رادار
سال:1398 | دوره:7 | شماره:2 (پیاپی 22) |تعداد مقالات:12

تعیین موقعیت آنتن در سامانه های رادار دهانه مصنوعی بسیار حایز اهمیت است و لازم است در طراحی زیرسامانه ناوبری آن، منابع مختلف خطا و نقش آنها در دقت نتایج ناوبری مورد توجه قرار گیرد. با توجه به رفتار خطاهای ناوبری اینرسی و ناوبری ماهواره ای، تلفیق داده حسگرهای اینرسی با سامانه های موقعیت یابی ماهواره ای، روشی متداول برای دست یابی به نتایج ناوبری با دقت بالا است. با این وجود، ملاحظات رادار دهانه مصنوعی استفاده از نتایج ناوبری تلفیقی را در بازه تصویربرداری با مشکل مواجه می کند. بنابراین، در بازه تصویربرداری فقط از نتایج ناوبری اینرسی استفاده می شود و نتایج ناوبری تلفیقی تنها به عنوان شرایط اولیه برای آن در نظر گرفته می شود. تخمین دقت این شرایط اولیه و پیش بینی رشد خطای ناوبری اینرسی ناشی از آن، در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به این که فیلتر کالمن توسعه یافته پرکاربردترین ابزار برای تلفیق حسگرهای اینرسی و داده های ماهواره است، درایه های ماتریس کوواریانس حالت آن بیانگر دقت نتایج ناوبری تلفیقی خواهد بود. در این پژوهش برای سناریوی پروازی رادار دهانه مصنوعی که مسیر نامی آن یک مسیر مستقیم با سرعت ثابت است، ماتریس کوواریانس حالت در شرایط پایا و نیز بعد از قطع شدن داده ماهواره به صورت تحلیلی محاسبه و درستی آن به کمک شبیه سازی بررسی شده است. به طور مشخص دقت تخمین موقعیت، سرعت و زوایای جهت گیری آنتن بر حسب سطح نویز حسگرهای اینرسی و داده های ماهواره محاسبه شده است. نتایج به دست آمده در این پژوهش می تواند در طراحی و یا انتخاب سامانه ناوبری مناسب برای کاربرد رادار دهانه مصنوعی مورد استفاده قرار گیرد.

در مکان یابی مشارکتی از اطلاعات تمامی گره های شبکه در تخمین مکان گره های مجهول استفاده می شود. بنابراین، در یک شبکه متراکم حجم اطلاعاتی که باید پردازش شود بسیار بالا خواهد بود. از این رو، در این مقاله الگوریتمی جهت انتخاب چند گره از بین تمامی گره های موجود برای مشارکت در تخمین مکان گره هدف ارایه شده است که این کار حجم محاسبات را بسیار کاهش می دهد. فرض بر این است که تخمین مکان گره هدف بر اساس اندازه گیری فاصله گره هدف تا سایر گره ها و با در اختیار داشتن اطلاعاتی که سایر گره ها از مکان خود به اشتراک می گذارند انجام می شود. بر این اساس معیاری که به منظور انتخاب گره های شرکت کننده در مکان یابی گره هدف در نظر گرفته می شود با توجه به کران کرامر رایو به دست آمده و دقت فاصله های اندازه گیری شده بین گره ها، موقعیت نسبی گره ها و نیز میزان عدم اطمینان در اطلاعاتی که گره ها از مکان خود در اختیار دارند را در نظر می گیرد و می توان آن را به سرعت محاسبه کرد. الگوریتمی که در این مقاله پیشنهاد شده است گرچه حجم محاسباتی را در یک شبکه با تراکم بالا بسیار کاهش می دهد ولی با توجه به نتایج شبیه سازی های انجام گرفته عملکرد آن نزدیک به حالتی است که از اطلاعات تمامی گره های همسایه در مکان یابی استفاده شود.

