تبليغات
تبلیغات در دانشجو کلوب محک :: موسسه خيريه حمايت از کودکان مبتلا به سرطان ::
جستجوگر انجمن.براي جستجوي مطالب دانشجو کلوپ مي توانيد استفاده کنيد 
برای بروز رسانی تاپیک کلیک کنید
 
امتیاز موضوع:
  • 1 رأی - میانگین امتیازات: 5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

اصول كلي رادار و عملكرد آن

نویسنده پیام
  • ♔ αϻἰг κнаη ♔
    آفلاین
  • مدیرکل  سایت
    *******
  • ارسال‌ها: 16,105
  • تاریخ عضویت: تير ۱۳۹۰
  • اعتبار: 1090
  • تحصیلات:زیر دیپلم
  • علایق:مبارزه
  • محل سکونت:ایران زمین
  • سپاس ها 34951
    سپاس شده 49155 بار در 13535 ارسال
  • امتیاز کاربر: 551,587$
  • حالت من:حالت من
ارسال: #1
اصول كلي رادار و عملكرد آن
فصل اول
مقدمه:
1-1-اصول كلي رادار و عملكرد آن
رادار يك سيستم الكترومغناطيسي است كه براي تشخيص و تعيين موقعيت هدفها به كار مي رود. اين دستگاه بر اساس يك شكل موج خاص به طرف هدف براي مثال يك موج سينوسي با مدولاسيون پالسي(Pulse- Modulated) و تجزيه وتحليل بازتاب (Echo) آن عمل مي كند. رادار به منظور توسعه توانايي حسي‏هاي چندگانه انساني براي مشاهده محيط اطراف مخصوصاً حس بصري به كار گرفته شده است. ارزش رادار در اين نيست كه جايگزين چشم شود بلكه ارزش آن در عملياتي است كه با چشم نمي توان انجام داد. رادار نمي تواند جزئيات را مثل چشم مورد بررسي قرار دهد و يا رنگ اجسام را با دقتي كه چشم دارد تشخيص داد بلكه با رادار مي توان درون محيطي را كه براي چشم غير قابل نفوذ است ديد مثل تاريكي، باران، مه، برف و غبار و غيره. مهمترين مزيت رادار، توانايي آن در تعيين فاصله يا حدود هدف مي باشد.
يك رادار ساده شامل آنتن فرستنده، آنتن گيرنده و عنصر آشكارساز انرژي يا گيرنده مي‏باشد. آنتن فرستنده پرتوهاي الكترومغناطيسي توليد شده توسط نوسانگر (Oscillator) را منتشر مي كند. بخشي از سيگنال ارسالي (رفت) به هدف خورده و در جهات مختلف منعكس مي گردد. براي رادار انرژي برگشتي در خلاف جهت ارسال مهم است.

