بررسی و تشریح (آنتنPhase_array آرایه فازی) _ (ساختار ، عملکرد و کاربرد ها)

نویسنده: افشین رشید

آنتن آرایه فازی است یک آنتن آرایه (ردیفی _ چند تِکه ای) با شیفت فاز مختلف تغذیه می کند. در نتیجه ، الگوی معمول آنتن می تواند به صورت الکترونیکی هدایت شود. فرمان الکترونیکی بسیار انعطاف پذیرتر بوده و نگهداری کمتری نسبت به فرمان مکانیکی آنتن دارد.اصل این آنتن بر اثر تداخل ، یعنی یک برهم نهی وابسته به فاز از دو یا (معمولاً) چندین منبع تابش استوار است.

آنتن های آرایه ای فازی از خطوطی تشکیل شده اند که معمولاً توسط شیفت تک فاز کنترل می شوند. (در هر گروه از رادیاتورها فقط یک شیفت فاز لازم است.) تعدادی آرایه خطی که به صورت عمودی بر روی یکدیگر قرار گرفته اند ، یک آنتن تخت تشکیل می دهند.در ساختار آنتن Phase array آرایه فازی سیگنال های درون فاز یکدیگر را تقویت می کنند و سیگنالهای ضد فاز یکدیگر را لغو می کنند. بنابراین اگر دو مدولاتور در یک تغییر فاز یک سیگنال از خود ساطع کنند ، یک سوپراژینگ حاصل می شود - سیگنال در جهت اصلی تقویت می شود و در جهات ثانویه ضعیف می شود. هر دو مدولاتور با یک فاز تغذیه می شوند. بنابراین سیگنال در جهت اصلی تقویت می شود.

اگر سیگنال منتقل شده از طریق یک ماژول تنظیم کننده فاز هدایت شود ، می توان جهت تابش را به صورت الکترونیکی کنترل کرد. با این حال ، این امر به طور نامحدود امکان پذیر نیست، زیرا اثر بخشی این ترتیب آنتن در جهت اصلی عمود بر میدان آنتن بیشتر است ، در حالی که کج شدن جهت اصلی باعث افزایش تعداد و اندازه لبه های جانبی ناخواسته می شود ، در عین حال کاهش منطقه موثر آنتن. از قضیه سینوس می توان برای محاسبه تغییر فاز لازم استفاده کرد.از هر نوع آنتن می توان به عنوان ردیفی در آنتن آرایه ای مرحله ای استفاده کرد. به طور قابل توجهی ، ردیف های منفرد باید با تغییر فاز متغیر کنترل شوند و بنابراین می توان جهت اصلی تابش را به طور مداوم تغییر داد. برای رسیدن به هدایت پذیری بالا ، از رادیاتور های زیادی در زمینه آنتن استفاده می شود. ردیف های تشکیل شده است که سیگنال دریافتی آنها هنوز به روشی آنالوگ با الگوی آنتن ترکیب می شود. از طرف دیگر ، مجموعه های مدرن راداری چند منظوره از فرمت تابش دیجیتال در هنگام دریافت استفاده می کنند.

مزایا :

افزایش آنتن زیاد با میرایی بزرگ لوب جانبی ، تغییر بسیار سریع جهت پرتو (در محدوده میکروثانیه) ، چابکی پرتو بلند ، اسکن خودسرانه فضا ، آزادانه زمان سکونت را انتخاب کنید ، عملکرد چند منظوره توسط تولید همزمان چند پرتو ،، خرابی برخی از اجزای منجر به خرابی کامل سیستم نمی شود.

معایب :

محدوده اسکن محدود (حداکثر 120 درجه در آزیموت و ارتفاع) و تغییر شکل الگوی آنتن در هنگام هدایت پرتو ؛ چابکی فرکانس پایین ؛ ساختار بسیار پیچیده (کامپیوتر ، شیفت فاز ، گذرگاه داده به هر ردیف آنتن) و هزینه های بالای نگهداری

نوشته شده توسط افشین رشید در چهارشنبه بیست و چهارم بهمن ۱۴۰۳

بررسی و تحلیل عمل تشخیص حضور یک سیگنال LPI ومشخصات مدولاسیون LPI در مقادیر مختلف سیگنال بـه نـویـز در گـیـرنـده هـای ELINT و ESM

نویسنده : افشین رشید

یکی از موضوعات مهمی که در رادارهای LPI اهمیت ویـژه ای پـیـدا میکند تکنیک فشرده سازی پالس میباشد. در یک تقسیم بندی کلی روشهای فشرده سازی پالس به دو دسته کلی فشرده سازی پالس بـامدولاسیون فرکانس و یا فاز تقسیم میشونـد.