تخمین سطح مقطع راداری RCS با استفاده از روش های میدان نزدیک به علت کم کردن هزینه اندازه گیری اهمیت زیادی دارد. این تحقیق به دنبال پیاده سازی سامانه بازسازی RCS با استفاده از تصویربرداری میدان نزدیک، با حجم پردازشی پایین، در محیط آزمایشگاه است. به این منظور یک عدسی فراسطح با ابعاد cm 10×10 در باند فرکانسی GHz 12-10 طراحی و به کار گرفته شده و توانسته است پهنای پرتو آنتن استفاده شده را به کمتر از نصف برساند. بازدهی روزنه و پهنای باند dB 1-برای عدسی به ترتیب 32% و 7% به دست آمده است. سپس با استفاده از عدسی، RCS یک جسم فرضی با روش تصویربرداری میدان نزدیک، با حذف مرحله استخراج تصویر از میدان های دریافتی و فقط با استفاده مستقیم از میدان های دریافتی، بازسازی شده و با RCS دقیق مقایسه شده است. نتایج نشان دهنده بهبود RCS محاسبه شده علاوه بر کاهش حجم پردازشی (با حذف مرحله بازسازی تصویر) و همچنین کاهش فاصله اندازه گیری است.

در این مقاله یک نوسان ساز با نویز فاز کم در باند S میکروویو مبتنی بر فناوری موجبر مجتمع در زیرلایه ارایه شده است. رزوناتور موجبر مجتمع در زیرلایه استفاده شده به شکل پنج وجهی منتظم اختیار شده و از ضریب کیفیت مناسبی برخوردار است. تاکنون این شکل از تشدیدگر موجبر مجتمع در زیرلایه در تحقیقات گذشته ارایه نشده است. تشدیدگر مورد نظر در نرم افزار HFSS و با زیرلایه RO4003 با ضخامت mil 20 شبیه سازی گردیده و ضریب کیفیت بار شده حدود 72 به دست آمده است. شبیه سازی نوسان ساز در نرم افزار ADS انجام گرفته و نتایج ساخت نوسان ساز نشان دهنده نویز فاز بهتر از dBc/Hz140-در انحراف فرکانسیMHz 1 می باشد. فرکانس نوسان GHz 16/3 با توان خروجی dBm 1/9 و هارمونیک کمتر از dBc 40-است. نوسان ساز ساخته شده برای کاربردهای فرکانس بالا و قیمت پایین مناسب است.

در این مقاله، یک دیپلکسر مایکروویوی با ابعاد بسیار کوچک با استفاده از ساختارهای موجبری مجتمع شده در زیر لایهو بر پایه ساختارهای فراماده برای کاربردهای WLANو WiMAX ارایه شده است. دیپلکسر پیشنهادی با ترکیب دو فیلتر میان گذر که در باندهای فرکانسی مربوط به فرستندگی و گیرندگی آنتن کار می کنند، طراحی شده است. اساس کار دیپلکسر پیشنهادی بر پایه روش مد میرا شوندهبنا نهاده شده است. به منظور کاهش ابعاد ساختار پیشنهادی، در طراحی فیلترهای استفاده شده در دیپلکسر، از موجبرهای مجتمع شده در زیر لایه نصف شدهاستفاده شده است. برای کاهش بیشتر ابعاد دیپلکسر طراحی شده، از ساختارهای چپ گرد-راستگرد استفاده شده است. زمانی که موجبر زیر فرکانس قطع خود کار می کند، ε ساختار منفی می شود بنابراین ثابت انتشار (k) در فرکانس های زیر فرکانس قطع موجبر یک عدد موهومی خواهد شد که در این صورت از انتشار موج جلوگیری می شود. از این رو، به این حالت مد میرا شونده یا مد محو شونده گفته می شود. از آن جایی که مکمل حلقه های تشدیدی شکاف دار فرکتال اساسا مانند یک دوقطبی الکتریکی عمل می کنند، بنابراین، قادر خواهند بود در یک محدوه فرکانسی محدود ε منفی تولید نمایند. حال چنان چه از FCSRRها در ساختارهای موجبری مجتمع شده در زیر لایه و در زیر فرکانس قطع آن ها استفاده شود، FCSRRها توانایی آن را دارند که در یک محدوه فرکانسی محدود علامت ε اصلی ساختار را معکوس کنند. بر همین اساس با حک کردن FCSRRها روی سطح موجبر، ε منفی اصلی ساختار در زیر فرکانس قطع موجبر به ε مثبت تبدیل خواهد شد. بنابراین، انتشار موج جلو رونده خواهیم داشت. بر همین اساس و بر پایه روش مد میرا شونده، یک دیپلکسر مایکروویوی در فرکانس های GHz 4/2 و GHz 5/3 طراحی شده است. ابعاد دیپلکسر پیشنهاد شده برابر gλ 09/0 × gλ 30/0 است. دیپلکسر پیشنهادی دارای خصوصیاتی هم چون ابعاد بسیار کوچک، تلفات بسیار کم، ایزولاسیون مناسب و طراحی آسان می باشد.

