رادار (تپی) Pulsed Radar (علوم مخابرات)

نویسنده: افشین رشید

نکته : رادار های پالسی Pulsed (تپی) راداری است که ابتدا یک پالس ارسال می‌ کند و سپس منتظر رسیدن اکو اهداف می ‌ماند. این امر مانع از تداخل بین گیرندگی و فرستندگی می‌شود و امکان استفاده از یک آنتن واحد به عنوان گیرنده و فرستنده را فراهم می ‌آورد. با اندازه ‌گیری زمان بین ارسال و دریافت می ‌توان برد هدف را بدست آورد.

رادار پالسی Pulsed Radar به روشی بسیار ساده کار می کند. امواج الکترومغناطیسی ، مانند امواج رادیویی یا مایکروویو ، توسط یک فرستنده با سرعت نور (2.93 X 10 8 m / s) ارسال می شوند ، از اشیا پرش می کنند و به گیرنده منعکس می شوند. امواج الکترومغناطیسی برخلاف امواج صوتی می توانند انرژی را از طریق خلا منتقل کنند. به همین دلیل از امواج الکترومغناطیسی برای ارتباط با ماهواره ها در فضای عمیق استفاده می شود.یک سیستم راداری اساسی از یک فرستنده ، سوئیچ ، آنتن ، گیرنده و یک صفحه نمایش خروجی تشکیل شده است. همه چیز با فرستنده شروع می شود زیرا یک پالس انرژی بالا را از طریق آنتن ارسال می کند. پس از انتقال کامل سوئیچ کنترل به گیرنده و آنتن آماده دریافت می شود. پس از دریافت سیگنال ، کنترل دوباره به فرستنده باز می گردد. سوئیچینگ بین فرستنده و گیرنده تا 1000 برابر در ثانیه اتفاق می افتد.اطلاعات مفید را می توان از داده های به دست آمده از سیگنال برگشتی محاسبه کرد. سیگنال برای قدرت ، زمان صرف شده برای بازگشت و فرکانس آن تجزیه و تحلیل می شود. از این اطلاعات می توانیم سرعت ، فاصله ، جهت هدف را تعیین کرده و حتی یک تصویر ایجاد کنیم.اگر چه سرعت سیگنال منعکس نشده تغییر می کند ، اما فرکانس بسته به سرعت هدف تغییر می کند. این به عنوان اثر داپلر شناخته می شود. هر چه هدف با سرعت بیشتری حرکت کند ، فرکانس سیگنال برگشتی نیز بالاتر می رود.

Pulse modulator : تعدیل کننده پالس - سیگنال مدولاسیون شده با پالس تولید می کند و به فرستنده اعمال می شود.

Transmitter فرستنده - سیگنال مدولاسیون شده با پالس را که قطاری از پالس های تکراری است ، منتقل می کند.

Duplexer - این یک سوئیچ مایکروویو است که آنتن را به طور متناوب به بخش فرستنده و گیرنده متصل می کند. هنگامی که دوبلکسر آنتن را به فرستنده متصل می کند ، آنتن سیگنال تعدیل شده پالس را انتقال می دهد. هنگامی که دوبلکسر آنتن را به تقویت کننده کم صدا RF متصل می کند ، به همین ترتیب ، سیگنالی که توسط آنتن دریافت می شود به تقویت کننده RF کم سر و صدا داده می شود.

Low Noise RF Amplifier تقویت کننده RF کم سر و صدا - این سیگنال ضعیف RF را که توسط آنتن دریافت می شود ، تقویت می کند. خروجی این آمپلی فایر به میکسر متصل است.

Local Oscillator نوسان ساز محلی - سیگنالی با فرکانس پایدار تولید می کند. خروجی نوسان ساز محلی به میکسر متصل است.

Mixer میکسر - می دانیم که میکسر می تواند مجموع و تفاوت فرکانس های اعمال شده روی آن را تولید کند. از این میان ، تفاوت فرکانس ها از نوع فرکانس متوسط ​​(IF) خواهد بود.

IF Amplifier تقویت کننده IF - تقویت کننده IF سیگنال فرکانس متوسط ​​(IF) را تقویت می کند. آمپلی فایر IF که در شکل نشان داده شده است فقط فرکانس متوسط ​​را می دهد که از میکسر به دست می آید و آن را تقویت می کند. باعث بهبود نسبت سیگنال به نویز در خروجی می شود.

Detector ردیاب - سیگنال را که در خروجی IF Amplifier بدست می آید از بین می برد.

Video Amplifier تقویت کننده تصویری - همانطور که از نامش پیداست ، سیگنال تصویری را که در خروجی ردیاب بدست می آید ، تقویت می کند.

