سونار Sonar (رادار دریایی) ساختار ، عملکرد و کاربرد ها (علوم مخابرات)

 نویسنده: افشین رشید 

نکته: برای کاوش و نقشه برداری از اقیانوس مفید است زیرا امواج صوتی نسبت به امواج رادار و نور در آب دورتر حرکت می کنند. در درجه اول از سونار برای تهیه نقشه های دریایی، تعیین مکان خطرات زیر آب برای ناوبری ، جستجو و نقشه برداری از اشیا کف دریا مانند غرق کشتی ها و نقشه برداری از کف کف دریا استفاده می کنند. دو نوع سونار (فعال و منفعل) وجود دارد.

مُبدل های فعال سونار سیگنال صوتی یا نبض صوتی را در آب منتشر می کنند. اگر جسمی در مسیر نبض صدا قرار بگیرد ، صدا از جسم پرش می کند و "اکو" را به مبدل سونار برمی گرداند. اگر مبدل به توانایی دریافت سیگنال مجهز باشد ، قدرت سیگنال را اندازه گیری می کند. با تعیین زمان بین انتشار نبض صدا و دریافت آن ، مبدل می تواند دامنه و جهت جسم را تعیین کند.

سیستم های سونار منفعل

سیستم های سونار منفعل در درجه اول برای تشخیص سر و صدای اشیا ٕ دریایی (مانند زیردریایی ها یا کشتی ها) و حیوانات دریایی مانند نهنگ ها استفاده می شود. برخلاف سونار فعال ، سونار منفعل سیگنال خود را منتشر نمی کند ، این یک مزیت برای کشتی های نظامی است که نمی خواهند پیدا شوند یا برای مأموریت های علمی که متمرکز بر "گوش دادن" بی سر و صدا به اقیانوس هستند. بلکه فقط امواج صوتی را که به سمت آن می آیند تشخیص می دهد. سونار غیرفعال نمی تواند دامنه یک شی را اندازه گیری کند ، مگر اینکه از آن در کنار سایر دستگاه های شنود غیرفعال استفاده شود. چندین دستگاه سونار غیرفعال ممکن است باعث مثلث بندی منبع صدا شود.سونار (ناوبری و بازه صوتی) فناوری است که با استفاده از امواج صوتی موقعیت اجسام در اقیانوس را حس می کند. ساده ترین دستگاه های سونار یک پالس صدا را از  مبدل می فرستند و سپس دقیقاً زمان انعکاس پالس های صدا را اندازه می گیرند  بازگشت به مبدل. فاصله تا یک جسم را می توان با استفاده از این اختلاف زمان و سرعت صدا در آب (تقریباً 1500 متر در ثانیه) محاسبه کرد. سیستم های سونار پیشرفته تر می توانند اطلاعات اضافی جهت و دامنه را فراهم کنند. 

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه بیست و سوم تیر ۱۴۰۱

(علوم مخابرات) رادارهای (Multistatic) ساختار ، عملکرد 

نویسنده:  افشین رشید 

نکته :  یک سیستم راداری Multistatic یک سیستم راداری Multistatic شامل چندین رادار متنوع فضایی متنوع یا رادار bistatic با یک منطقه تحت پوشش مشترک است. یک سیستم مُتمایز مهم بر اساس هندسه های راداری منفرد میباشد‌.

رادار چند استاتیک مزایای بسیاری نسبت به رادار تک استاتیک معمولی فراهم می کند ، مانند افزایش اطلاعات در مورد مشخصات هدف و بهبود در تشخیص که به دلیل دیدگاه های متعدد و تفاوت در خصوصیات شلوغی است. به علاوه ، این واقعیت که منفعل بودن گره های چند مرحله ای فقط دریافت هستند ، می تواند یک مزیت در کاربرد های نظامی باشد. به منظور تعیین کمیت مزایای عملکرد بالقوه این مزایا ، درک جامعی از رفتار هدف و بی نظمی در حالات چند مرحله ای لازم است. با این حال ، اندازه گیری های بیستاتیک و چند استاتیک به سختی انجام می شوند ، نتایج آنها به متغیر های زیادی مانند هندسه چند استاتیکی ، فرکانس ، قطبش و بسیاری دیگر بستگی دارد.

یک سیستم راداری Multi static اساسی از چندین فرستنده ، سوئیچ ، آنتن ، گیرنده و یک صفحه نمایش خروجی تشکیل شده است. همه چیز با تعدادی فرستنده شروع می شود زیرا یک پالس انرژی بالا را از طریق آنتن ارسال می کند. پس از انتقال کامل سوئیچ کنترل به گیرنده و آنتن آماده دریافت می شود. پس از دریافت سیگنال ، کنترل دوباره به فرستنده بازمی گردد. سوئیچینگ بین فرستنده و گیرنده تا 1000 برابر در ثانیه اتفاق می افتد.رادار هایی که چند فرستنده و گیرنده در مکان های مختلف قرار دارند را Multistatic نام گذاری میشود.

نوشته شده توسط افشین رشید در چهارشنبه یکم تیر ۱۴۰۱

(علوم مخابرات) رادار آرایه فازی (Phase Array) ساختار ، عملکرد 

نویسنده: افشین رشید 

نکته : به طور خلاصه در رادار آرایه فازی (Phase Array) تعدادی آنتن، سیگنال‌های با فاز متفاوت از یکدیگر تولید می‌کنند که این امر سبب تقویت سیگنال در جهت دلخواه و تضعیف آن در جهت ‌های نامناسب می ‌شود. لذا به کمک این رادار ها می ‌توان بدون نیاز به حرکت دادن مکانیکی جهت لوب اصلی آنتن را تغییر داد.

علاوه بر این با توجه به تعدد آرایه ‌های ارسال، دریافت می ‌توان هر تعداد از آرایه‌ های یک آنتن را برای کار خاصی اختصاص داد. یک رادار معمولی با چرخش فیزیکی پرتوی اصلی خود به صورت 360 درجه و سپس اندازه گیری اینکه چگونه بازتابنده ها - از طریق افزایش و قدرت بازخورد امواج برگشتی  ، مشخصات اهداف را ردیابی می کند. اما آرایه فازی (Phase Array) مرحله ای متفاوت عمل می کنند. آنها با دستکاری الگویی که از آرایه ای متشکل از صدها یا هزاران عنصر تابش گرفته شده ، پرتو اصلی را هدایت می کنند ، تقریباً بلافاصله مکان امواج همپوشان را بجای یک ظرف واقعی حرکت می دهند.

دو گونه‌ی اصلی رادار های آرایه فازی عبارت‌ اند از:

1- غیرفعال: در این نوع رادار ها تغذیه ‌ی کلیه ‌ی آنتن ‌ها توسط یک منبع مولد واحد صورت می‌ گیرد و به کمک شیفت ‌دهند‌ه ای فاز می ‌توان فاز خروجی هر آرایه را تغییر داد. در این نوع آنتن تنها یک پرتو اصلی می ‌توان تولید کرد.
2- فعال: در این نوع رادار ها هر آرایه مولد مستقلی دارد، لذا کنترل بیشتری بر روی آرایه‌ ها وجود داشته و امکان تولید چندین پرتو اصلی وجود دارد. لازم به ذکر است قیمت تمام شده‌ ی این نوع آنتن به علت پیچیدگی‌ های فراوان بیش از نوع غیر فعال است.

همانطور که در ساختار آنتن آرایه فازی امواج تولیدی مولد ابتدا وارد شیفت دهنده شده سپس به تعدادی آرایه ارسال دریافت وارد می‌ شود. با کنترل شیفت دهند‌ی فاز می‌ توان پرتو دلخواه را تولید کرد.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه بیست و هشتم خرداد ۱۴۰۱

(علوم مخابرات) رادار های مونو استاتیک Monostatic و بی_استاتیک Bistatic (ساختار و عملکرد) 

 نویسنده:   افشین رشید

نکته : رادار های مونواستاتیک Monostatic رادار هایی که فرستنده و گیرنده‌ ی آنها در یک نقطه واقع است را مونواستاتیک می ‌نامیم. در واقع فاصله‌ ی بین گیرنده و فرستنده در این رادار ها بسیار کوچکتر از فاصله نقطه‌ی استقرار رادار نسبت به هدف است لذا فرستنده و گیرنده یک فضای یکسان را پوشش می‌ دهند.

در اغلب موارد فرستنده و گیرنده‌ ی رادار مونواستاتیک در یک سامانه تعبیه شده و از یک آنتن استفاده می ‌کنند. جداسازی دو مُود کاری گیرندگی و فرستندگی در این رادار هایی که از یک آنتن گیرنده فرستنده استفاده می کنند توسط واحدی به نام سلول گیرنده/فرستنده یاT/cellیا داپلکسرDuplexer صورت می‌گیرد. این سلول وظیفه دارد در حالت فرستندگی ورودی گیرنده را بلوکه کند.  در این رادار ها به کمک اندازه‌ گیری زمان رفت و برگشت سیگنال و ضرب آن در سرعت حرکت موج (سرعت نور) فاصله هدف استخراج می‌ شود. همچنین سرعت هدف را می‌ توان به کمک خاصیت شیفت داپلر فرکانس اکو هدف محرک تشخیص داد.

رادار جستجو و نظارت هوایی مونواستاتیک با برد نسبتاً بالا و دو بعدی و همچنین با برد در حدود 300 کیلومتر و سه بعدی و نمونه ای با قابلیت مقابله با جنگ الکترونیک تا 360 کیلومتر و انواعی از رادار های پَسیو است. فرکانس هایی که در دسته وی-اچ-اف VHF قرار می گیرند از قابلیت بالایی در کشف اهداف پنهان کار برخوردارند .گفتنی است رادار‌ هایی که در آن فرستنده و گیرنده یکی هستند مونواستاتیک، آنهایی که فرستنده و گیرنده در دو نقطه متفاوت و فاصله دار هستند بایاستاتیک و مجموعه هایی با چند گیرنده و چند فرستنده جدا از هم مولتی استاتیک گفته می شود.گفتنی است یکی از روش های پنهان کاری رادار استفاده از سطوح زاویه دار یا منحنی در بدنه هواگرد به طوری است که بازتابش امواج به محل فرستنده برنگردد. با استفاده از رادار هایی با فرستنده و گیرنده فاصله دار که در محل های متفاوتی نصب شده اند، بازتاب های حاصله از هواگرد رادار گریز توسط گیرنده ای دیگر دریافت شده و در نتیجه هدف کشف می شود.

بی_ستاتیک Bistatic رادار Radar

رادار بیستاتیک یک سیستم راداری متشکل از یک فرستنده و گیرنده است که با مسافت قابل مقایسه با فاصله مورد انتظار از هم جدا می شوند. برعکس ، یک رادار که در آن فرستنده و گیرنده قرار گرفته اند ، یک رادار تک استاتیک نامیده می شود . به سیستمی که شامل چندین رادار تک استاتیک یا  از یک رادار بای استاتیک با یک منطقه تحت پوشش مشترک باشد ، رادار چند استاتیک گفته می شود . بسیاری از  سامانه های دفاعی از رادار نیمه فعال که نوعی رادار بیستاتیک است استفاده می کنند.بعضی از سیستم های راداری ممکن است آنتن های جداگانه ای برای ارسال و دریافت داشته باشند ، اما اگر زاویه بین فرستنده ، هدف و گیرنده (زاویه بیستاتیک) فراتر از صفر باشد ، آنها هنوز هم به عنوان تک استاتیک یا شبه یکنواخت در نظر گرفته می شوند . به عنوان مثال ، برخی از سیستم های راداری HF با برد بسیار طولانی ممکن است یک فرستنده و گیرنده داشته باشند که برای انزوای الکتریکی با چند ده کیلومتر از هم جدا شده اند ، اما از آنجا که دامنه هدف مورد نظر از 1000-3500 کیلومتر است ، آنها در نظر گرفته نمی شوند واقعاً بیستاتیک است و به عنوان شبه monostatic شناخته می شود.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه بیستم خرداد ۱۴۰۱

(علومِ مخابرات ) خطوط انتقال و انواع آن (Transmission Lines) و نمودار اسمیت یک منحنی ترسیمی 

 نویسنده:  افشین رشید 

نکته: خطوطی که فرستنده و آنتن را به هم متصل می کند "خطوط انتقال" نامیده می شود و هدف آن حمل توان از نقطه ای به نقطه دیگر در حد مطلوب است.

