incelenmiştir. Cıvıltı kapısının çalınması menzil aldatma tekniğinin matematiksel
modeli verilmiş ve benzetim ile matematiksel model doğrulanmıştır.
ġubat 2010, 87 sayfa
Anahtar Kelimeler: Darbe sıkıştırma, elektronik taarruz, elektronik harp, radar, lekeli
tayf, parçalama/birleştirme tayf, aldatma karıştırması.
i
ABSTRACT
Master Thesis
MODELING OF ACTIVE DECEPTION TECHNIQUES AGAINST
PULSE COMPRESSION RADARS
Mahmut SERİN
Ankara University
Graduate School of Natural and Applied Sciences
Department of Electronics Engineering
Supervisor: Asst. Prof. Dr. İsa NAVRUZ
In this work, electronic attack techniques used against pulse compression radars have
been analysed and compared. Linear frequency modulation and phase coded pulses has
been used as pulse compression radar waveforms. Electronic attack techniques used
against pulse compression radars such as smeared spectrum, chopping/interleaving
spectrum, half code repeater and chirp gate stealing has been analysed.
Linear frequency modulation used against smeared spectrum and phase coded radars
used against half code repeater electronic attacks techniques compared for radar pulse
compression filter output effects. Weighting functions used in pulse compression filters
are investigated effects against smeared spectrum and chopping/interleaving spectrum
techniques. Mathematical model of chirp gate stealing as a range deception technique is
presented. Then, this mathematical model has been verified via simulations.
February 2010, 87 pages
Key Words: Pulse compression, electronic attack, electronic warfare, radar, smeared
spectrum, chopping/interleaving spectrum, deception jamming.
ii
TEŞEKKÜR
Çalışmamın her aşamasında önerileri ile beni yönlendiren, çalışmam boyunca
yaşadığım tüm zor durumlarda manevi destek veren ve ihtiyaç duyduğumda her an
yanımda olarak bana bilimsel danışmanlık veren Sayın Yrd. Doç. Dr. İsa NAVRUZ
(Ankara Üniversitesi) ve Yrd. Doç. Dr. Asım Egemen YILMAZ‟a (Ankara
Üniversitesi) teşekkürü bir borç bilirim.
Tez çalışmam boyunca desteklerini esirgemeyen; Kardeşim Tuğba SERİN, Annem
Sultan SERİN ve Babam Medeni SERİN‟e teşekkürlerimi sunarım.
Mahmut SERİN
Ankara, Şubat 2010
iii
İÇİNDEKİLER
ÖZET ............................................................................................................................. ...i
ABSTRACT............................................................................ ........................................ ii
TEġEKKÜR ..................................................... ........................................................... iii
SĠMGELER DĠZĠNĠ ............................................................ ..................................... vi
ġEKĠLLER DĠZĠNĠ .... ......................................................... .......................................vii
ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ .................................................. .................................... ......... ix
1. GĠRĠġ … ..................................................................................................................... 1
2. KURAMSAL TEMELLER .................................................................................... …3
2.1 Radar temelleri ...................................................................................................... …3
2.1.1 Radar çalıĢma prensibi ...................................................................................... …3
2.1.2 Radar menzil ölçümü ......................................................................................... …5
2.1.3 Radar hız ölçümü ............................................................................................... …6
2.1.4 Radar menzil denklemi ...................................................................................... …9
2.2 Darbe sıkıĢtırma radarları ................................................................................. …10
2.2.1 GiriĢ … ................................................................................................................... 10
2.2.2 Doğrusal frekans modülasyonu (LFM) darbe sıkıĢtırma ............................. …11
2.2.2.1 Doğrusal frekans modülasyonu dalga formu ............................................. …12
2.2.2.2 LFM menzil doppler belirsizlik problemi ................................................... …13
2.2.2.3 Doğrusal frekans modülasyonu zaman bölgesi ağırlıklandırma .............. …16
2.2.3 Doğrusal olmayan frekans modülasyonu ....................................................... …19
2.2.4 Faz kodlu radarlar ........................................................................................... …21
2.2.4.1 Ġkili faz kodlu radarlar ................................................................................. …21
2.2.4.2 Dörtlü faz kodlu radarlar ............................................................................. …24
2.3 Elektronik harp temelleri ................................................................................... …27
2.3.1 Elektronik destek (ES) ..................................................................................... …28
2.3.2 Radar elektronik taarruz (EA) ....................................................................... …29
2.3.3 Radar elektronik korunma (EP) ..................................................................... …31
3. MATERYAL VE YÖNTEM ................................................................................ …32
3.1 KarıĢtırıcı / Sinyal Oranı (JSR) ......................................................................... …32
3.1.1 Sabit çıkıĢ güçlü aldatma karıĢtırma sistemi JSR çıkartımı ........................ …32
3.1.2 Sabit kazançlı aldatma karıĢtırma sistemi JSR çıkartımı ............................ …37
3.2 Ön kenar menzil takibi ....................................................................................... …40
3.3 Menzil aldatma karıĢtırma ................................................................................. …43
3.3.1 Menzil kapısının dıĢarı çekilmesi.................................................................... …43
3.3.2 Cıvıltı kapısının çalınması ............................................................................... …45
3.3.3 Sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınması tekniği modeli ..................................... …46
3.4 Menzil sahte hedefler .......................................................................................... …49
3.4.1 Lekeli tayf elektronik taarruz tekniği ............................................................ …50
3.4.2 Parçalama/birleĢtirme elektronik taarruz tayf tekniği ................................ …55
3.4.3 Yarı kod tekrarlayıcı ....................................................................................... …58
4. BULGULAR VE TARTIġMA ............................................................................. …62
4.1 Sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınması tekniğinin MATLAB benzetimi .......... …62
4.1.1 Sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınması tekniğinin JSR değerleri ................... …63
4.1.2 Sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınması tekniğinin MATLAB benzetimi
JSR değerleri ............................................................................................................. …64
iv
4.2 Lekeli tayf tekniği ve yarı kod tekrarlayıcı karĢılaĢtırma ............................... …66
4.3 Lekeli ve parçalama/birleĢtirme tayf tekniklerine ağırlıklandırma
filtresinin etkisi… .......................................................................................................... 67
4.3.1 Ağırlıklandırma filtresinin lekeli tayf tekniğine etkisi ................................. …67
4.3.2 Ağırlıklandırma filtresinin parçalama/birleĢtirme tayf tekniğine etkisi .... …70
4.4 Lekeli ve parçalama/birleĢtirme tayf tekniklerinin NLFM dalga
formuna etkisi ............................................................................................................ …74
4.5 Lekeli ve parçalama/birleĢtirme tayf tekniklerinin JSR ihtiyacı ................... …77
5. SONUÇ ................................................................................................................... …78
KAYNAKLAR .......................................................................................................... …80
EKLER ................................................................................................................... …83
EK 1 TAYLOR NLFM katsayıları .......................................................................... …84
EK 2 MATLAB kodu ................................................................................................ …85
ÖZGEÇMĠġ ............................................................................................................... …87
v
SİMGELER DİZİNİ
ACF
ATC
CGS
DC
DRFM
EA
ES
EP
EW
ECM
ECCM
ESM
LFM
NLFM
JSR
ISL
PRI
PSL
RCS
RGS
RGPO
RGPI
RFT
SAR
SS
TWS
TWTA
Auto Correlation Function – Oto İlinti Fonksiyonu
Air Traffic Control – Hava Trafik Kontrolü
Chirp Gate Stealing – Cıvıltı Kapısının Çalınması
Direct Current – Doğru Akım
Digital Radio Frequency Memory – Sayısal Radyo Frekans Hafızası
Electronic Attack – Elektronik Taarruz
Electronic Support – Elektronik Destek
Electronic Protection – Elektronik Korunma
Electronic Warfare – Eletronik Harp
Electronic Counter Measures – Elektronik Karşı Tedbirler
Electronic Counter Counter Measures – Elektronik Karşı Karşı
Tedbirler
Electronic Support Measures – Elektronik Destek Tedbirleri
Linear Frequency Modulation – Doğrusal Frekans Modülasyonu
Non Linear Frequency Modulation – Doğrusal Olmayan Frekans
Modülasyonu
Jamming to Signal Ratio – Karıştırıcı / Sinyal Oranı
Integrated Sidelobe Level – Tümleştirilmiş Yan Kulak Seviyesi
Pulse Repetition Interval – Darbe Tekrarlama Aralığı
Peak Sidelobe Level – Tepe yan kulak düzeyi
Radar Cross Section - Radar Kesit Alanı
Range Gate Stealing – Menzil Kapısının Çalınması
Range Gate Pull Off – Menzil Kapısının Dışarı Çekilmesi
Range Gate Pull In – Menzil Kapısının İçeri Çekilmesi
Range False Target – Menzil Sahte Hedefi
Synthetic Aperture Radar – Sentetik Açıklık Radarı
Spread Spectrum – Yayılı İzge
Track While Scan – Tarama Yaparken İzleme
Travelling Wave Tube Amplifier – Yürüyen Dalga Tüp Yükselteci
vi
ŞEKİLLER DİZİNİ
Şekil 2.1 Temel radar blok diyagramı ........................................................................ …4
Şekil 2.2 Radar menzil hesabı .................................................................................... …6
Şekil 2.3 Doppler etkisi gösterimi .............................................................................. …7
Şekil 2.4 Radara göre hedefin radyal hızı .................................................................. …8
Şekil 2.5 Doppler frekans ölçümü geometrisinin gösterimi ....................................... …8
Şekil 2.6 Temel darbe sıkıştırma radarı blok diyagramı .......................................... …10
Şekil 2.7 LFM darbe sıkıştırma süreci ..................................................................... …11
Şekil 2.8 LFM menzil-doppler belirsizliği ............................................................... …14
Şekil 2.9 Darbe sıkıştırma radarı sıkıştırma filtresi .................................................. …16
Şekil 2.10 Dikdörtgen ve Hamming ağırlıklandırılmış radar sıkıştırma filtre çıkışı . …17
Şekil 2.11 Dikdörtgen ve Hanning ağırlıklandırılmış radar sıkıştırma filtre çıkışı .... …18
Şekil 2.12 Dikdörtgen ve Blackman ağırlıklandırılmış radar sıkıştırma filtre çıkışı . …18
Şekil 2.13 Simetrik ve simetrik olmayan doğrusal olmayan frekans modülasyonu .. …19
Şekil 2.14 Simetrik olmayan NLFM uyumlu filtre çıkışı .......................................... …20
Şekil 2.15 13 bit uzunluğunda Barker faz kodlu sinyal ............................................. …23
Şekil 2.16 13 bit uzunluğunda Barker kodu uyumlu filtre çıkışı ............................... …23
Şekil 2.17 Dörtlü faz kod üreteci................................................................................ …25
Şekil 2.18 Taylor dörtlü faz kodu (Barker13) .......................................................... …26
Şekil 2.19 Taylor dörtlü faz kodunun oto ilinti fonksiyonu ....................................... …26
Şekil 2.20 Elektronik harbin yapısı ............................................................................ …27
Şekil 2.21 Elektronik destek sistemi blok diyagramı ................................................. …28
Şekil 2.22 Aldatma karıştırıcı blok diyagramı ........................................................... …30
Şekil 3.1 JSR almaç gösterimi .................................................................................. …32
Şekil 3.2 Sabit çıkış güçlü sistem (RCS = 100m2) ................................................... …36
Şekil 3.3 Sabit çıkış güçlü sistem (RCS = 1000m2) ................................................. …36
Şekil 3.4 Antenler arası polarizasyon kaybı değerleri .............................................. …37
Şekil 3.5 Sabit kazançlı sistem (RCS = 100m2) ....................................................... …39
Şekil 3.6 Sabit kazançlı sistem (RCS = 1000m2) ..................................................... …39
Şekil 3.7 Radar almacında ön kenar menzil takibi ................................................... …40
Şekil 3.8 Ön kenar menzil takibi blok diyagramı ..................................................... …41
Şekil 3.9 Ön kenar menzil takibi türev alıcı devre çıkışları ..................................... …42
Şekil 3.10 Menzil kapısının dışarı çekilmesi karıştırıcı sinyalleri ................................. 44
Şekil 3.11 Menzil kapısının dışarı çekilmesi tekniğinin bölünmüş kapı
takipçisine etkisi… .......................................................................................................... 45
Şekil 3.12 Cıvıltı kapısının çalınma süreci ................................................................. …48
Şekil 3.13 Lekeli tayf tekniği %50 alt darbe sinyali .................................................. …53
Şekil 3.14 Lekeli tayf tekniği %25 alt darbe sinyali .................................................. …53
Şekil 3.15 Lekeli Tayf karıştırıcı sinyali sıkıştırma filtre çıkışı (yedi hedef) ............ …54
Şekil 3.16 Lekeli Tayf karıştırıcı sinyali tayfı ............................................................ …55
Şekil 3.17 Parçalama/birleştirme tayf karıştırıcı sinyali sıkıştırma filtre çıkışı ......... …57
Şekil 3.18 Parçalama/birleştirme karıştırıcı sinyali tayfı ........................................... …58
Şekil 3.19 Taylor dörtlü faz kodu (üstte) ve oto ilinti fonksiyonu (altta) ...................... 59
Şekil 3.20 Yarı kod tekrarlayıcı tekniği %50 alt darbe sinyali ...................................... 60
Şekil 3.21 Yarı kod tekrarlayıcı tekniği %25 alt darbe sinyali ...................................... 61
Şekil 3.22 Yarı kod tekrarlayıcı sinyali sıkıştırma filtre çıkışı (iki sahte hedef) ........... 61
vii
Şekil 4.1 Sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınma süreci .................................................... 63
Şekil 4.2 Frekans kaymasına göre JSR değişimi .......................................................... 64
Şekil 4.3 CGS tekniğinde minimum frekans için hedef ekosu ve karıştırıcı sinyali. ... 64
Şekil 4.4 CGS tekniğinde maksimum frekans için hedef ekosu ve karıştırıcı sinyali.. 65
Şekil 4.5 CGS tekniği MATLAB benzetimi frekans kaymasına bağlı JSR değerleri .. 65
Şekil 4.6 Lekeli tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı (Hamming) ........................ 68
Şekil 4.7 Lekeli tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı (Hanning) ........................... 69
Şekil 4.8 Lekeli tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı (Blackman) ........................ 69
Şekil 4.9 Parçalama/birleştirme tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı
(Hamming) ...................................................................................................................... 71
Şekil 4.10 Parçalama/birleştirme tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı
(Hanning) ....................................................................................................................... 72
Şekil 4.11 Parçalama/birleştirme tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı
(Blackman) ...................................................................................................................... 72
Şekil 4.12 Doğrusal olmayan frekans modülasyonu ...................................................... 74
Şekil 4.13 Lekeli tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı (NLFM) ............................. 75
Şekil 4.14 Lekeli Tayf karıştırıcı sinyali tayfı (NLFM) ................................................. 75
Şekil 4.15 Parçalama/birleştirme tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı (NLFM) .... 76
Şekil 4.16 Parçalama/birleştirme karıştırıcı sinyali tayfı (NLFM)................................. 76
viii
ÇİZELGELER DİZİNİ
Çizelge 2.1 Radar çalışma frekans bantları ................................................................... …5
Çizelge 2.2 Ağırlıklandırma fonksiyonları özellikleri ................................................ …17
Çizelge 2.3 Barker kodları .......................................................................................... …22
Çizelge 2.4 Radar ve karıştırıcı parametreleri............................................................. …35
Çizelge 4.1 Tehdit radar ve karıştırıcı parametreleri .................................................. …62
Çizelge 4.2 Lekeli tayf tekniği karıştırıcı ve radar parametreleri ............................... …67
Çizelge 4.3 Lekeli tayf tekniği ağırlıklandırma fonksiyonu etkisi .............................. …70
Çizelge 4.4 Parçalama/birleştirme tayf tekniği karıştırıcı ve radar parametreleri ...... …71
Çizelge 4.5 Parçalama/birleştirme tayf tekniği ağırlıklandırma fonksiyonu etkisi ..... …73
ix
1. GĠRĠġ
Radar kelimesi “RAdio Detection And Ranging” kelimelerinden oluşmaktadır.