آنتن گيرنده انرژي برگشتي را دريافت و به گيرنده مي دهد. در گيرنده بر روي انرژي برگشتي عملياتي، براي تشخيص وجود هدف و تعيين فاصله و سرعت نسبي آن، انجام مي‌شود. فاصله آنتن تا هدف با اندازه گيري زمان رفت و برگشت سيگنال رادار معين مي‌شود. تشخيص جهت، يا موقعيت زاويه اي هدف توسط جهت دريافت موج برگتشي از هدف امكان پذير است. روش معمول بري مشخص كردن جهت هدف، به كار بردن آنتن با شعاع تشعشعي باريك مي باشد. اگر هدف نسبت به رادار داراي سرعت نسبي باشد، تغيير فركانس حامل موج برگشتي (اثر دوپلر) (Doppler) معياري از اين سرعت نسبي (شعاعي) ميباشد كه ممكن است براي تشخيص اهداف متحرك از اهداف ساكن به كار برود.در رادارهايي كه بطور پيوسته هدف را رديابي مي كنند، سرعت تغيير محل هدف نيز بطور پيوسته آشكار مي‌شود.
نام رادار براي تاكيد روي آزمايشهاي اوليه دستگاهي كه آشكارسازي وجود هدف و تعيين فاصله آن را انجام مي داده بكار رفته است. كلمه رادار (RADAR) اختصاري از كلمات: Radio Detection And Ranging است، چرا كه رادار در ابتدا به عنوان وسيله اي براي هشدار نزديك شدن هواپيماي دشمن به كار مي رفت و ضدهوائي را در جهت مورد نظر مي گرداند. اگر چه امروزه توسط رادارهاي جديد و با طراحي خوب اطلاعات بيشتري از هدف، علاوه بر فاصله آن بدست مي آيد، ولي تعيين فاصله هدف (تا فرستنده) هنوز يكي از مهمترين وظايف رادار مي باشد. به نظر مي رسد كه هيچ تكنيك ديگري به خوبي و به سرعت رادار قادر به اندازه گيري اين فاصله نيست.
معمولترين شكل موج در رادارها يك قطار از پالسهاي باريك مستطيلي است كه موج حامل سينوسي را مدوله مي كند. فاصله هدف با اندازه گيري زمان رفت و برگشت يك پالس، TR به دست مي آيد. از آنجا كه امواج الكترومغناطيسي با سرعت نور در فضا منتشر مي شوند. پس اين فاصله، R، برابر است با:
(1-1)
به محض ارسال يك پالس توسط رادار، بايستي قبل از ارسال پالس بعدي يك مدت زمان كافي بگذرد تا همه سيگنالهاي انعكاسي دريافت و تشخيص داده شوند.
بنابراين سرعت ارسال پالسها توسط دورترين فاصله‏اي كه انتظار مي رود هدف در آن فاصله باشد تعيين مي گردد. اگر تواتر تكرار پالسها (Pulse Repetiton Frequency) خيلي بالا باشد، ممكن است سيگنالهاي برگشتي از بعضي اهداف پس از ارسال پالس بعدي به گيرنده برسند و ابهام در اندازه گيري فاصله ايجاد گردد. انعكاسهايي كه پس از ارسال پالس بعدي دريافت مي شوند را اصطلاحاً انعكاسهاي مربوط به پريود دوم (Second-Time-Around) گويند چنين انعكاسي در صورتي كه به عنوان انعكاس مربوط به دومين پريود شناخته نشود ممكن است فاصله راداري خيلي كمتري را نسبت به مقدار واقعي نشان بدهد.
حداكثر فاصله اي كه پس از آن اهداف به صورت انعكاسهاي مربوط به پريود دوم ظاهر مي گردند را حداكثر فاصله بدون ابهام (Maximum Unambiguous Range) گويند و برابر است با:
(2-1)
كه در آن =تواتر تكرار پالس بر حسب هرتز مي باشد. در شكل زير حداكثر فاصله بدون ابهام بر حسب تواتر تكرار پالس رسم شده است.
اگر چه رادارهاي معمولي يك موج با مدولاسيون پالسي(pulse-Modulated Waveform) ساده را انتشار مي دهند ولي انواع مدولاسيون مناسب ديگري نيز امكان پذير است حامل پالس ممكن است داراي مدولاسيون فركانس يا فاز باشد تا سيگنالهاي برگشتي پس از دريافت در زمان فشرده شوند. اين عمل مزايايي درقدرت تفكيك بالا در فاصله (High Range Resolution) مي‌شود بدون اين كه احتياج به پالس باريك كوتاه مدت باشد. روش استفاده از يك پالس مدوله شده طولاني براي دسترسي به قدرت تفكيك بالاي يك پالس باريك، اما با انرژي يك پالس طولاني، به نام فشردگي پالس (Pulse Compression) مشهور است.
در اين مورد موج پيوسته (CW) را نيز مي توان به كاربرد و ازجابجايي تواتر دوپلر. براي جداسازي انعكاس دريافتي از سيگنالرفت و انعكاسهاي ناشي از عوامل ناخواسته ساكن(Cluttre) استفاده نمود. با استفاده از موج CW مدوله نشده نمي توان فاصله را تعيين كرد و براي اين كار بايد مدولاسيون فركانس يا فاز به كار رود.
2-1-فرم ساده معادله رادار
معادله رادار برد رادار را به مشخصات فرستنده، گيرنده، آنتن، هدف و محيط مربوط مي سازد. اين معادله نه تنها جهت تعيين حداكثر فاصله هدف تا رادارمفيد است بلكه براي فهم عملكرد رادارو پايه‏اي براي طراحي رادار به كار مي رود.
در اين قسمت فرم ساده معادله رادار ارائه مي گردد.
اگر توان فرستنده رادار P1 و آنتن فرستنده ايزوتروپ (Isotropic) (در همه جهات يكسان تشعشع كند) باشد، چگالي توان (Power Density) (توان در واحد سطح) در فاصله R از رادار برابر است با توان فرستنده بر مساحت يك كره فرضي به شعاع R و يا:
(3-1) چگالي توان تشعشعي از آنتن ايزوتروپ
در رادارها از آنتن‏هاي سمت گرا (جهت دار) استفاده مي‌شود تا توان تشعشعي، P1 در يك جهت خاص هدايت گردد. بهره آنتن، G، معياري از افزايش توان تشعشعي آنتن درجهت هدف نسبت به توان تشعشعي ناشي از يك آنتن ايزوتروپ مي باشد و ممكن است به صورت نسبت حداكثر شدت تشعشع ناشي از يك آنتن مورد نظر به شدت تشعشع ناشي از آنتن ايزوتروپ بدون تلفات با همان توان ورودي تعريف گردد. (شدت تشعشع عبارت است از توان تشعشعي در واحدزاويه فضايي در جهت مورد نظر) بنابراين چگالي توان تشعشعي از يك آنتن با بهره G روي هدف برابر است با:
(4-1) = چگالي تشعشعي از آنتن سمت گرا
هدف با مقداري از توان تابش شده تلاقي كرده و مجدداً آن را درجهات مختلف تشعشع مي كند مقداري از توان رسيده به هدف كه با آن تلاقي كرده و دوباره به سمت رادار تشعشع شده بر حسب سطح مقطع راداري، ، مشخص و طبق رابطه زير تعريف مي‌شود.
(5-1) = چگالي توان سيگنال برگشتي در محل رادار
در اين رابطه كه سطح مقطع راداري واحد سطح دارد كه مشخصه اي از هر هدف خاص بوده و معياري از اندازه هدف از ديد رادار مي باشد. آنتن رادار مقداري از توان بازگشتي از هدف رادريافت مي كند. اگر سطح موثر آنتن گيرنده Ae باشد، توان دريافتي توسط رادار برابر است با:
(6-1)
حداكثر برد رادار ، فاصله اي است كه بالاتر از آن، هدف قابل آشكارسازي نباشد و آن موقعي است كه توان دريافتي رادار درست برابر حداقل توان قابل آشكارسازي، ، باشد پس:
(7-1)
اين شكل اساسي معادله رادار است. توجه گردد كه پارامترهاي مهم آنتن در اين رابطه، بهره فرستندگي و سطح موثر گيرندگي آن مي باشند.
در تئوري آنتن‏ها. رابطه بين بهره فرستندگي و سطح موثر گيرندگي به صورت زير ارائه مي‌شود.
(8-1)
چون در رادارها معمولا آنتن فرستنده و گيرنده يكي مي باشد، با جايگذاري معادله فوق در معادله ما قبلي آن ابتدا براي Ae و سپس براي G، معادله رادار را به دو صورت زير مي توان نوشت:
(9-1)
(10-1)
اين سه صورت معادله رادار فوق ضرورت احتياط در تفسير معادله رادار را نشان مي دهند. براي مثال، از معادل (9-1) ممكن است نتيگه گيري شود كه براي رادار متناسب با مي باشد، در صورتي كه معادله (10-1) وابستگي را مشخص مي كند و معادله (7-1) عدم وابستگي فاصله را نسبت به طول موج، نشان مي دهد. رابطه صحيح بستگي به اين دارد كه بهره آنتن نسبت به طول موج ثابت فرض شده است يا نسبت به سطح موثر آن. علاوه بر آن، اعمال محدوديت هاي ديگر، نظير ضرورت بررسي دقيقتر يك حجم مشخص از فضا در يك مدت معين مي تواند موجب وابستگي ديگري نسبت به طول موج گردد.
اين صور ساده شده معادله رادار، به طور كافي مشخصات يك رادار عملي را تشريح نمي كنند. بسياري از عوامل مهم كه در برد رادار موثرند. به طور صريح در معادله‏هاي منظور نشده اند. در علم حداكثر برد رادار خيلي كمتر از مقدار است كه از معادلات بالاتر پيش بيني مي‌شود، بعضي اوقات تا حد نصف مي باشد. دلائل زيادي براي اين كاهش نسبت به عملكرد واقعي وجود دارد كه در بخش 2 شرح داده خواهند شد.
3-1-شماي بلوكي رادارو عملكرد آن
عملكرد يك رادار پالس نمونه را ميتوان با شماي بلوكي شكل (2-1) تشريح نمود.
فرستنده ممكن است يك نوسان ساز، شبيه يك مگنترون باشد كه بوسيله مدولاتور به گونه اي به آن پالس اعمال مي گردد (خاموش و روشن مي‌شود) كه يك قطار تكراري ازپالسها ايجاد نمايد. مگنترون تقريباً از پر استفاده ترين منابع مايكروويو در رادارها مي‏باشد. يك رادار نمونه براي كشف هواپيما در فواصل 100 الي 200 مايل دريايي ممكن است نياز به توان حداكثري حدود يك مگاوات (يا توان متوسط حدود چند كيلو وات)، پهناي پالسي حدود چند ميكروثانيه و تواتر تكرار پالسي حدود چند صد پالسي در ثانيه داشته باشد. شكل موج ايجاد شده توسط فرستنده، به وسيله يك خط انتقال به آنتن منتقل مي گردد و از آنجا در فضا منتشر مي گردد. معمولاً يك آنتن براي هم فرستندگي و هم گيرندگي به كار مي رود، در اين صورت گيرنده بايد در مقابل صدمات ناشي از توان بالاي فرستنده حفظ شود اين كار توسط دوپلكسر (Duplexer) انجام مي گيرد. وظيفه ديگر دوپلكسرهدايت امواج برگشتي به طرف گيرنده و جلوگيري از رسيدن آن به فرستنده است.
دوپلكسر ممكن است شامل دو لامپ تخليه گازي يكي به نام TR (Transmit- Receive) (فرستنده- گيرنده) و ديگري ATR (Anti-Transmit-Receive) آنتي فرستنده- گيرنده باشد. TR درزمان ارسال از گيرنده حفاظت مي كند و ATR در زمان دريافت، موج برگشتي را به طرف گيرنده هدايت مي نمايد.سر كولاتورهاي فريتي حالت جامد (Solid State Ferrite Circulators) و حفاظت كننده‏هاي گيرنده با لامپ گاز پلاسما TR و يا محدود كننده هاي ديودي نيز به عنوان دوپلكسر به كار برده مي‌شود.
گيرنده معمولاً ازنوع سوپر هترودين (Super Heterodyne) است. اولين طبقه آن ممكن است يك تقويت كننده كم نويز نظير يك تقويت كننده پارامتر يا تراتزيستوري كم نويز باشد. ليكن هميشه كاربرد يك تقويت كننده كم نويز در اولين طبقه مناسب رادار نمي باشد. ورودي گيرنده مي تواند فقط يك طبقه مخلوط كنده (Mixer) باشد، خصوصاً دررادارهاي نظامي كه بايد در يك محيط پر از نويز كار كنند. با وجودي كه يك گيرنده با ورودي و خروجي كم نويز كم نويز خيلي حساس تر است ليكن ورودي مخلوط كننده مي تواند داراي محدوده كار (Dynamic Range) بزرگتر، حساسيت كمتر از مقابل اضافه بار و آسيب پذيري كمتر در مقابل تداخل الكترونيكي باشد.
مخلوط كننده و نوسانگر محلي Local Oscillator (LO) سيگنال RF را به فركانس مياني (IF) تبديل مي كنند. براي نمونه يك تقويت كننده IF براي يك رادار كنترل كننده ترافيك هوايي ممكن است داراي فركانس مركزي MHz 30 يا MHz 60 و پهناي باندي حدود يك مگاهرتز باشد. تقويب كننده IF فوق بايد نظير يك فيلتر تطبيق شده طرح گردد به عبارت ديگر تابع تبديل پاسخ فركانسي آن – H(f)- بايد نسبت پيك سيگنال به توان متوسط نويز در خروجي را ماكزيمم كند و اين وقتي اتفاق مي افتد كه اندازه تابع تبديل پاسخ فركانس H(F) برابر اندازه طيف سيگنال برگشتي (S(f)) و طيف فازي فيلتر تطبيق شده اش برابر منهاي طيف فازي سيگنال برگشتي باشد در يك رادار كه شكل موج سيگنال آن تقريبا يك پالس مستطيلي است وقتي كه حاصل ضرب پهناي باند IF يعني B درپهناي پالس در حدود يك باشد، يعني مشخصه فيلتر ميان گذر IF طرح شده نزديك به فيلتر تطبيقي خواهد بود.
پس از ماكزيمم كردن نسبت سيگنال به نويز در تقويت كننده IF مدولاسيون پالسي دومين آشكار ساز استخراج و توسط تقويت كننده تصويري به سطحي كخه معمولا روي يك لامپ اشعه كاتدي CRT قابل نمايش باشد تقويت مي گردد.
سيگنالهاي زماني هم براي مشخص كردن فاصله صفر روي نمايشگر به كار گرفته مي‏شوند. اطلاعات زاويه اي از جهت آنتن استخراج مي گردد. معمولترين فرم نمايشگر لامپ با اشعه كاتدي از نوع PPI (Plan Position Indicator) است ( شكل 3-1 الف) كه در مختصات قطبي محل هدف را بر حسب فاصله و زاويه افق (Azimuth) نشان مي دهد. نمايش فوق يك نمايش با مدولاسيون شدت (Intensity-Modulated) است به طوري كه دامنه خروجي گيرنده شدت شعاع الكتروني را مدوله مي كند و شعاع الكتروني از مركز لامپ به طرف بيرون جاروب ميشود. پرتوها همراه با چرخش آنتن تغيير زاويه مي دهند. صفحه نشان دهنده B (B-Scope) نمايشگري است شبيه به PPI كه مختصات مستطيلي را بجاي قطبي براي نمايش دهنده A است كه در شكل (3-1ب)نشان داده شده است.
اين فرم دامنه هدف (محور yها) را بر حسب فاصله (محور xها) براي يك جهت ثابت نمايش مي دهد.
نمايش فوق با مدولاسيون انحراف است. در كاربرد، اين نوع نمايش بيشتر مناسب رادار ردياب تا رادار تجسسي.
شماي بلوكي ارائه شده در شكل (2-1) فرم ساده اي و بسيار از جزئيات در آن حذف شده است فرم فوق شامل دستگاههايي كه اغلب در رادار يافت مي شوند مثل وسايلي براي جبران سازي خود كار گيرنده در مقابل تغييرات فركانسي (AFC) يا بهره اي (AGG) يا مداراهايي در گيرنده براي كم كردن تداخل ناشي از رادارهاي ديگر و سيگنالهاي ناخواسته، يا اتصالات چرخشي در خط انتقال براي ايجاد قابليت چرخشي آنتن، مدارهايي براي تشخيص هدفهاي متحرك از اهداف ساكن ناخواسته (MTI) و فشرده سازي پالس براي رسيدن به قدرت تفكيك بالاي پالس كوتاه ولي توسط قدرت يك پالس طولاني نمي شود. در كاربرد رادار بعنوان ردياب دستگاهي براي تعيين محل زاويه اي هدف متحرك لازم است تا آنتن را به طور خود كار روي هدف قفل كرده و دنبال كند. معمولا دستگاههاي نمايش دهنده‏اي نيز براي اطمينان از اين كه فرستنده شكل مناسب پالس را را سطح قدرت مناسب مي دهد و حساسيت گيرنده كاهش نيافته است شامل مي شوند. پيش بيني هايي هم ممكن است براي يافتن خرابي تجهيزات بشود تا بتوان مدارهاي خراب را براحتي پيد و تعويض نمود.
ممكن است بجاي نمايش مستقيم سيگنال تصويري خام خارج شده از از رادار تجسسي روي CRT نخست توسط دستگاه آشكارساز و ردگير خودكار ADT پردازش گردد كه منطقه تحت پوشش رادار به سلولهاي صفحه، كه به طور فاصله و زاويه ازافق منظم شده‏اند، تقسيم مي كند همه پالسهاي برگشتي رسيده به هر سلول را با هم جمع و يك آستانه ايجاد مي كند (برپايه مجموع پالسهاي دريافتي) كه فقط به خروجي هاي قوي ناشي از برگشتيهاي هدف اجازه عبور مي دهد و نويز را حذف مي كند بدين طريق مسير هر هدف را مشخص و حفظ مي كند و پس از پردازش، اطلاعات را به اپراتور نشان مي دهد. عملكرد ADT معمولا توسط تكنولوژي كامپيوتر ديجيتالي قابل انجام است.
نوع معمول آنتن رادار يك آنتن انعكاسي سهموي شكل است كه از يك منبع نقطه اي در كانون تغذيه مي‌شود. منعكس كننده سهموي انرژي را در يك شعاع باريك متمركز مي كند- درست نظير آنچه كه يك نورافكن يا چراغ جلو اتومبيل انجام مي دهد. شعاع آنتن ممكن است به طور مكانيكي در فضا چرخاندهشود. آنتن‏هاي آرايه اي فازي نيز در رادارها به كار رفته اند. در يك آنتن آرايه اي فازي شعاع تشعشعي بصورت الكترونيكي با تغيير فاز جريان هاي روي دهانه آنتن در فضا چرخانده مي شوند.