اهمیت کاهش نویز فاز نوسان ساز در اکثر تجهیزات رادیویی از جمله سامانه های ارتباطی، حسگرهای رادیویی و رادار، منجر به ارایه راه کارهایی شده است که یکی از آنها فعال سازی مشدد در ساختار نوسان ساز است. در این مقاله با ارایه و تحلیل ایکس نمونه نشان داده شده است که فعال سازی مشدد در همه موارد منجر به اصلاح نویز فاز نمی شود و بستگی به مدل مشدد و جای گاه آن در نوسان ساز دارد. هم چنین نشان داده شده است که طراحی نوسان سازها با بهره گیری از حلقه بازخورد فعال اضافه همواره در کاهش نویز فاز موثر نمی باشد. مشددهایی که مقاومت معادل آنها در مسیر حلقه نوسان ساز قرار دارند، به منظور دست یابی به نویز فاز مطلوب نیازی به حلقه فعال مشدد نداشته و تلفات به صورت کامل توسط تنها تقویت کننده مدار که نقش نوسان مدار را نیز بر عهده دارد، جبران می گردد. به منظور مقایسه دو ساختار نوسان ساز با مشددهای RLC سری و هم چنین مشدد RLC با وجود مقاومت موازی با خازن بررسی گردیده اند که در حالت اول با وجود حلقه های بازخورد فعال مشدد نویز فاز تغییر نکرد و در حالت دوم نویز فاز به اندازه dB18 کاهش یافت.

کشف و جهت یابی سیگنال رادارهای پهن باند (LPI)، یک چالش جدی در حوزه پردازش سیگنال است. رادارهای جدید، می توانند پارامترهای سیگنال ارسالی خود را از یک پالس به پالس دیگر تغییر دهند و سیگنال خود را در حوزه زمان یا فرکانس گسترش دهند. درگذشته جهت یاب های راداری، با پهنای باند کم طراحی می شدند تا به حساسیت بیشتر و برد بلندتر دست پیدا کنند. افزایش پهنای باند در این جهت یاب ها باعث کاهش SNR و احتمال کشف رادارها می گردد. در این مقاله، برای جهت یابی سیگنال پهن باند یک طرح برای افزایش احتمال کشف و استخراج جهت ورود سیگنال را ارایه می کنیم. در این طرح از دو آنتن جهتی استفاده می شود که سیگنال دریافتی توسط یک آنتن به عنوان مرجع و فیلتر منطبق برای کانال دیگر عمل می کند تا بهره پردازش مناسبی به دست آید. در این روش برخلاف روال های مرسوم، نیازی به دانستن مشخصات سیگنال ارسالی توسط رادار نیست و حتی می توان رادارهای شبه نویز و طیف گسترده را نیز کشف و جهت یابی کرد. در این طرح ازنظر تیوری، محدودیتی برای پهنای باند سیگنال دریافتی وجود ندارد. در این مقاله از دو آنتن چرخان و محاسبه حداکثر همبستگی متقابل دو سیگنال دریافتی برای جهت یابی استفاده می شود و نتایج حاصل از آن، با چند روش مشابه دیگر مقایسه می گردد. تخمین زاویه ورود سیگنال رادار از اندازه گیری زاویه وقوع حداکثر همبستگی، در چرخش یک دور کامل دو آنتن جهتی چرخان حاصل می شود. با این روش پردازشی بهبود بهره بالغ بر dB 25 در کشف و آشکارسازی سیگنال رادارهای LPI نیز قابل دسترس خواهد بود.