Radarlarda genel olarak, modüle edilmiş darbeler ve yönlendirilmiş antenler
kullanılmaktadır. Bu sayede, belirlenmiş bir hacim içinde tarama yapılabilmekte ve
hedefler aranabilmektedir. Belirlenmiş hacim içindeki hedefler, radardan yayılan
enerjinin bir kısmını geri döndürürler. Dönen enerji radar tarafından işlenerek hedef
hakkında bilgi edinilir. Bu bilgiler, menzil, hız, açısal yer ve hedefi tanımlamaya
yarayacak bilgiler olabilir.
Darbe sıkıştırma radarları uzun verici darbesi göndererek radar ortalama verici gücünü
yükseltmektedirler. Diğer taraftan uzun verici darbesi tepe güç değeri diğer radar
uygulamaları ile kıyaslandığında azdır. Bu durum darbe sıkıştırma radarlarının düşman
elektronik destek (ES) tedbirleri tarafından algılanma olasılığını azalttığı için bir
elektronik korunma (EP) tedbiri oluşturmaktadır. Ayrıca radar almacında bulunan darbe
sıkıştırma filtresinin yüksek sıkıştırma oranı sayesinde menzil çözünürlüğünde bir artış
sağlamaktadırlar.
Bu
özellikleri
sayesinde
darbe
sıkıştırma
radarları
radar
uygulamalarında geniş yer bulmaktadır.
Darbe sıkıştırma radarları arama sırasında takip yapan gözetleme radarları, takip
radarları, sentetik aralıklı radarlar (SAR) ve hava trafik kontrol (ATC) radarları gibi
radar uygulamasında kullanılmaktadır.
Darbe sıkıştırma radarları darbe sıkıştırma tiplerine göre analog ve sayısal olmak üzere
ikiye ayrılmaktadır. Analog darbe sıkıştırma radarları doğrusal ve doğrusal olmayan
frekans modülasyonu (LFM ve NLFM) olarak ikiye ayrılmaktadır. Sayısal darbe
sıkıştırma radarları ise ikili faz, dörtlü faz ve çoklu faz kodlu gibi gruplara
ayrılmaktadır.
Elektronik harp (EW) düşman kuvvetlerin elektromanyetik spektrumu kullanmasını
engelliyor iken dost güçlerin ise elektromanyetik spektrumu kullanmaya devam
etmesini amaçlayan askeri bir disiplindir. Bu yüzden gelişen radar ve haberleşme sistem
1
teknolojilerine paralel olarak elektronik harbin ülkelerin savunmasına katkısı da gittikçe
artmaktadır.
Darbe sıkıştırma radarlarının karmaşık verici darbeleri yüzünden darbe sıkıştırma
radarlarına uygulanacak olan elektronik taarruz tekniklerinin onlara özel olması
gerekmektedir.
Tez çalışmasında doğrusal frekans modülasyonu kullanan darbe sıkıştırma radarlarına
karşı uygulanan yeni elektronik taarruz tekniklerinden olan lekeli tayf ve
parçalama/birleştirme tayf tekniklerinin matematiksel modelleri ayrıntılı olarak
çıkarılmıştır. Faz kodlu radarlara karşı uygulanan yarı kod tekrarlama tekniği de
ayrıntılı olarak incelenmiştir. Daha sonra bu tekniklerin analizi bir MATLAB benzetim
programı ile yapılmıştır.
Ayrıca literatürde cıvıltı kapısının çalınması olarak isimlendirilen menzil aldatma
tekniğinin matematiksel modeli çıkarılmıştır. Bu teknik, doğrusal frekans modülasyonu
sinyalinin menzil-doppler belirsizlik problemini kullanmaktadır. Matematiksel model
bir benzetim programı ile doğrulanmıştır.
2
2. KURAMSAL TEMELLER
Bu bölümde darbe sıkıştırma radarlarına karşı uygulanan elektronik taarruz
tekniklerinin modellenmesine temel oluşturacak bilgiler literatürden derlenmiştir.
2.1 Radar temelleri
Radar nesneleri algılayan ve yerini tespit eden elektromanyetik bir sistemdir. Radarlar
özel bir dalga formunu göndererek çalışırlar. Bu dalga formu sürekli veya darbe
modülasyonlu sinüs sinyali olabilir. Radar karanlık, kar ve sis gibi insan görüşünün
mümkün olmadığı durumlarda belirli bir alanın görüşü için tasarlanabilir.
Radarlar birçok şekilde sınıflandırabilir. Sınıflandırma, menziline göre (uzun, orta ve
kısa menzil), teknik özelliklerine göre (sürekli dalga veya darbeli) ve çalıştıkları frekans
bantlarına (X, C ve L gibi.- Çizelge 2.1) göre olabilir.
2.1.1 Radar çalıĢma prensibi
Temel radar blok diyagramı Şekil 2.1‟de verilmiştir. Şekilde bulunan temel radar
parçaları aşağıda kısaca tanımlanmıştır.
Verici: Şekil 2.1‟de güç yükselteci olarak gösterilen verici, radar sinyal üreteci
tarafından üretilen sinyali radarın ihtiyacı olan güç seviyesine yükseltir. Radar
uygulamalarında güç yükselteci birimi olarak TWTA ve yarı iletken birimler
kullanılmaktadır.
Sinyal Üreteci: Radar sinyal üreteci radar tarafından uzaya yayılacak olan temel
bant sinyalini belirli bir taşıyıcı frekansa göre modüle etmektedir.
3
Alıcı/verici: Alıcı/verici birimi alma ve gönderme için aynı anteni kullanan
radarlarda alıcı ve verici arasında yalıtım sağlayarak gönderme anında alma
biriminin zarar görmesini önler.
Anten: Anten birimi güç yükselteci tarafından üretilen sinyalin uzaya
yayılmasını sağlar. Ayrıca hedeften yansıyan sinyali de algılar.
Alıcı: Anten tarafından alınan zayıf sinyali sinyal işleme birimlerinin
işleyebileceği seviyeye kadar yükseltir.
Uyumlu Filtre: Uyumlu filtre sinyal işlemci biriminde hedeften yansıyan
sinyalin Sinyal/Gürültü oranını arttıran birimdir.
Lokal Osilatör: Mikserin yüksek frekanslı taşıyıcı sinyalini sinyal işlemci
birimlerinin işleyebileceği ara frekansa indirebilmesi için gerekli sinyali sağlar.
Alıcı
Verici
Güç
Yükselteci
Sinyal
Üreteci
Düşük Gürültülü
Yükselteç
Mikser
Lokal
Osilatör
Ara Frekans
Yükselteci
Uyumlu
Filtre
İkinci
Detektör
Ekran
Video
Yükselteci
Şekil 2.1 Temel radar blok diyagramı (Skolnik 2008)
4
Çizelge 2.1 Radar çalışma frekans bantları
Frekans Bandı
Frekans (GHz)
Yeni Gösterim
Frekans(GHz)
HF
0.003-0.03
A
0.003-0.25
VHF
0.03-0.3
B
0.25-0.5
UHF
0.3-1.0
C
0.5-1.0
L
1.0-2.0
D
1.0-2.0
S
2.0-4.0
E
2.0-3.0
C
4.0-8.0
F
3.0-4.0
X
8.0-12.5
G
4.0-6.0
Ku
12.5-18.0
H
6.0-8.0
K
18.0-26.5
I
8.0-10.0
Ka
26.5-40.0
J
12.5-20.0
MMW
Genelde > 34.0 K
20.0-40.0
L
40.0-60.0
M
>60.0
2.1.2 Radar menzil ölçümü
Temel olarak radar, bir hedefin menzilini gönderdiği darbenin hedeften yansıyıp radara
tekrar gelmesine kadar geçen süreye göre hesaplar. Şekil 1.2‟de görüldüğü gibi radar
t
0 anında darbeyi ortama gönderir. Hedefin radara göre olan mesafesiyle doğru
orantılı bir zaman sonra hedeften dönen sinyal radar alıcısına gelir. Ortama yayılan
taşıyıcı sinyalin ortamdaki yayılım hızı yaklaşık olarak ışık hızıdır. Buna göre radar
menzili 2.1 numaralı denkleme göre hesaplanır.
R
c t
2
(2.1)
Darbeli bir radar tarafından gönderilen darbeler arasındaki zaman farkı darbe tekrarlama
aralığı (PRI) olarak ifade edilmektedir. Gönderilen bir darbenin bir sonraki darbe
5
gönderildikten sonra alınmasına menzil belirsizliği denir. Menzil belirsizliğini azaltmak
için darbe tekrarlama aralığı arttırılır. Bu durumda ise ölçülebilecek maksimum hedef
hızında bir belirsizlik olmaktadır.
Şekil 2.2 Radar menzil hesabı
2.1.3 Radar hız ölçümü
Radar tarafından ortama yayılan taşıyıcı sinyal hareketli bir hedefe çarparak radar
alıcısına döndüğünde taşıyıcı sinyalin frekansında hedefin hızına ve hareket yönüne
bağlı olarak bir değişme olmaktadır. Bu taşıyıcı frekansındaki değişim Doppler etkisi
olarak isimlendirilmektedir. Diğer taraftan radar taşıyıcı sinyali sabit bir hedefe
çarptığında ise taşıyıcı frekansında bir değişim olmamaktadır (Mahafza 2000).
6
.
Şekil 2.3 Doppler etkisi gösterimi
Radara doğru yaklaşan bir hedeften dönen taşıyıcı sinyalin frekansı artmaktadır. Diğer
taraftan taşıyıcı sinyalin dalga boyu azalmaktadır. Eğer hedef radardan uzaklaşıyorsa
taşıyıcı sinyalin frekansı azalmakta ve dalga boyu ise artmaktadır (Mahafza, 2000).
Radar taşıyıcı sinyalinde hareketli hedeflerden kaynaklanan Doppler etkisi, hedef radara
doğru radyal yönde ilerlerken en fazladır. Hareketli hedef radyal yöne dik olarak
ilerlerse bu durumda Doppler etkisi en az seviye olan sıfırdır. Diğer durumlarda
Doppler etkisi hedef hızının radyal yöndeki bileşeni kullanarak tanımlanabilir.
7
Şekil 2.4 Radara göre hedefin radyal hızı
Radar sistemleri mesafe ölçümünün yanı sıra mesafe değişiminin oranını da ölçmek için
kullanılır. Mesafe değişiminin oranı, gönderilen ve alınan sinyal arasındaki frekans farkı
yani doppler frekansı ölçülerek yapılır. Bu durum Şekil 2.5‟deki geometri ile
gösterilmiştir. Hedefin dt zamanında aldığı yol R mesafesinden R dR mesafesine
kadardır. Mesafenin değişim oranı 2.2 ve hedefin Doppler frekansı 2.3‟de verilmiştir.
R
fd
dR
dt
fc
(2.2)
2R
c
(2.3)
Denklemde f c taşıyıcı frekansıdır.
Şekil 2.5 Doppler frekans ölçümü geometrisinin gösterimi
8
2.1.4 Radar menzil denklemi
Radar tasarımında mümkün olan en az çıkış gücü ile yayın yaparak en uzak mesafedeki
hedefi algılayabilmek başlıca amaçlardandır. Böylece elektronik destek tedbir sistemleri
(ESM) tarafından algılanma ihtimaline karşın kısmen önlem alınmış olur.
Radar menzil denklemi radar parametrelerine bağlı olarak radarın maksimum menzilini
tahmin etmek için kullanılmasının yanısıra radar sistem tasarımı için de oldukça
kullanışlı bir eşitliktir. Denklem 2.4‟de radar maksimum menzil denklemi verilmiştir
(Skolnik 2001, Yaman 2004).
1
Rmax
PT TGT GR 2
3
kTS 4 LT LR LP Lb S min
4
(2.4)
Rmax: Hedef tespiti yapılabilecek maksimum menzil
PT: Gönderme gücü
GT: Gönderme anteni kazancı
GR: Alma anteni kazancı
σ: Hedefin radar kesit alanı (RKA)
T: Darbe genişliği
λ: Dalga boyu
Smin: Hedef tespiti için gerekli minimum SNR değeri
kTs: Termal gürültü enerjisi
LT: Gönderme hatlarındaki kayıp
LR: Alma hatlarındaki kayıp
LP: Sinyal işleme kayıpları
Lb: Hüzme şeklinden kaynaklanan kayıp
9
2.2 Darbe sıkıĢtırma radarları
2.2.1 GiriĢ
Bir radarın birbirine yakın iki hedefi menzilde ayırabilmesi için gerekli minimum
mesafe menzil çözünürlüğü olarak ifade edilir. Radar menzil çözünürlüğü çok kısa
gönderme darbeleri kullanılarak arttırılabilir. Ancak çok kısa gönderme darbeleri
kullanmak ise ortalama gönderme gücünü azaltır. Radar ortalama gönderme gücü ise
almaç SNR değeri ile doğru orantılıdır. Bu yüzden radar darbe genişliği tasarımsal
olarak seçilirken ortalama gönderme gücü ve menzil çözünürlüğü arasındaki ödünleşme
gözetilerek seçilmelidir.
Darbe sıkıştırma radarları darbe içi modülasyon yaparak ortalama gönderme güç
değerlerini uzun darbe göndererek arttırırlar. Diğer taraftan ise uzun gönderme darbesini
eşleştirme filtresinde sıkıştırarak kısa darbelerin menzil çözünürlüğü kadar menzil
çözünürlüğü
sağlarlar.
Temelde
darbe
sıkıştırma
radarları
doğrusal
frekans
modülasyonlu (LFM) ve faz kodlu olmak üzere ikiye ayrılır.
Dalga formu
Üreteci
Güç Yükselteci
Göndermeci
Verici-Alıcı
Anten
Düşük Gürültü
Yükselteci
Senkronlayıcı
Karıştırıcı
Darbe Sıkıştırma Filtresi
Ağırlıklandırma
Filtresi
Eşleştirme
Filtresi
Ara Frekans
Yükselteci
Zarf
Detektör
Video
Yükseltici
Ekran
Şekil 2.6 Temel darbe sıkıştırma radarı blok diyagramı
10
Lokal Osilatör
2.2.2 Doğrusal Frekans Modülasyonu (LFM) darbe sıkıĢtırma
Doğrusal frekans modülasyonu darbe sıkıştırma radarlarında yaygın olarak kullanılır.
Doğrusal frekans modülasyonunu kuş ötüşünün cıvıltısına benzemesinden dolayı „chirp‟
olarak da isimlendirilir. Doğrusal frekans modülasyonu darbe sıkıştırması uzun
gönderme darbesine frekans modülasyonu ekleyerek elde edilir. Hedeften yansıyan
sinyal radar almacında eşleştirme filtresinden geçirilerek sıkıştırma elde edilir. Sonuç
olarak hedeften yansıyan sinyal eşleştirme filtre çıkışında darbe sıkıştırma çarpanı ( PC )
kadar sıkışır. Darbe sıkıştırma çarpanı 2.5‟deki gibi ifade edilir. Denklemde
T gönderme darbe genişliği ve B gönderme darbe bant genişliğidir. Böylece uzun
gönderme darbesi ve bant genişliği kullanarak büyük sıkıştırma oranı elde edilebilir.
PC
(2.5)
T B
Doğrusal frekans modülasyonu sinyalini sıkıştırarak yüksek menzil çözünürlüklü
darbeyi sağlamak için bütün frekansların aynı anda darbe sıkıştırma almacına gelmeleri
gereklidir. Bu durumu elde etmenin bir yolu frekans ile doğru orantılı olarak zaman
gecikmesi değişen bir filtre kullanmaktır. Şekil 2.7‟de bu durum gösterilmiştir.
Şekil 2.7 LFM darbe sıkıştırma süreci (Tait 2009)
Şekil 2.7‟den görüleceği üzere doğrusal frekans modülasyonu sinyalinin düşük frekansı
f1 darbe sıkıştırma almacına ilk ve yüksek frekansı f 2 ise en son olarak gelmektedir.
Filtrenin zaman gecikme karakteristiği bütün frekansların filtreden nerdeyse aynı
11
zamanda çıkmasını sağlar. Bu durum çıkış sinyalinde keskin bir tepe oluşmasını sağlar.
