VLF فرکانس خیلی پایین (Very Low Frequency)

نویسنده: افشین رشید

فرکانس خیلی پایین (Very Low Frequency) به دلیل طیف وسیعی از نفوذ عمقی و توانایی آن برای نفوذ آب و سنگ برای ارتباط با زیردریایی ها و داخل معادن و غار ها مفید است. امواج رادیویی در هر سطح دارای عملکرد متفاوت بوده و هر کدام مزایا و معایبی دارند. فرکانس های پایین مانند VLF نرخ قرائت پایین تری دارند، اما قابلیت بالاتری در نفوذ و عبور نامحدود را نیز دارا میباشند.در علوم  مخابرات  فرکانس مفهومی است که در هر جا امواج در‌حال (رفت و آمد) منظم در حال تکرار است.تعریف عمومی یا جنرال فرکانس عبارت است از تعداد چرخه در ثانیه (Cycles Per Second) به عبارت دیگر تعریف عمومی فرکانس تعداد تکرار یک کار  تکراری در واحد زمان است (که معمولاً واحد زمان را ثانیه می ‌گیرند). فرکانس خیلی پایین (Very Low Frequency) به امواج بین ۳ کیلو هرتز تا ۳۰ کیلو هرتز گفته می‌شود. این فرکانس جز ٕ فرکانس های‌ بسامد خیلی پایین میباشد. و از کاربرد های آن میتوان ویژگی های نفوذ آب دریا  برای ارتباطات زیر دریایی ها میباشد.

فرکانس خیلی پایین (Very Low Frequency) به امواج بین ۳ کیلو هرتز تا ۳۰ کیلو هرتز گفته می‌شود. این فرکانس جز ٕ فرکانس های‌ بسامد خیلی پایین میباشد. و از کاربرد های آن میتوان ویژگی های نفوذ آب دریا  برای ارتباطات زیر دریایی ها میباشد.تحریک و انتشار امواج الکترو مغناطیسی در باند ‌های فرکانسی بسیار پایین در جو زمین، کاربرد های بسیاری در زمینه ‌های مختلف، از جمله فیزیک فضا، ارتباطات رادیویی و پیش ‌نشانگری زلزله دارد. 

میزان نفوذ امواج الکترو مغناطیسی در جو زمین با افزایش فرکانس ارسالی به طیف فرکانسی خیلی پایین VLF به‌ میزان بسیار زیادی کاهش می ‌یابد. این باند فرکانسی بیشتر برای ارتباط با زیر آب استفاده می شود و کاربرد نظامی نیز دارد. با فرکانس پایین (VLF) از سیگنال های دیجیتال برای برقراری ارتباط با عمق دریا در فرکانس های 3-30 کیلوهرتز استفاده می کنند. پخش رادیویی VLF / LF قدرت (به عنوان مثال ، بهبود عملکرد در سر و صدای جوی) ، در دسترس بودن ، پوشش بسیار عمقی در بسامد پایین را فراهم می کند و دارای ویژگی های نفوذ آب دریا است.

نوشته شده توسط افشین رشید در چهارشنبه بیست و پنجم اسفند ۱۴۰۰ |

امواج مادون قرمز یا فروسرخ (Infrared) (علوم مخابرات) 

نویسنده :  افشین رشید

تقریباً تمامی موجودیت‌هایی که در اطراف خود مشاهده می‌کنیم از خود امواج الکترومغناطیس ساتع می‌کنند. اما طول موج‌هایی که از هریک از اجسام منتشر می‌کنند مختص خودشان است و همین موضوع نیز گستره عظیمی از اطلاعات را پیش روی ما قرار می‌دهد.امواج مادون قرمز یا فروسرخ (Infrared) ، به نوعی از امواج الکترو مغناطیس اطلاق می‌گردد که بعد از برخورد با جسم موجب گرم شدن آن می‌شود. این امواج دسته‌ای از پرتوهای نامرئی خورشید هستند. به همین سبب وقتی در مقابل نور خورشید قرار می ‌گیریم احساس گرما می ‌کنیم. این امواج دارای طول موجی بیشتر از امواج مرئی و بسامد (فرکانس) کمتر از آنها می ‌باشند. به همین دلیل در نمودار طیف الکترومغناطیس بعد از امواج مرئی قرار دارد. این امواج در نمودار بعد از رنگ سرخ در امواج مرئی، که کم‌ترین شکست را نسبت به دیگر رنگ‌ها دارد قرار می‌گیرند. به همین سبب به آنها امواج مادون قرمز یا فروسرخ (Infrared) می‌گویند.