مکان یابی اهداف به وسیله رادار غیرفعال یکی از زمینه های پرکاربرد در تحقیقات نظامی و تجاری است. در این مقاله سناریو پردازش سیگنال های مراقبت تنها در رادار غیرفعال چند فرستنده و چند گیرنده را بررسی می کنیم. این سناریوها شامل پردازش متمرکز سیگنال های بازتاب دریافتی در حسگر مرکزی و پردازش غیرمتمرکز سیگنال های بازتاب در حسگرهای گیرنده است. انواع اندازه گیری های ممکن شامل Time Difference of Arrival (TDOA)، Gain Ratio of Arrival (GROA)، Angle of Arrival (AOA) و ترکیب هایشان تحت سناریوهای مختلف ارایه شده است. باند پایین Cramer Rao برای خطای تخمین مکان هدف با این اندازه گیری ها برای سناریوهای پردازش متمرکز سیگنال های مراقبت به منظور محاسبه اندازه گیری های TDOA و GROA و پردازش غیرمتمرکز سیگنال های مراقبت به منظور محاسبه اندازه گیری های AOA را ارایه شده است. تاثیر سناریوهای متفاوت پردازش سیگنال و انواع اندازه گیری ها بر کارآیی تخمین مکان هدف به وسیله CRLB بررسی شده است. همان طور که در نتایج شبیه سازی نشان داده شده است، استفاده توام از اندازه گیری ها همواره کارآیی بهتر از استفاده تنهای آنها دارد و قرار دادن حسگرهای گیرنده در فواصل دور کارآیی را بسیار زیاد بهبود می بخشد.

امروزه فن آوری پلاسما، کاربردهای قابل توجهی در صنایع مختلف از جمله مخابرات یافته است. حد یونیزاسیون بالای پلاسما سبب شده که بتوان از آن به عنوان یک رسانای خوب و به عنوان جایگزینی برای فلز در ساختارهای فرکانس بالا استفاده کرد. در سال های اخیر توجه جوامع علمی و به خصوص مراکز فضایی و نظامی به محیط پلاسما برای طراحی ساختارهای آنتن قابل پیکربندی مجدد، موج برها و سطوح فرکانس گزین (FSS) افزایش یافته است. دلیل این موضوع مشخصات ویژه محیط پلاسما بوده که با استفاده از آن می توان کنترل و انطباق پذیری را بر ساختارهای مختلف پیاده سازی کرد. تاثیر استفاده از پلاسما در آنتن ها عبارت است از: بهبود حساسیت و جهت دهی، قابلیت پنهان سازی و سطح مقطع راداری کم، تنظیم جهت الگوی تشعشعی، حل مشکل تزویج و تداخل آنتن های آرایه ای، تغییر فرکانس کاری. ایجاد پلاسما روش های مختلفی دارد که عبارت اند از: تحریک با جریان مستقیم، جریان متناوب، موج سطحی. هدف از این پژوهش، مطالعه و بررسی اثر تحریک جریان متناوب پلاسما با فرکانس و شکل موج های مختلف بر پارامترهای آنتن پلاسمایی تک قطبی U شکل از جمله: تطبیق، فرکانس های تشدید و پهنای باند می باشد. این نوع از تحریک علاوه بر قابلیت مصرف توان بسیار کمتر، موجب افزایش فرکانس کاری آنتن تک قطبی U شکل مورد آزمایش تا حد 2 گیگاهرتز و پهنای باند آن می شود. سیگنال های ارسالی یا دریافتی از آنتن توسط یک کوپلر خازنی به آنتن پلاسمایی اعمال یا از آن دریافت می شوند. همچنین با تغییر فرکانس و شکل موج جریان تحریک(مربعی، مثلثی، سینوسی) پلاسما نتایج مختلفی بر پارامترهای آنتن از جمله: بهبود تطبیق، شیفت فرکانس مرکزی و تغییر پهنای باند، مشاهده و اندازه گیری شده است.