Darbe sıkıştırma radarı almacı eşleştirme filtre girişindeki yukarı doğrusal frekans
modülasyonu sinyalinin bant genişliği B 2.6‟daki gibi hesaplanır. Ayrıca Şekil 2.7‟den
doğrusal frekans modülasyonu sinyalinin darbe sıkıştırma radar almacı çıkışındaki
menzil zaman yan lobları görülebilir. Darbe sıkıştırma radar almaç çıkışı genlikte
karakteristiğine sahiptir. Zaman veya Menzil yan lobları ağırlıklandırma
Sinx / x
fonksiyonları kullanarak azaltılabilir. Ancak ağırlıklandırma fonksiyonları menzil
çözünürlüğünün azalmasına ve sinyal işleme kayıplarına sebep olur.
2.2.2.1 Doğrusal frekans modülasyonu dalga formu
Bir doğrusal frekans modülasyon sinyali 2.6‟daki gibi ifade edilebilir.
xt
A rect (t / T ) cos 2 f 0 t
t2
(2.6)
Denklemde T darbe genişliği, f 0 taşıyıcı frekansı,
doğrusal frekans modülasyonu
eğimi ve rect fonksiyonu ise 2.7‟deki gibi ifade edilir.
rect x
1, x
1/ 2
0, x
1/ 2
Doğrusal frekans modülasyonu eğimi
(2.7)
B / T eşitliği ile ifade edilir. Eşitlikteki artı
işareti doğrusal frekans modülasyonunun pozitif diğer bir deyişle yukarı-cıvıltı ve eksi
işareti ise doğrusal frekans modülasyonun negatif diğer bir deyişle aşağı-cıvıltı
olduğunu gösterir. Faz modülasyonu zamanın karesel fonksiyonu olarak 2.8‟deki ve
taşıyıcı frekansının anlık frekans değişim olan LFM frekans modülasyonu faz
modülasyonun bir terimi olarak 2.9‟daki gibi ifade edilir.
t
fi t
t2
(2.8)
1 d
2 dt
(2.9)
12
2.2.2.2 LFM menzil doppler belirsizlik problemi
Daha önceden belirtildiği gibi radar göndermecinden yayılan sinyalin hareketli bir
hedeften yansıması sonucunda taşıyıcı sinyalde oluşan frekans farkı Doppler frekansı
olarak isimlendirilir. Radar uyumlu filtresinde hedefin hareketinden dolayı meydana
gelen Doppler frekansının menzilde oluşturduğu gecikme Menzil-Doppler belirsizlik
problemi olarak isimlendirilir (Fitzgerald 1974).
Darbe sıkıştırma dalga formu olarak yukarı doğrusal frekans modülasyonu kullanılması
durumunda radardan uzağa doğru hareket eden bir hedef negatif doppler hız kayması vd
oluşturur. Ayrıca hareketli hedeften yansıyan sinyalin taşıyıcı frekansı aynı mesafede
bulunan sabit bir hedeften yansıyan sinyalin taşıyıcı frekansına göre daha küçüktür.
Doppler kayması 2.10‟deki eşitlikle ifade edilir (Brookner 1998).
fd
Eşitlikte
2 Vd
(2.10)
taşıyıcı sinyal frekansının dalga boyudur ve 2.11 ile ifade edilir.
c
fc
(2.11)
Eşitlikte c ışık hızı ve f c taşıyıcı sinyal frekansıdır.
Yukarı doğrusal frekans modülasyon sinyali kullandığımız durumda aynı mesafedeki
sabit ve hareketli hedeften yansıyan ekonun radar uyumlu filtresinden çıkışı Şekil
2.8‟de verilmiştir. Şekil 2.8‟den görüleceği üzere radara göre uzaklaşan hedeften
yansıyan taşıyıcı sinyalinin radar uyumlu filtre çıkışı aynı mesafedeki sabit hedeften
yansıyan taşıyıcı sinyalinin radar uyumlu filtre çıkışına göre
Gecikme zamanı denklemi 2.12‟de verilmiştir.
13
t sonra varmıştır.
t
2
R
(2.12)
c
Esasında sabit ve hareket eden hedeflerin ekoları hareket eden hedefte belirsizlik
problemi olması dışında aynıdır. Sabit hedeften yansıyan ekonun radara göre menzilini
R1 olarak alırsak hareketli hedefin radara göre menzili R2
R1
R olarak ifade edilir.
Basitçe ifade etmek gerekirse hareketli hedefin sahip olduğu vd hızına göre hedefin
radara göre menzilinde
R kadar bir farklılık olur ve 2.13‟e göre ifade edilir.
R
c
vd
T
B
(2.13)
Denkleme göre pozitif Doppler kayması hedef hareketinin radara doğru olduğunu
gösterir. Diğer taraftan negatif Doppler kayması ise hedefin hareketinin radardan uzağa
doğru olduğunu gösterir.
Şekil 2.8 LFM menzil-Doppler belirsizliği
14
Hareketli hedefin gerçek yerinin R olduğu durumda menzil-Doppler belirsizliğinden
dolayı meydana gelen zaman gecikmesinin oluşturduğu hedef menzili 2.14‟deki gibi
ifade edilir.
Rc
Denklemde
R
R
(2.14)
R menzil-Doppler belirsizliğinden dolayı meydan gelen menzil hatasıdır
ve 2.15‟deki gibi ifade edilir.
R
Denklemde
t vd
(2.15)
t meydana gelen zaman gecikmesidir ve 2.16‟daki gibi ifade edilir.
c T
B
t
Denklem 2.14‟de
fc
T
B
(2.16)
R yerine 2.15 yazarsak 2.17 ifadesini elde ederiz.
Rc
R vd
t
(2.17)
Hedefin radara göre uzaklaştığı durumu için 2.17 denklemi 2.18‟deki gibi olur.
Rc
R vd
t
(2.18)
Hedefin radara doğru yaklaştığı durumda hedefin hızının daima pozitif olduğu için 2.17
denklemi 2.19‟daki gibi olur.
Rc
R vd
t
(2.19)
Doğrusal frekans modülasyonu dalga formu olarak aşağı-cıvıltı kullanılması durumunda
2.18 denklemi 2.20‟deki gibi olur.
Rc
R vd
t
(2.20)
Denklemden de anlaşılacağı üzere menzil-Doppler belirsizliğinin menzilde oluşturduğu
hata aşağı-cıvıltı dalga formu içi yukarı-cıvıltı dalga formunun tam tersidir.
15
2.2.2.3 Doğrusal frekans modülasyonu zaman bölgesi ağırlıklandırma
Doğrusal frekans modülasyon sinyali kullanan darbe sıkıştırma radarı uyumlu filtre
çıkışındaki sinyalin menzil (zaman) yan kulak seviyesi ana kulağa göre yaklaşık olarak 13.2dB‟dir. Bu değer darbe sıkıştırma radarının birbirine yakın hedefleri ve küçük
hedeflerden yansıyan sinyali algılama olasılığını azaltmaktadır. Bu yüzden darbe
sıkıştırma radarı menzil yan kulak seviyesini azaltmak için radar alıcısında uyumlu filtre
çıkışına bir genlik ağırlıklandırma filtresi konulmaktadır. Şekil 2.9‟da darbe sıkıştırma
radarı sıkıştırma filtresi blok diyagramı verilmiştir. Darbe sıkıştırma radarı uyumlu filtre
çıkışı 2.21‟deki gibi ifade edilir. Sıkıştırma filtresi çıkışı ve darbe sıkıştırma filtresi
dürtü tepkisi ise sırasıyla 2.22 ve 2.23‟deki gibi ifade edilir (Nathanson vd. 1999, Hang
2004).
ST(t)
g(t)
gw(t)
Ağırlıklandırma
Filtresi
Uyumlu
Filtre
Şekil 2.9 Darbe sıkıştırma radarı sıkıştırma filtresi
gt
ST t * h t
gw t
h' t
(2.21)
ST t * h' t
(2.22)
ht wt
(2.23)
Doğrusal frekans modülasyonu sıkıştırma filtresi ağırlıklandırma filtresi 2.24‟deki gibi
ifade edilir. Çizelge 2.2‟de temel ağırlıklandırma fonksiyonları özellikleri verilmiştir.
wt
a0
a1 cos 2 t / T
a2 cos 4 t / T
(2.24)
16
Çizelge 2.2 Ağırlıklandırma fonksiyonları özellikleri
Pencere
Dikdörtgen
Hamming
Hanning
Balckman
En Düşük Yan Lob (dB)
-13.2
-42.8
-31.4
-58
3dB Huzme Genişliği
0.88
1.32
1.48
1.68
a0
1
0.54
0.50
0.42
a1
0
0.46
0.50
0.50
a2
0
0
0
0.08
Doğrusal frekans modülasyonu ve genlik ağırlıklandırma filtresi olarak Hamming,
Hanning ve Blackman fonksiyonu kullanan darbe sıkıştırma filtresi sırasıyla Şekil 2.102.12‟de verilmiştir. Radarın darbe genişliği 10μs ve bant genişliği ise 10Mhz olarak
alınmıştır. Ağırlıklandırma filtresi çıkışında doğrusal frekans modülasyonu genlikleri
Hamming, Hanning ve Blackman için sırasıyla 5.35dB, 6dB ve 7.53dB azalmıştır
(Richards 2005).
Şekil 2.10 Dikdörtgen ve Hamming ağırlıklandırılmış radar sıkıştırma filtre çıkışı
17
Şekil 2.11 Dikdörtgen ve Hanning ağırlıklandırılmış radar sıkıştırma filtre çıkışı
Şekil 2.12 Dikdörtgen ve Blackman ağırlıklandırılmış radar sıkıştırma filtre çıkışı
18
2.2.3 Doğrusal olmayan frekans modülasyonu
Doğrusal olmayan frekans modülasyonu (NLFM) doğrusal frekans modülasyonu ile
karşılaştırıldığında bir çok avantaja sahiptir. Doğrusal olmayan frekans modülasyonu
doğrusal frekans modülasyonunda olduğu gibi menzil (zaman) yan kulak seviyesini
azaltmak için ağırlıklandırma filtresine ihtiyaç duymaz. Bunun sebebi ise doğrusal
olmayan frekans modülasyonu tayf şekline göre istenilen menzil (zaman) yan kulak
seviyesi elde edilir. Şekil 2.13‟de simetrik ve simetrik olmayan frekans modülasyonu
dalga formlarının zamana göre frekans değişimi gösterilmiştir (Varshney ve Thomas
2003).
Şekil 2.13 Simetrik ve simetrik olmayan doğrusal olmayan frekans modülasyonu
Simetrik olmayan NLFM dalga formunun bant genişliğinin zamana bağlı frekansının
değişimi 2.25‟deki gibidir.
f t
B
t
T
P
K p sin
p 1
2 pt
T
(2.25)
Denklemde K p katsayıları Taylor katsayılarıdır.
19
Şekil 2.14‟de simetrik olmayan NLFM dalga formunun uyumlu filtre çıkışı verilmiştir.
Burada doğrusal olmayan frekans modülasyonu bant genişliği ve darbe genişliği
sırasıyla 10Mhz ve 10μs‟dir.
(a)
(b)
Şekil 2.14 Simetrik olmayan NLFM uyumlu filtre çıkışı
Doğrusal olmayan frekans modülasyonunun doğrusal frekans modülasyonuna göre
dezavantajı ise doppler toleransıdır. Doğrusal olmayan frekans modülasyonunda
hareketli hedeften yansıyan sinyalin uyumlu filtre çıkışındaki sinyalin menzil (zaman)
yan kulak seviyelerinde artış olmaktadır.
20
2.2.4 Faz kodlu radarlar
Faz kodlu sinyaller darbe sıkıştırma radarlarında kullanılan dalga formlarından biridir.
Faz kodlu dalga formları iyi menzil ve radyal hız çözünürlüğü sağlamaktadır. Diğer
taraftan faz kodlu dalga formalarında doppler frekansından dolayı meydana gelen
menzil (zaman) yan kulak seviyeleri diğer darbe sıkıştırma dalga formlarına göre daha
fazla olmaktadır.
Faz kodlu radarlarda hedeften dönen sinyalin sıkıştırılması sayısal teknikler kullanılarak
yapılır. Faz kodlu dalga formları her biri belirli bir fazda olan alt darbelerin bir
serisinden oluşmaktadır. Bu alt darbe serisi almaç uyumlu filtresinde bir alt darbe
uzunluğu olan
kadar sıkıştırılarak istenilen menzil çözünürlüğüne sahip olunur. Diğer
taraftan faz kodlu dalga formunun frekans çözünürlüğü toplam darbe genişliği t
kadardır. Faz kodlu radarlarda darbe sıkıştırma oranı n alt darbe sayısı kadardır (Curry
2004).
t
*n
(2.26)
2.2.4.1 Ġkili faz kodlu radarlar
Faz kodlu dalga formlarının yaygın dalga formu ikili faz kodlu dalga formlarıdır. İkili
faz kodlama tekniğinde uzun darbe N adet alt darbe parçasına bölünür. Her darbenin
fazı 0 veya π olarak seçilir. 0 faza sahip darbeler 1 ile π faza sahip darbeler -1 ile
gösterilebilir. Rastgele belirlenen 0 ve π değerleri ile oluşturulan kodların iyiliğine Tepe
yan kulak düzeyi (PSL) ve Tümleştirilmiş Yan Kulak Seviyesi (ISL)
değerlerine
bakılarak karar verilebilir. PSL değeri, sıkıştırma sonucu elde edilen tepe güç değerinin
yan kulaklardan en büyüğüne oranlanmasıyla bulunur. ISL değeri, tepe güç değeri
dışında kalan tüm yan kulakların enerjileri toplanarak bulunur. PSL değerinin yüksek,
ISL değerinin düşük çıkması beklenir (Yaman 2004).
21
İkili faz kodlama ile en iyi kodları Barker bulmuştur ve bu kodlar literatürde Barker
kodları olarak bilinir. Barker kodları çok iyi menzil yan kulak seviyesine sahiptirler.
Barker kodları 2 bit uzunluğundan 13 bit uzunluğuna kadar değişmektedir ve Çizelge
2.3‟de Barker kodları verilmiştir. Barker kodlarının iki dezavantajı vardır. Bunlardan
birincisi maksimum Barker kod uzunluğu 13 bittir. Yıllardır yapılan araştırmalara
rağmen
mevcut
Barker
kodlarından
daha
iyi
performans
gösteren
kodlar
bulunamamıştır. Barker kodlarının ikinci dezavantajı ise Doppler toleransının kötü
olmasıdır (Denk 2006).
Çizelge 2.3 Barker kodları
Kod Uzunluğu
Kod Elemanları
PSL (dB)
2
1 -1, 1 1
6
3
1 1 -1
9.5
4
1 1 -1 1, 1 1 1,-1
12
5
1 1 1 -1 1
14
7
1 1 1 -1 -1 1 -1
16.9
11
1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 -1
20.8
13
1 1 1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1
22.3
Şekil 2.15‟de Barker 13 uzunluğunda olan ikili faz kodlu sinyalin zarfı görülmektedir.
Şekil 2.16‟da ise Barker 13 uzunluğundaki kodun oto ilinti fonksiyonu (ACF)
görülmektedir.
22
Şekil 2.15 13 bit uzunluğunda Barker faz kodlu sinyal
Şekil 2.16 13 bit uzunluğunda Barker kodu uyumlu filtre çıkışı
23
2.2.4.2 Dörtlü faz kodlu radarlar
Taylor dörtlü faz kodu yeni bir faz kodlu radar sinyal çeşididir. Taylor dörtlü faz kodu
birçok avantaja sahiptir. Bunlar yayılım tayfının hızlı düşüşü, almaçta küçük
uyumsuzluk kaybı ve menzil örnekleme hatasıdır (Watson 1996, Yanyan vd. 2006).
Bir dörtlü faz kodunun alt darbeleri 0, 90, 180 ve 270 derecelik dört fazdan birini alır.
Aynı zamanda alt darbeler karmaşık olarak ise +1, +j, -1 ve –j değerlerinden birini alır.