این امواج بطور معمول به سه منطقۀ طیفی تقسیم می‌شوند:

مادون قرمز نزدیک (near)، میانه (mid) و دور (far)

برروی مرزهای بین این سه منطقۀ طیفی توافق قطعی وجود ندارد و این مرزها می‌توانند جابجا شوند. عنصر اصلی که مشخص می‌کند چه طول موج‌هایی در هرکدام از این سه گروه قرار می‌گیرند، نوع تکنولوژی بکار گرفته شده در آشکارساز مربوط به گیرندۀ نور این امواج می‌باشد.

مشاهدات طیف میانه و دور، تنها با جریاناتی که در بالای اتمسفر صورت می‌گیرد، ایجاد می‌شوند. این مشاهدات نیازمند استفاده از آشکارسازهای مبدل ویژه‌ای می‌باشند که از کریستال‌های خاصی تشکیل شده‌ و مقاومت الکتریکی آنها نسبت به حرارت بسیار حساس است.تشعشعات این طول موج می‌توانند از هر پدیده‌ای که دارای حرارت است، ساتع شوند. ( بعنوان مثال: تشعشعات گرمایی). بنابراین، اساسأ همۀ اجرام سماوی کم و بیش این تشعشعات را از خود ساتع می‌کنند. طول موجی که یک شئ از خود ساتع می‌کند، اغلب بشدت به درجۀ حرارت آن شئ وابسته است.بطور کلی، در طول مدتی که دمای یک شئ به سردی می‌گراید، تشعشعات ساتع شده از آن آشکارا به سمت مادون قرمز دور می‌رود. این بدان معنی است که بعضی از این طول موج‌ها بدلیل حفظ حالت پیوستگی‌شان برای مطالعه و تحقیق مناسب‌تر از سایر طول موج‌ها می‌باشند.همانطور که از نور مرئی به سمت نورهای با طول موج بلندتر حرکت می‌کنیم، وارد منطقۀ مادون قرمز(فروسرخ) می‌شویم.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه بیست و سوم اسفند ۱۴۰۰ |

انواع رادار و اهداف آن (رادار فرستنده گیرنده پالسی p و مونو استاتیکP6FP) 

نویسنده : افشین رشید

 انواع رادار و اهداف آن بر اساس معیارهای گوناگون می توان دسته بندی های متفاوتی را برای بیان انواع رادار ارائه داد. رادار هایی که و در رادار هایی که فرستنده و گیرنده آنها در دو فرستنده و گیرنده آنها در یک محل می باشد رادارهای مونو استاتیک P6FP نامیده می شوند. در مواردی حالت اول فاصله هدف از فرستنده و گیرنده یکسان  محل متفاوت واقع شده است، بای P7F استاتیک است اما در حالت بای استاتیک اینطور نیست. در مونواستاتیک که معمولا رادارها از این نوع هستند، برای ارسال و دریافت از یک آنتن استفاده می شود. یک سیستم رادار دارای بیش از یک فرستنده و گیرنده می باشد که به صورت P خوانده می شود.  یک شبکه عمل می کنند. این سیستم P8F ها مولتی استاتیکP ، 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. P 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 . 

اهداف متحرک اهدافی هستند که نسبت به رادار دارای حرکت اند. اگر رادار بر روی زمین به طور ساکن باشد، اهداف طبیعی مانند جنگل یا زمین چمنزار حرکات نسبتا کندی را دارا هستند و پخش شدگی کمی در طیف فرکانسی سیگنال دریافتی ایجاد می کنند. باران و شکل های مشابه نیز دارای چنین حالتی هستند. قابل توجه بودن اثر سایر پدیده های آب و هوایی مانند طوفان، گردباد و غیره به فرکانس کاری رادار بستگی دارد. اهدافی مانند موشک، هواپیمای جت، ماهواره ها به میزانی سریع هستند که جابجایی طیفی قابل توجهی (ناشی از داپلر) در سیگنال دریافتی نسبت به سیگنال ارسالی ایجاد می کنند. در حالاتی که رادار متحرک است تمامی اهداف ساکن بر روی زمین متحرک در نظر گرفته می شوند. در ایجاد داپلر سرعت نسبی رادار و هدف نسبت به هم مطرح می باشد . دسته بندی دیگر اهداف رادار، فعال یا غیر فعال بودن آنهاست. به اهدافی که از خو د انرژی تشعشع می کنند فعال گفته می شود. سایر اهداف غیر فعال هستند. یک رادار برای سیستم راداری دیگر هدفی فعال بشمار می رود. از جمله اهداف فعال می توان بدن انسان را نیز نام برد. رادارهایی که با طول موج مادون قرمز کار می کنند می توانند تشعشعات ناشی از حرارت بدن را دریافت کنند.

