Page 30 - bilgem-teknoloji-dergisi-7

Deniz BÖLÜKBAŞ Platformların RF İzi Kestirimi Yazılımı: RASES

RASES yazılımının temel bileşenlerinden biri olan Radar kestirimi için, yüksek frekans bölgesi varsayımlarına dayanan Gönderilen her bir ışın geometrik optik kurallarıyla takip sunulabilmekte, ayrıca RKA değerinin istatistiki
Soğurucu Malzeme (RSM) Kütüphanesi, tanımlı bir frekans ve daha basit hesaplamalar gerektiren asimptotik teknikler edilir. Saçıcının sınırında, ortam süreksizliğinden dolayı değerlendirmesi de grafiklerin yanında yer almaktadır. Şekil
bandında elektriksel özellikleri ve/veya yansıma katsayıları geliştirilmiştir. RASES yazılımında kullanılan oluşan yansıyan ve kırılan ışınlar da ayrı ayrı izlenir. 5 ve Şekil 6'da yazılımın arayüzünden örnekler
bilinen malzemeleri içermektedir. RASES yazılımı tanımlı elektromanyetik dalga yayılımı çözümüne dayanan metotlar Nesneden seken ve alıcının bulunduğu ortama gelen tüm verilmektedir.
mevcut malzemelerin özellikleri üzerinde değişiklik nesneye etkiyen dalganın düzlemsel olduğu ya da diğer bir ışınların, alıcı noktasında oluşturduğu saçılan alan değerini
yapmaya olanak sağlayan ve ayrıca kullanıcının yeni deyişle etkimenin uzak alanda gerçekleştiği varsayımı altında hesaplayabilmek için, her ışının uzak alana katkısı eşdeğerlik
malzeme tanımlamasına da izin veren bir arayüze sahiptir. gerçekleştirilmiştir. prensibi ve ışın tüpü tümleştirmesi (integration) ile
Elektriksel özellikleri bilinen bir malzeme çok katmanlı bir hesaplanır.
yapıda tanımlanabilir. RSM Kütüphanesi içinde tanımlanan
herhangi bir malzeme analizi yapılan platformun tümüne ya Geometrik Optik teorisi, ışınının izlediği yolun belirlendiği
da istenilen herhangi bir kısmına uygulanabilir. Özellikle 3-B bir yöntemdir. Işınların izlenmesi (ray tracing) saçılma
TYAR ve saçılma merkezi analiz sonuçları, platform üzerinde davranışı hakkında bilgi verdiğinden dolayı diğer metotlara
en fazla saçıcılığın kaynaklandığı noktaları tespit etmekte ve göre üstünlük sağlar. İki farklı fiziksel ortamı ayıran arakesit
RSM uygulanacak bölgeler hakkında kullanıcıya çok faydalı yüzeyine gelen düzlemsel ya da küresel bir dalganın, ara
bilgiler sağlamaktadır. Yapılan analizlerin sonuçları kesitten yansıması veya ikinci ortama geçmesi olaylarını
karşılaştırmalı grafikler olarak çizdirilebilir ve çeşitli incelemektedir.
formatlarda kaydedilebilir. RSM Kütüphanesi ana menüsü Yansıma problemleri için ışın izleme, saçılan alanın Snell
Şekil 3 ve Malzeme İşlemleri arayüzü Şekil 4'te yasasına uygun olarak yalnızca aynasal yönde (specular
görülmektedir.
direction) olacağını varsaymaktadır. Snell yasasına göre gelen
ve yansıyan ışının yüzey normali ile yaptıkları açılar birbirine
eşittir. Sonsuz mükemmel iletken bir yüzeye bir yönden
gelen düzlemsel dalganın saçılmasının yalnızca aynasal
yönde sıfırdan farklı olması yöntemin önemli bir kısıtıdır.

