مزیت اصلی آنتن های رفلکتوری پارابولیک در رادار Radar

نویسنده : افشین رشید

مزیت اصلی آنتن های رفلکتوری پارابولیک در رادار داشتن دایرکتیویته و در نتیجه گین بالاست که استفاده آنها را در رنج وسیعی از باند مایکروویو جهت انتقال دیجیتال و آنالوگ اطلاعات، ضروری نموده است. این کاربردها شامل انتقال رادیویی نقطه به نقطه (Line of Site)، ایستگاه های زمینی راداری، کاربرد های ردیابی، رادار کشف ریز پرنده (پهباد) ، اهداف نظامی و ... می باشد.هر دو گونه آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ یعنی دو رفلکتوری و تک رفلکتومی بسته به چگونگی سیستم تغذیه (Feeding) به دو نوع تغذیه متقارن یا هم محور (front-fed) و نامتقارن تقسیم می شوند.هر کدام از آنتن های فوق دارای مزایا و معایب ویژه ای است که ضرورت استفاده آنها را در کاربرد خاصی معینی می نماید. آنتن های غیر هم محور اثر سد دهانه (aperture blocking) را کاهش داده ولی در عوض دریافت پلاریزاسیون ناخواسته (XPOL) را افزایش می دهد.

آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ نوعی از آنتن های گیرنده است که با استفاده از یک سطح بازتابنده یا پارابولیک برای هدایت امواج رادیویی و فرکانس­های مخابراتی استفاده می­شود.قدرت آنتن پارابولیک در رادار ها برای اکتشاف ریز پرنده ها مانند پهباد بسیار بالا است.این نوع از آنتن گیرنده در مخابرات یکی از بهترین انخابها برای مناطقی است که نویز بالا دارند و سطح سیگنال دریافتی بسیار پایین است .آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ در اصل کار عدسی را در رادار انجام میدهند ، هر آنتن پارابولیک یک واحد دریافت کننده در فاصله کانونی خود قرار دارد ، سیگنال دریافتی توسط گرید یا صفحه آنتن به واحد دریافت کننده میفرستد . اما دلیل اینکه دارای بشقاب توری مانند هستند ، برای عبور جریان هوا است تا لرزش آنتن کم بشود ،هم به صورت عمودی و هم افقی مورد استفاده قرار میگیرند.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه بیست و دوم اردیبهشت ۱۴۰۲

کاربردهای نانو پوشش ها جذبی در صنایع چند گانه نظامی( پوشش غیر رهگیری)

نانو پوشش های هوشمند، ضرورت بهره گیری از فناوری نانو در ساخت و تولید پوشش های ضد امواج و رادار گریز هوشمند آشکارتر گردیده است.یکی از راه های نامرئی کردن تجهیزات نظامی مانند هواپیماها، کشتی ها و زیردریایی ها از دید رادارها، استفاده از پوشش های هوشمند است. اساس کار رادارها بر تولید و انتشار امواج الکترومغناطیسی با یک فرستنده و دریافت پژواک احتمالی از طریق گیرنده است. در صورت وجود پژواک، صفحه نمایش رادار آن را به صورت یک نقطه نورانی نشان می دهد، همچنین رادارها با محاسبه مدت رفت و برگشت امواج قادر به تشخیص فاصله و سرعت هدف هستند. فلزات، امواج رادار را به خوبی منعکس می کنند؛ لذا بدنه فلزی یک هواپیما جسمی ایده آل برای انعکاس سیگنال های منتشر شده از سوی یک رادار است. برای نامرئی کردن اهداف نظامی مانند هواپیماها و کشتی ها نیز به کار می رود:

تغییر شکل بدنه اهداف نظامی: با تغییر شکل بدنه اهداف نظامی می توان انعکاس امواج انتشار یافته از رادار را به سمتی غیر از تجهیزات رادار هدایت کرد. بیشتر از هواپیماهای موجود شکلی منحنی دارند.

این نوع طراحی در ضمن اینکه آنها را آیرودینامیک می کند، سبب می شود امواج رادار با برخورد به هر جای هواپیما، به طرف تجهیزات رادار منعکس گردد، در حالی که با تغییر شکل سازه از حالت منحنی به سطوح با لبه های تیز می توان موجب پخش امواج رادار در جهاتی غیر از جهات قابل تشخیص توسط رادار شد.