​

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه چهاردهم اسفند ۱۴۰۰ |

اجزای اصلی رادار  (ساختار کلی عملکرد رادار)

نویسنده: افشین رشید

انواع گوناگونی از رادار با کارهای متنوع، اهداف و محیط های عملکرد مختلف وجود دارد که منجر به تفاوت هایی در ساختار آنها گردیده است. اما بطور کلی می توان با ساختاری مشابه، عملکرد اکثر آنها را مورد بررسی قرار داد.ساختار کلی عملکرد رادار بخش فرستنده که به آنتن ارسال متصل است، امواج الکترومغناطیسی را به محیط اطراف منتشر می کند. آنتن گیرنده نیز آماده دریافت هر نوع موج بازگشتی از هدف می باشد. مسیر انتشار موج از فرستنده به هدف و سپس گیرنده  کانال سیستم رادار را تشکیل می دهد.

آنتن وظیف تبدیل جریان آن به موج الکترومغناطیسی را به عهده دارد. موج با سرعت نور منتشر شده و پس از برخورد با هدف، بخشی از انرژی (t (R وارد r آن بازتاب پیدا می کند. در واقع پس از طی مسافت 2R با سرعت نور، توسط آنتن گیرنده به صورت سیگنال sR سیستم گیرنده می گردد. با حضور این سیگنال، رادار به وجود هدف پی می برد.بخش فرستنده که به آنتن ارسال متصل است، امواج الکترومغناطیسی را به محیط اطراف منتشر می کند. آنتن گیرنده نیز آماده دریافت هر نوع موج بازگشتی از هدف می باشد. مسیر انتشار موج از فرستنده به هدف و سپس گیرنده ، کانال سیستم رادار را تشکیل می دهد. در شکل سیگنال ارسالی با (t(s نمایش داده شده است که آنتن وظیفه تبدیل آن به موج الکترومغناطیسی را به عهده دارد. موج با سرعت نور منتشر شده و پس از برخورد با هدف، بخشی از انرژی (t (R وارد r آن بازتاب پیدا می کند. در واقع پس از طی مسافت 2R با سرعت نور، توسط آنتن گیرنده به صورت سیگنال sRسیستم گیرنده می گردد. با حضور این سیگنال، رادار به وجود هدف پی می برد.فرستنده که در اینجا بصورت یک تقویت کننده توان نشان داده شده است، شکل موجی متناسب با کاربرد رادار ایجاد می کند. توان متوسط آن می تواند در حدود چند میلی وات و یا به بزرگی چند مگا وات باشد. بیشتر رادارها از شکل موجهای پالس کوتاه استفاده می کنند و در نتیجه قادر خواهند بود با تقسیم زمان ارسال و دریافت تنها یک آنتن داشته باشند. داپلکسر، در حالتی که تنها یک آنتن داریم، برای حفاظت گیرنده از سیگنال ارسالی هنگام روش بودن فرستده می باشد. همانگونه که ذکر شد، وظیفه انتشار امواج و همچنین دریافت موجهای بازگشتی به عهده آنتن رادار است. تقریبا همیشه این آنتن ها به صورت جهت دار انتخاب می شوند به صورتی که بتوانند انرژی تشعشع شده را با یک بیم باریک و متمرکز شده ارسال کنند و به علاوه تعیین جهت هدف را نیز ممکن سازند. در واقع علاوه بر کار ارسال و P0F دریافت آنتن به صورت یک فیلتر فضایی P عمل می کند که زاویه های هدف را نیز مشخص می نماید. این نوع آنتن ها در حالت دریافت نیز دارای سطح موثر بالایی هستند و به این ترتیب دریافت بازگشتی های ضعیف را نیز ممکن می سازد. گیرنده سیگنالهای دریافتی ضعیف را تقویت می کند تا سطح آنها به حدی برسد که قابل شناسایی باشند. در این بین به دلیل اینکه نویز ، توان رادار در آشکارسازی و استخراج خصوصیات هدف را محدود می کند، تلاش می شود.گیرنده نویز کمی را به سیگنال بیفزاید. در فرکانس های ماکروویو کهعملکرد اکثر رادار ها در آن محدوده است، نویز در P1F گیرنده از همان طبقه اول یعنی تقویت کننده با نویز کمP حضور دارد. P شناخته می شوند .