متقابلا در دریافت کننده ،آنتن عهده دار ردیابی هر سیگنال رادیویی در هوا و هدایت آن به دریافت کننده با حداقل اعوجاج می باشد به طوری که رادیو حداکثـر شانس را برای رمزگشایی سیگنال داشته باشد. پس در سیستم های رادیویی حفظ تمامیت سیگنال چه در فرستنده و چه در دریافت کننده بسیار مهم می باشد که این نقش اساسی را کابل های بازی می کنند.

نکته : خطوط انتقال به دو دسته تقسیم می شوند: "کابل ها" و " موج برها

موجبر ساختاری است که امواجی چون امواج الکترو مغناطیسی و امواج صوتی را هدایت می کند. برای هر نوع موج انواع گوناگونی موجبر وجود دارد.نوع اصلی و معمول آن یک لوله ی فلزی توخالی است که به این منظور به کار می رود. موجبر در شکل هندسی تفاوت دارند که می توانند انرژی را در یک بعد محدود کنند، همچون موجبرهای ورقه ای؛ و نیز می توانند در دو بعد انرژی را محدود کنند همچون موجبرهای تاری یا شیاری . بعلاوه موجبرهای مختلفی برای فرکانس‌های مختلف مورد نیاز است. به عنوان مثال یک فیبر نوری که امواج نوری را هدایت می‌کند، نخواهد توانست ریز موج‌ها را نیز هدایت کند. طبق یک حساب تخمینی؛ پهنای موجبر باید در مرتبه ی اندازه ی طول موج امواج هدایت شده باشد . در طبیعت نیز ساختارهایی وجود دارد که همانند موجبر عمل می کنند .

نمودار اسمیت یک منحنی ترسیمی از توابع نرمالیزه‌ی  مقاومت و راکتانس

نمودار اسمیت یک منحنی ترسیمی از توابع نرمالیزه‌ی  مقاومت و راکتانس  در صفحه‌ی ضریب بازتاب است که مهندسی مخابرات  برای حل راحت‌ تر (بدون استفاده از محاسبات خسته‌ کننده‌ ی اعداد مختلط ) مسائلی مثل  خطوط انتقال و تطبیق امپدانس توسط فیلیپ هگر اسمیت ابداع شده‌ است. یکای امپدانس در دستگاه بین المللی یکا ها اهم می‌باشد که با حرف بزرگ یونانی امگا (Ω) نمایش داده می‌شود. یکای ادمیتانس  نیز در دستگاه بین‌ المللی یکا ها زیمنس یا مهو می‌باشد که با حرف بزرگ لاتین S یا امگای برعکس (℧&) نمایش می‌دهند. امپدانس و ادمیتانس نرمالیزه  و بدون یکا  می‌ باشند. باید قبل از استفاده کردن از امپدانس‌ ها و ادمیتانس‌های واقعی روی نمودار اسمیت نرمالیزه شوند. پس از بدست آوردن جواب از روی نمودار اسمیت آن را دِنرمالیزه می‌کنیم تا امپدانس و ادمیتانس واقعی بدست آید.

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه پانزدهم خرداد ۱۴۰۱

بلوک های تشکیل دهنده یا (Block diagram) رادار (تپی) Pulsed Radar 

نویسنده : افشین رشید

نکته : رادار های پالسی Pulsed (تپی) راداری است که ابتدا یک پالس ارسال می‌ کند و سپس منتظر رسیدن اکو اهداف می ‌ماند. این امر مانع از تداخل بین گیرندگی و فرستندگی می‌شود و امکان استفاده از یک آنتن واحد به عنوان گیرنده و فرستنده را فراهم می ‌آورد. با اندازه ‌گیری زمان بین ارسال و دریافت می ‌توان برد هدف را بدست  آورد.

رادار پالسی Pulsed Radar به روشی بسیار ساده کار می کند. امواج الکترومغناطیسی ، مانند امواج رادیویی یا مایکروویو ، توسط یک فرستنده با سرعت نور (2.93 X 10 8 m / s) ارسال می شوند ، از اشیا پرش می کنند و به گیرنده منعکس می شوند. امواج الکترومغناطیسی برخلاف امواج صوتی می توانند انرژی را از طریق خلا منتقل کنند. به همین دلیل از امواج الکترومغناطیسی برای ارتباط با ماهواره ها در فضای عمیق استفاده می شود.یک سیستم راداری اساسی از یک فرستنده ، سوئیچ ، آنتن ، گیرنده و یک صفحه نمایش خروجی تشکیل شده است. همه چیز با فرستنده شروع می شود زیرا یک پالس انرژی بالا را از طریق آنتن ارسال می کند. پس از انتقال کامل سوئیچ کنترل به گیرنده و آنتن آماده دریافت می شود. پس از دریافت سیگنال ، کنترل دوباره به فرستنده باز می گردد. سوئیچینگ بین فرستنده و گیرنده تا 1000 برابر در ثانیه اتفاق می افتد.اطلاعات مفید را می توان از داده های به دست آمده از سیگنال برگشتی محاسبه کرد. سیگنال برای قدرت ، زمان صرف شده برای بازگشت و فرکانس آن تجزیه و تحلیل می شود. از این اطلاعات می توانیم سرعت ، فاصله ، جهت هدف را تعیین کرده و حتی یک تصویر ایجاد کنیم.اگر چه سرعت سیگنال منعکس نشده تغییر می کند ، اما فرکانس بسته به سرعت هدف تغییر می کند. این به عنوان اثر داپلر شناخته می شود. هر چه هدف با سرعت بیشتری حرکت کند ، فرکانس سیگنال برگشتی نیز بالاتر می رود.

Pulse modulator : تعدیل کننده پالس - سیگنال مدولاسیون شده با پالس تولید می کند و به فرستنده اعمال می شود.

Transmitter فرستنده - سیگنال مدولاسیون شده با پالس را که قطاری از پالس های تکراری است ، منتقل می کند.

Duplexer - این یک سوئیچ مایکروویو است که آنتن را به طور متناوب به بخش فرستنده و گیرنده متصل می کند. هنگامی که دوبلکسر آنتن را به فرستنده متصل می کند ، آنتن سیگنال تعدیل شده پالس را انتقال می دهد. هنگامی که دوبلکسر آنتن را به تقویت کننده کم صدا RF متصل می کند ، به همین ترتیب ، سیگنالی که توسط آنتن دریافت می شود به تقویت کننده RF کم سر و صدا داده می شود.

Low Noise RF Amplifier تقویت کننده RF کم سر و صدا - این سیگنال ضعیف RF را که توسط آنتن دریافت می شود ، تقویت می کند. خروجی این آمپلی فایر به میکسر متصل است.

Local Oscillator نوسان ساز محلی - سیگنالی با فرکانس پایدار تولید می کند. خروجی نوسان ساز محلی به میکسر متصل است.

Mixer میکسر - می دانیم که میکسر می تواند مجموع و تفاوت فرکانس های اعمال شده روی آن را تولید کند. از این میان ، تفاوت فرکانس ها از نوع فرکانس متوسط ​​(IF) خواهد بود.

IF Amplifier تقویت کننده IF - تقویت کننده IF سیگنال فرکانس متوسط ​​(IF) را تقویت می کند. آمپلی فایر IF که در شکل نشان داده شده است فقط فرکانس متوسط ​​را می دهد که از میکسر به دست می آید و آن را تقویت می کند. باعث بهبود نسبت سیگنال به نویز در خروجی می شود.

Detector ردیاب - سیگنال را که در خروجی IF Amplifier بدست می آید از بین می برد.

Video Amplifier تقویت کننده تصویری - همانطور که از نامش پیداست ، سیگنال تصویری را که در خروجی ردیاب بدست می آید ، تقویت می کند.

 Display صفحه نمایش - به طور کلی ، سیگنال ویدئویی تقویت شده را بر روی صفحه CRT نمایش می دهد.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه پنجم خرداد ۱۴۰۱

رادار (تَپی) Pulsed Radar ساختار و عملکرد

نویسنده : افشین رشید 

نکته : راداری که با استفاده از سیگنال پالس برای شناسایی اهداف ثابت کار می کند ، اصطلاح اساسی پالس رادار یا به سادگی ، رادار پالس نامیده می شود . رادار پالس از آنتن منفرد برای انتقال و دریافت سیگنال ها با کمک Duplexer استفاده می کند. 

رادار (تَپی) Pulsed Radar پالس های کوتاه و قدرتمندی ساطع می کند و در دوره خاموش سیگنال های اکو را دریافت می کند. در مقابل رادار موج پیوسته ، فرستنده قبل از پایان اندازه گیری خاموش می شود. این روش با مدولاسیون پالس رادار با پالس های انتقال بسیار کوتاه مشخص می شود (به طور معمول مدت زمان پالس 1 میکرو ثانیه را انتقال می دهد ). بین پالس های انتقال دهنده مکث های پالس بسیار بزرگ وجود دارد که به عنوان زمان دریافت (به طور معمول 1 میلی ثانیه ) شناخته می شود. فاصله اجسام بازتابنده با اندازه گیری زمان اجرا (در یک ثابت رادار) یا با مقایسه تغییرات مشخصه طیف داپلر با مقادیر مربوط به فواصل معین ذخیره شده در یک پایگاه داده (برای رادار در یک سکوی سریع حرکت). رادارهای پالس بیشتر برای مسافت های طولانی طراحی شده اند و قدرت پالس نسبتاً بالایی را منتقل می کنند.وجه تمایز مهم نسبت به روش دیگر رادار ، کنترل زمان لازم کلیه فرایندهای داخل رادار پالس است. لبه جلوی نبض منتقل شده مرجع زمان برای اندازه گیری زمان اجرا است. با انتقال لبه در حال افزایش سیگنال اکو در بالای پالس به پایان می رسد. تأخیرهای سیستماتیک در پردازش سیگنال باید هنگام محاسبه فاصله اصلاح شود. انحرافات تصادفی بر دقت رادار پالس تأثیر می گذارد .

رادار های پالسی Pulsed (تپی) راداری است که ابتدا یک پالس ارسال می‌ کند و سپس منتظر رسیدن اکو اهداف می ‌ماند. این امر مانع از تداخل بین گیرندگی و فرستندگی می‌شود و امکان استفاده از یک آنتن واحد به عنوان گیرنده و فرستنده را فراهم می‌آورد. با اندازه‌گیری زمان بین ارسال و دریافت می ‌توان برد هدف را بدست آورد (در رادار های مونواستاتیک) به این صورت میباشد.حال اگر یک رادار پالسی (تپی) از خاصیت شیفت داپلر جهت استخراج سرعت هدف استفاده کند به آن رادار پالس داپلری می ‌گوییم. 

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه سوم خرداد ۱۴۰۱

(علوم مخابرات) آنتن سَهموی(ParabolicAntenna) در  سیستم موقعیت رادیویی (رادار) در باندهای UHF و SHF

نویسنده : افشین رشید

نکته :آنتن سَهموی (Parabolic Antenna) آنتنی بازتابنده با بهرهٔ بالا است که برای ارتباطات داده‌ای و همچنین سیستم موقعیت رادیویی (رادار) در باندهای UHF و SHF طیف الکترومغناطیسی به کار می ‌رود. طول موج نسبتاً کوتاه تشعشع الکترومغناطیسی در این فرکانس‌ ها اجازه می‌ دهد تا بازتاب ‌کننده‌ ها، امواج را به ‌طور جهت ‌دار ارسال یا دریافت کنند.

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.

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.