کاربردهای نانو پوشش ها جذبی در صنایع چند گانه نظامی( پوشش غیر رهگیری)

نانو پوشش های هوشمند با بهره گیری از نانوذرات فعال و گروه های عاملی مناسب در ساختار مَحمل قادرند تا در مقابل محرک های محیطی عکس العمل های هوشمندانه محافظتی، ترمیمی، جذبی، دفعی و یا خنثی کننده نشان دهند. از کاربردی ترین نانوپوشش های هوشمند در صنایع نظامی، هوافضا دریایی می توان به پوشش های هوشمند ضد رادار اشاره کرد که قادر به تشخیص زودهنگام و جلوگیری از شناسایی تجهیزات فلزی هستند. همچنین از نانو پوشش های زیست فعال نظیر پوشش های ضدباکتری و ضدخزه، برای جلوگیری از تخریب ناشی از تجمع میکروارگانیسم ها بر روی سازه های فلزی و پیشگیری از افزایش وزن تجهیزات دریایی استفاده می شود. مانند زیر دریایی ها و ناوچه های نظامی و تجهیزاتی و رادارهایی که در عمق دریا مورد استفاده قرار میگیرند.

نوشته شده توسط نویسنده 9 در جمعه بیست و دوم اردیبهشت ۱۴۰۲

سیستمهای ESM (Electronic Support Measures) امواج ضد راداری (علوم رادار و مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

.

.
هدف اصلی این رده از سیستم ها فراهم آوردن امکان جلوگیری تاکتیکی از تحرک دشمن یا ادوات دشمن می باشد(Tactical Interception). ساده ترین و پرکاربردترین نمونه از این سیستم ها، سیستم های RWR (Radar Warning Receiver) هستند که با سیگنال های دریافتی از سوی یک هدف از پیش شناخته شده با نمونه های ذخیره شده از آن هدف را تشخیص می دهند. ترکیب سیستم های مختلف و انواع سنسور ها و تحلیل گرهای متفاوت باعث شده است تا امروزه با داشتن اطلاعات مناسبی از تشعشع کننده ها کمک شایانی جهت حمله به مواضع دشمن از طریق شناسایی و تشخیص مواضع دشمن باشند.
حسن RWR ها سادگی آنها می باشد زیرا مبنای نتیجه گیری اطلاعات تعداد نسبتاً کمی از پارامترها با دقت متوسط می باشد. قابلیت اطمینان بالا، وزن کم و هزینه نسبتاً پایین، از سایر مزایای چنین سیستم هایی می باشد.

غالبا ً RWR ها برای تشخیص یک تهدید قریب الوقوع و خطر حتمی بکار می روند. به عنوان مثال تشخیص یک رادار دشمن که بر روی سایت حفاظت شده قفل شده است. استفاده از RWR ها در هواپیماها و کشتی ها مرسوم است و خلبان یا کاپیتان کشتی را قادر می سازد تا در زمان مناسب عکس العمل مناسبی از خود نشان دهد. این عکس العمل می تواند یک مانور گریز باشد و یا ترکیبی از مانور و شلیک همزمان chaffو روش های jamming. در بخش ECM در خصوص روش chaff و تکنیک های مربوطه توضیح داده خواهد شد. در اینجا تنها به این نکته اشاره می شود که یک راه شلیک یک کارتریج اتفجاری شامل میلیون ها دیپل بسیار کوچک و سبک می باشد که یک اکو (echo) راداری بسیار قوی جهت مخفی کردن سایت مورد حفاظت ایجاد می نماید. سیگنال های الکترومغناطیس دریافت شده توسط آنتن ها ی یک سیستم ESM عموماً ترکیبی از پالس های بسیار فشرده پهن باند و امواج پیوسته می باشد. اطلاعاتی که در اختیار مرکز تحلیل و پردازش قرار می گیرد تا موقعیت اطراف را شبیه سازی کند غالباً در قالب فرکانس حامل (Carrier Frequency)، DOA(Direction Of Arrival) و TOA (Time Of Arrival) عرض پالس (PW) دامنه و مدولاسیون روی پالس ها و امواج پیوسته می باشد. پردازنده مرکزی سیستم ESM با دریافت چنین اطلاعاتی در طول زمان اطلاعات موقعیتی و وضعیتی تشعشع کننده های تولید کننده این اثرات را استخراج می کند. علی رغم تلاش ها و مطالعات فراوانی که در این زمینه صورت گرفته است همچنان تشخیص و استخراج اتوماتیک اطلاعات موقعیتی و وضعیتی یکی از مشکلات جنگ الکترونیک محسوب می شود.