علت حضور اهداف نامطلوب در پیرامون رادار 

وجود محدوده دینامیکیP3F  به علت حضور اهداف نامطلوب در پیرامون رادار که به عنوان موانع P2FP بالا برای گیرنده لازم است. زیرا ممکن است برگشتی های موانع ، گیرنده را به حالت اشباع ببرند و آشکارسازی سیگنال های بازگشتی از اهداف مطلوب ، انجام نگیرد. محدوده دینامیکی که معمولا در گیرنده به صورت دسی بل بیان می شود برابر با نسبت حداکثر توان ورودی به حداقل آن است به صورتی که گیرنده بتواند همچنان بازده قابل قبولی از خود ارائه دهد. بخش پردازشگر سیگنال که معمولا در بخش IF گیرنده قرار دارد، بخشی است که سیگنال مطلوب را P است که نسبت  از سیگنال ناخواسته که مخل فرآیند آشکارسازی است، جدا می سازد . این بخش شامل فیلتر منطبقP4Fتوان سیگنال به نویز را در خروجی حداکثر می سازد. همچنین بخش پردازش شامل پردازشگر داپلر می باشد تا در مواقعی که بازگشتی موانع بزرگتر از نویز گیرنده است، نسبت سیگنال هدف به سیگنال موانع را برای اهداف متحرک حداکثر سازد. به این ترتیب یک هدف متحرک از سایر اهداف متحرک یا از موانع مشخص می گردد. تصمیم برای آشکارسازی، در خروجی گیرنده انجام می گیرد. در واقع حضور یک هدف در صورتی تشخیص داده می شود که خروجی گیرنده از یک سطح آستانه مشخص بیشتر شود. اگر سطح آستانه خیلی کم در نظر گرفته شود، نویز گیرنده سبب P می گردد. در حالتیکه سطح آستانه را بزرگ انتخاب کنیم امکان  آشکارسازی های اشتباه یا اصطلاحا اخطار اشتباه P5F آشکارسازی برخی اهداف را از دست می دهیم. در واقع سطح آستانه برای آشکارسازی را به گونه ای انتخاب می کنند که متوسط اخطار اشتباه در گیرنده برابر با مقداری قابل قبول و از پیش معین گردد. پس از آشکارسازی، در صورت لزوم می توان هدف را ردیابی نمود. ردیابی هدف به نوعی مکان هندسی محل هدف در طول زمان است و نمونه ای از پردازش داده ها بشمار می رود. اطلاعات پردازش شده آشکارسازی هدف و یا مسیر ردیابی آن برای کاربر رادار به نمایش در می آید . همچنین این اطلاعات می تواند مستقیما در اختیار یک سیستم هدایتی مانند سیستم هدایت خودکار  قرار گیرد.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه هفتم اسفند ۱۴۰۰

اصول رادار (محاسبه PRT و PFN) علومِ مخابرات

نویسنده : افشین رشید

رادار سیستمی است که بر اساس خاصیت امواج الکترومغناطیسی  عمل می نماید و با ارسال امواج و دریافت سیگنال منعکس شده از هدف ، مشخصات و مختصات هدف  را ارائه می دهد.

محاسبه PRT:  مدت زمان یک پالس از لبه بالا رونده تا لبه ی بالا رونده پالس بعدی در رادار  میباشد.

محاسبه PRF :  محاسبه مدت زمان یک پالس از لبه بالا رونده تا لبه ی بالا رونده پالس قبلی در  رادار  (بیشتر بازگشت به عملکرد قبلی برای شناسایی دقیق تر) میباشد.

عملکرد مدولاتور : مدولاتور تولید پالس 8µ sec می کند زیرا  1µ sec برای گرم شدن لامپ قبل از تولید سیگنال می باشد و 1µ sec جهت خروج کامل سیگنال از لامپ مگنترون می باشد.

Coho :  تولید کننده سیگنال مرجع می باشد حدوداً30 MHZ

Stalo:  تولید کننده سیگنال کریر می باشد حدود 1250 MHZ  -   1350 MHZ   

P.W: فاصله بین لبه ی بالا رودنده تا لبه پایین رونده ی پالس در رادار میباشد .

تقسیم بندی رادارها از نظر کاربرد:

رادار تجسسی 

رادار اخطار اولیه

رادارهای ارتفاع یاب

رادارهای ردیاب

رادار کنترل آتش

رادارهای نجومی(فضایی)

رادارهای کنترل ترافیک

باند های فرکانسی برحسب استفاده در انواع رادارها(radar's frequency)

باند های فرکانسی استفاده شده در رادارها بیشتر Mega ؛ giga ؛ peta ؛ exa ؛ zetta و VHF میباشد .بیشتر رادارهای متداول در باند فرکانسی 220mHz تا 35GHz کار می کنند. رادارهای ماوراءِ افق ( oTh ) در باند فرکانسی 4 تا 5 مگاهرتز کار می کند.

 باند VHF در رادار ها : این باند فرکانسی از اقتصادی ترین و مهم ترین بخش طیف الکترومغناطیس است که در جهت ساخت و عملیاتی کردن رادارهای بخصوصی با برد و قدرت بسیار زیاد و آنتن های بزرگ در مراقبت ماهواره ای به کار گرفته می شود. رادارهای در باند فرکانسی VHF  از سیگنال های برگشتی جوی(Weather echo) با تضعیف دامنه تقریباً مصون می باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه یکم اسفند ۱۴۰۰