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه یکم خرداد ۱۴۰۱

(علوم مخابرات ) جَمینگ نویزی و تخریب یا فریب رادارهای جستجو (بمباران نویزی) ساختار و عملکرد 

نویسنده: افشین رشید 

نکته : از آنجایی که سیگنال های راداری اطلاعات نیستند، شنود آن‌ها در حقیقت به منزله بهره ‌برداری از آن‌ها به منظور آشکار سازی و تشخیص نوع سیگنال برای تخریب یا فریب رادار می ‌باشد.

برای یک فرستنده ECM تولید سیگنالی با سطح توان بسیار بالاتر از سطح سیگنال‌ های بازگشتی، هنگامی که وارد گیرنده راداری می ‌شوند، به تنهایی کفایت نمی ‌کند. در بسیاری از موارد نیازمند مدولاسیون ‌های اضافی بر روی سیگنال فرستاده شده، به منظور مختل کردن اندازه‌گیری پارامتر های موقعیت در گیرنده رادار است. روش اصلی اختلال، قرار دادن یک سیگنال تداخل در کنار سیگنال مطلوب برای گیرنده رادار است. اگر چه استفاده از جمینگ‌ های نویز عمدتا در مقابله با رادار های جستجو می‌ باشد.رادار ها در طیف فرکانس های فرستنده فعالیت میکنند که هر کدام تفاوت فیزیکی خود را دارند. هر چه فرکانس رادار افزایش یابد موج ارسالی بیشتر تحت تاثیر عوامل جوی همچون ابر و باران قرار میگیرند اما هرچه فرکانس بالاتر میرود ، فرکانس بازگشت نیز قوی تر میشود و این به معنای دقت بیشتر است. رادار جستجو و یا هشدار یعنی راداری که برای کشف هدف  و رصد آسمان استفاده می شود رادار درگیری یعنی رادار که دقت کافی برای قفل روی هدف و هدایت سلاح را دارد. برخی رادار ها هر دو توان را دارند.

اولین قدم در بسیاری از الگوریتم ‌های پردازش راداری، حذف نویز از تصاویر رادار می ‌باشد، چرا که بدون حذف نویز این الگوریتم ‌ها نتایج خوبی تولید نمی‌ کنند. برای مثال نویز نقطه ‌ای که به مانند لکه ‌های سیاه یا روشن روی تصاویر رادار می‌باشد، یکی از انواع شایع نویزها می‌باشد. این نویز در گیرنده رادار باقی ‌مانده و موجب پنهان کردن تصاویر و اهداف از دید رادار می‌ گردد. این نویز از نوع پنهان بوده و معمولاً با استفاده از نوعی سر و صدا به عنوان سیگنال ECM به نام " سر و صدا " یا " پارازیت سر و صدا " پنهان شده و انتقال پیدا خواهد کرد این تکنیک اختلال می‌ تواند بر علیه رادار های جستجو بکار رود تا برد قابلیت تشخیص هدف آن ‌ها را خراب کند.خصوصیت این نوع اختلال این است که قدرت آن به صورت متمرکز است (از چند مگاهرتز تا ۱۰ مگاهرتز). از این اختلال برای مختل کردن رادار های خاص استفاده می‌ شود.

پارازیت رگباری یا نویز رگباری یک نوع نویز متراکم است. این نویز متراکم به سادگی پهنای باند را باریک یا مسدود می ‌کند و به همراه سر و صدا به اندازه پهنای باند در گیرنده رادار با قدرت زیادی برای مسدود کردن گیرنده راداری استفاده می ‌شود. این نوع از پارازیت به وسیله سر و صدا از یک پهنای باند وسیعی برای پوشش چند رادار و مسدود کردن آن‌ها در فرکانس‌های مختلف و ایجاد اعوجاج در هر فرکانس، مورد استفاده قرار می ‌گیرد به ‌طوری ‌که یک فرکانس متراکم در یک گروه گسترده از فرکانس را به صورت رگباری جارو می‌کند و باعث اعوجاج خوردن فرکانس مورد نظر می ‌شود.در حالت کلی جمر های فریب دهنده بایستی به دقت مشخصات یک هدف واقعی را برگردانند، تا در فریب رادار موفق شود. به عنوان مثال جمر های تکرار کننده، قابلیت شبیه‌ سازی زیادی به هدف دارند و تکنیک EP یچیده ‌ای در مقابله با آن‌ ها نیاز است. تکنیک‌ هایی که با استفاده از آن برخی ضعف ‌های مدارات گیرنده رادار ردگیری قفل آن را می ‌شکنند.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه بیست و چهارم اردیبهشت ۱۴۰۱

(رادار دهانه ترکیبی) Synthetic-aperture radar علوم مخابرات ؛ عملکرد و ساختار رادار (آرایه ترکیبی SAR) 

نویسنده:  افشین رشید 

(رادار دهانه ترکیبی) Synthetic-aperture radar  رادار روزنه مصنوعی و فناوری سار هم نامیده می ‌شود با تکیه بر همان فناوری  رادار در حال تصویر برداری است و نهایتاً یک تصویر دو بعدی تولید  می‌ کند(رادار دهانه ترکیبی) Synthetic-aperture radar  برای تهیه‌ی یک نقشه دقیق از زمین و عوارض موجود در آن لازم است از یک آنتن طویل استفاده کنیم اما امکان ساخت و بکارگیری راداری با آنتن بزرگ جهت دستیابی به رزولوشن بالا از عوارض زمینی امکان‌پذیر نیست. برای رفع این مشکل از تکنیک ردار دریچه مصنوعی یا SAR استفاده می‌شود. در این تکنیک هواگرد در حال حرکت اقدام به ارسال دریافت امواج کرده و بدین ترتیب یک آنتن طویل شبیه سازی می ‌شود.رادار ها با توجه به فرکانس کار ، محیط عمل ، قدرت فرستنده، حساسیت گیرنده، نوع آنتن و چندین عامل دیگر دسته بندی و هر یک در موارد خاصی به کارگیری می شوند و معمولا هر دسته نوع خاصی از فرستنده و سیستم پردازش سیگنال را مورد استفاده قرار می دهند.

بر اساس یک تقسیم بندی کلاسیک، رادار‌ های تصویرگر را می‌توان به دو دسته بزرگ یعنی رادار‌ های آرایه – حقیقی (RAR) و رادار ‌های آرایه – ترکیبی (SAR) تقسیم بندی کرد که هر کدام ویژگی‌ ها و اهمیت خاص خود را دارند. رادار‌ های روزنه مصنوعی یا همان سار Synthetic Aperture Radar به نوعی از رادار ‌ها اطلاق می‌شود که برای امور نقشه برداری و تصویر برداری از سطح زمین به کار می ‌رود. معمولا این فن ‌آوری در هواپیما‌های شناسایی با اهداف نظامی و غیر نظامی کاربرد دارد.در این رادار ها موج ارسالی به صورت یک پالس با فرکانس مشخص به نام PRF‏(فرکانس تکرار پالس) می باشد. نسبت دوره تناوبPRT‏ زمان تکرار پالس به عرض پالس را نسبت به زمان کار می گویند. 

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه هجدهم اردیبهشت ۱۴۰۱

رادار های آرایه فاز الکترومغناطیسی phased array (ساختار و عملکرد) در (علوم مخابرات)

 نویسنده:  افشین رشید 

در تئوری آنتن ، یک رادار آرایه فاز معمولاً به معنای یک آرایه اسکن شده الکترونیکی ، یک آرایه کنترل شده توسط کامپیوتر است که یک پرتوی امواج رادیویی ایجاد می کند که می تواند به صورت الکترونیکی هدایت شود تا در جهات مختلف بدون حرکت آنتن ها به آن اشاره کند. در رادار آرایه فاز phased array پرتوی امواج رادیویی که در یک جهت خاص حرکت می کنند. تغییر دهنده های فاز موج های رادیویی را که به تدریج از خط بالا می روند به تأخیر می اندازند بنابراین هر آنتن دیرتر از آن در زیر موج خود موج موج خود را ساطع می کند. این امر باعث می شود که موج هواپیمای حاصل در یک زاویه به محور آنتن هدایت شود. با تغییر، تغییر فاز ، کامپیوتر می تواند فوراً زاویه پرتو را تغییر دهد.در یک آنتن آرایه ، جریان فرکانس رادیویی از فرستنده با فاز صحیح به آنتن های فردی تغذیه می شود.به گونه ای که امواج رادیویی از آنتن های جداگانه به یکدیگر اضافه شده و تابش را در جهت دلخواه افزایش می دهند ، در حالی که برای سرکوب اشعه در جهت های ناخواسته لغو می شوند. در یک آرایه فاز ، نیرو از فرستنده از طریق دستگاههایی به نام شیفت فاز ، کنترل شده توسط یک سیستم رایانه ای ، به آنتن ها تغذیه می شود ، می تواند فاز را به صورت الکترونیکی تغییر دهد ، بنابراین پرتوی امواج رادیویی را به جهت دیگری هدایت می کند. از آنجایی که این آرایه برای دستیابی به دقت بالا باید از بسیاری از آنتن های کوچک (گاهی اوقات هزاران آنتن کوچکتر) تشکیل شود ، آرایه های مرحله ای عمدتاً در انتهای فرکانس بالا طیف رادیویی ، در باند UHF و ماکروویو کاربرد دارند . که در آن عناصر آنتن به راحتی کوچک هستند.

برای شناسایی هواپیماها و موشکها ، آرایه های مرحله ای برای استفاده در سیستم های راداری نظامی اختراع شد تا بتوانید پرتوی از امواج رادیویی را به سرعت در سراسر آسمان هدایت کنید. این سیستم ها اکنون به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته و در برنامه های غیر نظامی گسترش یافته است. از اصل آرایه  فاز نیز در آکوستیک استفاده می شود و از آرایه های مرحله ای مبدل های آکوستیک در اسکنر ها و سیستم های سونار نظامی استفاده می شود. اصطلاح "آرایه فاز" نیز در حدی کمتر برای آنتن های آرایه ای بدون  تحرک استفاده میشود.که در آن فاز قدرت تغذیه و در نتیجه الگوی تابش آرایه آنتن ثابت است. به عنوان مثال ، آنتن های رادیویی AM متشکل از رادیوهای مستر چند تغذیه شده برای ایجاد یک الگوی خاص تابش ، "آرایه های مرحله ای" نیز گفته می شود.

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه یازدهم اردیبهشت ۱۴۰۱

بررسی بیشتر قسمت های رادار نفوذ زمین GPR 

نویسنده: افشین رشید 

یک سیستم رادار نفوذ زمین GPR از سه مؤلفه اصلی تشکیل شده است.(واحد کنترل ، آنتن، منبع تغذیه) این رادار به صورت دستی و بیشتر برای اکتشاف به وسیله بازتاب امواج در عمق زمین کاربرد دارد.در ساختار اجزای تشکیل دهنده رادار نفوذ زمین GPR واحد کنترل شامل الکترونیکی است که پالس انرژی راداری را که آنتن به داخل زمین می فرستد ، تحریک می کند. همچنین دارای یک کامپیوتر داخلی و حافظه دیسک سخت / حالت جامد است که می تواند داده ها را برای بررسی بعد از کار میدانی ذخیره کند. برخی از سیستم ها ، با نرم افزار کنترل از پیش بارگذاری شده کنترل می شوند. این سیستم بدون نیاز به بارگیری فایل های رادار در رایانه دیگر ، به پردازش و تفسیر داده ها ی عمق زمین میپردازد .آنتن پالس الکتریکی تولید شده توسط واحد کنترل را دریافت می کند ، آن را تقویت می کند و آن را با فرکانس خاصی به داخل زمین یا رسانه دیگر منتقل می کند. فرکانس آنتن یکی از مهمترین عوامل نفوذ در عمق است. هرچه فرکانس آنتن بیشتر باشد ، کم عمق بیشتری به داخل آن می رود. آنتن فرکانس بالاتر نیز اهداف کوچکتر را "مشاهده" می کند. انتخاب آنتن در  رادار GPR (نفوذ زمین) یکی از مهمترین عوامل در طراحی پیمایشی است. GPR با ارسال یک پالس انرژی کوچک به یک ماده و ثبت قدرت و زمان لازم برای بازگشت هر سیگنال منعکس شده کار می کند. مجموعه ای از پالس ها بر روی یک ناحیه واحد آنچه را اسکن می نامند تشکیل می دهند. بازتاب ها هر زمان که پالس انرژی به ماده ای با خصوصیات هدایت الکتریکی مختلف یا نفوذ دی الکتریک از موادی که در آن وارد شده است ، وارد می شود. قدرت یا دامنه بازتاب توسط کنتراست موجود در دی الکتریک و رسانایی دو ماده تعیین می شود.