فصل دوم
رادارهاي ردياب و انواع آنها
1-2-رديابي با رادار
يك سيستم رادار ردياب، مختصات هدف را اندازه گيري كرده و اطلاعاتي را فراهم مي‏نمايد كه براي تعيين مسير هدف و پيش بيني موقعيت بعدي آن به كار مي رود. تمام يا قسمتي از اطلاعات قابل دسترسي رادار، فاصله، زاويه عمودي، زاويه افق، تغيير فركانس دوپلر – ممكن است براي پيش بيني موقعيت آينده هدف به كار رود. به عبارت ديگر رادار مي تواند عمل رديابي را با فاصله، يا با زاويه يا با دوپلر ويا تركيبي از اينها انجام دهد. تقريباً همه رادارها را در صورتي كه اطلاعات خروجي آنها به طور مناسب پردازش گردد، مي توان به صورت رادار ردياب استفاده نمود. ولي معمولاً روشي كه با آن رديابي زاويه صورت مي گيرد وجه تمايز بين رادار ردياب معمولي و ديگر رادارها مي باشد. همچنين لازم است بين رديابي پيوسته و رديابي حين مرور تمايز قايل شويم: اولي اطلاعاتي رديابي را بطور پيوسته مي دهد، در صورتي كه ردياب حين مرور (TWS) اطلاعات نمونه برداري شده از يك يا چند هدف را فراهم مي نمايد. عموماً، رادار ردياب پيوسته و رادار TWS انواع مختلفي ازدستگاهها را به كار مي گيرند.
در رادار ردياب پيوسته، شعاع آنتن بوسيله يك سرو مكانيسم كه با سيگنال خطا عمل مي كند، در يك زاويه خاص قرار مي گيرد. براي ايجاد سيگنال خطا روشهاي متعددي وجود داردكه از جمله مي توان از سوئيچ كردن شعا آنتن مرور مخروطي و مرور همزماني يا مونوپالس نام برد. برد و تغيير فركانس دوپلر را نيز مي توان به طور پيوسته، با يك حلقه سرو كنترل كه با سيگنال خطاي توليد شده درگيرنده رادار فعال مي شود، رديابي نمود. اطلاعات حاصل از رادار ردياب را مي توان به نمايشگر CRT داد تا اپراتور از آن استفاده نمايد و يا ممكن است به يك كامپيوتر خود كار داد تا مسير هدف و موقعيت احتمالي هدف تعيين شود.
رادار ردياب قبل از اينكه بتواند هدف را رديابي كند بايد آن را پيدا نمايد. بعضي از رادارها قبل از اينكه به وضعيت رديابي سوئيچ كنند، براي پيدا كردن هدف در وضعيت جستجو، جويندگي كار مي كنند.
اگر چه استفاده از يك رادار براي هر دوعمل جستجو و رديابي امكان پذير است، ليكن اين گونه عملكرد معمولاً داراي چند محدوديت كاربردي است. بديهي است كه وقتي كه رادار در وضعيت رديابي كار مي كند داراي هيچ دانشي از هدفهاي بالقوه ديگر نيست. همچنين اگرپرتو آنتن يك شعاع مدادي باريك و حجم مكاني جستجو بزرگ باشد، زمان نسبتاً زيادي براي يافتن هدف مورد نياز است.
بنابراين بسياري از سيستمهاي رديابي راداري براي يافتن هدف از يك رادار جستجوي جداگانه استفاده مي كنند تا اطلاعات لازم براي قفل شدن رادار ردياب روي هدف را براي آن رادار فراهم كند. رادار جستجوگري كه براي اين منظور به كار مي رود «رادار جوينده» ناميده مي‌شود. رادار جوينده مشخصات هدف را با مشخص كردن مختصات آنها به رادار ردياب مي دهد ورادار ردياب با انجام يك جستجوي محدود در منطقه كه مشخصات هدف داده شده، هدف را مي يابد.
رادار جستجو با شعاع تشعشعي مروري بادبزني نيز مي تواند اطلاعات لازم براي تعيين مسير هدف و پيش بيني موقعيت بعدي آن را فراهم نمايد. هر بار كه شعاع آنتن مرور مي كند، مختصات هدف را به دست مي دهد. اگر تغييرات در مختصات هدف از يك مرور به مرور ديگر خيلي زياد نباشد، بازسازي رديابي هدف از اطلاعاتنمونه برداري شده امكان پذير است، اين كار را مي توان با مجهز كردن اسكوپ PPI اپراتور به يك قلم براي علامت گذاري دامنه‏هاي هدف روي سطح اسكوپ انجام داد. يك خط انتقال دهنده دامنه‏هاي هدف روي سطح اسكوپ انجام داد. يك خط انتقال دهنده دامنه‏هاي مربوط به يك هدف،رديابي هدف را فراهم مي نمايد.وقتي ترافيك بقدري شلوغ باشد. كه اپراتور نتواند همگامي خود را با اطلاعات رادار حفظ نمايد، اطلاعات مسير هدف را مي تواند به طورخود كار باكامپيوتر ديجيتالي پردازش نمود. دسترسي به ميني كامپيوترهاي كوچك و ارزان، ايجاد رديابي هدف، نه فقط ديدن هدف، توسط يك رادار جستجو را عملي نموده است. چنين پردازشي را معمولاً ADT (تشخيصي و رديابي اتوماتيك) گويند. وقتي خروجيهاي بيش از يك رادار را به طور خود كار تركيب نمايند تا مسيرهاي هدف به دست آيد، پردازش را ADIT (تشخيص و رديابي جمع بندي شدخه اتوماتيك) يا IADT (ADT جمع بندي شده) گويند.
گاهي يك رادار جستجوگر كه رديابي هدف را نيز انجام مي دهد رديابي در حين مرور گويند. اين اصطلاح همچنين در مورد راداراهايي كه يك قطاع كوچك را براي دستيابي به اطلاعات رديابي با سرعت زياد روي يك يا چند هدف مرور مي كنند به كار مي رود. راداراهي فرود هواپيما كه براي GCA (با تمايل كنترل زميني) يا بعضي از رادارهاي كنترل موشك به كار مي روند، از اين نوع هستند.
وقتي از عبارت رادار رديابي در اين كتاب استفاده مي شود، عموماً منظور«ردياب پيوسته» است والا مورد ديگري ذكر شود.
2-2-سوئيچ كردن شعاع آنتن (Sequential lobing)
پرتو آنتن كه در رادارهاي ردياب معمولاً استفاده مي گردد، داراي شعاع تشعشعي مدادي متقارن مي باشد كه در آن پهناي شعاع افقي و عمودي تقريباً برابرند. در هر حال، يك آنتن شعاع مدادي ساده براي رادارهاي ردياب مناسب نيستند مگراينكه توانائيهايي به آن داده شود كه بتواند دامنه و جهت موقعيت زاويه اي هدف را نسبت به يك جهت مرجعي مشخص نمايد، كه معمولاً اين مرجع محور آنتن انتخاب مي گردد. تفاوت فاحش بين موقعيت هدف وجهت مرجع، «خطاي زاويه اي» است. چرخش آنتن رادار ردياب در جهتي است كه خطاي زاويه اي صفر گردد. وقتي كه خطاي زاويه صفر شد، هدف جهت مرجع را خواهد داشت.
يكي از روشهاي بدست آوردن دامنه و جهت خطاي زاويه اي در يك مختصات، سوئيچ كردن شعاع آنتن به طور متناوب بين دو موقعيت است (شكل 1-2). اين روش را، سوئيچ كردن شعاع آنتن، سوئيچينگ ترتيبي و يا تغيير پيوست شعاع آنتن گويند. شكل (1-2-الف) يك نمايش قطبي از شعاع آنتن (بدون گلبرگهاي فرعي) در دو موقعيت سوئيچ مي باشد. شكل (1-2-ب) نمايش در مختصات مستطيلي را نشان مي دهد. سيگنال خطاي به دست آمده براي هدفي كه در جهت مرجع نباشد (محور سوئيچينگ) نشان داده شده است.
اختلاف دامنه ولتاژ دو موقعيت معياري براي اندازه گيري جابجايي زاويه اي هدف ازمحور سوئيچينگ مي باشد. علامت تفاضل ولتاژ، جهت حركت آنتن را مشخص مي كند، بطوري كه جهت محور سوئيچينگ در جهت هدف قرار گيرد.وقتي كه دامنه ولتاژ هر دو موقعيت برابر شوند، هدف روي محور سوئيچينگ بوده و بدين ترتيب مي توان جهت هدف را معين نمود.
براي به دست آوردن خطاي زاويه در صفحه عمود براين صفحه دو موقعيت سوئيچينگ اضافي ديگر نياز است. بنابراين يك رادار دو بعدي با سوئيچنيگ شعاع آنتن مي تواند شامل چهار آنتن بوقي تغذيه خوشه اي باشد كه يك تك آنتن را روشن مي نمايند، بطوري كه قطاعهاي چپ – راست و بالا – پايين با موقعيتهاي پشت سر هم آنتن پوشانده شود. ارسال و دريافت در هر موقعيت انجام مي‌شود. يك خوشه با پنج آنتن تغذيه نيز ممكن است به كار رود، بطور كه آنتن تغذيه مركزي براي فرستنده و چهار آنتن ديگر براي گيرنده به كار رود. در اين حالت به سوئيچهاي RF توان بالا نيازي نيست زيرا فقط شعاعهاي گيرنده در اين پنج آنتن تغذيه تغيير داده مي‌شود.
يكي از محدوديتهاي آنتن شعاع مدادي بدون سوئيچ و بدون مرور اين است كه دقت زاويه اي نمي تواند بهتر از پهناي شعاع تشعشعي آنتن باشد. يك مشخصه برجسته سوئيچينگ شعاع آنتن (همچنين ديگر روشهاي رديابي كه بحث خواهد شد) اين است كه دقت تعيين موقعيت زاويه اي هدف خيلي بهتر از شعاع آنتن مي گردد. اين دقت بستگي به آن دارد كه تا چه اندازه برابري سيگنالها در موقعيتهاي سوئيچ شده را بتوان تعيين نمود. محدوديت اصلي در اين دقت، نويز سيستم است كه در اثر تغييرات مكانيكي و الكترونيكي ايجاد مي گردد.
سوئيچينگ شعاع آنتن يكي از اولين روشهاي استفاده شده در رادار رديابي است. كاربردهاي اوليه آن در رادار فرود هوائي كه اطلاعات جهت نشستن هواپيما را فراهم مي كرد. و همچنين دررادارهاي كنترل آتش زميني ضد هوا بوده است. ولي امروزه اين تكنيك كمتر از تكنيك كمتر از تكنيكهاي ديگر به كار مي رود.
3-2-مرور مخروطي (Conical Scan)
يك بسط منطقي از تكنيك سوئيچينگ شعاع آنتن، كه در قسمت قبل تشريح شد، چرخاندن پيوسته شعاع آنتن منحرف شده بجاي چرخش ناپيوسته بين چهار موقعيت گسسته است. اين روش مرور مخروطي نام داد (شكل 2-2). زاويه بين محور چرخش (كه معمولاً-ولي نه هميشه- محور آنتن انعكاسي است) و محور شعاع تشعشعي آنتن را زاويه چپ شدگي گويند. يك هدف در موقعيت A را در