Taylor dörtlü faz kodunun üretildiği alt darbeler yarı-kosinüs ağırlıklandırılır (Taylor ve
Blinchikoff 1988).
Taylor dörtlü faz kodu 2.27‟deki gibi ifade edilir.
f t
it
a t ej
jq t
t
(2.27)
t sırasıyla Taylor dörtlü faz kodunun genlik ve faz modülasyon
Denklemde a t ve
fonksiyonlarıdır ve 2.28 ve 2.29‟daki gibi ifade edilirler.
at
t
i2 t
q2 t
(2.28)
tan 1 q t i t
(2.29)
Denklemlerde i(t) ve q(t) sırasıyla dörtlü faz kodun eş ve çeyrek evre fazlı bileşenleridir.
Bir ikili faz kod fazından dörtlü faz koduna geçiş 2.30‟daki gibi ifade edilir.
Vk
J s k 1 Wk
(2.30)
Denklemde s sabittir ve -1/1 değerlerinden birini alır. Ayrıca Taylor dörtlü faz kodu
2.31‟deki gibide ifade edilir.
N
J S k 1 Wk p t
f t
k
(2.31)
1
24
Denklemde p t yarı kosinüs alt darbesidir ve 2.32‟deki gibi ifade edilir.
pt
t 2 ,
cos
t
(2.32)
Şekil 2.17‟de ikili barker 13 faz kodundan Taylor dörtlü 13 alt darbeli faz kodu üreteci
blok diyagramı verilmiştir.
p(t
)
Dallı Gecikme Hattı
+
1
+
J
1
J
+
1
J
+
1
J
+
1
J
1
+
J
+
1
Şekil 2.17 Dörtlü faz kod üreteci
Taylor dörtlü faz 13 alt darbeli kodun gerçek kısmı, sanal kısmı ve sinyalin zarfı Şekil
2.18‟de verilmiştir. Taylor dörtlü faz 13 alt darbeli kodun oto ilinti fonksiyonu Şekil
2.19‟da verilmiştir. Şekil 2.19‟dan görüleceği üzere Taylor dörtlü faz 13 alt darbeli
kodun oto ilinti fonksiyonu ikili Barker 13 kodun oto ilinti fonksiyonuna çok
benzemektedir (Levanon ve Mozesen 2004).
25
Şekil 2.18 Taylor dörtlü faz kodu (Barker13)
Şekil 2.19 Taylor dörtlü faz kodunun oto ilinti fonksiyonu
26
2.3 Elektronik harp temelleri
Elektronik harp (EW) düşman kuvvetlerin elektromanyetik spektrumu kullanmasını
engelliyor iken dost güçlerin ise elektromanyetik spektrumu kullanmaya devam
etmesini amaçlayan askeri bir disiplindir. Burada elektromanyetik spektrum doğru
akımdan (DC) ışığa kadar olan bütün spektrumdur. Böylece elektronik harp radyo
frekans, kızılötesi, morötesi ve optik spektrumu kapsar (Adamy 2001).
Elektronik harp bir güç çarpanıdır. Çünkü elektronik harp düşman silahların etkinliğini
azaltarak dost güçlerin kayıplarını azaltır. Şekil 2.20‟de elektronik harbin temel
bileşenleri gösterilmiştir. Şekil 2.20‟den de görüleceği üzere Elektronik Harp temel
olarak Elektronik Destek (ES), Elektronik Taarruz (EA) ve Elektronik Korunma (EP)
alanlarına bölünür.
Elektronik
Harp
Elektronik
Destek
(ES)
Eski ESM
Elektronik
Taarruz
(EA)
Elektronik
Korunma
(EP)
Eski ECM
Eski ECCM
Şekil 2.20 Elektronik harbin yapısı (Adamy 2006)
27
2.3.1 Elektronik destek (ES)
Elektronik destek elektronik harbin dinleme kısmıdır. Elektronik destek aynı zamanda
elektronik destek tedbirleri olarak da isimlendirilir. Elektronik destek sistemleri ve alt
sistemleri tehdit sinyalleri algılarlar. Daha sonra tehditleri çeşitleri ve yerlerine göre
gösterirler. Böylece tehditlerin yerlerinin bilinmesine ve tehditlere karşı uygulanacak
elektronik taarruz tekniklerinin belirlenmesine yardımcı olurlar.
Ana elektronik destek fonksiyonları;
Tehdit sinyallerinin algılanması,
Tehdidin çalışma biçiminin ve tipinin tanımlanması,
Tehdit vericisinin yerinin tespiti,
Spesifik tehdit tanımlama (Tehdit vericisinin parmak izinden),
Tehdit bilgilerini göstermektir.
Elektronik destek sistemleri için çözülmesi gereken bir problem radar uygulamalarında
yaygınlaşan düşük olasılıklı algılanma dalga formlarının tanımlanmasıdır. Bu durumu
çözmek için elektronik destek sistemlerinde daha hassas alıcı devrelerine ihtiyaç vardır.
Şekil 2.21‟de elektronik destek sistemi blok diyagramı verilmiştir.
Şekil 2.21 Elektronik destek sistemi blok diyagramı
28
2.3.2 Radar elektronik taarruz (EA)
Elektronik taarruz elektronik harbin eylem yapan kısmıdır. Elektronik taarruz aynı
zamanda elektronik karşı tedbirler olarak da isimlendirilir. Elektronik taarruz sistemi
elektronik destek sistemlerinden aldığı tehdit bilgisine göre eylemini gerçekleştirir.
Radar karıştırma elektronik taarruzun büyük bir parçasıdır. Radar karıştırma düşman
hava savunma sistemlerinin desteğinde önemli rol oynayan radar sistemlerine karşı
tasarlanır. Radar karıştırmanın ana amacı düşman radar sistemlerinin etkinliğini
azaltarak kritik bilginin ele geçmesini engellemektir. Radar karıştırmanın iki çeşidi
vardır. Bunlar gürültü karıştırma ve aldatma karıştırmadır.
Gürültü karıştırma radar taşıyıcı sinyalini gürültü ile modüle ederek, rastgele genlik
değişimleri veya tehdit radarın çalışma frekansında sinyal göndererek yapılır. Gürültü
karıştırma radar almacını doyuma ulaştırabilmek için yüksek güç ihtiyacına sahiptir.
Gürültü karıştırma radar almacının yüksek hassasiyetini avantaja çevirir.
Aldatma karıştırma sistemi tehdit radarda gerçek bir hedef gibi davranan karıştırma
darbelerini işleyebilmek ve üretebilmek için karmaşık alma ve gönderme devrelerine
sahiptir. Bir aldatma karıştırıcısı tehdit radardan aldığı sinyali radar ekranında yanlış
menzil, yanca ve hız bilgisi üretmek için işleyerek tekrar radara gönderir. Aldatma
karıştırmasının etkin olabilmesi için tehdit radarın birçok parametresi ile eşleşmesi
gerekir. Bunlar taşıyıcı frekansı, darbe tekrarlama aralığı, darbe genişliği ve tarama
oranı gibi parametrelerdir.
Aldatma karıştırma sistemleri tehdit radar sinyalinin bir benzerini göndermeleri
yüzünden tekrarlayıcı karıştırıcı olarak da bilinirler. Aldatma karıştırma sistemleri
gürültü karıştırma sistemleri ile karşılaştırıldıklarında daha az güç ihtiyaçları vardır.
Diğer taraftan aldatma karıştırma sistemlerinin gürültü karıştırma sistemlerine göre daha
karmaşık yapıları vardır. Şekil 2.22‟de aldatma karıştırma sistemi blok diyagramı
verilmiştir.
29
Şekil 2.22‟de görülen sinyal hafıza birimi aldatma karıştırma sisteminin en önemli
birimidir. Hafıza birimi tehdit radar sinyalinin karakteristiklerini kaydetmelidir. Ayrıca
bu parametreleri işlemesi için kontrol birimine geçirmelidir. Bu süreç karıştırılan her
sinyal için anlık yapılmalıdır. Hafıza birimi olarak sayısal radyo frekans hafıza (DRFM)
birimlerin kullanılması sistem zaman gecikmesini azaltır ve aldatma karıştırıcı
etkinliğini arttırır.
Rx
Tx
Giriş Yük.
Çıkış Yük.
Genlik
Faz
Modülasyonu
Alıcı
Sinyal
Hafızası
Sinyal
Kaynağı
Kontrol
Şekil 2.22 Aldatma karıştırıcı blok diyagramı (Chrzanowski 1990)
Aldatma karıştırmanın yaygın olarak kullanılan teknikleri;
Sahte hedef karıştırması,
Menzil aldatma karıştırması,
Açı aldatma karıştırması,
Ve hız aldatma karıştırmasıdır.
30
2.3.3 Radar elektronik korunma (EP)
Elektronik korunma, düşman elektronik taarruz denemelerini etkisiz kılmak için gerekli
temel sistemlerin bir parçasıdır. Elektronik korunma aynı zamanda elektronik karşı karşı
tedbirler (ECCM) olarak da isimlendirilir.
Radarlar karıştırmaya karşı daha az savunmasız olmaları için elektronik korunma
özelliklerine sahip olurlar.
Elektronik korunmanın avantajları aşağıdaki gibi
sıralanabilir.
Radar almacının doyuma ulaşmasını engelleme,
Radar almacındaki sinyal gürültü oranını arttırma,
Yönlü girişimin radara göre tahmini,
Sahte hedeflerin oluşumunu engelleme,
Hedef takiplerini devam ettirme,
Elektronik destek birimleri ile etkileşim,
Radar sisteminin çalışmasının devamını sağlamaktır.
Elektronik korunmanın iki ana sınıfı vardır. Bunlar elektronik teknikler ve operasyonel
doktrinlerdir. Operasyonel doktrinlere örnek olarak savaş alanında radar sisteminin
mevzileneceği yerin seçimi verilebilir. Spesifik elektronik teknikler radar alt sistemleri
içerisinde anten, verici, alıcı ve sinyal işlemci ilişkili olur.
31
3. MATERYAL VE YÖNTEM
3.1 KarıĢtırıcı / Sinyal Oranı (JSR)
Bir karıştırıcının etkinliği yalnızca karıştıracağı tehdit almacını karıştırmasıyla
hesaplanabilir.
Karıştırıcı etkinliğini tanımlamanın en yaygın yolu radar alıcısında
karıştırıcı tarafından oluşturulan etkin gücün hedeften yansıyan sinyalin gücüne
oranıdır. Bu oran Karıştırıcı / Gürültü oranı (JSR) olarak isimlendirilir. Şekil 3.1‟de
görüldüğü gibi JSR, radar almacında hedeften dönen sinyalin gücünü bastırabilmek için
gerekli karıştırıcı gücü oranını gösterir.
Şekil 3.1 JSR almaç gösterimi
3.1.1 Sabit çıkıĢ güçlü aldatma karıĢtırma sistemi JSR çıkartımı
Radar göndermecinden yayılan darbenin enerjisi 3.1‟deki gibi ifade edilir (Özer 2008).
W
Pr T
(3.1)
32
Denklemde T ve Pr sırasıyla darbe uzunluğu ve gönderme tepe gücüdür. 3.1‟de T
yerine 1 Br yazdığımızda 3.2 eşitliğini elde ederiz.
W
Pr
Br
(3.2)
Diğer taraftan karıştırıcı biriminin tehdit radar almacında oluşturduğu karıştırıcı enerjisi
3.3‟deki gibi ifade edilir.
W
Pj
(3.3)
Bj
Tehdit radarın almacında, hedeften yansıyan sinyalin denklemi 3.4‟deki gibi ifade edilir.
Pr
Pt Gt
Ae ,
4 R2 4 R2
(3.4)
Denklemde;
Pt : Radar gönderme çıkış gücü,
Gt : Radar gönderme anten kazancı,
R : Karıştırıcının konuşlandığı hedef ile radar arasındaki mesafe,
Ae : Radar alma anteni etkin alanı,
: Karıştırıcının konuşlandığı hedefin radar kesit alanı (RCS) değeridir.
Radar alıcı anteni etkin alanı 3.5‟deki gibi ifade edilir.
Ae
Denklemde
Gt
4
2
(3.5)
radar taşıyıcı sinyalin dalga boyudur. Radar tarafından alma ve
gönderme için aynı anten kullanıldığı durumda radar anteni etkin alanı için verilen
3.5‟deki ifade gönderme ve alma anteni içinde aynı olur.
33
3.4‟deki ifade iki-yol dağılımı için 3.6‟daki eşitlikteki gibi olur.
Pr
Pt Gt
Ae
4 R2 4 R2
2
10
0. 1 L
2
j
10
0 .1 L
(3.6)
j
Denklemde yayılımdan kaynaklanan zayıflama faktörleri;
: Yayılım faktörü karıştırıcı ve tehdit radar arasında atmosferin ve çoklu
yolun olup olmadığına göre değişir. Boş uzay ve çok yollu yayılım olmadığı
durumlarda 1 olarak alınır.
: Zayıflama sabiti (dB/km)
L j : Yolun zayıflatan kısmı (km)
Radar tarafından takip edilen hedefte konuşlu karıştırıcının aldatma karıştırma yapması
durumunda tehdit radar almacındaki karıştırıcı gücü 3.7‟deki gibi ifade edilir.
Pjr
Pj G j
4 R
2
Ae
2
10
0.1 L
(3.7)
j
Denklemde Pj ve G j sırasıyla karıştırıcı gönderme çıkış gücü ve gönderme anten
kazancıdır.
Ayrıca radar tarafından takip edilen hedefte konuşlu karıştırıcının aldatma karıştırma
yapması durumunda tehdit radar almacındaki karıştırıcı / sinyal oranı 3.8‟deki gibi ifade
edilir.
JSR
Pj G j 4 R 2 1 0.1L B r
10
2
Pt Gt
Bj
(3.8)
j
Denklemde;
L p : Polarizasyon Kaybı (3dB veya 2 olarak alınır.)
34
Aldatma karıştırma dalga formları radar dalga formları ile aynı bant genişliğinde olduğu
için Br
B j „dir. Bu durumda JSR 3.9‟daki gibi ifade edilir.
JSR
Pj G j 4 R 2 1 0.1L
10
2
Pt Gt
(3.9)
j
Sabit çıkış güçlü aldatma karıştırma sistemi ve radar sisteminin mesafeye göre güç
değerleri RCS 100 ve 1000m2 değerleri için Şekil 3.2 ve 3.3‟de verilmiştir. Şekil 3.2 ve
3.3‟de aşma mesafeleri (crossover range) yaklaşık olarak sırasıyla 48 ve 152 metre
olarak bulunmuştur. Bu mesafelerde, şekillerden de anlaşılacağı üzere radar almacında
hedeften yansıyan sinyalin ve aldatma karıştırma sinyalinin gücü birbirine eşittir ve
dolayısıyla JSR değeri 0‟dır.
Ayrıca tanıma mesafesi (burn-through range) ise Şekil 3.2 ve 3.3‟de yaklaşık olarak 400
ve 1000 metredir. Bu mesafelerde ise karıştırıcı sinyal gücü hedeften yansıyan sinyalin
gücünden yaklaşık olarak 17dB daha fazladır başka bir deyişle JSR oranı 17dB‟dir.
Tanıma mesafesinin anlamı ise karıştırıcı radara bu mesafeden daha fazla yaklaşır ise
radar hedeften yansıyan sinyali karıştırıcı sinyalinden ayırmaktadır.
Benzetimde de kullanılan radar ve karıştırıcının parametreleri Çizelge 2.4‟de verilmiştir.
Çizelge 2.4 Radar ve karıştırıcı parametreleri
Radar çalışma frekansı
Radar gönderme çıkış gücü
Karıştırıcı gönderme çıkış gücü
Radar anten kazancı
Karıştırıcı anten huzme genişliği
Radar kesit alanı
10GHz
200kW
1kW
35dB
(3˚,4˚)
1000m2
35
Şekil 3.2 Sabit çıkış güçlü sistem (RCS = 100m2)
Şekil 3.3 Sabit çıkış güçlü sistem (RCS = 1000m2)
36
3.1.2 Sabit kazançlı aldatma karıĢtırma sistemi JSR çıkartımı
Radar tarafından yayılan darbeyi alan aldatma karıştırma sisteminin almacındaki
sinyalin gücü 3.10‟daki gibidir (Tan 1996).