مواد با دی الکتریک بالا موج رادار را آهسته می کنند و تا آنجا قادر به نفوذ نخواهند بود. مواد با رسانش بالا سیگنال را به سرعت ضعیف می کنند. اشباع آب دی الکتریک ماده را به طرز چشمگیری بالا می برد ، بنابراین یک منطقه بررسی باید از نظر علائم نفوذ آب به دقت مورد بازرسی قرار گیرد.فلزات به عنوان یک بازتاب دهنده کامل در نظر گرفته می شوند و اجازه نمی دهند هر مقدار سیگنال از آن عبور کند. مواد زیر بشقاب فلزی ، مش فلزی ریز یا کف تابه قابل مشاهده نخواهد بود.انرژی رادار در یک خط مستقیم از آنتن ساطع نمی شود. در شکل مخروطی ساطع می شود. در حالی که برخی از پالس های انرژی GPR به آنتن منعکس شده است ، انرژی همچنان از طریق مواد تا زمانی که آن را از بین ببرد (کاهش می یابد) یا واحد کنترل GPR پنجره زمان خود را باز نگه می دارد ، ادامه می دهد. میزان میرایی سیگنال بسیار متفاوت است و به خواص ماده ای که پالس در آن عبور می کند بستگی دارد.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه دهم اردیبهشت ۱۴۰۱ |

نحوه عملکرد رادار اِکتشاف زمین ( GPR). آنتن فرستنده و آنتن گیرنده ( پالسی) 

نویسنده:  افشین رشید 

نحوه عملکرد آنتن در رادار اکتشاف زمین (GPR). آنتن فرستنده قبل از ضبط آنتن گیرنده ، پالسی را منتشر می کند که روی دو هدف (1 و 2) منعکس می شود. تا زمانی که سرعت امواج الکترومغناطیسی شناخته شود می توان اطلاعات زمان موجود در ردیابی (بازتاب های 1 و 2) را به عمق تبدیل کرد. آنتن ها را می توان در یک پروفایل در تنظیمات افست ثابت یا در تنظیمات میدان CMP منتقل کرد. برای موقعیت یابی و اکتشاف فلزات معدنی در عمق زمین، باید در نیمرخی عمود  بر راستای آن داده برداری کنیم. هنگامی که جهت قطبش میدان الکتریکی با محور طولی یک جسم موازی است، انتظار بازتابها و شکستهایی با دامنه های بزرگ وجود دارد. این موضوع نشان میدهد که جهت مناسب آنتن نسبت به بی هنجاری امواج در اکتشاف فلزات معدنی میتواند اثرات بازتابها و شکستهای بالای سطح زمین را به کمترین مقدار برساند. تقریباً داده ها با نگه داشتن فرستنده و گیرنده در پیکربندی افست ثابت  توسط آنتن های GPR جمع آوری میشود. وقتی دو هدف در یک پس زمینه یکنواخت تعبیه شده اند ، ترسیمی از اثری از جبران ثابت را نشان می دهد. یک بخش GPR از تعداد زیادی اثر جمع آوری شده در طول پروفایل تشکیل شده است و به این ترتیب مشاهده کننده این امکان را می دهد که اهداف را پیدا کند. هر ردیابی تصویر جدید از محیط اکتشاف بدست می آید.

داده ها از عمق زمین با استفاده از  با یک پالس 1000 ولت جمع آوری میشود. آنتن فرستنده یک موجک پهنای باند را اشعه می کند که طیف دامنه ای به اندازه فرکانس مرکز آن دارد: 100 مگاهرتز. آنتن فرستنده الگوی تابش گسترده ای دارد که بین 90 تا 180 درجه می رسد. پیکربندی آنتن دو استاتیک امکان انعطاف پذیری بزرگی از استراتژی های جمع آوری داده را فراهم می آورد. آنتن ها با قدم ثابت 0.20 و 0.25 متر در طول پروفایل کشیده میشوند. 

در بسیاری از نرم افزارها ودستگاههای GPR ،با استفاده از برازش منحنی های سرعت پدیدار شده در رادارگرام مقدار سرعت متوسط سیر موج رادار تعیین میشود.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه یکم اردیبهشت ۱۴۰۱

رادارهای GPR (رادار آنالیز زمین برای اکتشاف) آشنایی و نحوه عملکرد

 نویسنده:  افشین رشید 

رادار نافذ زمین GPR یک روش ژئوفیزیکی غیر مخرب است که بدون ایجاد مزاحمت در زمین ، امواج پروفیل مقطعی تولید می کند. از پروفایل های GPR برای ارزیابی مکان و عمق اشیاء مدفون و برای بررسی حضور و تداوم شرایط و ویژگی های زیرسطحی طبیعی استفاده می شود. GPR با انتقال پالسهای امواج رادیویی با فرکانس بالا از طریق مبدل یا آنتن ، به داخل زمین عمل می کند. انرژی منتقل شده از اشیاء مختلف دفن شده یا با تماس های مشخص بین مواد مختلف زمین بازتاب می یابد. سپس آنتن موج های منعکس شده را دریافت می کند و آنها را در رایانه ذخیره می کند.رادار نفوذی زمین GPR روشی ژئوفیزیکی بر پایـه انتـشار امـواج الکترو مغناطیسی است که درحکم روشی غیرمخرب بـرای به تصویر در آوردن لایه ها و بی هنجاری های زیرسطحی به کار می رود.ایـن روش بـه ســرعت بــه منزلــۀ یــک روش قابــل اعتمــاد در زمینــه هــای مهندسی عمران، باستان شناسی و کاربردهای دیگر شـناخته شده است .به طورکلی موفقیت در روش GPR ،به عواملی همچـون جنس خاک منطقه، نوع بی هنجاری و هدف مورد بررسی، طراحی صحیح عملیات برداشت و انتخاب درست آنـتن و درنهایت به کارگیری پارامترهای پردازشی مناسـب وابـسته اســت. دو عامــل خــاک محــل برداشــت و هــدف مــورد بررسی، عوامل خارج از کنترل هستند  Rx به معنای امواج گیرنده حامل و TX به معنای امواج فرستنده حامل میباشد .که این (بسامد) در سیستم شناسایی رادار GPR مورد استفاده قرار میگیرد.انتخاب آنتن با توجـه بـه حـد تفکیـک هـر آنـتن ، اهمیـت زیادی دارد پردازش در GPR باید با توجه به شرایط ویژه هــر تحقیــق انجــام پــذیرد؛ چرا کــه بــه همــان انــدازه کــه به کارگیری پارامترهای پردازشی مناسب ممکن است مفید باشد؛ پردازش نامناسب میتواند گمراه کننده باشد.  ایجاد مسیرهای جدید برای کابـل و یـا لولـه گـذاری در زیر زمین و همچنـین نگهـداری از تاسیـسات زیرسـطحی و محافظــــت از آن، هنگــــام عملیــــات خــــاکبرداری و ساخت و ساز، نیازمند داشتن آگـاهی کامـل از محـل دقیـق تاسیـسات زیـر سـطحی اسـت. توانـایی GPR بـا توجـه بـه وضوح رادارگرام ها، باعث شده است که این روش به منزلۀ روشی با دقت زیاد، در مکـان هـایی ماننـد خیابـان هـای پر تردد و یا سازه های عظیم به کار رود.

(بلوک دیاگرام) رادار های GPR (رادار آنالیز زمین برای اکتشاف)

در این روش آنتن هایی با پهناهای نوار بسامدی متفاوت(10-2000 مگاهرتز ) به کار گرفته می شود. طیف بسامدی با نام بسامد مرکزی آنتن استفاده شده در برداشت مشخص میشود. بسامد مرکزی، هم عمق نفـوذی موجـک GPR و هم تفکیک پذیری زمـانی و مکـانی رادار گـرام هـا را معـین مــیکنــد.(بنــابر ایــن چگونگی انتخاب آنتن، اصلی ترین عامل در برداشت هـای رادار به شمار می آید. برای مکان یابی بی هنجـاری هـایی بـا اندازه های متفاوت و طبیعتاً در عمـق هـای گونـاگون، یـک سری از مقاطع رادار برداشت شده بـا آنـتن هـای گونـاگون لازم است در برخـی از پروژه ها بـه جـای اسـتفاده از چنـد آنـتن بـا بـسامدهـای گوناگون ، از روشی به نام ترکیب چند بسامدی (Multiple compositing frequency) اسـتفاده مـی شود اگر چـه روش ترکیـب بـه منزلـۀ روشـی کم هزینه، می تواند تا حد مطلوبی موجب افزایش کیفیت و وضوح رادار گرام شود اما روش سـخت افـزاری اسـتفاده از چند آنتن و سـپس بـه کـارگیری پـردازش هـای خـاص هـر آنتن، مزیت های بیشتری از جمله کیفیت داده هـا و وضـوح بیشتر رادار گرام ها را دارد. این موضوع به یک تفسیر جامع برگرفته از چنـد رادار گـرام بـا آنـتن هـای گونـاگون منجـرخواهد شـد. اگـر نوارهـای بـسامدی، بـا توجـه بـه عمـق و چگونگی اهداف مورد بررسی، به درستی انتخاب شـوند و برای یک بررسی مـوردی از چنـدین آنـتن بـا بـسامد هـای مرکـزی متفـاوت اسـتفاده شـود،آنگاه در حین اکتشاف دارای حساسیت در عمق بیشتری خواهد بود.

آنتن GPR در واقع پالس انرژی الکترومغناطیسی را به داخل زمین منتقل می کند. هنگامی که این انرژی به یک جسم می رسد ، پژواک می شود و توسط گیرنده آنتن اسیر می شود. نرم افزارهای رایانه ای از فرکانس پالس های منتقل شده و میزان تأخیر زمانی بین انتقال پالس ها و دریافت ها برای تهیه اطلاعات در مورد هدف استفاده می کنند. دامنه و وضوح عمق مربوط به فرکانس رادار ، قدرت انتقال یافته ، خاصیت الکترومغناطیسی مواد زمینی (خاک) و همچنین به شکل و مشخصات اهداف است.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه بیست و هفتم فروردین ۱۴۰۱

مهمترین اعمالی که یک رادار می تواند انجام دهد 

نویسنده: افشین رشید 

نکته: مهمترین اعمالی که یک رادار می تواند انجام دهد عبارتند از : 1 -واضح سازی اهداف ، 2 -آشکارسازی ، 3 -اندازه گیری ، 4 -دسته بندی

واضح سازی اهداف مربوط به توانایی رادار در جداسازی سیگنال هدف مطلوب از دیگر اهداف و جداسازی سیگنال مطلوب از سیگنالهای نامطلوب (نویز و موانع) می باشد . در حالت ایده آل می خواهیم که سیگنال اهداف مختلف مستقل از نزدیکی آنها به یکدیگر، از هم متمایز باشند . یکی از عوامل موثر در قابلیت تمایز بین اهداف، سیگنال ارسالی است. پهنای باند بزرگتر برای سیگنال ارسالی وضوح بهتری در پارامتر فاصله را در پی دارد. در حالیکه طول پالس طولانی تر منجر به وضوح بیشتری در فرکانس می گردد. همچنین خصوصیات آنتن نیز در آن موثر است. آنتن ها یی با پهنای باند فضایی کوچک وضوح بهتری را در موقعیت هدف نتیجه می دهد. عمل آشکارسازی شامل تشخیص حضور سیگنال بازگشتی از هدف مطلوب است. این مسئله به ظاهر ساده بنظر می رسد، اما در عمل به علت وجود سیگنال های ناخواسته و نویز گیرنده، عملی پیچیده است. می توان با طراحی مناسب گیرنده و ارسال سیگنالی با انرژی بیشتر در هر پالس اثر نویز را کاهش داد. همچنین با طراحی سیگنال ارسالی و روشهای پردازش سیگنال می توان میزان حضور سیگنال موانع را کم کرد. برای مشخص شدن محل جسم به تعریف دستگاه مختصات نیاز داریم. 