الف- نماي قطبي پرتوتشعشعي ب- نمايش مستطيلي ج- سيگنال خطا نظر بگيريد. سيگنال هاي برگشتي بستگي به شكل پرتو آنتن زاويه چپ شدگي زاويه بين خط ديد هدف و محور چرخش دارد. فاز مدولاسيون بستگي به زاويه بين محورهدف و محور چرخشي دارد. مدولاسيون مرور مخروطي را از سيگنال برگشتي استخراج و به سيستم سرو كنترل اعمال مي گردد تا به طور پيوسته مومقعيت آنتن چرخش دارد. مدولاسيون روي هدف را قفل مي كند. (توجه شود كه دو نوع سرو لازم است و چون مساله رديابي دو بعدي است مختصات رديابي قطبي يا مستطيلي (افقي- عمودي) مي تواند به كار رود.( وقتي آنتن هدف باشد مطابق هدف B در شكل فوق خط ديد هدف و محور چرخش منطبق و مدولاسيون مرور مخروطي صفر مي گردد.
شماي بلوكي قسمت رديابي زاويه يك رادار مرور مخروطي در شكل (3-2) نشان داده شده است. آنتن طوري سوار شده كه بتواند با موتورهاي جداگانه در صفحه افق و صفحه عمود حركت كند. اين حركت ممكن است الكتريكي يا هيدروليكي باشد. شعاع آنتن را مي توان با كج كردن Tilting))عناصر تغذيه و يا منعكس كننده و يا منعكس كننده نسبت به هم منحرف كرد.