روش مـدولاسـیـون فرکانس به دو دسته مدولاسیون خطی و غیر خطی فرکانس و روش مدولاسیون فازی نیز به دو روش باینری و چند فازی انجام میگیـرد و به سیگنالهای کد شده فاز معرفی میشوند.

تنوع کدهای چند فازی در رادارهای LPI

کدهای چند فازی دنباله هایی طول محدود، با دامنه ثـابـت و فـاز متغییر ϕk هستند که در آنها بر خلاف کدهای باینری مقادیـر ϕk میتواند هر مقداری بین 0 و 2π داشته باشد. افزایش تعداد عناصر یا مقادیر فاز در دنباله، امکان تولید دنباله هایی با طول بلندتر و سـطـح لوب فرعی پایین را میدهد که منجر به بهره پردازشی بـیـشـتـر در گیرنده میشود. از معروفترین کدهای چند فازی که در کاربردهـای راداری مورد استفاده قرارمیگیرند کدهای چندفازی بارکر، کـدهـای فرانک، P1 ،P2 ،P3 و P4 میباشد که در ادامه بررسی میشونـد. لازم به ذکر است که تنوع کدهای چند فازی که در رادار استفاده میشوند بسیار زیاد هستند و در بخش رادار LPI فقط دو دسته از این کدهـا (فرانک و بارکر) استفاده میگردد.

(کد های فرانک ) شناسایی سیگنالهای کـد شده فازی در رادارهای LPI

این کد با مدولاسیون خطی فرکانس و کدهای بارکر ارتباط نزدیکـی دارد که به دلیل دستیابی به سطح لوبهای فرعی پایین در رادارهـا مورد استفاده قرار گرفته اند. اینکد از تقریب پله ای سـیـگـنـال بـا مدولاسیون فرکانس خطی با M پله فرکانسی و M نـمـونـه در هـر فرکانس حاصل میشود. پس شکل موج فرانک شامل یک سیگنال بـا دامنه ثابت میباشد که مدولاسیون فاز آن به وسیله فازهایی مطـابـق با سیستم رادار انجام میشود.

(کدهای بارکر) کاربرد تبدیلات زمان-فرکانس در پردازش سیگنال راداری LPI

ایده اساسی رادارهای LPI استفاده از پخش کردن توان تشعشع یافته در حوزه زمان و حوزه فرکانس (سیگنال های طیف گسـتـرده)، به منظور تولید چگالی طیف توان زیر سطح نویزِ ورودیِ گیرندة شنود میباشد. بنابراین برای اینکه گیرندة شنود بتواند این سیگنـالهـا را آشکارسازی کند به گین پردازشی بالایی نیاز دارد که معـمـولاً ایـن گین پردازشی در قسمت پردازش سیگنال گیرنده دیجیتال بـهدسـت میآید. احتمال پایین شنود سیگنالهای رادار LPI قابلیت آشکـارسـازی گیرنده های شنود امروزی را با مشکل مواجه کـرده اسـت. مـیـزان موفقیت یک رادار LPI ،به میزان سخت بودن آشکارسازی سیـگـنـال آن برای گیرندههای شنود، وابسته میباشد. نشان داده شده کـه بـا پردازشهای خاص در قسمت پردازش سیگنال گیرنده دیـجـیـتـال میتوان میزان LPI بودن رادار را کاهش داد یا آن را از LPI بـودنخارج کرد.برای استخراج اطلاعات سیگنال، تبدیل فوریه به عنوان ابزار اصلی پردازش سیگنالها در شاخه های مختلف مورد استفاده قرار میگیـرد ولی این تبدیل ضعف های کلیدی دارد که مرتبط به پایه های مختلـط آن میباشد. یکی از ضعف های تبدیل فوریه این است که برای تحلیل سیگنالهای غیر ایستان و سیگنالهای دارای تغیرات ناگهانی مناسب نمیباشد. تبدیل فوریه برای یک سیگنال نشان میدهد که سیگـنـال مورد نظر دارای چه فرکانسهایی میباشد ولی نمیتواند زمان وقـوع هر فرکانس را نمایش دهد. بنابراین ضعف اساسی تبدیل فرکانس راداری LPI ایـن است که در تبدیل به حوزة فرکانس اطلاعات زمانی از بیـن مـیرود. برای غلبه بر این مشکل باید در این تبدیل اصلاحاتی صورت گیرد تا بتواند در تحلیل سیگنالهای غیر ایستان مفید باشد. برای این منظور برخی تبدیلات خطی و غیر خطی معرفی شدند کـه در تـبـدیـلات QMFB به طور خطی نظیر تبدیل فوریه زمان کوتاه، تبدیل ویولت و همزمان نمیتوان تفکیک پذیری فرکانسی و زمانی خوبـی داشـت و برای رسیدن به یک تفکیک پذیری فرکانسی خوب، حجم محاسبـات بالایی نیاز است. برای رفع این مشکلات تبـدیـلهـای غـیـرخـطـی معرفی شدند. توزیع وینر-ویل به عنوان یکی از چند تکنیک تحـلـیـل زمان فرکانسی غیرخطی در پردازش سیـگـنـال ذکـر شـده اسـت.