اندازه گیری فاصله هدف بطور ضمنی در نام رادار نهفته است. اگر چه امروزه رادار های مدرن معمولا پارامترهایی بیشتر از فاصله شعاعی را اندازه گیری می کنند. آنها قادرند موقعیت هدف در فضای سه بعدی، بردار سرعت هدف (شامل سرعت آن در سه مولفه فضا)، جهت زاویه ای و بردار سرعت زاویه ای (نرخ تغییر زاویه در هر دو مولفه زاویه ای) را نیز بدست آورند. تمام این اندازه گیری ها می تواند بطور همزمان برای چند هدف در شرایطی که نویز و موانع نیز حضور دارند، محاسبه شود. اندازه سرعت شعاعی هدف با تغییر فاصله در یک بازه زمانی و یا از طرق شیفت فرکانس داپلر قابل اندازه گیری است. سرعت مطلق و جهت حرکت یک هدف متحرک با ردیابی آن می تواند بدست آید که از اندازه گیری های رادار از محل هدف در یک بازه زمانی محاسبه می شود. به همین روش می توان سرعت زوایه ای را نیز اندازه گیری کرد. بدست آوردن جهت زاویه هدف در یک بعد زاویه ای توسط دو بیم آنتن انجام می شود. این دو بیم به میزان کمی در زاویه جابجا می شوند و با مقایسه اندازه بازگشتی دریافت شده در هر بیم، اندازه زاویه بدست می آید. برای اندازه گیری در هر دو بعد زاویه ای به چهار بیم آنتن نیاز داریم و دقت این اندازه گیری به اندازه آنتن وابسته می باشد . صفحه نمایش رادار برای نشان دادن نتایج بدست آمده به صورت بصری برای کاربر می باشد و دارای انواع مختلفی است. سه نوع از نمایشگرهایی که امروزه در رادارهای کلاسیک بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد در اسکوپ تصویر بالا ، جهت عمودی، تابعی از قدرت سیگنال پوش موج بازگشتی از هدف است. این تابعیت می تواند به صورت خطی یا لگاریتمی باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه یازدهم فروردین ۱۴۰۱ |

(علوم مخابرات) 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 که عملکرد 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 پنجشنبه چهارم فروردین ۱۴۰۱ |

(علوم مخابرات ) 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 P و 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 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.در مواردی 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 دوشنبه یکم فروردین ۱۴۰۱ |

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

رادارگریز و (رادارگریزی technology Stealth) نحوه عملکرد و کاربرد (علوم مخابرات)

نویسنده: افشین رشید

در برخی موارد رادار گریز ها با ارسال امواج VHF توسط رادار قابل شناسایی میباشند. و این ناشی از اختلافات سیگنال های بازگشتی است که در هنگام ارسال هیچ اختلافی (درواقع اختلاف فاز) با هم نداشتند. همچنین تداخل کمتر و مزایای سیگنالی بهتری در این روش نسبت به روش نامنسجم دارد.رادارگریزی (Stealth) به عمل پنهان شدن یا گریختن از دید رادار و وسایل آشکارساز گفته می‌شود. رادارگریزی بیش از اینکه یک تکنولوژی باشد، یک مفهوم است که گستره وسیعی از تکنولوژی ها و ویژگی های طراحی را در بر می گیرد. به عنوان یک مفهوم، رادارگریزی چیز جدیدی نیست. در مورد هواپیما ها، رادارگریزی به معنی پنهان شدن در برابر آشکار سازی توسط رادار است. 

در کل میتوان گفت فناوری رادارگریزی/Stealth technology» به مجموعه‌ای از اقدامات متقابل الکترونیکی و تاکتیک‌های نظامی است که باعث سخت‌تر شدن شناسایی تجهیزات و تسلیحات نظامی توسط رادار دشمن می‌شود.این تکنولوژی با این که نمی‌تواند به طور کامل امکان شناسایی هواپیما، زیردریایی، موشک یا ناو یا هر وسیله رادارگریز دیگری را از بین ببرد. اما با کاهش سطح مقطع راداری آن، فاصله‌ای که رادار می‌تواند به طور موثر آن را شناسایی کند به شدت کاهش می‌دهد. تاکتیک‌هایی مانند پرواز در ارتفاع بسیار پایین یا بالا، طراحی بدنه به شکلی که امواج راداری را منحرف کنند یا استفاده از موادی که امواج راداری را جذب می‌کنند از جمله روش‌هایی است که برای رادارگریز کردن یک شی استفاده می‌شوند.

چرا رادارگریزی؟؟؟

در مورد هواپیماها، رادارگریزی به معنی پنهان شدن در برابر آشکار سازی توسط رادار است. پس از جنگ دوم جهانی برخی طراحان هواپیما و استراتژیست ها نیاز به طراحی هواپیمایی که خط اثر راداری (radar signature) کوچکی داشته باشد را احساس کردند (یک خط اثر راداری بزرگی اثری است که یک هواپیما بر روی صفحه رادار در یک زاویه و مسافت مشخص بجای می گذارد. از خط اثر راداری اغلب به سطح مقطع راداری یا radar cross section یاد می شود). ولیکن به مدت چندین سال، توانایی آنها برای پنهان شدن از رادار به دلایل متعددی محدود بود. یک محدودیت عمده،‌ ناتوانی طراحان هواپیما در تعیین نحوه دقیق انعکاس امواج رادار از روی هواپیما بود. و با شناسایی در رادار مورد هدف سیستم های پرتاب زمینی موشک قرار میگرفت .

برای همین رویکرد رادارگریزی مورد توجه قرار گرفت.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه بیست و پنجم بهمن ۱۴۰۰

سیستمهای  ESM (Electronic Support Measures) امواج ضد راداری (علوم 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 جمعه بیست و چهارم دی ۱۴۰۰

رادارهای آرایه فازی (رادار SAR ؛ mono pulse) علوم مخابرات

نویسنده: افشین رشید

رادارهای آرایه فازی
به طور خلاصه در رادارهای آرایه فازی تعدادی آنتن، سیگنال‌های با فاز متفاوت از یکدیگر تولید می‌کنند که این امر سبب تقویت سیگنال در جهت دلخواه و تضعیف آن در جهت‌های نامناسب می‌شود. لذا به کمک این رادارها می‌توان بدون نیاز به حرکت دادن مکانیکی جهت لوب اصلی آنتن را تغییر داد. علاوه بر این با توجه به تعدد آرایه‌های ارسال، دریافت می‌توان هر تعداد از آرایه‌های یک آنتن را برای کار خاصی اختصاص داد.
دو گونه‌ی اصلی رادارهای آرایه فازی عبارت‌اند از:
1- غیرفعال: در این نوع رادارها تغذیه‌ی کلیه‌ی آنتن‌ها توسط یک منبع مولد واحد صورت می‌گیرد و به کمک شیفت‌دهند‌های فاز می‌توان فاز خروجی هر آرایه را تغییر داد. در این نوع آنتن تنها یک پرتو اصلی می‌توان تولید کرد.
2- فعال: در این نوع رادارها هر آرایه مولد مستقلی دارد لذا کنترل بیشتری بر روی آرایه‌ها وجود داشته و امکان تولید چندین پرتو اصلی وجود دارد. لازم به ذکر است قیمت تمام شده‌ی این نوع آنتن به علت پیچیدگی‌های فراوان بیش از نوع غیرفعال است.
همانطور که در ساختار آنتن آرایه فازی امواج تولیدی مولد ابتدا وارد شیفت دهنده شده سپس به تعدادی آرایه ارسال دریافت وارد می‌شود. با کنترل شیفت دهند‌ی فاز می‌توان پرتو دلخواه را تولید کرد.

رادارهای SAR
برای تهیه‌ی یک نقشه دقیق از زمین و عوارض موجود در آن لازم است از یک آنتن طویل استفاده کنیم اما امکان ساخت و بکارگیری راداری با آنتن بزرگ جهت دستیابی به رزولوشن بالا از عوارض زمینی امکان‌پذیر نیست. برای رفع این مشکل از تکنیک ردار دریچه مصنوعی یا SAR استفاده می‌شود. در این تکنیک هواگرد در حال حرکت اقدام به ارسال دریافت امواج کرده و بدین ترتیب یک آنتن طویل شبیه سازی می‌شود.

رادار منوپالس Monopulse

نام گذاری این نوع رادارها از آنجایی است که این رادار به کمک چند المان دریافت کننده (به طور معمول چهار المان) و تاباندن تنها یک پالس اطلاعات مورد نیاز از هدف را استخراج می‌کنند. از طریق مقایسه فاز و دامنه امواج ورودی به هر المان و انجام برخی محاسبات اطلاعات مورد هدف نیاز استخراج خواهد شد.

نوشته شده توسط افشین رشید در چهارشنبه بیست و چهارم آذر ۱۴۰۰

نحوه عملکرد رادارهای بای‌استاتیک Bistatic (علوم مخابرات )

نویسنده: افشین رشید

یک رادار بای‌استاتیک  در باند 390 الی 430 مگاهرتز کار می کند. 

رادارهای بای‌استاتیک Bistatic
در این نوع رادارها آنتن گیرنده و فرستنده در فاصله‌ای بسیار دور از یکدیگر قرار دارند.این امر سبب جلوگیری از تداخل مد فرستندگی/گیرندگی می‌شود و علاوه بر این سبب کاهش آسیب‌پذیری سامانه در برابر حملات هوایی می‌شود چرا که می‌توان چندین آنتن گیرنده‌ی پسیو را با یک فرستنده بکار گرفت. از این نوع رادار جهت رهگیری هواگردهایی که با فرم‌دهی خاص بدنه از دید رادار پنهان می‌شوند کاربرد دارد. در این نوع رادارها سیگنال پس از طی فاصله‌ی RT به هدف رسیده و بازتاب آن با طی فاصله‌ی RR به گیرنده می‌رسد. لذا مجموع این فاصله را می‌توانیم به کمک فرمول زیر در صفحه رادار بیابیم:

{Ct=Rr+Rt}

در کل دسته‌بندی انواع رادارها را می‌توان بر اساس به سخت‌افزار، نرم‌افزار، تکنیک‌های پردازش سیگنال، نوع کارکرد، فرکانس کاری و... انجام داد.

نقش اصلیِ یک سامانهٔ راداری، نظارت بر یک گسترهٔ بزرگ و تشخیص جسم‌های متحرک، ردیابی هدف‌ها و استخراج مشخصه‌هایی مانند فاصله، جهت، سرعت، ارتفاع و اندازهٔ هدف است. رادارهای نظامی برای کاربردهای نظارت، ردیابی هدف، هدایت و ناوبری ، و دیدن از پشت موانع ساخته می‌شوند.  

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه بیست و سوم آبان ۱۴۰۰

رادارهای مونواستاتیک Monostatic ( علوم مخابرات)

فرکانس هایی که در دسته وی-اچ-اف (VHF ) قرار می گیرند از قابلیت بالایی در کشف اهداف پنهان کار برخوردارند .