يكي از ساده ترين آنتن هاي مرور مخروطي يك سهمي است كه داراي تغذيه منحرف شده است به طوري كه حول محور سهمي مي چرخد. اگر عنصر تغذيه در حال چرخش، صفحه پلاريزاسيون ثابتي داشتاه باشد به آن تغذيه چرخان (Nutating) گويند. تغذيه چرخان باعث تغيير در پلاريزاسيون مي گردد، لذا نياز به وجود اتصال چرخشي ‍(مفصل چرخشي) مي باشد. تغذيه چرخان احتياج به مفصل انعطاف پذير دارد. اگر آنتن كوچك باشد، چرخاندن بشقاب (صفحه انعكاسي) نسبت به چرخاندن تغذيه براي انحراف ساده تر است. در اين صورت احتياجي به مفصل چرخشي يا اتصال RF انعطاف پذير نيست. سرعت چرخش مرور مخروطي معمولا 30 دور در ثانيه مي باشد. همان موتوري كه چرخش مرور مرخروطي را ايجاد مي نمايد. مودل دو فاز مرجع با خروجي هاي 90 درجه اختلاف فار را نيز تغذيه مي كند. اين دو خروجي به عنوان مرجع براي استخراج خطاهاي افقي و عمودي به كار مي روند. سيگنال برگشتي دريافتي از آنتن توسط دو مفصل چرخشي (در شماي بلوكي نشان داده شده است) به گيرنده مي رسد. يك مفصل چرخشي باعث حركت در صفحه افق و ديگري باعث حركت در صفحه عمودي مي گردد.
گيرنده يك نوع سوپر هترودين معمول مي باشد منتها داراي مشخصات خاصي براي رادار ردياب مرور مخروطي است. يكي از مشخصاتي كه در ديگر گيرنده ها يافت نمي شود استخراج مدولاسيون مرور مخروطي اي سيگنال خطاي است كه بعد از دومين آشكار ساز در قمست ويدئو گيرنده انجام مي پذيرد. سيگنال خطا است كه بعد از دومين آشكار ساز در قسمت ويدئو گيرنده انجام مي پذيد. سيگنال خطا با سيگنال هاي مرجع افقي و عمودي توط آشكار سازهاي خطاي زاويه مقايسه مي گردد. اين آشكار سازها از نوع حساس به فاز هستند. يك آشكار ساز حساس به فاز عنصري غير خطي است كه در آن سيگنال ورودي (در اين حالت سيگنال خطاي زاويه) با سيگنال مرجع مخلوط مي گردد. سيگنال هاي ورودي و خروجي داراي فركانس يكسان هستند.
ولتاژ dc خروجي آشكار ساز با تغيير فاز سيگنال ورودي به اندازه 180 درجه تغيير علامت مي دهد. دامنه خروجي dc آشكار ساز خطاي زاويه متناسب با خطا است. و علامت آن جهت را نشان مي دهد. خروجي اين آشكارساز، تقويت شده و به سرو موتورهاي افقي و عمودي اعمال مي گردد.
موقعيت زاويه هاي هدف را مي توان از محور افقي و عمودي آنتن به دست آورد و به وسيله مبدل هاي زاويه (استاندارد) نظير سنكرو، پتانسيومتر، مبدلهاي اطلاعات آنالوگ به ديجيتال آن را خواند.
4-2-مولد باكسار (Boxcar Generator)
وقتي مدولاسيون تحميلي به قطار پالس هاي باريك تكراري استخراج مي گردد، معمولا بهتر است كه پالس ها قبل از فيلتر شدن توسط فيلتر پائين گذر گسترده (Strech) شوند. اين عمل را «باكسار» يا نمونه برداري و حفظ مقدار نمونه و به دستگاه مربوط مولد باكسكار مي گويند. در بحث MTI وقتي فيلترخهاي با دورازه بندي فاصله (range Gated) مورد استفاده قرار مي گيرد از باكسكار نيز استفاده مي گردد. در اصل اين عنصر باعث گسترده شدن پالس هاي شكل (4-2) در زمان مي گردد. به طوري كه كل پريود تكرار پالس را بپوشاند. (شكل 4-2ب). اين عمل فقط در يك گيرنده با دروازه بندي فاصله ممكن است (رادارهاي ردياب معمولا با دروازه هاي فاصله كار مي كنند).