PJR
Pt Gt Gdr 2
4 R 2 Lp
(3.10)
Denklemde;
PT
:
Radar gönderme çıkış gücü
GT
:
Radar anten kazancı
GDR
:
Karıştırıcı almaç anten kazancı
LP
:
Polarizasyon kaybı
λ
:
Taşıyıcı sinyal dalga boyu
R
:
Karıştırıcı ve radar arasındaki mesafe
Polarizasyon kaybı karıştırıcı sistem anteni ile tehdit radar anteni arasındaki
polarizasyon farkından meydana gelir. Radar sistemlerinin anten polarizasyonu
genellikle yatay veya dikey olur. Bu yüzden karıştırma sitemlerinin anten polarizasyonu
dairesel veya 45˚ polarizasyon açılı seçilerek birçok tehdit radar sisteminde minimum
polarizasyon kaybı olan 3dB elde edilir.
Şekil 3.4 Antenler arası polarizasyon kaybı değerleri
37
Aldatma karıştırma sisteminin çıkış gücü 3.11‟de ifade edilmiştir.
Pj
Pt Gt Gdr Gdt Gd
2
4 R Lp
2
(3.11)
Denklemde;
GDT
:
Karıştırıcı göndermeç anten kazancı
GD
:
Karıştırıcı yükselteç kazancı
Aldatma karıştırıcısının radar almacındaki sinyalin gücü 3.12‟de verilmiştir.
2
Prj
Pt Gt Gdr Gdt Gd
4
2
4 R Lp
4
(3.12)
Aldatma karıştırma sistemin konuşlandığı hedeften yansıyan sinyalin radar almacında
oluşturduğu sinyalin gücü 3.13‟de verilmiştir.
2
Pr
Pt Gt 2
3
4 R4
(3.13)
Aldatma karıştırma sistemi tarafından oluşturulan karıştırıcı / sinyal oranı 3.12 ve 3.13
eşitliklerinden 3.14‟deki gibi olur.
JSR
Gdr Gdt Gd
2
4 Lp
2
(3.14)
Sabit kazanç aldatma karıştırma sistemi JSR değeri 3.14‟den görüleceği üzere
mesafeden bağımsızdır.
38
Sabit kazançlı aldatma karıştırma sisteminin mesafeye bağlı güç değerleri RCS 100 ve
1000m2 değerleri için sırasıyla Şekil 3.5 - 3.6‟da verilmiştir. Şekillerden de anlaşılacağı
üzere JSR oranı sabittir. Sabit çıkış güçlü sistemde olduğu gibi aşma ve tanıma mesafesi
yoktur. Şekil 3.5 - 3.6‟da JSR oranları sırasıyla 27.85dB ve 17.85dB‟dir.
Şekil 3.5 Sabit kazançlı sistem (RCS = 100m2)
Şekil 3.6 Sabit kazançlı sistem (RCS = 1000m2)
39
3.2 Ön kenar menzil takibi
Ön kenar menzil takibi, hedeften yansıyan ekonun ön kenar gecikmesine göre menzil
hata sinyalinin takibine dayanan radar menzil takip tekniğidir. Ön kenar menzil takibi
hedeften yansıyan ekonun ya yükseliş ya da düşüş zamanının türevi alınmak suretiyle
yapılır. Türevi alınan sinyal Ayrılma Kapısı Menzil takibi yapmak için Erken ve Geç
Kapılarına ayrılır. Türev alma sürecinde sinyal gücünün büyük bir kısmının
kaybolmasından dolayı bu tip bir takip döngüsünde yüksek SNR zorunluluktur
(Whitaker 2005).
Ön kenar menzil takibi Çekili Sahte Hedef (Dekoy) ve Menzil Kapısının Çekilmesi
(RGPO) gibi elektronik taarruz tekniklerine karşı ana Elektronik Korunma tedbiridir.
Elektronik Korunma tedbiri olarak Gönderme Frekansını ve Darbe Tekrarlama Aralığını
(PRI) rastgele değiştiren radarlara karşı Menzil Kapısının İçeri Çekilmesi (RGPI)
Elektronik Taarruz tekniğinin uygulanması mümkün değildir. Bu durumda uygulanması
gereken Menzil Kapısının Dışarı Çekilmesi (RGPO) Elektronik Taarruz tekniğidir.
Radar Tasarımcıları Menzil Kapısının Dışarı Çekilmesi (RGPO) Elektronik Taarruz
tekniğine karşı Elektronik Korunma Tedbiri olarak Ön Kenar Menzil Takibini
geliştirmişlerdir (Neri 2006).
Şekil 3.7 Radar almacında ön kenar menzil takibi (Stimson 1998)
40
Elektronik taarruz sisteminin tepki süresine bağlı olarak radar almacında oluşturulan
aldatma sinyali hedeften dönen ekodan sonra gelecektir. Bu durumda Ön kenar menzil
takip döngüsünün Elektronik taarruz sistemi tarafından oluşturulan aldatma sinyali
yerine hedeften dönen ekoyu takip etme olasılığı artmaktadır. Şekil 3.7‟de Ön kenar
menzil takibi hedef ekosu ve karıştırıcı darbesi için verilmiştir. Şekil 3.7‟den görüleceği
üzere karıştırıcı darbesi hedef ekosundan sonra gelmektedir. Ön kenar menzil takibi
yapabilmek için hedef ekosu ve karıştırıcı darbesinin türevi alınmıştır. Türevi alınan
sinyalde hedef ekosunun ön kenarının türevi keskin bir dürtü oluşturmaktadır. Böylece
Ön kenar menzil takip kapısı hedef ekosunun dürtüsünü takip etmektedir.
Sınırlayıcı
Veya
Logaritmik
Almaç
Türev Alıcı
A
+
B
-
Menzil
Takip
Döngüsü
R
Şekil 3.8 Ön kenar menzil takibi blok diyagramı
Ön Kenar Menzil Takibi blok diyagramı Şekil 3.8‟de verilmiştir. Şekil 3.8‟deki
konfigürasyona göre Sınırlayıcı veya Logaritmik almaç çıkışı Türev Alıcı devreye
uygulanır. Daha sonra Türev alıcı devreye giren sinyal Menzil takip döngüsüne girer.
Menzil Takip Döngüsü ise Ayrılma Kapısı Menzil döngüsü yapmaktadır. Ön Kenar
Menzil Takibinde uygulanan Ayrılma kapısı menzil takibinin farkı Erken ve Geç
kapılarının büyüklüğüdür. Türev alma işleminden sonra oluşan dürtü genişliği uyumlu
filtre çıkışındaki darbe genişliğine göre oldukça küçük olmasından dolayı Ön kenar
menzil takibi erken ve geç kapılarının genişliği oldukça küçüktür (Lothes vd. 1990,
John vd. 2004).
41
Şekil 3.9‟da 3 farklı durum için uyumlu filtre çıkışındaki sinyal ve türev alıcı birim
çıkışındaki sinyaller gösterilmiştir. Şekil 3.9 a‟da karıştırıcı sinyali olmadan uyumlu
filtre çıkışı ve türev alıcı birim çıkışındaki sinyal gösterilmiştir. Şekil 3.9 b‟de ise
hedeften dönen eko ve karıştırıcı sinyali için gösterilmiştir.
(a)
(b)
Şekil 3.9 Ön kenar menzil takibi türev alıcı devre çıkışları
42
3.3 Menzil aldatma karıĢtırma
Aldatma karıştırma nerdeyse bütün radarlara uygulanan bir elektronik taarruz tekniğidir.
Menzil karıştırma radarın bir hedefi takip etme kabiliyetinde kayba neden olmak için
radarın takip süreci üzerinde çalışır. Aldatma karıştırma teknikleri radarın takibini
hedeften uzağa menzilde veya açıda hareket ettirir.
3.3.1 Menzil kapısının dıĢarı çekilmesi
Menzil kapısının dışarı çekilmesi (RGPO) takip radarlarına karşı etkin olarak uygulanan
elektronik taarruz tekniğidir. Menzil kapısının dışarı çekilmesi bir kendini koruma
tekniğidir. Tekniğin başarılı olabilmesi için radar tarafından takip edilen hedefteki
darbelerin geliş zamanlarının bilinmesi gerekmektedir. Aldatma karıştırmasının
yapılabilmesi için hedefte bulunan karıştırıcı sistemi tehdit radar tarafından yayılan
darbelere önceden tanımlanmış gecikme süreleri uygulayarak tekrar tehdit radara
gönderir. Şekil 3.10‟da bir menzil kapısının dışarı çekilmesi sürecindeki karıştırıcı
sinyalleri görülmektedir. Bölüm 2.1.2‟de belirtildiği üzere radar bir hedefin menzilini
gönderdiği darbenin almacına varış zamanına göre tanımlar. Buna göre menzil kapısının
dışarı çekilmesi tekniği karıştırma darbesini daha uzağa sürükleyerek radarın hedef
menzilini yanlış hesaplamasını sağlar. Bu tekniğin başarılı olabilmesi için 0–6 dB
arasında JSR değerleri yeterlidir.
43
Şekil 3.10 Menzil kapısının dışarı çekilmesi karıştırıcı sinyalleri
Takip radarları hedef takibini bölünmüş kapı takipçisi kullanarak yapar. Bölünmüş kapı
takipçisi üzerinde Menzil kapısının dışarı çekilmesi tekniğinin etkisi Şekil 3.11‟de
gösterilmiştir. Menzil kapısının dışarı çekilmesi tekniği bölünmüş kapı takipçisinin
takip merkezini erken ve geç kapılarının merkezinde bulunan hedef ekosundan
karıştırıcı sinyale doğru kaydırmak için karıştırıcı sinyale önceden tanımlanmış
gecikmeler verir.
44
Şekil 3.11 Menzil kapısının dışarı çekilmesi tekniğinin bölünmüş kapı takipçisine etkisi
3.3.2 Cıvıltı kapısının çalınması
Cıvıltılı kapısının çalınması elektronik taarruz tekniği doğrusal frekans modülasyonu
sinyalinin Menzil-Doppler belirsizliği problemi kullanılarak yapılmaktadır. Bu teknik
etki olarak Menzil kapısının dışarı çekilmesi tekniğine benzemektedir. İki teknik de
takip için kullanılan erken ve geç kapılarının hedefin bulunduğu menzilden daha uzağa
hareket ettirilmesine dayanmaktadır. Menzil kapısının dışarı çekilmesi tekniğinde tehdit
radar tarafından yayılan sinyale önceden tanımlanmış bir gecikme verilerek tekrar
radara gönderilmektedir. Cıvıltı kapısının çalınması tekniğinde ise darbenin içinde
bulunan doğrusal frekans modülasyonlu sinyale frekans kayması uygulanmaktadır.
Taşıyıcı sinyale verilen frekans kayması miktarıyla doğru orantılı olarak uyumlu filtre
çıkışındaki sıkıştırılmış sinyal gecikmektedir. Böylece menzil kapısı tehdit radar
tarafından yayılan sinyale gecikme vererek değil de doğrusal frekans modülasyonu
sinyaline frekans kayması vererek hareket ettirilmektedir (Madni vd. 1991 ve Estes vd.
1991).
45
3.3.3 Sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınması tekniği modeli
Sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınması tekniği sürecini tanımlayabilmek için bölünmüş
kapı takipçisinin fiziksel hareketine bakmak gerekmektedir. Pozisyon, hız ve ivme için
tanımlı eşitlikler sırasıyla 3.15, 3.16 ve 3.17‟de verilmiştir (Townsend 2008).
rt
t
vt
t
vt
(3.15)
at
(3.16)
at
(3.17)
2
rt
t2
Bilinen sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınması süreç parametreleri ile istenen sahte hedef
hareketini geliştirmek için eşitlik 3.15, 3.16 ve 3.17 temel oluşturmaktadır. Şekil
3.12‟de gösterilen doğrusal cıvıltı kapsının çalınması süreci 3.18, 3.19 ve 3.20 eşitlikleri
ile modellenebilir.
rt
vt
at
c1t c0
t
t
(3.18)
rt
c1
(3.19)
vt
0
(3.20)
Şekil 3.12 sabit hızlı ve ivmesi olmayan bir doğrusal cıvıltı kapısının çalınması sürecini
tanımlamaktadır. Şekil 3.12‟de tanımlanan ilk durumların eşitlikleri 3.21, 3.22 ve
3.23‟de tanımlanmıştır.
r Tmin
Rmin
(3.21)
r Tmax
Rmax
(3.22)
46
Tw
Tmax
Tmin
(3.23)
Eşitlik 3.21 ve 3.22 değerlerini eşitlik 3.18 ve 3.19‟da yerine koyduğumuzda 3.24 ve
3.25 eşitlikleri elde ederiz.
r Tmin
c1Tmin
c0
Rmin
(3.24)
r Tmax
c1Tmax
c0
Rmax
(3.25)
Cıvıltı kapısının çalınması tekniğinin başarılı olabilmesi için ilk alınan darbe hiçbir
gecikme olmadan tekrar gönderilmelidir. Bu yüzden eşitlik 3.24‟de tanımlı
Tmin değerinin 0 olması gerekmektedir. Şekil 3.12‟de gösterilen doğrusal cıvıltı kapısının
çalınması sürecinin zamana bağlı denklemi 3.26 eşitliğinde verilmiştir.
rt
Rmax
Rmin
Tw
t
Rmin
(3.26)
Bölüm 2.2.2.2‟de belirtildiği üzere doğrusal frekans modülasyonu kullanan bir darbe
sıkıştırma radarı için menzil-doppler belirsizliğinden dolayı uyumlu filtre çıkışında
meydana gelen gecikmenin denklemi 3.27‟de verilmiştir. Denklemden de anlaşılacağı
üzere her darbe sıkıştırma radarı için bu değer sabittir.
t
fc
T
B
(3.27)
Denklemde f c , T ve B sırasıyla taşıyıcı frekansı, gönderme darbe genişliği ve darbe
sıkıştırma radarı bant genişliğidir. Taşıyıcı frekansı eşitliği 3.28‟de verilmiştir.
fc
c
(3.28)
47
Cıvıltı kapısının çalınması tekniğinde oluşturulan minimum ve maksimum mesafeler
3.29 ve 3.30 eşitlikleri ile ifade edilir. Denklemde f min ve f max değerleri cıvıltı kapısının
çalınması tekniğinin tehdit radar takip sürecinde oluşturacağı minimum ve maksimum
mesafeler için gerekli frekans kayma değerleridir.
Rmin
f min t
2
(3.29)
Rmax
f max t
2
(3.30)
Şekil 3.12 Cıvıltı kapısının çalınması tekniğinin sabit hızlı dışarı çekilmesi sürecinin
göstermektedir.
Rmax
Rmin
Tmin
Tmax
2Tmax
Şekil 3.12 Cıvıltı kapısının çalınma süreci
Cıvıltı kapısının çalınması tekniğinde tehdit radarın kaç darbe tekrarlama aralığı
boyunca uygulanacak olan frekans kayma sayısı 3.31 eşitliği ile ifade edilir.
M
f max
f min
(3.31)
f step
48
Denklemde f step minimum ve maksimum frekans kaymaları arasında uygulanacak
frekans adımlarını gösterir. Cıvıltı kapısının çalınması tekniğinin toplam uygulanma
süresi Tw 3.32‟deki denklem ile ifade edilir.
Tw
Tmax
Tmin
M PRI
(3.32)
Cıvıltı kapısının çalınması sürecinin sürekli zaman eşitliği 3.26‟da verilmiştir. Fakat bir
Elektronik Taarruz sisteminin cıvıltı kapısının çalınması sürecini gerçekleştirebilmesi
için kesikli zaman eşitliğine gerek vardır. Kesikli zaman eşitliği 3.33 ile ifade edilir.
rm
Eşitlikte m
0,1,..., M
Rmax
R0
m
M
R0
(3.33)
menzil değerlerini almaktadır. Cıvıltı kapısının çalınması
karıştırması sürecinde maksimum sürükleme menzili Rmax ‟a kadar sahte hedefi
sürüklemek için gerekli takip radarı PRI sayısı M ‟dır.