هدف این گونه سیستم ها جلوگیری از تبادل اطلاعات دشمن است. این کار از طریق تشخیص محل استقرار فرستنده ها و سیستم های رله رادیویی و دکدینگ پیغام ها و علائم رد و بدل شده به صورت همزمان صورت می گیرد. آگاهی از مقاصد دشمن را می توان مهمترین اطلاعات جهت عکس العمل های مناسب و مقابله متناسب دانست.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه چهارم اردیبهشت ۱۴۰۲

(علوم مخابرات ) سیمپلکس و داپلکس در سیستم های مخابراتی

نویسنده: افشین رشید

نکته : هدف کلی سیستم های مخابراتی - مانند سیستمهای قدرت - انتقال انرژی، از نقطه ای به نقطه دیگر است و با این تفاوت که در سیستمهای قدرت، مقدار انرژی دریافتی در طرف مصرف کننده بسیار زیاد (توان های در حد کیلو وات تا گیگا وات)، و فرکانس سیگنال پائین (معمولاً تا 400 هرتز) و انتقال انرژی توسط سیم انجام می شود.

در سیستم های مخابراتی، انرژی دریافتی در طرف گیرنده بسیار کم (توانهای در حد پیکو وات تا میلی وات) و فرکانس سیگنال بالاست (فرکانس به بیش از چند صد ترا هرتز نیز میرسد). انرژی در (فیبر نوری) مخابرات توسط سیم و موج بر‌ (بدون واسطه، حتی در خلأ) منتقل یا بصورت امواج رادیویی توزیع می شود.

یک سیستم مخابراتی معمولاً از سه جزء اصلی تشکیل مـی شـود: (فرسـتنده _ کانال _ گیرنده) ؛ برای مثال در ساده ترین حالت، فرستنده می تواند یک میکروفن؛ کانال، دو رشته سیم و گیرنده یک گوشی باشد. یا یک ایستگاه رادیویی بعنوان فرستنده، یک دستگاه رادیو (یا تلویزیون) بعنوان گیرنده و فضای بین این دو به عنوان کانال ارتباطی محسوب می شود. در این موارد که مسیر انتقال اطلاعات از یک نقطه به نقطه دیگر و به عبارت دیگر جهت انتقال اطلاعات ثابت است، سیستم مخابراتی جهت انتقال اطلاعات یک سیستم یک جهته یا سیمپلکس در کانال دو طرفه باشد، یعنی مسیر سیگنال هم از نقطه A به سمت نقطه B باشد و هم از نقطه B به سمت A گویند. اگر مانند تلفن، انتقال اطلاعات همزمان، در هر دو طرف باشد، سیستم تمام 2 نقطه A ؛ به آن دوپلکس و در صورتی که مانند بی سیم های دستی در هر زمان اطلاعات فقط در یک جهت گفته میشود. ارسال شوند به آن سیستم نیمه دوپلکس میباشد. اگر ابعاد عناصر به کار رفته و سیم های رابط در مداری قابل مقایسه با طول موج سیگنال باشند. انرژی از مدار - بصورت انرژی (امواج ثابت) تشعشعی (امواج الکترومغناطیس) - منتشر میشود . میزان انرژی تشعشعی هنگامی ماکزیمم است که طول سیم های رابط مضرب فردی ازطول موج باشند، در این رابطه: f ، فرکانس؛ λ ، طول موج؛ V ،سرعت انتشار موج در ماده؛ C ،سرعتε ، ضریب دی الکتریک ماده است.