شكل (4-2) الف) الف) قطار پالس با مدولاسيون مرور مخروطي




شكل (4-2 –ب) همان قطار پالس پس از عبور از جنراتور باكسار
5-2-كنترل خودكار بهره AUTOMATIC Gain Control (AGC)
دامنه سيگنال برگشتي در گيرنده رادار ردياب ثابت نخواهد بود. بلكه با زمان تغيير مي‏كند. سه علت عمده تغييرات در دامنه عبارتند از‍: 1)رابطه معكوس مي توان چهارم فاصله بين سيگنال برگشتي و فاصله 2)مدولاسيون مرور مخروطي (سيگنال زاويه) و 3) تغييرات دامنه و در سطح مقطع راداري هدف. عمل كنترل خودكار بهره (AGC) ثابت نگهداشتن سطح dc خروجي گيرنده و حذف هر نوع تغييرات دامه شبه نويز و صاف كردن دامه بدون تخريب استخراج سيگنال خطاي مورد نظر در فركانس مرور مخروطي تا حد امكان است.
يكي از هدف هاي AGC در گيرنده، جلوگيري از اشباع گيرنده در اثر سيگنال هاي بزرگ است زيرا اگر گيرنده اشباع شود، مدولاسيون مرور و سيگنال خطا از دست مي رود. در رادار ردياب مرور مخروطي يك AGC كه سطح dc را ثابت نگه مي دارد. باعث ايجاد يك سيگنال خطا مي گردد. كه نشان واقعي از خطاي زاويه اي است. اگر بخواهيم خطاي زاويه اي به طور خطي متناسب با ولتاژ سيگنال خطاي زاويه باشد بايستي سطح dc گيرنده ثابت است.
يك مثال از قمست AGC يك گيرنده رادار ردياب در شكل (5-2) نشان داده شده است. قسمتي از خروجي تقويت كننده ويدئو از فيلتر پائين گذر با فيلتر هموار كننده عبور داده شده و به تقويت كننده IF فيدبك مي‌شود تا بهره آن را كنترل نمايد. هر چه خروجي ويدئو بزرگتر باشد سيگنال فيلد بك بزرگتر خواهد بود و در نتيجه كاهش بهره بيشتر مي گردد. فيلتر در حلقه AGC بايستي تمام فركانس هاي از صفر تا درست قبل از فركانس مدولاسيون مرور مخروطي را از خود عبور دهد. بهره حلقه AGC در فركانس مرور مخروطي بايد كم باشد تا سيگنال خطا تحت تاثير عملكرد AGC قرار نگيرد. (اگر AGC به فركانس مرور مخروطي پاسخ بگويد ممكن است سيگنال خطا از دست برود.) تغيير فاز اين فيلتر بايستي كم باشد تا مشخصه فازي آن روي سيگنال خطا تاثير نگذارند. يك تغير فاز در سيگنال خطا معادل چرخش محورهاي مرجع و ايجاد كوپلاژ متقابل و يا «تداخل» بين حلقه هاي ردياب زاويه اي افق و عمودي مي باشد. Cross Task روي پايداري رديابي اثر مي گذارد و ممكن است سبب حركت ناخواسته چرخشي آنتن گردد. در رادارهاي ردياب مرسوم تغيير فاز ايجاد شده توسط فيلتر حلقه فيدبك كمتر از 10 درجه مي باشد كه در بعضي كاربردها بايستي كمتر از 2 درجه باشد. به اين دليل يك فيلتر بامشخصه تضعيف تيز و ناگهاني در نزديكي فركانس مرور مخروطي مناسب نيست. چون تغيير فاز نسبتاً بزرگي را ايجاد خواهد كرد.
خروجي حلقه فيدبك صفر است، مگر آنكه ولتاژ فيدبك از يك ولتاژ حداقل از قبل مشخص شده (Vc) بيشتر گردد. در شماي بلوكي ولتاژ فيدبك و ولتاژ Vc در تقويت كننده dc مقايسه مي گردند. اگر ولتاژ فيدبك بيشتر از Vc شود AGC كار مي كند وگرنه عملي انجام نمي دهد ولتاژ Vc را ولتاژ تاخير (Delay Voltage) مي گورند. البته تاخير در دامنه اتفاق مي افتد و نه در زمان. هدف ولتاژ تاخير فراهم كردن يك مرجع براي سيگنال خروجي ثابت و ايجاد بهره براي سيگنال هاي ضعيف مي باشد. اگر ولتاژ صفر شود هر خروجي كه در گيرنده ظاهر گردد ممكن است در اثر ضعف مدار AGC براي تنظيم كامل باشد.