3.4 Menzil sahte hedefler
Tehdit radar tarafından takip edilen hedefin üzerinde bulunan elektronik taarruz sistemi,
tehdit radar takipçisini aşırı yüklemek için çok fazla sayıda menzil sahte hedef (RFT)
üreterek takip edilmesini önlemeye çalışır. Darbe sıkıştırma tekniği kullanmayan
radarlara karşı radar darbe uzunluğunda çok fazla sayıda menzil sahte hedef üretilebilir.
Yayılımlı tayf (SS) tekniği kullanan radarlar, radar sinyalini tekrar radara gönderen
konvansiyonel menzil ve hız aldatma tekniklerinden pratikte etkilenmemektedir.
Darbe sıkıştırma radarlarına karşı kullanılan elektronik taarruz sistemleri, darbe
sıkıştırma radarlarının uzun süreli darbe kullanmalarından dolayı daha karmaşık
yapıdadırlar. Bölüm 2.2.1‟de belirtildiği üzere uzun darbe genişliği darbe sıkıştırma
almacında kısa darbe genişliğine bastırılır. Bu yüzden elektronik taarruz sistemi tehdit
darbe sıkıştırma radarına karşı darbe sıkıştırma tekniği kullanmayan radarlara ürettiği
gibi çok sayıda menzil sahte hedef üretemez.
49
Darbe sıkıştırma radarlarının karmaşık gönderme dalga formları yüzünden bu radarlara
karşı yeni elektronik taarruz teknikleri geliştirilmiştir. Bunlar doğrusal ve doğrusal
olmayan frekans modülasyonu radar sinyaline uygulanan lekeli (smeared) ve
parçalama/birleştirme (chopping/interleaved) tayf ve faz kodlu darbe sıkıştırma
radarlarına uygulanan yarım kod tekrarlayıcı elektronik taarruz teknikleridir (Sparrow
ve Cikalo 2006).
3.4.1 Lekeli tayf elektronik taarruz tekniği
Lekeli tayf tekniğinde elektronik taarruz sistemi, doğrusal frekans modülasyonu
darbesinin bir kısmını radar darbesinin genişliğini dolduracak sayıda tekrar tehdit radara
gönderir. Bu darbe, tehdit radar sıkıştırma filtresi çıkışında eşit dağılımlı dürtüler
oluşturur. Her bir dürtünün tayf yoğunluk dağılımı sıkıştırılmış LFM sinyalinden
farksızdır.
Lekeli tayf tekniği, frekans modülasyonlu elektronik taarruz sinyallerinin üretimi için
oldukça esnek bir tekniktir. Lekeli tayf sinyalleri farklı özellikli menzil sahte hedefler
üretebilir. Lekeli tayf tekniğinde tarama esnasında takip (TWS) yapan gözetleme
radarlarına karşı çok fazla menzil sahte hedef üretebilir. Çok sayıda menzil sahte hedef
üretmek, tehdit radar tarafından takip edilen hedefi maskelemek veya saklamak için
istenilen bir durumdur (Sun ve Tang 2009).
Bölüm 2.2.2‟de verilen doğrusal frekans modülasyonu sinyali denklemi 2.6‟nın
karmaşık zarfı 3.34‟deki gibi yazılır.
ST t
A exp j kt2
(3.34)
Denklemdeki k ve A sırasıyla frekans tarama oranı ve sinyal genliğidir.
Doğrusal frekans modülasyonu kullanan darbe sıkıştırma radarının menzil çözünürlüğü
3.35‟deki gibi ifade edilir.
50
c
2B
R
(3.35)
Denklemde c ışık hızıdır. Denklem den anlaşılacağı üzere darbe sıkıştırma radarı menzil
çözünürlüğü sadece sinyal bant genişliğine bağlıdır.
Lekeli tayf tekniği tek bir karıştırıcı sinyali 3.36‟daki gibi ifade edilir.
AJ exp j k j t 2
J t
(3.35)
Denklemde A j ve k j sırasıyla karıştırıcı sinyal genliği ve frekans tarama oranıdır.
Lekeli tayf sinyali menzil sahte hedeflerin toplamı 3.36‟deki gibi ifade edilir.
n 1
JT
J (t i
i 0
T
)
n
(3.36)
Lekeli tayf tekniğinde kullanılan karıştırıcı sinyalinin her bir sahte hedefin menzil
çözünürlüğü 3.37‟deki gibi ifade edilir.
Rj
c
2 BJ
(3.37)
Denklemde B j yerine B n yazılırsa karıştırıcı sinyali menzil çözünürlüğü 3.38‟deki gibi
ifade edilir.
Rj
c
B
2
n
n
c
2B
n R
(3.38)
Denklemde n karıştırıcı sinyal tarafından radar sıkıştırma filtresi çıkışında oluşturulan
menzil sahte hedef sayısıdır.
51
Ayrıca lekeli tayf karıştırıcı sinyali darbesinin darbe sıkıştırma radarı uyumlu filtre
çıkışında oluşturduğu her sahte hedefin karıştırıcı / sinyal oranı (JSR) 3.39‟daki gibi
ifade edilir.
2
J t
JSR
(3.39)
ST t
2
Denklemde karıştırıcı sinyal yerine S j t / n yazıldığında karıştırıcı / sinyal oranı 3.40 ve
3.41‟deki gibi ifade edilir ve 3.41 karıştırıcı / sinyal oranı desibel eşitliğidir.
ST t
n
JSR
1
n2
(3.40)
20 log n
(3.41)
ST t
JSR
2
2
Şekil 3.13 - 3.14‟de doğrusal frekans modülasyonu sinyalinin sırasıyla yarısını ve
çeyreğini gönderen lekeli tayf sinyalinin ve hedeften dönen doğrusal frekans
modülasyonu sinyalinin darbe sıkıştırma radarı sıkıştırma filtre çıkışı gösterilmiştir.
Doğrusal frekans modülasyonu sinyalinin yarısının gönderildiği durumda karıştırıcı /
sinyal oranı -6dB ve menzil çözünürlüğü ise doğrusal frekans modülasyonu sinyali
menzil çözünürlüğünün 2 katıdır. Diğer taraftan doğrusal frekans modülasyonu
sinyalinin çeyreğinin gönderildiği durumda karıştırıcı / sinyal oranı -12dB ve menzil
çözünürlüğü ise doğrusal frekans modülasyonu sinyali menzil çözünürlüğünün 4 katıdır.
52
Şekil 3.13 Lekeli tayf tekniği %50 alt darbe sinyali
Şekil 3.14 Lekeli tayf tekniği %25 alt darbe sinyali
Lekeli tayf ET tekniğinin darbe sıkıştırma radarında oluşturduğu sahte hedeflerin
menzilde dağılımlarını gösteren 7 alt darbeli lekeli tayf karıştırıcı sinyalinin sıkıştırma
filtresi çıkışı Şekil 3.15‟de görülmektedir. Şekil 3.16‟da ise hedeften dönen sinyalin,
53
lekeli tayf karıştırıcı sinyalin ve her ikisinin spektrumu görülmektedir. Radarın
sıkıştırılmamış darbe genişliği 20μs ve doğrusal frekans modülasyonu bant genişliği
20Mhz‟dir. Lekeli tayf ET tekniği tarafından oluşturulan sahte hedeflerin genliği
hedeften yansıyan sinyalin genliğinden 17.08dB aşağıdadır. Bu değer, 3.41 ile
hesaplandığında ise 16.9dB çıkmaktadır. Bu durumda menzil sahte hedeflerin hedeften
yansıyan sinyali bastırabilmesi veya saklayabilmesi için JSR değerinin en az 17dB
olması gerekmektedir.
Şekil 3.15 Lekeli Tayf karıştırıcı sinyali sıkıştırma filtre çıkışı (yedi hedef)
54
Şekil 3.16 Lekeli Tayf karıştırıcı sinyali tayfı
3.4.2 Parçalama/birleĢtirme tayf elektronik taarruz tekniği
Parçalama/Birleştirme tayf tekniği frekans modülasyonu sinyalini belirli sayıda parçaya
bölüp ve her parçasına lekeli tayf tekniğini uygulamaktadır. Parçalama/birleştirme tayf
tekniğinin parçalanmış kısmı 3.42‟deki gibi ifade edilir.
S1 t
S2 t
... Sm t
ST (t )
(3.42)
Si (t )
(3.43)
m
ST t
i 1
Parçalama/birleştirme tayf tekniğinin her bir parçasının karmaşık zarf (17)‟deki
denklemde verilmiştir.
Si t
Ai exp j kit 2
(3.44)
55
Denklemde A j ve k j sırasıyla her bir parçanın sinyal genliği ve frekans tarama
oranıdır.
Parçalama/birleştirme tayf tekniği her bir parçanın karıştırıcı karmaşık zarf 3.45‟deki
gibi ifade edilir.
Ji t
Si t
,
n
1 i
m
(3.45)
Denklemde n parçalama / birleştirme tayf tekniğinde her bir parçanın alt darbe
sayısıdır.
Parçalama / birleştirme tayf tekniği toplamı 3.46‟deki gibi ifade edilir.
m
n 1
J T (t )
Ji t l
i 1 l 0
TJ
n
TJ
(3.46)
T
m
(3.47)
Ayrıca parçalama / birleştirme tayf karıştırıcı sinyali darbesinin darbe sıkıştırma radarı
uyumlu filtre çıkışında oluşturduğu her parçasının karıştırıcı / sinyal oranı (JSR)
3.48‟deki gibi ifade edilir.
Si t
2
JSR
(3.48)
ST t
2
Denklemde karıştırıcı sinyal yerine S i t / m yazıldığında karıştırıcı / sinyal oranı 3.49
ve 3.50‟deki gibi ifade edilir ve 3.50 karıştırıcı / sinyal oranı desibel eşitliğidir.
56
ST t
m
JSR
1
m2
(3.49)
20 log m
(3.50)
ST t
JSR
2
2
Parçalama / birleştirme ET tekniğinin darbe sıkıştırma radarı sıkıştırma filtre çıkışında
oluşturduğu sahte hedeflerin menzildeki dağılımları Şekil 3.17‟de gösterilmiştir. Şekil
3.18‟de ise parçalama / birleştirme sinyali, doğrusal frekans modülasyonu sinyali ve her
iki sinyalin toplamının spektrumu görülmektedir. Burada parçalama / birleştirme ET
tekniği karıştırıcı sinyali 4 parçalı ve her parçası 4 alt darbeli lekeli tayf sinyalinden
oluşmaktadır. Parçalama / birleştirme tekniği tarafından oluşturulan sahte hedeflerin
genliği hedeften yansıyan sinyalin genliğinden 11.41dB aşağıdadır. Bu değer 3.50 ile
hesaplandığında ise 12dB çıkmaktadır. Sahte hedeflerin hedeften yansıyan sinyali
maskeleyebilmesi veya saklayabilmesi için JSR değerinin en az 12dB olması
gerekmektedir.
Şekil 3.17 Parçalama/birleştirme tayf karıştırıcı sinyali sıkıştırma filtre çıkışı
57
Şekil 3.18 Parçalama/birleştirme karıştırıcı sinyali tayfı
3.4.3 Yarı kod tekrarlayıcı
Faz kodlu radarlara karşı uygulanan tekniklerden biri de yarı kod tekrarlayıcı tekniğidir.
Bu teknik 3.4.1 bölümde bahsedilen lekeli tayf tekniğinin faz kodlu radarlara olan
uygulamasıdır. Lekeli tayf tekniğinde olduğu gibi yarı kod tekrarlayıcı tekniğinde de
tehdit radarda çok sayıda menzil sahte hedef oluşturulur. Yarı kod tekrarlayıcı
tekniğinde, faz kodlu radar sinyalinin bir kısmı radar darbe genişliğini dolduracak kadar
tekrar edilir. Böylece faz kodlu radar uyumlu filtre çıkışında çok sayıda menzil sahte
hedef oluşur (Schleher 1999).
Şekil 3.19‟da 48 bit uzunluğunda Taylor dörtlü faz kodunun gerçek kısmı, sanal kısmı
ve sinyal zarfı görünmektedir.
58
Şekil 3.19 Taylor dörtlü faz kodu (üstte) ve oto ilinti fonksiyonu (altta)
Yarı kod tekrarlayıcı sistemi tarafından faz kodlu radar sinyalin yarısının oluşturulduğu
durumda hedef yansıyan sinyalin ve sahte hedefin radar uyumlu filtre çıkışı Şekil
3.20‟de verilmiştir. Şekilden de görüleceği üzere alt darbenin genliği hedeften yansıyan
sinyalin genliğinden yaklaşık olarak 6dB aşağıdadır. Ayrıca hedeften dönen sinyalin ve
alt darbe sinyalinin uyumlu filtre çıkışındaki darbe genişlikleri eşittir.
59
Şekil 3.20 Yarı kod tekrarlayıcı tekniği %50 alt darbe sinyali
Şekil 3.21‟de ise yarı kod tekrarlayıcı sistemi tarafından faz kodlu radar sinyalinin
çeyreğinin oluşturulduğu durumda hedeften yansıyan sinyalin ve sahte hedefin radar
uyumlu filtre çıkışı verilmiştir. Şekilden de görüleceği üzere alt darbe sinyalinin genliği
hedeften dönen sinyalin genliğinden yaklaşık olarak 12dB aşağıdadır. Ayrıca hedeften
dönen sinyalin ve alt darbe sinyalinin uyumlu filtre çıkışındaki darbe genişlikleri eşittir.
Yarı kod tekrarlayıcı sistemi tarafından iki menzil sahte hedef oluşturulduğunda faz
kodlu radar uyumlu filtre çıkışı Şekil 3.22‟de verilmiştir. Menzil sahte hedeflerin
genlikleri hedeften dönen sinyalin genliğinden yaklaşık olarak 6dB aşağıdadır. Bu
yüzden yarı kod tekrarlayıcı sisteminin hedeften dönen sinyali maskeleyebilmesi veya
saklayabilmesi için JSR seviyesinin en az 6dB olması gerekir.
Ayrıca şekil 3.22‟de yan kulak seviyelerinde artışlar gözlemlenmiştir. Bu durumda
menzil sahte hedeflerin etkinliği artmaktadır.
60
Şekil 3.21 Yarı kod tekrarlayıcı tekniği %25 alt darbe sinyali
Şekil 3.22 Yarı kod tekrarlayıcı sinyali sıkıştırma filtre çıkışı (iki sahte hedef)
61
4. TARTIġMA VE BULGULAR
Darbe sıkıştırma radarlarına karşı aktif aldatma tekniklerini modelleyen bu tez
çalışmasında;
Cıvıltı kapısının çalınması,
Lekeli tayf tekniği,
Parçalama/birleştirme tekniği,
Yarı kod tekrarlayıcı tekniği,
Doğrusal frekans modülasyonu ağırlıklandırma fonksiyonlarının elektronik
taarruz tekniklerine etkileri incelenmiştir.
4.1 Sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınması tekniğinin MATLAB benzetimi
Sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınması tekniği MATLAB benzetiminde kullanılan tehdit
radar ve aldatma karıştırıcı parametreleri çizelge 4.1‟de verilmiştir.
Çizelge 4.1 Tehdit radar ve karıştırıcı parametreleri
Radar darbe genişliği – T
Radar bant genişliği - B
Radar taşıyıcı frekansı - f c
Radar darbe tekrarlama aralığı - PRI
Cıvıltı kapısı çalınması ilk frekans kayması - f min
Cıvıltı kapısı çalınması son frekans kayması - f max
Hedef hızı - vd
10μs
10Mhz
10Ghz
1ms
2Khz
1.2Mhz
30 m/s
Cıvıltı kapısı çalınması ilk frekans kayması değeri 2Khz seçilmiştir. Böylece bu değer
hedef hızının tehdit radar çalışma frekansında oluşturacağı frekans kaymasına eşittir.
Böylece karıştırıcı tarafından gönderilen ilk darbe tehdit radar almacı uyumlu filtre
çıkışında hedef ekosu ile üst üste gelecektir. Fakat karıştırıcı sistem gecikmesi burada
göz önüne alınmamıştır. Şekil 4.1‟de, çizelge 4.1‟deki parametrelere göre oluşturulan
sabit hızlı cıvıltı kapısı çalma süreci verilmiştir.