چون در اکثر مواقع ابعاد عناصر به کار رفته و طول سیمهای رابط، خیلی کوچکتر از طول موج سیگنال می باشد، یک قطعه سیم را بعنوان آنتن در خروجی مدار قرار میدهند، بطوری که طول این سیم حدوداً λ باشد. بنابراین آنتن بعنوان یک مبدل انرژی الکتریکی به انرژی الکترومغناطیسی( در مقابل و بلعکس ) محسوب میشود. بنابراین فرستنده میتواند یک نوسان ساز، بعبارت دیگر یک مولد سیگنال به اضافه یک قطعه سیم به طول 4 باشد. هنگامی که یک سیم به طول مضارب فردی از λ در میدان الکترومغناطیسی قرار گیرد، λ جریانی با همان فرکانس از سیم می گذرد، که میتوان با به کار گیری یک مدار تشدید، ولتاژی تولید نمود.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه یکم اردیبهشت ۱۴۰۲

نحوه کاربرد امواج UFL در علوم مخابرات

نویسنده: ( افشین رشید )

تحریک و انتشار امواج الکترومغناطیسی در باند‌های فرکانسی بسیار پایین در جو زمین، کاربردهای بسیاری در زمینه‌های مختلف، از جمله فیزیک فضا، ارتباطات رادیویی و پیش‌نشانگری زلزله دارد. لذا این طیف فرکانسی همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است. با توجه به پیچیدگی‌های بسیار زیاد، مطالعه و بررسی تحریک این نوع امواج الکترومغناطیسی همواره مشکل بوده است. تحریک امواج رادیویی در طیف فرکانسی بی‌نهایت پایین (ULF (Ultra Low Frequency (300 Hz to 3 kHz)) و ELF (Extremely Low Frequency (3 to 30 Hz))) در بازه فرکانسی 3 هرتز تا ۳ کیلوهرتز، و طیف فرکانسی خیلی پایین (VLF (Very Low Frequency (3 to 30 kHz))) در بازه فرکانسی ۳ تا ۳۰ کیلو‌هرتز در لایه E (یون‌_سپِهر)، در ارتفاع 8۰ تا ۱۲۰ کیلومتری از سطح زمین می‌باشد. در این عملکرد ها از روش‎‌های عددی، برای تحریک جریان الکتریکی، و ایجاد آنتن مجازی در لایه پلاسما برای تولید امواج VLF استفاده شده است. نحوه کاربرد امواج UFL در علوم مخابرات همچنین تحریک لایه پلاسما و تغییر میزان ضرایب هدایت با استفاده از امواج الکترومغناطیسی باند فرکانسی بالا HF (High Frequency) تاکنون مورد استفاده قرار گرفته است. مدل عددی مورد استفاده در این امواج شامل قوانین ماکسول و ضرایب رسانایی لایه (یون‌_سپِهر) می‌باشد که در نوع خود منحصر بفرد است. این مدل تغییرات لایه یون‌سپهر بر روی انتشار امواج ارسالی، و همچنین تحریک امواج ثانویه را از طریق ترکیب ضرایب هدایت با قوانین ماکسول برای پیش بینی زلزله شبیه‌سازی می‌کنند، به‌طوری‌که زمان انجام محاسبات تا حد قابل توجهی کاهش می‌یابد. نتایج نشان می‌دهد که آنتن‌های زمین پایه در باند فرکانسی ELF دارای بازدهی بسیار خوبی بوده و می‌توانند جایگزین مناسبی برای ایجاد این امواج توسط فرستنده‌های قوی باند HF که به گرم‌کننده لایه بالای جو معروف هستند، باشند. همچنین میزان نفوذ موج پالسی در لایه (یون‌_سپِهر) کمتر از۱۰ کیلومتر در فرکانس ۱۰۰ هرتز بوده و امواج تحریکی دارای سرعت انتشار در حدود ۱۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه می‌باشند. میزان نفوذ امواج الکترومغناطیسی در جو زمین با افزایش فرکانس ارسالی به طیف فرکانسی خیلی پایین VLF به‌میزان بسیار زیادی کاهش می‌یابد.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه یکم اردیبهشت ۱۴۰۲