شكل (5-2)- شماي بلوكي قسمت AGC يك گيرنده رادار ردياب
در بسياري از كاربردهاي AGC مقداري ولتاژ تاخير صفر است. به اين نوع AGC غير تاخيري (Undelayed) گويند. در اين حالات، AGC هنوز مي تواند به طور قابل قبولي انجام وظيفه كند زيرا بهره حلقه معمولا براي سيگنال هاي كوچك كم باشد. بنابراين AGC سيگنال هاي ضعيف را تنظيم نخواهد كرد. اثر آن داشتن ولتاژ تاخير مي باشد ولي كارآئي آن در حد مطلوب نيست.
محدوده كاري مورد نياز AGC بستگي به تغييرات فاصله اي كه هدف در آن رديابي مي گردد و همچنين تغيرات سطح مقطع هدف مورد نظر دارد. اگر تغيرات فاصله 10 به 1 باشد سهم آن در محدوده كار 40 دسي بل است. سطح مقطع هدق نيز ممكناست حدود 40 دسي بل تغييرات ايجاد نمايد. مقدار 10 دسي بل جهت در نظر گرفتن اثرات ديگر در معادله رادار بايستي در نظر گرفت بنابراين محدوده كار مورد نياز AGC گيرنده بايد در حدود 90 دسي بل بيشتر باشد.
در عمل تغييرات حداكثر بهره كه مي توان با يك طبقه منفرد IF به دست آورد حدود 40 دسي بل مي باشد. بنابراين بهره دو يا سه طبقه تقويت كننده IF بايستي كنترل مي شوند، زيرا اولين طبقه بايد داراي بهره زياد باشد تا روي عدد نويز مخلوط كننده تاثيري نگذارد. همچنين بهتر است كه طبقه آخر كنترل نگردد زيرا وقتي كه بهره آن با اعمال ولتاژ كنترل كم مي گردد حداكثر خروجي بدون اعوجاج يك طبقه تقويت كننده كم مي‌شود.
به جاي طرح فيلتر AGC مي توان بهره حلقه AGC را براي فركانس هاي خيلي بالاتر از فركانس مرور مخروطي زياد انتخاب كرد. مدولاسيون مرور در خروجي گيرنده را مي توان حذف كرد. در اين حالت مي توان سيگنال خطا را از ولتاژ AGC استخراج كرد. زيرا اين سيگنال با فركانس مرور مخروطي تغيير مي كند. ولتاژ AGC كه با سيگنال برگشتي ظاهر مي گردد داراي تغييرات دامنه نيز هست سيگنال خطا را مي توان با يك فيلتر باند باريك به فركانس مركزي فركانس مدولاسيون مرور مخروطي از ولتاژ AGC استخراج كرد.
6-2-زاويه چپ شدگي Squint angle))
ولتاژ سيگنال خطاي زاويه برحسب تابعي از ، زاويه بين محور چرخشي و جهت هدف در شكل (6-2) رسم شده است. زاويه چپ شدگي زاويه بين محور شعاع آتن و محور چرخش مي باشد و پهناي شعاع نيم توان است. در محاسبات شكل (6-2) شكل شعاع تشعشعي آنتن با تابع گوسي تقريب زده شده است. هر چه ضريب زاويه سيگنال خطا بزرگتر باشد رديابي هدف دقيقتر خواهد بود. حداكثر ضريب زاويه سيگنال خطا بزرگتر باشد رديابي هدف دقيقتر خواهد بود. حداكثر ضريب زاويه براي مقدار كمي بيشتر از 4/0 اتفاق مي افتد. اين مربوط به يك نقطه روي پرتو آتن مي باشد. كه حدود 2 دسي بل از پيك پرتو كمتر است. رويهم اتفادگي پرتو بهينه براي حداكثر كردن دقت رديابي زاويه است. ولي دقت رديابي فاصله بستگي به تلقات سيگنال دارد و نه ضريب زاويه در نقطه روي هم افتادگي. بنابراين به عنوان يك مصالحه بين شرايط دقت رديابي برد و زاويه، نقطه روي هم افتادگي پرتو، نزديك پيك شعاع تشعشعي آنتن معمولا انتخاب مي گردد و نه آنچه در شكل (6-2) نشان داده شده است. توصيه شده است كه مقدار حدود 28/0 انتخاب گردد. كه اين مربوط به نقطه اي روي پرتو تشعشعي آنتن است كه حدود 1 دسي بل كتر از پيك است.
ساير ملاحظات. در هر دو تكنيك سوئيچينگ شعاع آنتن و مرور مخروطي اندازه گيري خطاي زاويه در دو مختصات متعامد (افق و عمود) نياز به حداقل سه پالس براي پردازش دارد. اما در عمل تعداد حداقل پالس ها در سوئيچينگ شعاع آتن به ازاي هر ربع مختصات يك پالس چهار مي باشد. اگر چه ممكن است رادار مرور مخروطي با چهار پالس كا ركند ولي معمولا به ازا هر گردش ده پالس يا بيشتر به كار مي رود. بدين ترتيب مدولاسيون در اثر خطاي زاويه بيشتر مي گردد. بنابراين prf معمولا بزرگتر از فركانس مخروطي مي باشد. فركانس مرور بايستي حداقل بزگرت از پنهاي باند رديابي گردد.
يك رادار مخروطي در حالت تنها گيرنده (COSRD) يك شعاع بدون مرور ارسال ولي با شعاع مرور مخروطي دريافت مي كند تا خطاي زاويه را استخراج نمايد. عملكرد متناظر با سوئيچينگ شعاع آنتن را LORD گويند.

فصل سوم
رادار ردياب تك پالس
1-3-اصول عملكرد رادار ردياب تك پالس
رادارهاي ردياب مرور مخروطي و سوئيچينگ شعال آنتن به تعداد حداقلي پالس نياز دارند تا بتوانند سيگنال خطا را استخراج نمايند.در فاصله زماني طول آن اندازه گيري با مرور مخروطي با سوئيچينگ شعاع آنتن انجام مي گيرد، قطار پالس هاي برگشتي بايستي داراي مولفه مدولاسيون دامنه غير از مدولاسيون ايجاد شده در اثر مرور نباشد. اگر قطار پالس برگشتي شامل مولفه هاي ديگر مدولاسيون باشد كه قبلا در اثر تغيرات سطح مقطع راداري ايجاد شده دقت رديابي كاهش مي يابد، خصوصا اگر مولفه فركانس آن داراي تغييراتي برابر يا نزديك فركانس مرور مخروطي يا سرعت سوئيچينگ شعاع آنتن باشد. اثر تغييرات سيگنال برگشتي مي تواند در بعضي از كاربردها، به طور جدي دقت رادار هاي رديابي را كه نياز به پالس هاي زيادي براي پردازش و استخراج خطا دارند محدود نمايد.
اگر اندازه گيري زاويه بر اساس يك پالس و نه چند پالس انجام پذيرد تغييرات دامنه سيگنال خطا از يك پالس به پالس ديگر انرژي دقت رديابي ندارد. براي به دست آوردن اطلاعات خطاي زاويه با يك پالس چند روش وجود دارد. در اين روش ها بيش از يك شعاع آنتن (برعكس رديافب هاي مرور مخروطي يا سوئيچ كننده شعاع آنتن) به طور همزمان به كار گرفته مي‌شود. اگر فاز نسبي يا دامنه نسبي پالس سيگنال دريافتي در هر شعاع اندازه گيري گردد زاويه دريافت سيگنال برگشتي را مي توان با سيستم يك پالسي تعيين كرد. نام مرور همزماني و تك پالسي براي روش هاي رديابي اي استفاده شده است كه اطلاعات خطاي زاويه را بر اساس يك تك پالس به دست مي آورد.
يك مثال از تكنيك مرور همزماني مقايسه گر دامنه تك پالسي
(Amplitude-Comparsion- Monopuls) يا به طور ساده تك پالسي (Monopuls) است. در اين روش سيگنال هاي RF توسط دو شعاع آنتن منحرف شده دريافت و با هم تركيب مي گردند. به طوري كه مجموع و تفاضل دو سيگنال به طور همزمان به دست آيد. سيگنال هاي مجموع و تفاضل در يك آشكارساز حساس به فاز ضريب مي گردد تا دامنه و جهت سيگنال خطا به دست آيد. بدين طريق همه اطلاعات لازم براي تعيين خطاي زاويه اي بر اساس تك پالس معين مي گردد و لذا نام تك پالس براي آن كاملا مناسب است.
2-3-مقايسه گر دامنه تك پالسي
مقايسه گر دامنه تك پالسي براي به دست آوردن سيگنال خطا در يك مختصات از دو پرتو آنتن روي هم افتاده استفاده مي كند (شكل 1-3 الف). دو شعاع آنتني روي هم افتاده را مي توان توسط يك منعكس كننده و يا آنتن لنز كه با دو عنصر تغذيه نزديك به هم روشن شده به دست آورد. (اگر هر دو سيگنال خطاي افقي و عمودي لازم باشد مي توان عنصر تغذيه خوشه اي و چهارتائي به كار برد). در شكل (1-3-ب) مجموع و در شكل (1-3-ج) تفاضل پرتوهاي تشعشعي دو آنتن دو شكل (7-3-الف) رسم شده است. از پرتو مجموع براي فرستندگي و از ه ردو پرتو مجموع و تفاضل دامنه خطاي زاويه دار معين مي كند و سيگنال دريافتي با پرتو مجموع اندازه گيري فاصله را ممكن مي سازد و همچنين به عنوان يك مرجع براي استخراج علامت سيگنال خطا به كار مي‏رود. سيگنال هاي دريافتي از پرتوهاي مجموع و تفاضل مستقلا تقويت شده و در يك آشكار ساز حساس به فاز تركيب مي گردند. تا مشخصه سيگنال خطا را به دست دهند، كه در شكل (7-2-د) نشان داده شده است.
شماي بلوكي يك رادار درياب مقايسه گر دامنه تك پالسي براي يك مختصات زاويه اي در شكل (1-2) نشان داده شده است. دو آنتن تغذيه مجاور به دو بازو از يك اتصال هايبريد نظير T جادوئي و يا raterace و يا كوپلر شكاف كوتاه وصل شده است. سيگنال هاي مجموع و تفاضل در دو بازوي ديگر اتصال هايبريد ظاهر مي گردند. در حالت گيرندگي خروجي هاي بازوي مجموع و بازوي تفاضل توسط يك مخلوط كننده به فركانس مياني انتقال مي يابند. كه توسط تقويت كننده IF تقويت گردند و فرستندده به بازوي مجموع وصل مي‌شود. اطلاعات فاصله نيز از يك بازوي مجموع اضافه مي‌شود. خروجي آشكارساز حساس به فاز يك سيگنال خطا است كه دامنه اش با خطاي زاويه اي و علامتش متناسب با جهت است.