رادارهای مونواستاتیک Monostatic 
رادارهایی که فرستنده و گیرنده‌ی آنها در یک نقطه واقع است را مونواستاتیک می‌نامیم. در واقع فاصله‌ی بین گیرنده و فرستنده در ای رادارها بسیار کوچکتر از فاصله نقطه‌ی استقرار رادار نسبت به هدف است لذا فرستنده و گیرنده یک فضای یکسان را پوشش می‌دهند. در اغلب موارد فرستنده و گیرنده‌ی رادار مونواستاتیک در یک سامانه تعبیه شده و از یک آنتن استفاده می‌کنند. جداسازی دو مود کاری گیرندگی و فرستندگی در این رادارهایی که از یک آنتن گیرنده فرستنده استفاده می کنند توسط واحدی به نام سلول گیرنده/فرستنده یا T/R cellیا داپلکسر Duplexer صورت می‌گیرد. این سلول وظیفه دارد در حالت فرستندگی ورودی گیرنده را بلوکه کند.  در این رادارها به کمک اندازه‌گیری زمان رفت و برگشت سیگنال و ضرب آن در سرعت حرکت موج (سرعت نور) فاصله هدف استخراج می‌شود. همچنین سرعت هدف را می‌توان به کمک خاصیت شیفت داپلر فرکانس اکو هدف محرک تشخیص داد.

کاربرد و کارکرد  رادارهای مونواستاتیک

رادار جستجو و نظارت هوایی مونواستاتیک با برد نسبتاً بالا و دو بعدی و همچنین با برد در حدود 300 کیلومتر و سه بعدی و نمونه ای با قابلیت مقابله با جنگ الکترونیک تا 360 کیلومتر و انواعی از رادارهای پسیو است. فرکانس هایی که در دسته وی-اچ-اف قرار می گیرند از قابلیت بالایی در کشف اهداف پنهان کار برخوردارند .

گفتنی است رادارهایی که در آن فرستنده و گیرنده یکی هستند مونواستاتیک، آنهایی که فرستنده و گیرنده در دو نقطه متفاوت و فاصله دار هستند بایاستاتیک و مجموعه هایی با چند گیرنده و چند فرستنده جدا از هم مولتی استاتیک گفته می شود.گفتنی است یکی از روش های پنهان کاری رادار استفاده از سطوح زاویه دار یا منحنی در بدنه هواگرد به طوری است که بازتابش امواج به محل فرستنده برنگردد. با استفاده از رادارهایی با فرستنده و گیرنده فاصله دار که در محل های متفاوتی نصب شده اند، بازتاب های حاصله از هواگرد رادار گریز توسط گیرنده ای دیگر دریافت شده و در نتیجه هدف کشف می شود.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه پانزدهم آبان ۱۴۰۰

رادار پالسی (تپی) نحوه عملکرد و کاربرد (علوم مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

دسته‌ بندی انواع رادارها را می‌توان بر اساس به سخت‌افزار، نرم‌افزار، تکنیک‌های پردازش سیگنال، نوع کارکرد، فرکانس کاری و... انجام داد.

رادارهای پالسی Pulsed (تپی)
رادار پالسی راداری است که ابتدا یک پالس ارسال می‌کند و سپس منتظر رسیدن اکو اهداف می‌ماند. این امر مانع از تداخل بین گیرندگی و فرستندگی می‌شود و امکان استفاده از یک آنتن واحد به عنوان گیرنده و فرستنده را فراهم می‌آورد. با اندازه‌گیری زمان بین ارسال و دریافت می‌توان برد هدف را بدست آورد (در رادارهای مونواستاتیک)

از آنجا که رادارهای مونواستاتیک نمی‌توانند همزمان به ارسال و دریافت امواج مبادرت ورزند دارای برد کور هستند که از طریق فرمول زیر قابل محاسبه است: 

 ¥ ⅔CT² =RM

به عبارت دیگر رادار زمانی در مد گیرندگی قرار دارد که انتهای پالس ارسالی از آنتن خارج شده باشد. شایان ذکر است ممکن است پس از ارسال دو پالس اکوی پالس اول به رادار برسد که در این حالت دچار ابهام در برد خواهیم شد.حال اگر یک رادار پالسی از خاصیت شیفت داپلر جهت استخراج سرعت هدف استفاده کند به آن رادار پالس داپلری می‌گوییم.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه بیست و دوم مهر ۱۴۰۰

 رادار چیست؟؟ (انواع رادار ؛ عملکرد و کاربرد ) علومِ مخابرات

نویسنده : دکتر افشین رشید

رادار یک دستگاه رادیویی است که برای مشاهده اجسام و اندازه‌گیری برخی ویژگی‌های آنها به وسیله امواج الکترومغناطیسی به کار می‌رود. کاربرد اصلی رادار و محل پیدایش و رشد آن در صنایع نظامی و هوانوردی ؛ دریایی است.

نقش اصلی یک سیستم راداری نظارت بر یک محدوده بزرگ و تشخیص اجسام متحرک، ردیابی اهداف و استخراج مشخصاتی مانند سرعت و ارتفاع و ... می‌باشد.

رادار(radio detection and ranging) مخفف وبه معنای آشکارسازی به کمک امواج مایکرویو است .به طور کلی می توان عملکرد رادار را در چگونگی عملکرد سنسورهای آن خلاصه کرد . سنسورها سیگنال های مایکرویو را به سمت اهدف مورد نظر ارسال کرده وسپس سیگنال های بازتابیده شده از سطوح مختلف را شناسایی می کند

. قدرت (میزان انرژی) سیگنالهای پراکنده شده جهت تفکیک اهداف مورد استفاده قرارمی گیرد . با اندازه گیری فاصه زمانی بین ارسال ودریافت سیگنال ها می توان فاصله تا اهداف را مشخص کرد . از مزایای شاخص رادار می توان به عملکرد رادار در شب یا روز وهمچنین قابلیت تصویربرداری درشرایط آب و هوایی مختلف اشاره کرد. امواج مایکرویو قادر به نفوذ در ابر مه ,گردوغبار وباران می باشند . از آنجایی که عملکرد رادار با طرز کار سنسورهایی که با طیف های مرئی ومادون قرمز کار می کنند متفاوت است لذا می توان با تلفیق اطلاعات بدست آمده تصاویر دقیقی را بدست آورد.

انواع رادار(نحوه عملکرد و کاربرد) :

نواع رادار

رادارها با توجه به فرکانس کار ، محیط عمل ، قدرت فرستنده، حساسیت گیرنده، نوع آنتن و چندین عامل دیگر دسته بندی و هر یک در موارد خاصی به کارگیری می شوند و معمولا هر دسته نوع خاصی از فرستنده و سیستم پردازش سیگنال را مورد استفاده قرار می دهند .

_ موج رادار پالسی رادار موج پیوسته(سینوسی) 

مکانیسم عمل همانطور که امواج دریا و امواج صوتی پس از رسیدن به مانعی منعکس می‌شوند، امواج الکترومغناطیسی هم وقتی به مانعی برخورد کردند، بر می‌گردند و ما را از وجود آن آگاه می‌سازند. به کمک امواج الکترومغناطیسی نه تنها از وجود اجسام در فاصله دور باخبر می‌شویم، بلکه بطور دقیق تعیین می‌کنیم که آیا ساکن هستند یا از ما دور و یا به ما نزدیک می‌شوند ؛ حتی سرعت جسم نیز بخوبی قابل محاسبه است.

کاربردها نظارت و رهگیری هواپیماها و موشکها نظارت و رهگیری اهداف دریایی یا زمینی نظارت و رهگیری اجرام فضایی هواشناسی اندازه گیری سرعت وسایل نقلیه رادار؛ برای تصویر دو-بعدی و سه-بعدی پیداکردن مین در زمین فرود(برای نمونه برای هواپیما) دقیق عکسبرادری از کره‌های دیگر با رادار تصویری پرهیز تصادم پیدا کردن آب در مناطق شنزار و خشک نظارت بر اهداف جنبنده در زمین نظارت بر اهداف جنبنده در مناطق پردرخت و جنگل های انبوه از موارد کاربرد رادار میباشد.

رادارهای پالسی (Pulse Transmission)

در این رادارها موج ارسالی به صورت یک پالس با فرکانس مشخص به نام PRF‏(فرکانس تکرار پالس) می باشد. نسبت دوره تناوبPRT‏ زمان تکرار پالس به عرض پالس را نسبت به زمان کار می گویند. رادارهای پالسی با توجه به دوره تناوب و نسبت زمان کار دارای تنوع بوده که به مواردی از آنها اشاره می شود :

۱- رادارهای پالسی معمولی . در این رادارها معمولا عرض پالس در حدود چند میکروثانیه است و نسبت زمان کار بین حدود ۰٫۰۱ ‏  تا ۰٫۰۰۱ تغییر می کند. از این رادارها جهت هواشناسی و دیده بانی و مراقبت هوایی استفاده می شود.

۲- رادارهای پالسی با قدرت تفکیک بالا (High Resolution‏). در این رادارها عرض پالسی بسیار کوچک انتخاب می شود و چون میزان دقت در تشخیص فاصله توسط عرض پالسی مشخص می گردد دارای دقت بالایی در تشخیص فاصله هدف می باشد. (هر قدر عرض پالس کوچکتر باشد محاسبه فاصله دقیقتر است.) این رادارها برای آشکار سازی اهداف ساکن در حضور کلاتر (سیگنالهای برگشتی ناخواسته به صفحه رادار) و نیز تشخیص یک هدف در میان چند هدف نزدیک به هم قابل استفاده می باشد.

۳- رادار پالس فشرده(Pulse Compression‏) . این رادار از پالس های با عرض زیاد استفاده می نماید و برای افزایش دقت از مدولاسیون فاز یا فرکانس در هر پالس استفاده می کند. در نتیجه ضمن افزایش پهنای باند تشخیص دقیق فاصله اهداف نیز حاصل می شود و نسبت به رادار نوع قبلی دارای این مزیت است که توان پیک (حداکثر توان) فرستنده را در حد معتدلی نگاه می دارد .

رادار موج پیوسته (CW)

‏این رادار دارای نسبت زمان کار واحد می باشد،یعنی موج ارسالی به صورت پیوسته است . این نوع رادار نیز دارای انواع مختلف به ترتیب زیر است :

۱- ‏رادار موج پیوسته معمولی : در این نوع رادار می توان سرعت و جهت حرکت هدف را در راستای خط واصل رادار تشخیص داد و امکان تشخیص فاصله به دلیل عدم استفاده از هرگونه مدولاسیون وجود ندارد و معمولا در ناوبری هوایی کاربرد دارند .

۲- رادار موج پیوسته مدوله شده فرکانس : در این رادار از مدولاسیون فرکانس برای افزایش پهنای باند و ایجاد امکان تشخیص فاصله استفاده می شود. از مهم ترین کاربردهای این نوع رادار ارتفاع سنجهای هواپیما می باشد.

۳- رادار موج پیوسته چند فرکانسه : در این نوع رادار با توجه به اختلاف فاز موج دریافتی از یک هدف در فرکانسهای مختلف می توان فاصله هدف را تشخیص داد.

رادار روزنه مصنوعی (Synthetic Aperture Radar‏)

د‏ر این رادار معمولا بیم آنتن در جهت عمود بر مسیر حرکت تنظیم می شود ‏و دارای دقت بالایی در زاویه است .

عملکرد آنها مانند یک آنتن ساکن با تعداد زیادی آرایه می باشد. خروجی این نوع رادار یک تصویر با دقت بالا از صحنه ی مورد ‏نظر می باشد. رادارهای فوق به دلیل ایجاد تصاویر د‏قیق کاربرد‏های فراوانی د‏ر علم زمین شناسی و جغرافی و همچنین د‏ر امور نظامی پیدا کردند. این رادار حتی قاد‏ر به ایجاد ‏تصاویر سه بعدی از اشیا و اهداف می باشد .

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه بیست و دوم شهریور ۱۴۰۰

از بین بردن در همریختگی ناشی از اهداف ثابت در رادارها و سونارهای دریایی active sonar ؛ passive sonar (علوم مخابرات)

(تفاوت رادار با سونار sonar) بلوک دیاگرام یک رادار نسبتاً پیشرفته نشانگر از استفاده بخش ها و ماژول های مخابراتی مختلف در آن از (داپلکسر تا میکسر ) و نهایتاً Antena

تکنولوژی سونار چیست؟

سونار (sonar) ، ناوبری و تشخیص فاصله توسط صوت ( sound navigation and ranging)، تکنولوژی است که با استفاده از انتشار صدا در زیر آب قادر به شناسایی دیگر ناوها یا کشتی ها است

امروزه فیلترهای شانه ای در کاربرد های گسترده ای نظیر حذف نمودن هارمونیک های خطوط تغذیه و از بین بردن در همریختگی ناشی ازاهداف ثابت در رادارها و سونارهای نشان دهنده هدف متحرک استفاده می شوند.