رویکرد چندی سازی بلوکی تطبیق پذیر یا همان BAQ، یک رویکرد متداول جهت فشرده سازی داده های خام رادار دهانه مصنوعی (سار) محسوب می شود. در سامانه های تصویربرداری راداری، به ویژه سار فضاپایه، به دلیل حجم بالای داده اخذ شده برای هر ناحیه ی مورد تصویربرداری، ذخیره سازی یا ارسال داده خام از طریق لینک داده چالش بزرگی به حساب می آید. لذا در این سامانه ها با فشرده سازی داده خام، پهنای باند لینک داده یا حجم حافظه مورد نیاز برای ذخیره سازی آن به صورت موثر کاهش می یابد. در مسیر توسعه دانش فنی سار فضاپایه در کشور، طراحی و به کارگیری الگوریتم های فشرده سازی داده خام سار در پژوهشکده مکانیک توسعه یافته است. به منظور ارزیابی و تحلیل کارآیی این روش ها، از داده خام عملی رادار ISRCSAR که در پژوهشکده مکانیک طراحی و ساخته شده، استفاده گردیده است. از مهم ترین ایده هایی که در این مقاله بدان پرداخته می شود انتخاب نرخ بیت تطبیقی BAQ در فشرده سازی داده خام سار و همچنین اثر این گزینش نرخ بیت در کیفیت تصویر تشکیل شده توسط داده فشرده شده می باشد. جهت مقایسه تصاویر حاصله ناشی از نرخ بیت های متفاوت BAQ، از معیار PSNR و ارزیابی های بصری بر روی تصویر ناشی از داده خام غیر فشرده و داده خام فشرده شده استفاده گردیده است. نتایج این مقایسه کارآیی بالای رویکرد ارایه شده را نشان می دهد.

یکی از روش های اصلی استخراج تصویر سه بعدی از اطلاعات دریافتی در رادارهای دیوارگذر، روش توموگرافی پراشی (DT) است. در این روش به خاطر تعداد زیاد اندازه گیری میدان های دریافتی، زمان دریافت اطلاعات و استخراج تصویر قابل ملاحظه است. روش حسگری فشرده (CS) برای کاهش اندازه گیری ها و صرفه جویی زمانی دریافت اطلاعات در کاربردهای راداری مورد استفاده قرار می گیرد. شرط لازم برای اعمال این روش تنک بودن بردار هدف است. در این مقاله نشان می دهیم با استفاده از روش CS و تبدیل فوریه غیریکنواخت (NUFFT) سرعت اندازه گیری و پردازش روش DT به طور قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت. شبیه سازی و نتایج اندازه گیری اعتبار روش تصویربرداری را تایید می کند.

در این مقاله به ارایه مطالعات طراحی و شبیه سازی عملکرد سیستم جمر راداری مبتنی بر DRFM در یک شناور سطحی بدون سرنشین که به عنوان دکوی فعال راداری برای محافظت ناو خودی در برابر موشک کروز ضدکشتی دارای سیکر رادیویی عمل می کند، پرداخته شده است. در این ساختار عملیاتی، فرض بر آن شد که برخی از مشخصات مهم سیگنالی تهدید، توسط سیستم های ESM ناو به موقع استخراج و از طریق لینک مخابراتی در اختیار جمر راداری در شناور بدون سرنشین قرار گیرد. جمر راداری با ضبط و تغییر سیگنال های دریافتی از سیکر به همراه مانورهای شناور سطحی بدون سرنشین که به صورت از پیش برنامه ریزی شده و یا کنترل از راه دور انجام می شود، موشک را از اصابت به ناو خودی منحرف سازد. جدا کردن محل جمر از پلت فرم مورد حفاظت (ناو خودی) و نصب آن در یک شناور سطحی می تواند به اثربخشی بهتر عملیات فریب و کاهش ریسک اصابت موشک به ناو خودی از طریق انحراف موثرتر و فریب زاویه ای موشک نیز بیانجامد به نحوی که ناو خودی را بتوان از زاویه دید سیکر موشک خارج نمود. نتایج این تحقیق نشان می دهد که با درنظر داشتن محدودیت های حجمی، وزنی، توانایی مانور و دریامانی شناور سطحی بدون سرنشین، تجهیز آن به جمر راداری برای فریب انواعی از موشک های کروز ضدکشتی مجهز به سیکر رادیویی، می تواند اثربخش باشد.