از خروجي هاي رادار تك پالس براي ايجاد رديابي خودكار استفاده مي‌شود. خطاي زاويه سيگنال يك سيستم سرو كنترل را راه مي اندازه تا موقعيت آنتن را تنظيم نمايد. خروجي برد از كانال مجموع به واحد رديابي خودكار فاصله تغذيه مي گردد.
علامت سيگنال (و جهت خطاي زاويه اي) با مقايسه اختلاف فاز سيگنال تفاضل با فاز سيگنال تفاضل با فاز سيگنال مجموع معين مي گردد. اگر سيگنال مجموع در قسمت IF گيرنده )) باشد سيگنال تفاضل برابر يا خواهد بود. ( ) بسته به آنكه هدف در كدام طرف مركز باشد. بنابراين براي تعيين علامت سيگنال تفاضل، كافي است بررسي گردد كه سيگنال تفاضل با سيگنال مجموع هم فاز است به 180 درجه اختلاف فاز دارد.
اگرچه مقايسه فاز بخشي از رادار تك پالسي مقايسه گر دامنه است، ولي سيگنال خطاي زاويه اي اصولا با مقايسه دامنه هاي سيگنال برگشتي از شعاع هاي منحرف شده همزمان به دست مي آيد. از رابطه فازي بين سيگنال ها در شعاع هاي منحرف شده استفاده نشده است. وظيفه آشكار ساز حساس به فاز تعيين علامت سيگنال خطا است.
شماي بلوكي رادار تك پالس يا پيش بيني لازم براي استخراج سيگنال هاي خطا در صفحه افق و صفحه عمودي در شكل (3-3) نشان داده شده است. خوشه با چهار عنصر تغذيه چهار شعاع تشعشعي ايجاد مي نمايد. نيمه نيمه روي هم افتاده اند. عناصر تغذيه ممكن است با منعكس كننده سهموي، آنتن كاسگرين يا لنز، استفاده گردند. چهار عنصر تغذيه با هم پرتو مجموع را ايجاد مي كنند. پرتو تفاضل در يك صفحه با جمع دو تغذيه مجاور و كم كردن آن از مجموع دو تغذيه ديگر به دست مي آيد. چهار اتصال هايبريد كانال مجموع كانال تفاضل افقي و كانال تفاضل صفحه عمودي را ايجاد مي كنند. سه مخلوط كنده و سه تقويت كننده if جداگانه براي هر كانال لازم است. همه مخلوط كننده ها از يك نوسانگر محلي تغذيه مي گردند تا رابطه هاي فاز بين سه كانال حفظ شود. دو آشكارساز حساس به فاز اطلاعات خطاي زاويه اي را استخراج مي كند‌ (يكي براي صفحه افقي و ديگري براي صفحه عمودي). اطلاعات فاصله از خروجي كانال مجموع پس از آشكار سازي دامنه استخراج مي گردد.
چون مقايسه فاز بين خروجي كانال هاي مجموع و تفاضل انجام مي گيرد، لازم است كه اختلاف فاز ايجا شده توسط هر يك از كانال ها يكسان باشد. بر اساس ادعاي آقاي پيچ (Page) اختلاف فاز بين دو كانال بايد كمتر از 25 درجه باشد تا عملكرد خوبي به دست ايد. همچنين بهره كانال ها نبايستي تفاوت چنداني با هم داشته باشد.
به جاي استفاده از سه تقويت كننده IF مشابه مي توان يك كانال IF براي سيگنال مجموع و دو سيگنال تفاضل بر اساس يك شركت زماني به كار برد. سيگنال مجموع از يك تقويت كننده IF عبور داده مي‌شود. و به دنبال آن دو سيگنال تفاضل با تاخير زماني مناسبي عبور داده مي شوند. بيشترين بهره و كنترل بهره در تقويت كننده IF ايجاد مي گردد. هر تغييري براي سه سيگنال يكسان است. پس از تقويت كننده تاخيرات جبراني براي تصحيح زماني به كار مي رود تا سيگنال مجموع و دو سيگنال تفاضل به تطابق زماني آورده شوند. آشكار سازي فاز نظير حالت تك پالس معمولي انجام مي گيرد. يك سيستم يك كانالي ديگر (SCAMP) سيگنال هاي مجموع و دو تفاضل را به فركانس هاي IF تبديل و سپس به طور همزمان آنها را در يك تقويت كننده با باند وسيع تقويت مي نمايند.خروجي به دقت محدود (Hard-Limited) مي گردد تا خاصيت AGC لحظه اي ايجاد گردد. سه سيگنال پس از محدود شدن با يك فيلتر باند باريك جداسازي شده به فركانس IF يكسان تبديل مي گردند تا تحت پردازش هاي ديگر قرار گيرند. البته عمل محدود سازي دقيق باعث كوپلاژ متقابل بين كانال هاي سيگنال خطاي افقي و عمودي مي گردد و ممكن است خطاي قابل ملاحظه اي ايجاد شود. گيرنده هاي تك پالس دو كانالي نيز براي تركيب مجموع و دو تفاضل سيگنال ها به طريقي كه دوبار بتوان هر سه مولفه را پس از تقويت جداساز نموده به كار مي روند.
علت استفاده از گيرنده تك پالسي تك كانالي يا دو كانالي آسان كردن مساله حفظ فاز يكسان و دامنه متقارن بين سه كانال گيرنده معمول است. اين تكنيك ها براي اين منظور داراي مزايايي است ليكن مي تواند باعث كوپلاژ ناخواسته بين كانال هاي افقي و عمودي و افت نستب سيگنال به نويز گردند.
آنتن مونو پالس بايستي در محل تلاقي شعاع هاي تشعشعي پرتو مجموع با كارآئي بالا (حداكثر بهره در زاويه ديد) و پرتو ت

مطالب مشابه ...

اصول كلي رادار و عملكرد آن

۱۸-۸-۱۳۹۰ ۱۱:۰۳ صبح
جستجو یافتن همه ارسال های کاربر اهدا امتیازاهدای امتیاز به کاربر پاسخ پاسخ با نقل قول

برای بروز رسانی تاپیک کلیک کنید


مطالب مشابه ...
موضوع: نویسنده پاسخ: بازدید: آخرین ارسال
  همه چیز درباره رادار ♔ αϻἰг κнаη ♔ 0 1,026 ۷-۱-۱۳۹۱ ۰۹:۳۳ عصر
آخرین ارسال: ♔ αϻἰг κнаη ♔

پرش به انجمن:

کاربرانِ درحال بازدید از این موضوع: 1 مهمان