تصویربرداری از اهداف زیر آب با استفاده از امواج صوتی، (sonar )

تصویربرداری از اهداف زیر آب با استفاده از امواج صوتی، مشابه روش به کار رفته در رادار روزنه مصنوعی، امکان پذیر است و در سال های اخیر در پژوهش های متعددی به موضوع سونار روزنه مصنوعی پرداخته شده است. در مواردی که نیاز به تصویربرداری از اهداف زیر آبی متحرک باشد، ایده سونار روزنه مصنوعی معکوس با الهام گرفتن از رادار روزنه مصنوعی معکوس قابل به کارگیری است اما باید شرایط و محدودیت های کانال زیر آب، مدنظر قرارگیرد. در سونار روزنه مصنوعی معکوس تک پایه و چالش های به کارگیری آن، سونار روزنه مصنوعی معکوس چندپایه ای پیشنهاد خواهد شد که با شرایط و هندسه خاص قرارگیری و با استفاده از منابع مجازی ایجاد شده به دلیل نحوه انتشار امواج در آب های کم عمق، تصاویر باکیفیت تری از اهداف متحرک زیر آب نسبت به حالت تک پایه ایجاد خواهد کرد. کیفیت بهتر تصاویر به دلیل دستیابی به چندگانگی مکانی ناشی از چندپایه کردن مجازی سونارهاست که با استفاده از خاصیت آب های کم عمق و چندمسیرگی موجود در آن و با استفاده از تنها یک فرستنده واقعی ایجاد گشته است.

تفاوت سونار با رادار:
رادارها امواج الکترومغناطیسی به کار می برند،  و سونارها  از امواج فراصوتی، که مانند امواج صوتی، ولی دارای بسامد بسیار بالا هستند استفاده می کنند. امواج فراصوتی هم مانند امواج صوتی و نور بازتابش می شوند. به کمک این امواج بازتابش شده ی نقشه ی سطح زیر دریاها و جای پستی و بلندی ها کاملاً مشخص می شود.

شرط عملکرد سیستم سونار :
نسبت سیگنال به پارازیت مشخص میکند که آیا سونار می تواند سیگنال هایی را در حضور پارازیت های زمینه در اقیانوس مشخص کند یا خیر.
برای این کار مواردی از جمله مرتبه منبع ، انتشار صدا ، جذب صدا ، اتلاف در انعکاس ، صداهای محدود و ویژگی های دریافت کننده در نظر گرفته می شود.

انواع سونار:

سونار دو نوع است :
۱) (سونار فعال)Active Sonar
۲) (سونار غیر فعال)Passive Sonar
سونار فعال ( محدوده پژواک ):
سیستم سونار فعال ، مثل ماهی یابها ، صداهای پژواک و سونارهای  نظامی یک پالس صدا را می فرستند و منتظر پژواک آن می مانند . در سیستم سونار  فعال منبع مانند یک دریافت کننده عمل میکند.

عملکرد سونار active فعال:
معادله باید موارد زیر را در نظر بگیرد:
بلندی شدت منبع صدا (مرتبه منبع)
انتشار صدا و میرایی هنگامی که پالس صدا از سونار به سوی هدف حرکت میکند(اتلاف حرکتی)
مقدار صدای منعکس و برگردانده شده به سمت سونار  توسط هدف (توانایی هدف)
انتشار صدا و میرایی هنگامی که پالس منعکس شده به سوی دریافت کننده برمیگردد(اتلاف حرکتی)
پارازیتهای زمینه در دریافت کننده(مرتبه پارازیتها)
عبارتها در معادلات سونار بر حسب دسیبل هستند و با یکدیگر جمع میشوند تا معادلات سونار را بوجود آورند.

 عملکرد سونار passive غیر فعال:

سونار  غیر فعال با ایجاد پالس های صوتی (معروف به پینگ) ، وسپس گوش دادن به پالس بازگشتی عمل میکند . برای تشخیص فاصله از هدف ، شخص می تواند مدت زمان بین دریافت و ارسال پالس را اندازه گیری کند. برای اندازه گیری جهت و راستای هدف می توان از هیدروفونیک های متعدد استفاده کرده ، و سپس زمان دریافت پالس توسط هر یک از این هیدروفون ها را اندازه گرفت ، و با مقایسه این زمان ها به راحتی می توان جهت و راستای هدف را تعیین نمود .

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه بیست و یکم مرداد ۱۴۰۰

(علوم مخابرات ) 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 P و 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 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.در مواردی 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 یکشنبه بیستم تیر ۱۴۰۰

تداخل امواج رادیویی و نویز (مخابرات ) امنیت سیگنال چیست؟

طیف امواج رادیویی یک مقوله سه بعدی (زمان- مکان - فرکانس) است بطوریکه با تغییر یکی از ابعاد بدفعات مورد استفاده واقع میشود و بستر لازم برای تأمین هرگونه ارتباط رادیویی است. طیف امواج رادیویی از دو بعد نرم افزاری و سخت افزاری قابل بررسی است. طیف فرکانس رادیویی بستر لازم برای تأمین هرگونه ارتباط بیسیمی درباندهای مختلف طیف رادیویی است. امواج در فرکانسهای مختلف، دارای ویژگیهای مختلف انتشاری میباشند. براساس قابلیتهاو ویژگیهای مختلف انتشاری امواج رادیویی ، سرویس های رادیویی مختلفی طراحی میشود. استفاده صحیح و اصولی از طیف امواج رادیویی نیازمند شناخت کافی از فن آوری روز علم ارتباطات، ارزیابی واقعی میزان تقاضا و آشنائی کامل با چگونگی بکارگیری آن است.

عملکرد ازفضای فرکانس گسترده و وسیع است عبارت است نظارت براطلاع رسانی و عملکرد مجموعه ایستگاههای فرستنده وگیرنده رادیوبیسیم شامل (تکرارکننده ،ثابت، سیارودستی) که بوسیله کاربران متعدد مورد استفاده قرارمیگیرد.

تداخل امواج رادیویی

یکی از مشکلات هرسیستم رادیویی تداخلات امواج رادیویی است. تداخل رادیویی عبارت است ازهرنوع عاملی یا علتی که درراه ارسال ودرک پیام اختلال ایجادکندکه میتوان به دونوع داخلی وخارجی تقسیم نمود.اثرانرژی ناخواسته سیگنالهای بیگانه یا فرستنده های دیگر رادیویی برگیرنده یک سیستم رادیویی وتداخل کانالهای مجاوریا هم کانال ایستگاههای رادیویی میباشد. تداخل غالبا درسیستمهای رادیویی که آنتن گیرنده دریک زمان چندین سیگنال رامتوقف میکنند بروزمیکند. که بصورت تنزل کیفیت ، نامفهوم بودن و فقدان اطلاعات یا ازدست دادن اطلاعات ظاهر میشود.

نویز چیست؟

نویز در لغت به معنی “صدا” می‌باشد، صدایی که دارای هیچ وزن موسیقی نیست و به طور نامنظم است. اما به طور کلی نویز سیگنالی است ناخواسته که بر روی دستگاه الکترونیکی یا الکتریکی ما تاثیر می‌گذارد و به سه دسته زیر تقسیم می‌شود:

• Background Noise (نویز زمینه)
• Modulated Noise (نویز نوسانی)
• Interference Noise (نویز مزاحم)

نوع دیگرتداخلات ، نویزاست ،نویزدرسیستمهای مخابراتی هرنوع آشفتگی الکتریکی یا سیگنالهای الکتریکی ناخواسته ای ازقبیل تغییرات جوی ، نویزداخل مدارهاو... میباشد که با سیگنالهای پیام تداخل میکند. حضورنویزسوارشده برسیگنال حامل توانایی گیرنده رادرتشخیص صحیح سیگنال اصلی محدوده کرده وبنابراین اطلاعات ارسالی رامحدود یا خراب میکند.

درسیستم رادیویی چون بیسیمها با ایستگاههای تکرار کننده رله میشوند بنابراین اگرتداخل درکانال یک ایستگاه رادیویی بوجود آمد چنانچه تداخل داخلی باشد میتوان کانال رپیتر را به یک کانال دیگری ازکانالهای تعریف شده به عنوان مثال A;B;C تغییرداد و براساس آن کانال CH محلی ایستگاههای مرکزی و سیار را تنظیم نمود. اگرتداخل خارجی ازنوع نویز، تلفن بیسیمی یا امواج شبکه های رادیویی دیگری باشد در این حالت با کد بندی pl دستگاههای بیسیم میتوان از تداخل خارجی نظیرنویزیا تداخل امواج رادیویی مزاحم جلوگیری نمود. درصورتی که با این تغییرات مشکل تداخل امواج رادیویی حل نشد از طریق مدیریت فرکانس حتما باید فرکانسهای اختصاص یافته در طیف امواج رادیویی تغییر داده شود.

امنیت سیگنال چیست؟

یکی از مسائل سیستم رادیویی امنیت آن است. با داشتن فرکانس شبکه میتوان مکالمات را شنود و کنترل نمود یعنی سیستمهای رادیویی از امنیت کمی برخوردارند بخصوص اینکه این سیستم بوسیله پلیس و نظامیان در جنگها مورد استفاده قرارمیگیرد، در ارتباط بیسیمی، لو رفتن محتوای اطلاعات محرمانه میتواند خطرناک باشد. دراین حالت معمولا از کد رمز استفاده میشود. اسم رمزمشخصه ای است که به یک ایستگاه بیسیم اعم ازسیار یا ثابت اتلاق میشود. هرایستگاه بیسیم را با اسم مشخصی(CALL SIGN) که ازترکیب کلماتی از قبیل درخت ،اشیاء و اعداد و...است نامگذاری میشود. درشبکه افراد بهره بردار با استفاده از چندبار تکراراسم رمز صدا ومعرفی میشوند. اسم رمز با دو روش تعیین میگردد. معمولا درنامگذاری اسم رمز، کلمه اصلی را به ایستگاه ثابت مرکزی وترکیبی ازآن با اعداد را به ایستگاههای سیار خودرویی ودستی نسبت میدهند. همچنین بدلیل رعایت مسائل امنیتی میتوان اطلاعات مهم و محرمانه را کدگذاری نمود ودرهنگام ارسال پیام بجای تلفظ فارسی پیام معادل آن کد را ارسال نمود.

نوشته شده توسط افشین رشید در چهارشنبه شانزدهم تیر ۱۴۰۰

نحوه عملکرد ترانک تترا TETRA در سیستم ( ارتباط زمینی غیر رهگیری) علومِ مخابرات

نویسنده: افشین رشید

تترا چیست؟ (امواج ارتباطی اضطراری )

اصولا" انتقال صوت وداده نیازمند تجهیزات متفاوتی از یکدیگر می‌باشند‌، همچنین از سیگنال‌های رادیویی متفاوتی بهره می‌گیرند‌، این د‌ر حالی‌ست که یک رادیوی تترا شامل ترکیبی از یک رادیوی متحرک‌، یک تلفن سلولی (تلفن همراه)‌، یک پایانه‌ی تبادل داده و یک پیجر در قالب دستگاهی کوچک است . برای مثال یک تماس رادیویی می‌تواند بوسیله‌ی یک رادیوی تترا در کمتر از یک ثانیه برقرار شود چه شخص به شخص و چه شخص به گروه، حتی در میان تماس‌ قادر به اتصال به شبکه‌های پایگاه داده از جمله اینترنت خواهد بود و نیز توانایی برقراری ارتباط با شبکه‌ی تلفن شهری بوسیله‌ی شماره‌گیری همانند یک تلفن همراه را خواهد داشت.