62
Şekil 4.1 Sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınma süreci
Sabit hızlı cıvıltı kapısı çalma süreci toplam sürükleme zamanı 5.99 saniyedir. Toplam
sürükleme mesafesi ise 179,7 metredir. Bu değerler göre karıştırıcı tarafından
oluşturulan sahte hedefin hızı 30 m/s‟dir.
4.1.1 Sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınması tekniğinin JSR değerleri
Sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınması tekniği modellenirken oluşturulan aldatma sinyali
genliğine menzil-doppler belirsizliğinin etkisi dikkate alındığında karıştırıcı sinyal oranı
denklemi 4.1‟deki gibi olduğu görülmüştür.
JSRcgs
JSR
20 log
B
f
(4.1)
B
Denklemden de anlaşılacağı üzere cıvıltı kapısının çalınması tekniğinde frekans
kayması arttıkça tehdit radar uyumlu filtre çıkışındaki aldatma sinyal genliği menzildoppler belirsizliği problemi yüzünden azalmaktadır. Şekil 4.2‟de cıvıltı kapısının
çalınması tekniği uygulanan tehdit radar almacındaki uyumlu filtre çıkışındaki
karıştırıcı sinyalde meydana gelen zayıflama gösterilmiştir.
63
Şekil 4.2 Frekans kaymasına göre JSR değişimi
4.1.2 Sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınması tekniğinin MATLAB benzetimi JSR
değerleri
Sabit hızlı cıvıltı kapısının çalınması tekniğinin MATLAB benzetimi bölüm 4.1‟de
tanımlanmıştır. Şekil 4.3 - 4.4‟de sırasıyla minimum ve maksimum frekans kayma
değerleri için genlik farkları gösterilmiştir. Şekillerde Bölüm 4.1‟de belirtildiği üzere
doğrusal frekans modülasyonu kullanan darbe sıkıştırma radarlarında menzil-doppler
belirsizlik problemi yüzünden meydana gelen genlik farkları görünmektedir.
Şekil 4.3 CGS tekniğinde minimum frekans için hedef ekosu ve karıştırıcı sinyali.
64
Şekil 4.4 CGS tekniğinde maksimum frekans için hedef ekosu ve karıştırıcı sinyali.
Şekil 4.5‟de cıvıltı kapısının çalınması tekniği MATLAB benzetimi frekans kaymasına
bağlı JSR değerleri verilmiştir.
Şekilden de görüleceği üzere maksimum frekans
kayması olan 1.2Mhz‟de karıştırıcı sinyali uyumlu filtre çıkışında 1.1dB zayıflamıştır.
Şekil 4.5 CGS tekniği MATLAB benzetimi frekans kaymasına bağlı JSR değerleri
65
4.2 Lekeli tayf tekniği ve yarı kod tekrarlayıcı karĢılaĢtırma
Lekeli tayf tekniği Bölüm 3.4.1‟de belirtildiği üzere doğrusal frekans modülasyonu
kullanan darbe sıkıştırma radarlarına karşı kullanılan yeni elektronik taarruz
tekniklerindendir. Ayrıca yarı kod tekrarlama tekniği ise Bölüm 3.4.3‟de belirtildiği
üzere faz kodlu darbe sıkıştırma radarlarına karşı kullanılan elektronik taarruz
tekniğidir. Her iki teknikte tehdit radarda menzil sahte hedefler oluşturmaktadır.
Böylece hedefin tehdit radar tarafından takip edilmesini zorlaştırmaktadırlar. Aynı
zamanda her iki teknik elektronik taarruz sisteminde oluşturulurken aynı süreç takip
edilmektedir. Elektronik taarruz sistemi darbe sıkıştırma radarı darbesinin belirli bir
kısmını darbe genişliğini dolduracak sayıda tekrar etmektedir.
Her iki teknik tarafından oluşturulan menzil sahte hedeflerin özellikleri aşağıda
sıralanmıştır.
Sahte hedeflerin darbe genişliği: Lekeli tayf tekniği tarafından oluşturulan sahte
hedeflerin sıkıştırma filtre çıkışındaki darbe genişlikleri, darbe sıkıştırma radarı
darbe genliğinin kullanılan kısmının genişliği ile ters orantılıdır. Yarı kod
tekrarlama tekniği tarafından oluşturulan sahte hedeflerin sıkıştırma filtre
çıkışındaki darbe genişlikleri, darbe sıkıştırma radarı darbesinin sıkıştırma
filtresindeki çıkışı ile aynıdır.
Sahte hedeflerin genliği: Lekeli tayf ve yarı kod tekrarlama teknikleri tarafından
oluşturulan sahte hedeflerin sıkıştırma filtresi çıkışındaki genlikleri, darbe
sıkıştırma radarı darbesinin kullanılan kısmıyla doğru orantılı bir şekilde
azalmaktadır. Örnek olarak sıkıştırma darbesinin yarısının oluşturduğu sahte
hedefin genliği darbe sıkıştırma darbesinin genliğinden 6dB aşağıdadır.
Sahte hedeflerin dağılımı: Lekeli tayf tekniği tarafından oluşturulan sahte
hedeflerin sıkıştırma filtresindeki dağılımı düzenli olmaktadır. Yarı kod
tekrarlayıcı tekniğinde ise hedeflerin dağılımı düzenli değil ve sahte hedef sayısı
arttıkça yan kulak genlik seviyelerinde artışlar olmaktadır.
66
4.3 Lekeli ve parçalama/birleĢtirme tayf tekniklerine ağırlıklandırma filtresinin
etkisi
Doğrusal frekans modülasyonu sinyali kullanan darbe sıkıştırma radarının uyumlu filtre
çıkışındaki en yüksek yan kulak seviyesi sıkıştırılmış darbenin genliğine göre yaklaşık
olarak 13.2dB aşağıdadır. Bu değer darbe sıkıştırma radarının birbirine yakın hedefleri
ve zayıf ekosu olan hedefleri takip etmesini zorlaştırmaktadır. Bu yüzden darbe
sıkıştırma radarlarında Bölüm 2.2.2.3‟de belirtildiği üzere menzil yan kulak seviyesini
azaltmak için ağırlıklandırma filtresi kullanılmaktadır.
Literatürde lekeli ve parçalama/birleştirme tayf elektronik taarruz tekniklerinin darbe
sıkıştırma radarına etkisi analiz edilirken ağırlıklandırma filtresi göz ardı edilmektedir.
Bu çalışmada farklı ağırlıklandırma filtrelerine göre lekeli ve parçalama/birleştirme tayf
tekniklerinin etkisi analiz edilmiştir.
4.3.1 Ağırlıklandırma filtresinin lekeli tayf tekniğine etkisi
Lekeli tayf elektronik taarruz tekniğinin darbe sıkıştırma radar sıkıştırma filtresinde
ağırlıklandırma filtresi kullanılması durumunda oluşturulacak menzil sahte hedeflerin
nasıl etkileneceğini analiz etmek için bir benzetim çalışması yapılmıştır. Benzetim
çalışmasında kullanılan karıştırıcı ve radar parametreleri Çizelge 4.2‟de verilmiştir.
Çizelge 4.2 Lekeli tayf tekniği karıştırıcı ve radar parametreleri
Radar darbe genişliği – T
Radar bant genişliği - B
Radar taşıyıcı frekansı - f c
Radar zaman –bant genişliği çarpanı - TB
Lekeli tayf sahte hedef sayısı
10μs
10Mhz
10Ghz
100
7
Hamming
Hanning
Blackman
Ağırlıklandırma filtre fonksiyonları
67
Şekil 4.6‟da çizelge 4.2‟deki parametrelere göre yapılan MATLAB benzetiminin
sonucunda Hamming ağırlıklandırma fonksiyonu kullanan darbe sıkıştırma radarı
uyumlu filtre çıkışı verilmiştir. Şekilden de görüleceği üzere uyumlu filtre çıkışında
oluşturulan menzil sahte hedeflerin genliğinde değişmeler olmuştur. Bu değişimler
kenarlardaki hedefler için sıkıştırılmış darbenin genliğine göre yaklaşık olarak 27dB
aşağıda bir genlik seviyesi olmuştur. Ayrıca sıkıştırılmış darbenin üzerine gelen sahte
hedefin genliği ise sıkıştırılmış darbeye göre yaklaşık alarak 11.5dB aşağıda olmuştur.
Şekil 4.6 Lekeli tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı (Hamming)
Şekil 4.7‟de çizelge 4.2‟deki parametrelere göre yapılan MATLAB benzetiminin
sonucunda Hanning ağırlıklandırma fonksiyonu kullanan darbe sıkıştırma radarı uyumlu
filtre çıkışı verilmiştir. Şekilden de görüleceği üzere Hamming ağırlıklandırma
fonksiyonunda olduğu gibi uyumlu filtre çıkışında oluşturulan menzil sahte hedeflerin
genliğinde değişmeler olmuştur. Bu değişimler kenarlardaki hedefler için sıkıştırılmış
darbenin genliğine göre yaklaşık olarak 32dB aşağıda bir genlik seviyesi olmuştur.
Ayrıca sıkıştırılmış darbenin üzerine gelen sahte hedefin genliği ise sıkıştırılmış darbeye
göre yaklaşık alarak 11dB aşağıda olmuştur.
68
Şekil 4.7 Lekeli tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı (Hanning)
Şekil 4.8‟de çizelge 4.2‟deki parametrelere göre yapılan MATLAB benzetiminin
sonucunda Blackman ağırlıklandırma fonksiyonu kullanan darbe sıkıştırma radarının
uyumlu filtre çıkışı verilmiştir. Şekilden de görüleceği üzere Hamming ve Hanning
ağırlıklandırma fonksiyonunda olduğu gibi uyumlu filtre çıkışında oluşturulan menzil
sahte hedeflerin genliğinde değişmeler olmuştur. Bu değişimler kenarlardaki hedefler
için sıkıştırılmış darbenin genliğine göre yaklaşık olarak 33dB aşağıda bir genlik
seviyesi olmuştur. Ayrıca sıkıştırılmış darbenin üzerine gelen sahte hedefin genliği ise
sıkıştırılmış darbeye göre yaklaşık alarak 9.5dB aşağıda olmuştur.
Şekil 4.8 Lekeli tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı (Blackman)
69
Benzetim
çalışması
sonucunda
darbe
sıkıştırma
radarı
sıkıştırma
filtresinde
ağırlıklandırma filtresi kullanılması durumunda lekeli tayf tekniği tarafından oluşturulan
menzil sahte hedeflerin genliklerinde bir değişim olduğu tespit edilmiştir. Menzil sahte
hedeflerin genliğinde meydana gelen değişimlerin kullanılan ağırlıklandırma filtresi
fonksiyonuna göre değiştiği gözlemlenmiştir.
Çizelge 4.3‟de ağırlıklandırma fonksiyonlarına göre menzil sahte hedeflerin
genliklerindeki değişim verilmiştir. Ayrıca benzetim 3 farklı zaman-bant genişliği
çarpanı içinde tekrarlanmıştır.
Çizelge 4.3 Lekeli tayf tekniği ağırlıklandırma fonksiyonu etkisi
Ağırlıklandırma
Fonksiyonu
Hamming
Hanning
Blackman
Hedef
Hedef
Hedef
Hedef
Hedef
Hedef
Hedef
1
2
3
4
5
6
7
100
-27.87
-18.35
-13.14
-11.52
-13.01
-17.85
-26.74
200
-27.93
-18.54
-13.37
-11.94
-13.61
-18.55
-27.40
300
-27.82
-18.35
-13.39
-11.69
-13.24
-18.49
-28.01
100
-31.89
-18.64
-12.62
-10.94
-12.52
-18.08
-30.97
200
-32.38
-18.88
-12.90
-11.33
-13.11
-19.05
-31.88
300
-33.12
-18.70
-12.68
-10.98
-12.75
-18.82
-33.21
100
-33.61
-20.84
-12.23
-9.50
-12.03
-19.94
-33.31
200
-35.50
-21.37
-12.45
-9.76
-12.63
-21.06
-35.01
300
-36.44
-20.83
-12.45
-9.64
-12.48
-21.24
-37.34
TB
4.3.2 Ağırlıklandırma filtresinin parçalama/birleĢtirme tayf tekniğine etkisi
Parçalama/birleştirme elektronik taarruz tekniğinin darbe sıkıştırma radar sıkıştırma
filtresinde ağırlıklandırma filtresi kullanılması durumunda oluşturulacak menzil sahte
hedeflerin nasıl etkileneceğini analiz etmek için bir benzetim çalışması yapılmıştır.
Benzetim çalışmasında kullanılan karıştırıcı ve radar parametreleri Çizelge 4.4‟de
verilmiştir.
70
Çizelge 4.4 Parçalama/birleştirme tayf tekniği karıştırıcı ve radar parametreleri
Radar darbe genişliği – T
Radar bant genişliği - B
Radar taşıyıcı frekansı - f c
Radar zaman –bant genişliği çarpanı - TB
Parçalama/birleştirme tayf parça sayısı
Her parçadaki sahte hedef sayısı
10μs
10Mhz
10Ghz
100
4
4
Hamming
Hanning
Blackman
Ağırlıklandırma filtre fonksiyonları
Şekil 4.9 - 4.11‟de, çizelge 4.4‟deki parametrelere göre yapılan MATLAB benzetiminin
sonucunda sırasıyla Hamming, Hanning ve Blackman ağırlıklandırma fonksiyonu
kullanan darbe sıkıştırma radarı uyumlu filtre çıkışları verilmiştir. Şekillerden de
görüleceği üzere uyumlu filtre çıkışında oluşturulan menzil sahte hedeflerin
genliklerinde bir değişim olmamıştır.
Şekil 4.9 Parçalama/birleştirme tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı (Hamming)
71
Şekil 4.10 Parçalama/birleştirme tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı (Hanning)
Şekil 4.11 Parçalama/birleştirme tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı (Blackman)
72
Çizelge 4.5‟de ağırlıklandırma fonksiyonlarına göre menzil sahte hedeflerin
genliklerindeki değişim verilmiştir. Ayrıca benzetim 3 farklı zaman-bant genişliği
çarpanı içinde tekrarlanmıştır. Çizelge 4.5‟den de görüleceği üzere darbe sıkıştırma
radarının uyumlu filtre çıkışında parçalama/birleştirme tayf elektronik taarruz tekniği
tarafından oluşturulan menzil sahte hedeflerin dağılımına ağırlıklandırma filtrelerinin
bir etkisi yoktur.
Darbe sıkıştırma radarının farklı zaman-bant genişliği çarpanları için tekrar edilen
benzetimde zaman-bant genişliği çarpanının parçalama/birleştirme tayf tekniğinin
uyumlu filtre çıkışında oluşturduğu menzil sahte hedeflerin dağılımına bir etkisinin
olmadığı gözlemlenmiştir.
Çizelge 4.5 Parçalama/birleştirme tayf tekniği ağırlıklandırma fonksiyonu etkisi
Ağırlıklandırma
Fonksiyonu
Hamming
Hanning
Blackman
Zaman Bant
Genişliği Çarpanı
Parça 1
Parça 2
Parça 3
Parça 4
100
-12.29
-10.81
-10.15
-9.71
200
-11.82
-11.96
-12.14
-12.79
300
-11.95
-11.88
-12.23
-12.10
100
-12.19
-10.78
-9.89
-9.44
200
-11.22
-11.88
-12.08
-12.83
300
-11.89
-11.88
-11.91
-12.05
100
-12.28
-10.93
-9.73
-9.19
200
-11.78
-12.11
-12.14
-12.79
300
-12.19
-11.59
-11.73
-12.04
(TB)
73
4.4 Lekeli ve parçalama/birleĢtirme tayf tekniklerinin NLFM dalga formuna etkisi
Lekeli ve Parçalama/birleştirme tayf teknikleri literatürde tanımlanırken darbe
sıkıştırma radarının dalga formu olarak doğrusal frekans modülasyonu sinyali
kullanılmıştır. Ancak son yıllarda darbe sıkıştırma radarı dalga formu olarak doğrusal
olmayan frekans modülasyonu (NLFM) sinyali yaygın olarak kullanılmaktadır (Skolnik
2008). Tez çalışmasında bu tekniklerin NLFM sinyaline etkileri de incelenmiştir. Şekil
4.12‟de 20μs darbe genişliği ve 20Mhz bant genişliği olan NLFM TAYLOR sinyalinin
zamana göre frekansın değişimi verilmiştir.