Display صفحه نمایش - به طور کلی ، سیگنال ویدئویی تقویت شده را بر روی صفحه CRT نمایش می دهد.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه بیست و هشتم شهریور ۱۴۰۱

رادار پالس فشرده(Pulse Compression‏)

نویسنده : افشین رشید

این رادار از پالس های با عرض زیاد استفاده می نماید و برای افزایش دقت از مدولاسیون فاز یا فرکانس در هر پالس استفاده می کند. در نتیجه ضمن افزایش پهنای باند تشخیص دقیق فاصله اهداف نیز حاصل می شود و نسبت به رادار نوع قبلی دارای این مزیت است که توان پیک (حداکثر توان) فرستنده را در حد معتدلی نگاه می دارد .رادار ها با توجه به فرکانس کار ، محیط عمل ، قدرت فرستنده، حساسیت گیرنده، نوع آنتن و چندین عامل دیگر دسته بندی و هر یک در موارد خاصی به کارگیری می شوند و معمولا هر دسته نوع خاصی از فرستنده و سیستم پردازش سیگنال را مورد استفاده قرار می دهند.مکانیسم عمل همانطور که امواج دریا و امواج صوتی پس از رسیدن به مانعی منعکس می‌شوند، امواج الکترومغناطیسی هم وقتی به مانعی برخورد کردند، بر می‌گردند و ما را از وجود آن آگاه می‌سازند.

معمولاً، سیستم‌های (رادار پالس فشرده) فرآیند مشابهی را در حوزه دیجیتال به نام فیلتر همسان به کار می‌گیرند ، جایی که سیگنال دریافتی با نسخه معکوس‌شده زمان پالس ارسالی در هم می‌آید. فیلتر تطبیقی ​​اغلب در حوزه فرکانس انجام می شود زیرا پیچیدگی در حوزه زمان معادل ضرب در حوزه فرکانس است و فرآیند را سریعتر می کند. از آنجایی که پالس اولیه با زمان معکوس است، خروجی فیلتر شده با عرض پالس که همان 1 ثانیه است به تاخیر می افتد.به کمک امواج الکترومغناطیسی نه تنها از وجود اجسام در فاصله دور باخبر می‌شویم، بلکه بطور دقیق تعیین می‌کنیم که آیا ساکن هستند یا از ما دور و یا به ما نزدیک می‌شوند ؛ حتی سرعت جسم نیز بخوبی قابل محاسبه است.کاربرد ها نظارت و رهگیری هواپیماها و موشکها نظارت و رهگیری اهداف دریایی یا زمینی نظارت و رهگیری اجرام فضایی هواشناسی اندازه گیری سرعت وسایل نقلیه رادار؛ برای تصویر دو-بعدی و سه-بعدی پیداکردن مین در زمین فرود(برای نمونه برای هواپیما) دقیق عکسبرادری از کره‌های دیگر با رادار تصویری پرهیز تصادم پیدا کردن آب در مناطق شنزار و خشک نظارت بر اهداف جنبنده در زمین نظارت بر اهداف جنبنده در مناطق پردرخت و جنگل های انبوه از موارد کاربرد (رادار پالس فشرده) میباشد.

فشرده سازی پالس با مدولاسیون فرکانس غیر خطی مزایای واضحی دارد. برای مثال، دیگر نیازی به وزن دهی دامنه ای برای سرکوب لوب های جانبی به دست آمده، به اصطلاح لوب های کناری زمانی ندارد، زیرا شکل مدولاسیون از قبل عملکرد وزن دهی دامنه لازم را انجام می دهد.تنظیم فیلتر با لبه های بسیار تندتر و با این وجود لوب های جانبی کم در حال حاضر امکان پذیر است. به این ترتیب، از تلفات نسبت سیگنال به نویز که در غیر این صورت به دلیل وزن دهی دامنه رخ می دهد، جلوگیری می شود.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه هفدهم شهریور ۱۴۰۱

رادارهای پالسی با قدرت تفکیک بالا (High Resolution‏)

نویسنده : افشین رشید

در این رادارها عرض پالسی بسیار کوچک انتخاب می شود و چون میزان دقت در تشخیص فاصله توسط عرض پالسی مشخص می گردد دارای دقت بالایی در تشخیص فاصله هدف می باشد. (هر قدر عرض پالس کوچکتر باشد محاسبه فاصله دقیقتر است.) این رادارها برای آشکار سازی اهداف ساکن در حضور کلاتر (سیگنالهای برگشتی ناخواسته به صفحه رادار) و نیز تشخیص یک هدف در میان چند هدف نزدیک به هم قابل استفاده می باشد.در مواردی یک سیستم رادار دارای بیش از یک فرستنده و گیرنده می باشد که به صورت پالسی خوانده می شود. یک شبکه عمل می کنند. این سیستم P8F ها مولتی استاتیک پالسی، راداری است که به طور همچنین رادارها را می توان براساس سیگنال ارسالی آنها دسته بندی کرد. نوع CWP9F پیوسته و معمولا با دامنه ثابت ارسال می کند. این سیگنال ارسالی می تواند با مدولاسیون FM و یا با فرکانسی ثابت فرستاده شود. هنگامی که شکل موج ارسالی به صورت پالسی است ( بامدولاسین FM و یا بدون آن) ، رادار پالسی P و غیر فعالP1F نامیده میشود. همچنین بر اساس وجود فرستنده یا نبود آن، رادارها بترتیب به دو دسته فعال P10FP تقسیم می شوند.