Mikrodalga frekanslarındaki elektromanyetik dalgalar da
ışık ile benzer özellikler gösterirler. Gölgeleme etkisi cismin
önde kalan kısmının diğer kısımların elektromanyetik dalga
Şekil 4. RASES yazılımı “Malzeme İşlemleri” arayüzü. ile aydınlanmasına engel olması durumudur. Bu etki Şekil 5. RKA analizi sonuç ekranı; polar gösterim.
yüzünden RKA değerinin açıya bağlı davranışı büyük
değişimler gösterebilir. Çoklu yansıma etkisi ise genellikle
Fiziksel Optik RKA değerini arttırıcı bir özelliğe sahiptir. Ancak bir
elektromanyetik dalganın radar yankısına katkısı, yüzey
Saçılan alanların hesabında kullanılan radyasyon integrali malzemesine bağlı olmakla birlikte genellikle 5-6 yüzeyden
yüzeyde indüklenen akımların bilinmesi ile hesaplanabilir. yansıdıktan sonra ihmal edilebilir seviyelere düşer. Bu
Şekil 3. RASES yazılımı RSM-K ana menüsü. Yüzey akımlarını hesaplamanın farklı yöntemleri vardır. yüzden çoklu yansıma katkısının hesaplaması dikkatli
Fiziksel optik yönteminde hedef yüzeyinin çok büyük olunmazsa gereksiz bir işlem yükü oluşturulabilir.
olduğu, dalga boyu dikkate alındığında yüzeyin düz olduğu
2.1. RASES: RKA Değeri Hesaplama Bileşeni ve yüzey akımının ise yüzeye teğet olduğu kabul edilir. Kırınım
Saçılan alanlar radyasyon integralinin nümerik olarak
Radarda tespit edilmenin önemli bir parametresi olan RKA hesaplanmasıyla bulunmaktadır. Keskin kenarlar ve kama gibi geometriler içeren cisimlerin
büyüklüğünün hesaplanması, dalga boyuna göre çok büyük üzerinde indüklenen yüzey akımları kama ve kenar civarında
düzgün dağılım göstermezler ve bu akımların saçılan alana
cisimlerin etkiyen düzlemsel dalgayı nasıl ve ne kadar saçtığı Radyasyon integralinin iteratif olarak çözümlenmesi ile katkısının ayrıca hesaplanması gereklidir. Fiziksel Kırınım
problemidir. Bazı basit geometrik şekiller için RKA değeri çoklu yansıma etkileri hesaplanabilse de doğrudan Teorisi yüksek frekans yöntemi olup kama üzerinde akan
analitik olarak hesaplanabilmektedir. Daha karmaşık uygulandığında bu metot karmaşık cisimlerin RKA elektrik ve manyetik akımların yaklaşık olarak hesabına
şekillerde RKA değerinin hesaplanmasını daha da zor hale değerlerini hesaplamakta yetersizdir. Ayrıca iletken dayanır. Bulunan akımlar radyasyon entegralinde yerine
getiren farklı davranışlar ortaya çıkmaktadır. Bu davranışlara yüzeylerde polarizasyona bağlı değişimler bu metot ile yazılır ve gerekli hesaplamalar yapılırsa kırınım katsayıları ve
sebep olan mekanizmalar önemlerine göre şu şekilde hesaplanamaz. RASES yazılımında fiziksel optik yöntemi RKA değerine katkıları bulunur. Yüzeyi mükemmel elektrik
sıralanmıştır: doğrudan uygulanmıştır ve çoklu yansıma etkileri Seken Işın
Yöntemi kullanılarak hesaplanmaktadır. iletken olmayan cisimler yani radar soğurucu malzeme
• Girinti ve kavite (RSM) ile veya ince bir dielektrik malzeme ile kaplı yüzey,
Seken Işın Yöntemi empedans sınır koşulu ile modellenebilir ve fiziksel kırınım Şekil 6. RKA analizi sonuç ekranı; kartezyen gösterim.
• Yüzey yansımaları teorisi yöntemi ile değerlendirilip kenar ve kama gibi
Bir yüksek frekans tekniği olan Seken Işın Yöntemi süreksizlik içeren geometrilerden kırınan alan hesaplanır.
Radar kesit alanı hesaplama yöntemleri, genel olarak
• Kenar ve köşe kırınımları (Shooting and Bouncing Ray, SBR), geometrik optik tabanlı oldukça yüksek işlem maliyetine sahip yöntemlerdir. RASES
ışın izleme yöntemidir. Bu teknik 1990 yılından itibaren RASES yazılımında yukarıda söze edilen metotlar
• Yüzey etkileşimleri yaygın olarak dalga boyuna göre büyük olan cisimlerin radar kullanıcının seçtiği şekilde hesaplamaya dahil edilebilir. yazılımında da kullanılan fiziksel optik ve seken ışın
kesit alanı hesaplamalarında ve bir cisimden saçılan Örneğin yalnızca kırınım etkilerini incelemek mümkün yöntemlerinde yapılan yaklaşımlarla özellikle işlem
• Yüzey süreksizlikleri maliyetinin düşürülmesi amaçlanmıştır. Ancak yüksek hıza
elektromanyetik alanın bulunmasında kullanılmaktadır olduğu gibi tüm etkilerin görülebileceği analiz için üç sahip olan fiziksel optik yöntemi çoklu yansımaları
Gerçek dünyada kullanılan radar sinyalleri ve hedef metodun aynı anda çalıştırılması mümkündür. Alıcı ve verici hesaplayamamakta, çoklu yansımaları hesaplama yeteneğine
Seken Işın Yöntemi ile saçılan alanların bulunabilmesi için
konumundaki cisimler ele alındığında, dalga boyunun saçıcıya bakış yönüne dik bir referans düzlemden düzlemsel aynı ya da birbirinden farklı konumlarda hareketli ya da sahip olan seken ışın yönteminde ise özellikle uçak, gemi
cismin boyutları yanında küçük kaldığı görülür. RKA değeri sabit seçilebilir. Yazılımın ürettiği RKA sonuçları polar ya da gibi karmaşık cisimler için frekans arttıkça hesaplama süresi
dalgayı temsil eden yoğun ışın demeti gönderilir. kartezyen grafikler halinde veya tablolar şeklinde

56 Sayı 07 · Eylül-Aralık 2011 http://www.bilgem.tubitak.gov.tr/ 57