Şekil 4.12 Doğrusal olmayan frekans modülasyonu
Şekil 4.13‟de NLFM TAYLOR sinyalini kullanan darbe sıkıştırma radarına karşı
oluşturulmuş 7 sahte hedefli lekeli tayf ET sinyali ve hedeften dönen sinyalin uyumlu
filtre çıkışı verilmiştir. Şekil 4.15‟de NLFM TAYLOR sinyalini kullanan darbe
sıkıştırma radarına karşı oluşturulmuş 4 parçalı ve her parçası 4 alt darbeli
parçalama/birleştirme tayf ET sinyali ve hedeften dönen sinyalin uyumlu filtre çıkışı
verilmiştir.
74
Şekil 4.13 Lekeli tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı (NLFM)
Şekil 4.14 Lekeli Tayf karıştırıcı sinyali tayfı (NLFM)
75
Şekil 4.15 Parçalama/birleştirme tayf tekniği darbe sıkıştırma filtre çıkışı (NLFM)
Şekil 4.16 Parçalama/birleştirme karıştırıcı sinyali tayfı (NLFM)
76
4.5 Lekeli ve parçalama/birleĢtirme tayf tekniklerinin JSR ihtiyacı
Dalga formu olarak doğrusal frekans modülasyonu kullanan radarlara karşı uygulanan
yeni elektronik taarruz tekniklerinden lekeli ve parçalama/birleştirme tayf tekniklerinin
analizi Bölüm 3.4.1 ve 3.4.2‟de yapılmıştır. Bu bölümlerde yapılan matematiksel
analizler ve benzetimler sonucunda her iki teknik için de sahte hedef sayısı arttıkça
gerçek hedefi maskelemek veya saklayabilmek için gerekli JSR değerinde de artma
olduğu gözlemlenmiştir.
Sabit çıkış güçlü ve sabit kazançlı elektronik taarruz sistemi için sırasıyla Bölüm 3.1.1
ve 3.1.2‟de yapılan JSR analizlerinde elektronik taarruz sisteminin konuşlandığı
platformun radar kesit alanı azaldıkça JSR oranın arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca sabit
çıkış güçlü elektronik taarruz sistemi için elektronik taarruz sisteminin konuşlandığı
platform tehdit radardan uzaklaştıkça JSR oranın arttığı benzetimde tespit edilmiştir.
Böylece elektronik taarruz sistemi tarafından lekeli ve parçalama/birleştirme tayf
tekniklerinin gerçek hedefi maskeleyebilmek veya saklayabilmek için tehdit radardan
belirli bir mesafe uzaklıkta yapılması gerektiği görülmüştür.
77
5. SONUÇ
Darbe sıkıştırma sinyali olarak doğrusal frekans modülasyonu kullanan radarlara karşı
kullanılan lekeli tayf ve parçalama/birleştirme tayf elektronik taarruz teknikleri
literatürde analiz edilirken radar sıkıştırma filtresinde bulunan ağırlıklandırma filtresi
göz ardı edilmektedir. Bu çalışmada ağırlıklandırma filtresinin bu tekniklere olan etkisi
incelenmiştir.
Yapılan
benzetim
programı
sonucunda
lekeli
tayf
ve
parçalama/birleştirme tayf teknikleri için anlamlı sonuçlar bulunmuştur.
Ağırlıklandırma filtresi lekeli tayf tekniği tarafından oluşturulan menzil sahte hedeflerin
genliklerin
düzenli
dağılımının
değişmesine
sebep
olmaktadır.
Bu
dağılım
ağırlıklandırma filtresinde kullanılan fonksiyona göre değişmektedir. Lekeli tayf tekniği
tarafından hedeften uzakta oluşturulan menzil sahte hedeflerin genliklerinde anlamlı
zayıflamalar olmaktadır. Hedefin üzerinde veya yakınında oluşturulan menzil sahte
hedeflerin genliği ise artmaktadır.
Diğer taraftan ağırlıklandırma filtresi parçalama/birleştirme tayf tekniği tarafından
oluşturulan sahte hedeflerin genliklerinin düzenli dağılımını değiştirmemektedir. Bu
durum ağırlıklandırma filtresinde kullanılan fonksiyona göre de değişmemektedir.
Elektronik taarruz sistemi tarafından doğrusal frekans modülasyonu kullanan radarlara
karşı kullanılan lekeli tayf tekniği ile faz kodlu radarlara karşı kullanılan yarı kod
tekrarlayıcı tekniklerinin üretimi birbirine benzemektedir. Her iki tekniğin oluşturduğu
menzil sahte hedeflerin özellikleri incelenmiş ve aralarındaki farklılıklar/benzerlikler
listelenmiştir.
Lekeli tayf ve parçalama/birleştirme elektronik taarruz tekniklerinin literatürde doğrusal
frekans modülasyonu sinyallerine karşı kullanımı analiz edilmiştir. Bu çalışmada lekeli
tayf ve parçalama/birleştirme tekniklerinin doğrusal olmayan frekans modülasyonu
sinyallerine karşı kullanılması durumundaki analizler benzetim programı ile yapılmıştır.
Benzetim sonucunda her iki tekniğin darbe sıkıştırma radarının uyumlu filtre çıkışına
78
etkisinin doğrusal ve doğrusal olmayan frekans modülasyonu sinyali için benzer olduğu
görülmüştür.
Ayrıca literatürde cıvıltı kapısının çalınması tekniği olarak geçen menzil aldatma
tekniğinin matematiksel modeli çıkarılmıştır. Daha sonra benzetim programı ile
matematiksel model doğrulanmıştır. Cıvıltı kapısının çalınması tekniği uygulanırken
oluşturulan sahte hedefin genliğinin menzil-doppler belirsizlik problemi yüzünden
frekans değişimine göre azaldığı görülmüştür.
79
KAYNAKLAR
Adamy, D.L. 2001. EW 101 : A First Course in Electronic Warfare, Artech House
Radar Library.
Adamy, D.L. 2006. Introduction to Electronic Warfare Modelin and Simulation,
SciTech.
Brookner, E. 1998. Tracking and Kalman Filtering Made Easy, Wiley Interscience.
Chrzanowski, E.J. 1990. Active Radar Electronic Countermeasures, Artech House
Radar Library.
Curry, G.R. 2004. Radar System Performance Modeling, Artech House.
Denk, A. 2006. Detection and Jamming Low Probability of Intercept (LPI) Radars,
Yüksek Lisans Tezi, Naval Postgraduate School.
Estes, H.S. and Krah. M.G. 1991. Applications of Radar Jamming Simulation for Test,
Evaluation and Training, Telesystems Conference, pp 257-264.
Fitzgerald, R.J. 1974. Effects of Range-Doppler Coupling on Chirp Radar Tracking
Accuracy, IEEE Transections Aerospaces and Electronic Systems, pp 528 –
532.
Hang, H. 2004. Study on the Weighting Methods of Suppressing Sidelobe for Pulse
Compression of Chirp Signal, International Conference on Microwave and
Millimeter Wave Technology Proceedings, 0-7803-8401-6 / 04.
John, C.T. and Paul, J.H. 2004. Radar principles for the non-specialist. Scitech.
Levanon, N. and Mozesen, E. 2004. Radar Signals, John Wiley and Sons.
Lothes, R.N. Wiley, R.G. and Szymanski, M.B. 1990. Radar Vulnerability to Jamming,
Artech House.
Madni, A.M. and Wan, L.A. 1991. Velocity Deception Apparatus and Method Therefor,
US Patents, 5-003-312.
Mahafza, B.R. 2000. Radar systems analysis and design using MATLAB. CRC Press
Neri, F. 2006. Introduction to Electronic Defense Systems. Scitech.
80
Nathanson, F.E. Reilly, J.P. and Cohen, M.N. 1999. Radar Design Principles Signal
Procesing and the Environment, Second Edition, Scitech.
Schleher, D.C. 1999. Electronic Warfare in the Information Age, Artech House.
Skolnik, M.I. 2001. Introduction to radar systems, 3rd ed. Mc Graw Hill.
Skolnik, M.I. 2008. Radar Handbook, 3rd ed. Mc. Graw Hill.
Sparrow, M.J. and Cikalo, J. 2006. ECM Techniques to Counter Pulse Compression
Radar, US Patent, 7081846.
Soumekh, M. 1999. Synthetic Aperture Radar Signal Processing with MATLAB
Algorithms, Wiley-Interscience.
Sun, M.H. and Tang B. 2009. Suppression of Smeared Spectrum ECM Signal , Journal
of the Chinese Institute of Engineers, Vol.32 No.3, pp. 407-413.
Stimson, G.W. 1998. Introduction to airborne radar, 2nd ed. Scitech.
Richards, M. 2005. Fundamentals of Radar Signal Processing, McGraw-Hill.
Özer, S. 2008. Increasing Combat Aircraft Survivability Through Coherent Self
Protection Jammers, AFIT/GE/ENG/08-20.
Varshney, L.R. and Thomas, D. 2003. Sidelobe Reduction for Matched Filter Range
Processing, IEEE Radar Conference, 0-7803-7920-9/03, 446-451.
Tan, T. 1996. Effectivenss of Off-Board Active Decoys Against Anti-Shipping Missile,
Yüksek Lisans Tezi, Naval Postgraduate School.
Townsend, J.D. 2008. Improvement of ECM Techniques Through Implementation of a
Genetic Algorithm, AFIT/GE/ENG/08-34.
Taylor, J.W. and Blinchikoff, H.J. 1988. Quadriphase Code a Radar Pulse Compression
Signal With Unique Characteristics, IEEE Transactions on Aerospace and
Electronic Systems, 0018-9251 / 88 / 0300-0156,pp 156 – 170.
Tait, P. 2009. Introduction to Radar Target Recognition, IET Radar, Sonar and
Navigation Series.
Yanyan, Z. Lifeng, J. Wanjie, S. and Shunjun, W. 2006. Technique of Doppler
Compensation for Phasecoded Signal Pulse Compression, 0-7803-9582-4/06.
81
Yaman, M. 2004. Parazit Yankılı Ortamlarda Çalışan Çoklu Hedef Takip
Algoritmalarının Analiz ve Karşılaştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Ankara
Üniversitesi.
Watson, C.J. 1996. A Comparison of DDS and DRFM Techniques in the Generation of
Smart Noise Jamming Waveforms, Yüksek Lisans Tezi, Naval Postgraduate
School.
Whitaker, J.C. 2005. The Electronics Handbook, Second Edition, CRC Pres.
82
EKLER
EK 1 TAYLOR NLFM KATSAYILARI
EK 2 MATLAB KODU
83
EK 1 TAYLOR NLFM KATSAYILARI
P
Kp
1
-0.11417607723306
2
0.03960138311910
3
-0.02048549632323
4
0.01253307329411
5
-0.00840992355201
6
0.00598620805378
7
-0.00444406248014
8
0.00340066531153
9
-0.00265806073847
10
0.00210938646003
11
-0.00169902707554
12
0.00139108276338
13
-0.00115689275330
14
0.00096693003633
15
-0.00080241178523
16
0.00066411304862
17
-0.00056409896538
18
0.00049971940882
19
-0.00043663940977
20
0.00036352600042
21
-0.00030225236729
22
0.00025435747083
23
-0.00023125401709
24
0.00022214432810
25
-0.00019499398675
26
0.00015746842818
27
-0.00011571222127
28
0.00010580212284
29
-0.00011517925950
30
0.00011232412077
84
EK 2 MATLAB KODU
%%% Sabit Kazanç ve Sabit Çıkış Gücü Matlab Kodu
abw = 3;
% Yanca Huzme Genişliği - Derece
ebw = 4;
% Yükseliş Huzme Genişliği - Derece
Pr = 200e3;
% Radar Çıkış Gücü - Watt
Pj = 1e3;
% Karıştırıcı Çıkış Gücü - Watt
Gr_db = 35;
% Radar Anten Kazancı - db
Gja_db = 10;
% Karıştırıcı Yükselteç Kazancı - db
rcs = 1000;
% Radar Kesit Alanı – m2
L_db = 3;
% Polarizasyon Kaybı - db
f = 10e9;
% Radar Taşıyıcı Frekansı - Hz
c = 3e8;
% Işık Hızı – m/s
F = 1;
% Polarizasyon Faktörü
alfa = 0.02;
% Zayıflatma Sabiti - db/km
Rmin = 0;
% Minimum Menzil - m
Rmax = 20000;
% Maksimum Menzil - m
L = 10^(L_db/10);
Gj = 26000/(abw*ebw);
% Karıştırıcı Anten Kazancı
Gj_db = 10*log10(Gj);
Gja = 10^(Gja_db/10);
wl = c/f;
% Dalga Boyu - m
Gr = 10^(35/10);
Aer = Gr*(wl^2)/4*pi;
%Tehdit Radar Alma Anteni Etkin Alanı
Aej = Gj*(wl^2)/4*pi;
% Karıştırıcı Alma Anteni Etkin Alanı
ERPj = Pj*Gj;
% Karıştırıcı Etkin Çıkış Gücü
ERPr = Pr*Gr;
% Radar Etkin Çıkış Gücü
R = Rmin:100:Rmax;
Lj = R./1000;
% Yolun Zayıflatan Kısmı - km
Latm = 10.^(-0.1.*Lj*alfa);
js = (ERPj*4*pi.*(R.^2))./(ERPr*rcs)*(F^2).*Latm;
js_db=10*log10(js);
85
Pr2 = (ERPr*rcs*Aer*F^4).*(Latm.^2)./(4*pi.*R.^2).^2*L;
Pr2_db = 10*log10(Pr2);
Pj1 = (ERPj*Aer*F^2).*Latm./(4*pi.*R.^2)*L;
Pj1_db = 10*log10(Pj1);
figure(1)
semilogx(R,js_db,R,Pr2_db,R,Pj1_db);
title('Sabit Çıkış Güçlü Sistem');
ylabel('Güç - db');
xlabel('Mesafe - metre');grid;
figure(2)
plot(R,js_db,R,Pr2_db,R,Pj1_db);
title('Sabit Çıkış Güçlü Sistem');
ylabel('Güç - db');
xlabel('Mesafe - metre');grid;
Prj = (ERPr*Pj*Gja*Aej*Aer)./((4*pi.*(R.^2)).^2)*(L^2);
Prj_db = 10*log10(Prj);
Pr_cg = (ERPr*rcs*Aer)./((4*pi.*(R.^2)).^2);
Pr_cg_db = 10*log10(Pr_cg);
js_cg = Prj./Pr_cg;
js_cg_db = 10*log10(js_cg);
figure (3)
semilogx(R,Prj_db,R,Pr_cg_db,R,js_cg_db);
title('Sabit Kazanç Sistem');
ylabel('Güç - db');
xlabel('Mesafe - metre');grid;
figure (4)
plot(R,Prj_db,R,Pr_cg_db,R,js_cg_db);
title('Sabit Kazanç Sistem');
ylabel('Güç - db');
xlabel('Mesafe - metre');grid;
86
ÖZGEÇMĠġ
Adı Soyadı
:
Mahmut SERİN
Doğum Yeri
:
ANKARA
Doğum Tarihi
:
10.11.1980
Medeni Hali
:
Bekar
Yabancı Dili
:
İngilizce
Eğitim Durumu (Kurum ve Yıl)
Lise
:
Abidinpaşa Endüstri Meslek Lisesi (1994-1997)
Lisans
:
Ankara Üniversitesi Elektronik Mühendisliği
Bölümü (1998-2002)
Yüksek Lisans:
Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Elektronik Mühendisliği A.B.D. (Mart 2010)
Çalıştığı Kurumlar
1. K.K.K.lığı 4. Ana Bkm.Mrkz.K.lığı, Sivil Mühendis
(2004-2009)
2. TUBİTAK UEKAE İLTAREN, Araştırmacı
(2009-...)
87