نکته: در این تحلیل عمل تشخیص حضور یک سیگنال LPI ومشخصات مدولاسیون LPI در مقادیر مختلف سیگنال بـه نـویـز را به دست میآید.

نتایج شبیه سازیهای صورت گرفته برای انواع سیگنالهایِ LPI راداری آمده است. طبق این نتایج، توزیع وینر-ویل برای آشکارسازی سیگنال و تشخیـص پـارامـتـرهـای آن در مـورد سیگنالهای FMCW ،کدهای چندفازه و چندزمانه مناسب میباشـد. این توزیع برای کدهای کاستاس،FSK و PSK/FSK به خوبی عـمـل نمیکند. اما برای سیگنال PSK/FSK و FSK تکنیک CWD نـتـایـج بسیارخوبی ارائه میکند

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه دوازدهم بهمن ۱۴۰۳

بررسی و تحلیل (باند فرکانسی زِتا هرتز zettahertz) عملکرد و کاربردها

نویسنده : افشین رشید

.

.

زِتاهرتز ، واحد فرکانس با نماد "ZHz"میباشد. این فرکانس مخلوطی از پیشوند متریک "zetta" و واحد مشتق شده SI از فرکانس "هرتز" است.

( زِتا هرتز ) برابر است با تعداد چرخه در ثانیه. فراوانی هر پدیده با تغییرات دوره ای منظم می تواند در هرتز بیان شود ، اما این اصطلاح بیشتر در ارتباط با جریان های الکتریکی متناوب ، امواج الکترومغناطیسی (نور ، رادار و غیره) و صدا استفاده میشود . این بخشی از سیستم واحد های فرکانسی (SI) است که مبتنی بر سیستم متریک است و امروزه مورد استفاده گسترده قرار می گیرد ، اگرچه در علوم مخابرات اصطلاح "چرخه در ثانیه" را به طور کامل جایگزین نشده است.

واحدهای دیگر برای اندازه گیری فرکانس نیز وجود دارد، از قبیل : دور بر دقیقه (rpm) و نیز سیکل بر ثانیه میباشد. (زِتا هرتز ) از انواع باند فرکانسی و امواج رادیویی متزلزل و قابل نوسان می باشند و این بدان معناست که مکررا افزایش می یابند و به نقطه ارتعاش و نوسان می رسند که در اصطلاح به آن " پیک " می گوئیم و دوباره به حداقل و پائین ترین حد خود می رسند که در اصطلاح فیزیک آن را " فید " یا " کاهش فرکانس " می نامیم؛ پس به طور مکرر این افزایش و کاهش فرکانس در این امواج پدید می آیند.

باند فرکانسی زِتا هرتز zettahertz در سیستم های فرکانس های بالا HF

به طور کلی فرکانس های بالا در سرتاسر جهان از فرکانسی در حدود 15.567 – 13.553 مگاهرتز استفاده می کنند و موج های 13.56 تقریبا طولی معادل 22 متر می باشند. این تگ ها بسیار کم هزینه تر از تگ های با فرکانس پائین می باشند و تکنولوژی مرتبط با آنها پویا و کاملا تکامل یافته است. در فرکانس های بالا ، برای سیستم های ردیاب بیشتر از تبادل محیط مغناطیسی امواج رادیویی استفاده می شود. سیستم های فرکانس بالا بیشتر در کارت های هوشمند، سیستم های کنترلی تردد، کتابخانه ها و... مورد استفاده قرار می گیرند.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه پنجم بهمن ۱۴۰۳