بر اساس وظیفه اصلی ای که بر عهده رادار است رادارهای آشکارساز P12FP ،جست و جوگر P13F ردیاب ، P14F PP و غیره P15FP را می توان نام برد.

اهداف رادار دارای انواع گوناگون است که عامل مجزا کننده آنها متفاوت است . ساده ترین نوع آن که هدف تعریف می شود هدفی است که بزرگترین بعد فیزیکی آن کوچکتر از حداقل طولی است که پالس ارسال شده بدون مدولاسیون FM قادر به اندازه گیری آن است. این مقدار دقت رادار در اندازه گیری طول را مشخص می کند و برای رادار مونواستاتیک برابر با cT می باشد. T طول پالس ارسالی است. در حضور مدولاسیون FM این مقدار برابر با 2c/2B است که B پهنای باند موج ارسالی می باشد. به علت کوچک بودن این اهداف پخش شدگی ای در زمان در پالسهای بازگشتی رخ نمی دهد و شکل موج بازگشتی تغییر چندانی نمی کند. پالسی نامیده می شوند. این اهداف در پالس های دریافتی اهدافی که اندازه آنها بزرگتر از اهداف نقطه ایست، اهداف وسیعP17Fدریافتی پخش شدگی ایجاد می کنند که بازده کار رادار را کاهش می دهد. در نظر گرفتن یک هدف به عنوان هدف وسیع نیز به پهنای باند بستگی دارد. P شمرده می شوند، مانند جنگل، زمین، کوهها و غیره که به این نوع اهداف اهداف بزرگتر جزو اهداف P18F گستردهP هم گفته می شود. دسته دیگری از اهداف پخش را اهداف حجمیP20F اهداف ناحیه ایP19FP می نامند که شامل باران، برف، ابر، ابر، مه و غیره می باشد .

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه هشتم شهریور ۱۴۰۱

موج رادار پالسی رادار موج پیوسته(سینوسی)

نویسنده : افشین رشید

مکانیسم عمل همانطور که امواج دریا و امواج صوتی پس از رسیدن به مانعی منعکس می‌شوند، امواج الکترومغناطیسی هم وقتی به مانعی برخورد کردند، بر می‌گردند و ما را از وجود آن آگاه می‌سازند. به کمک امواج الکترومغناطیسی نه تنها از وجود اجسام در فاصله دور باخبر می‌شویم، بلکه بطور دقیق تعیین می‌کنیم که آیا ساکن هستند یا از ما دور و یا به ما نزدیک می‌شوند ؛ حتی سرعت جسم نیز بخوبی قابل محاسبه است.کاربرد ها نظارت و رهگیری هواپیماها و موشکها نظارت و رهگیری اهداف دریایی یا زمینی نظارت و رهگیری اجرام فضایی هواشناسی اندازه گیری سرعت وسایل نقلیه رادار؛ برای تصویر دو-بعدی و سه-بعدی پیداکردن مین در زمین فرود(برای نمونه برای هواپیما) دقیق عکسبرادری از کره‌های دیگر با رادار تصویری پرهیز تصادم پیدا کردن آب در مناطق شنزار و خشک نظارت بر اهداف جنبنده در زمین نظارت بر اهداف جنبنده در مناطق پردرخت و جنگل های انبوه از موارد کاربرد رادار میباشد.

در ساختار رادار های پالسی آنتن هایی که به صورت آرایه آنتن ساخته شده اند و از روش ویژه ای در تغذیه بهره می گیرند ، ترکیب شده اند: عناصر تک آنتن همیشه به طور فاز تبدیل نمی شوند. برای اهداف مختلف مبالغ و اختلافات مختلفی از انرژی دریافتی ایجاد می شود.تمام عناصر آنتن به صورت فاز تغذیه می شوند و الگوهای تابش خلاصه می شوند. برخی از گروه ها فقط در زمان پذیرش خلاصه می شوند و مبالغ یا اختلافات آنها کانالهای دریافتی را دریافت می کند. سپس تمام سیگنال ها به عنوان یک عملکرد پردازنده ویدیویی مقایسه می شوند و از تفاوت آنها برای تخمین دقیق تر وضعیت آزمایشی هدف استفاده می شود.نام گذاری رادار های پالسی از آنجایی است که این رادار به کمک چند المان دریافت کننده (به طور معمول چهار المان) و تاباندن تنها یک پالس اطلاعات مورد نیاز از هدف را استخراج می ‌کنند. از طریق مقایسه فاز و دامنه امواج ورودی به هر المان و انجام برخی محاسبات اطلاعات مورد هدف نیاز استخراج خواهد شد.سیستم های یکپارچه معمولاً حاوی پردازش پیشرفته ای هستند تا اطلاعات کد هدف با کیفیت بهتری داشته باشند. یک پالس منفرد به اندازه کافی برای اندازه گیری تحمل تک قطبی است (از این رو استفاده از اصطلاح پالسی ) عناصر موجود در آرایه آنتن خطی به دو نیمه تقسیم می شوند. این دو آرایه جداگانه به صورت متقارن در صفحه کانونی در هر طرف محور آنتن رادار قرار می گیرند.

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه یکم شهریور ۱۴۰۱