امکانات عمومی :

مکالمه

اولویت بندی ترافیک

ورود به مکالمه

انتظار مکالمه

کنفرانس

نگهداشت خط

رؤیت هویت مکالمه کننده در کنفرانس

محاسبه صورت حساب

امکان استفاده به صورت واکی تاکی

آگاهی دادن جهت ورود با تاخیر افراد غایب

محدودیت برای تماس با داخل یا خارج شبکه

ارسال دیتای کوتاه SDS

مکالمه صوتی کانال باز

ایجاد شبکه مجازی IPN

کدگذاری و رمزگذاری در حالت مد مستقیم

اتصال به شبکه داخلی و استفاده از کلیه خدمات

اتصال به شبکه تلفن شهری

...

مزایای سیستم‌های Tetra نسبت به سیستم‌های رادیویی مرسوم :

استفاده بیشتر و مؤثرتر از باند فرکانسی

بهره‌برداری مؤثر و کامل از کانال‌های رادیویی

ارتباط با شبکه تلفن سوئیچینگ شهری و مرکز تلفن داخلی

دارای تمام مشخصات اساسی یک سیستم رادیویی خصوصی،همراه با محرمانه ماندن پیام‌های هر مشترک

امکان گسترش منطقه پوشش، متناسب با نیاز مشترک

سرویس‌های متنوع قابل ارائه برای تعداد زیادی از مشترکین: پیام خصوصی ـ گروهی کنفرانس ـ گروهی پخش، امکان تغییر آدرس پیام، پیام اولویت دار، پیام اضطراری، پیام وضعیتی، پیام کوتاه عددی و حرفی، انتقال دیتای طولانی و...

برقراری سریع ارتباطات و امکان قرار گرفتن در صف پیام‌ها به علت اشغال کانال‌ها

امکان افزایش و تغییرات سرویس‌های عملیاتی به علت کنترل نرم‌افزار سیستم ترانک

امکان شناسایی کاربرهای غیرمجاز و ممانعت از دسترسی آنها به شبکه (ترانک تترا)

امکان طراحی و به کارگیری رمزکننده دیجیتالی با ضریب امنیت بالا و پیچیدگی رمز (تترا)

‌ امکان افزایش سطح پوشش رادیویی با استفاده از سرویس (Gateway/Repeater) (ترانک تترا)

امکان بکارگیری بی‌سیم‌ها در خارج فرکانس شبکه در مد مستقیم (ترانک تترا)

امکان ارسال صدا و دیتا به طور همزمان توسط یک بی‌سیم به دو نقطه 

ساختار مبتنی بر IP

• برقراری ارتباط مبتنی بر IP بین المان های شبکه و امکان استفاده از ساختارهای موجود، سبب ایجاد لینک های اضافی و در عین حال کاهش هزینه می گردد.
• برقراری ارتباط صوتی با کیفیت

امن و قابلیت اطمینان بالا

• کیفیت بالای ارتباطات صوتی در نتیجه استفاده از تکنولوژی تترا
• پشتیبانی از الگوریتم های رمزنگاری (E2EE و AIE) و مکانیزم های احراز هویت
• قابلیت اطمینان بالا در اثر استفاده از تکنیک های هوشمندانه افزونگی المان ها (redundancy)

طراحی انعطاف پذیر شبکه

• استفاده از توپولوژی متمرکز و یا توزیع شده
• سفارشی سازی توزیع درگاه ها و المان ها در شبکه غیر متمرکز
• قابلیت ACCESSNET‑T در رفع نیازهای کاربران از شبکه های تک سلولی تا شبکه های گسترده سرتاسری

• معماری سیستم

  طراحی منحصر به فرد و ماژولار سیستم ACCESSNET-T بر اساس استاندارد TETRA، با به کار گیری در دو نوع شبکه متمرکز و توزیع شده، تمام نیازمندی های کاربران را پاسخ می دهد.

   

  در سیستم های متمرکز انتقال صوت و داده به شبکه هایی نظیر PABX/PSTNدر مرکز سیستم صورت خواهد پذیرفت. معماری سوییچینگ مرکزی، یک مدل کلاسیک برای سوییچینگ در سیستم های رادیویی محسوب می گردد.

  در مدل توزیع شده، انعطاف پذیری بیشتری در طراحی شبکه بر اساس امکان پیاده سازی سوییچ ها و درگاه ها در هر نقطه دلخواه شبکه وجود خواهد داشت. علاوه بر انعطاف پذیری بالا در شبکه های غیر متمرکز، این شبکه ها در مقابل از کار افتادگی بخشی از سیستم، مقاومت بیشتری دارند.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه بیستم خرداد ۱۴۰۰

(علوم مخابرات) مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX )

نویسنده : افشین رشید

مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX )  گیرنده روی سیگنال  خروجی کانال عمل کرده ,سیگنال مناسب را برای مبدل واقع در مقصد فراهم می کند . در عمل گیرنده شامل تقویت برای جبران تلفات انتقال و دِمودلاسیون و کد گشایی برای معکوس کردن پردازش سیگنال  انجام شده در مدار دریافت کننده سیگنال مخابراتی ( RX )  می باشد. فیلتر کردن نیز عمل مهم دیگری است که در گیرنده انجام می شود .

ارتباط رادیویی، از طریق مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX ) با استفاده از مدولاسیون امواج الکترومغناطیسی و در فرکانس‌ های رادیویی است. امواج الکترو مغناطیسی می ‌توانند از هوا و خلأ بگذرند. اطلاعات (صدا، تصویر، پیام) با استفاده از روش‌ های معین و با تغییر بعضی از مشخصه‌ های امواج منتشر شده مانند دامنه، فرکانس، فاز یا پهنای پالس منتقل می‌ شوند. امواج الکترو مغناطیسی یا به ‌طور مستقیم یا از راه بازتاب یا پراش، از محیط (هوا، خلأ) عبور می ‌کنند. شدت امواج الکترو مغناطیسی، با افزایش فاصله از منبع انتشار، کم می ‌شود، و در بعضی موارد هم انرژی آن ‌ها توسط محیط انتشار جذب می ‌شود (مانند جذب امواج مایکروویو توسط قطرات باران). پارازیت (تداخل) عموماً موج منتشر شده را دچار تغییر می‌کند، این تداخل الکترو مغناطیسی از سوی منابع طبیعی (مانند رعد و برق) یا منابع مصنوعی (مثل دیگر فرستنده‌ ها و انتشار دهنده‌ های ناگهانی) ناشی می‌ شود. همچنین مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX )، نویز تولید می‌ شود (نویز را نباید با پارازیت یکی دانست). اگر توان نویز یا تداخل به اندازه کافی زیاد باشد، سیگنال مورد نظر دیگر قابل تشخیص و آشکار سازی نیست. این موضوع اساساً باعث محدود شدن گسترهٔ ارتباطات رادیویی و مخابرات می‌ شود.

مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( RX ) سیگنال دریافتی را پردازش می کند تا یک سیگنال  مخابراتی  مناسب با مشخصات کانال دریافت ایجاد کند . پردازش سیگنال برای دریافت تقریبا همیشه با مدولاسیون  همراه است و می تواند شامل کد گذاری هم بشود. در یک سیستم مخابراتی رادیویی ، فرستنده TX و گیرنده RX به دستگاه های الکتریکی اطلاق می­شود که قابلیت فرستادن و یا دریافت پیام را دارند و کانال انتقال ، به محیطی اطلاق می­شود که امواج در آن انتشار می یابند. در این سیستم کانال انتقال فضای آزاد است. فضا خاصیت انتقال امواج الکترومغناطیس را دارا می­باشد. خط انتقال به کابلهایی گفته می­شود که پیام را به صورت موج الکتریکی از فرستنده به آنتن و در محل گیرنده از آنتن به گیرنده انتقال می­دهد. مهم ترین مسئله در ارتباط بی سیم فرستادن پیام از طریق امواج الکترو مغناطیسی به فضا و گرفتن این امواج از آن می­باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه نوزدهم اردیبهشت ۱۴۰۰

(علوم مخابرات) مدار فرستنده سیگنال مخابراتی ( TX )

نویسنده: افشین رشید

مدار TX فرستنده سیگنال ورودی را پردازش می کند تا یک سیگنال  مخابراتی  مناسب با مشخصات کانال انتقال ایجاد کند . پردازش سیگنال برای انتقال تقریبا همیشه با مدولاسیون  همراه است و می تواند شامل کد گذاری هم بشود . 

در یک سیستم مخابراتی رادیویی ، فرستنده TX و گیرنده RX به دستگاه های الکتریکی اطلاق می­شود که قابلیت فرستادن و یا دریافت پیام را دارند و کانال انتقال ، به محیطی اطلاق می­شود که امواج در آن انتشار می یابند. در این سیستم کانال انتقال فضای آزاد است. فضا خاصیت انتقال امواج الکترومغناطیس را دارا می­باشد. خط انتقال به کابلهایی گفته می­شود که پیام را به صورت موج الکتریکی از فرستنده به آنتن و در محل گیرنده از آنتن به گیرنده انتقال می­دهد. مهم ترین مسئله در ارتباط بی سیم فرستادن پیام از طریق امواج الکترو مغناطیسی به فضا و گرفتن این امواج از آن می­باشد.

 بطور کلی دریافت RX و TX ارسال پیام از طریق امواج الکترو مغناطیس توسط دستگاه های الکتریکی گیرنده و فرستنده انجام می شود.مدار گیرنده سیگنال مخابراتی ( TX ) یک مدار الکترونیکی _ مخابراتی  است که معمولاً با کمک آنتن  و تابش الکترو مغناطیسی ، سیگنالی (مانند سیگنال رادیویی یا تلویزیونی) را مخابره می‌ کند. این دستگاه، پس از مدولاسیون سیگنالِ ارسالی روی یکی از باند های VHF‏، UHF‏، AM یا FM آن را برای ارسال به آنتن می ‌فرستد.معمولاً سیستم‌ های مخابراتی دو طرفه هستند، و یک دستگاه واحد ، نقش فرستنده TXو گیرنده RX  سیگنال را ایفا می‌ کند.در سیستم های مخابراتی عموماً فرستنده TX و گیرنده RX در سیستم جدا از هم نیستند، بلکه هر سیستم به تنهایی خود هم TX فرستنده است و هم Rx گیرنده. بنابراین آنتن هر دستگاه نیز به عنوان آنتن گیرنده RX و فرستنده Tx بکار می­رود.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه نوزدهم فروردین ۱۴۰۰

تداخل سیگنال  signal interference 

نویسنده: افشین رشید

در مخابرات ، به سیگنالی که هم‌ زمان و در باندِ فرکانسیِ سیگنال اصلی (درحال عبور از فرستنده به گیرنده) منتشر شده و باعث مزاحمت و وقفه در مخابرات شود، تداخل (یا سیگنال تداخلی) گفته می‌شود.

هر‌ گاه دو (یا بیشتر) سیگنال همزمان با همان زاویه پرتاب در حال انتشار باشند ،  این دو سیگنال دارای مرحله مخالف هستند  ، آنها به طور مخرب بر هم دخالت می کنند و یکدیگر را از بین می برند. وقتی دو یا چند سیگنال در حالت (انتشار و زاویه یکسان) به هم می رسند، اختلالی در وضعیت قرار گیری اولیه آن ها در محیط به وجود می آید. جمع دو یا چند سیگنال در همان فضای اولیه انتشار را ‌تداخل سیگنال می نامند. 

تداخل، سیگنال دریافت‌ شده در گیرنده را تغییر داده، و می ‌تواند گیرنده را در دریافت سیگنال اصلی و استخراج اطلاعات آن با مشکل جدی روبرو کند. در واقع، سیگنال تداخلی با سیگنال اصلی جمع شده و وارد گیرنده مخابراتی می‌ شود. تداخل می‌ تواند عمدی (پارازیت) یا غیر عمدی (سیگنال فرستنده‌ های دیگر) باشد.تداخل را نباید با نویز ، یکی دانست. منشأ، اثر، و ویژگی‌ های این دو لزوماً یکی نبوده، و در حالت کلی، هر دو می ‌توانند مستقل از هم حاضر باشند. همان‌طور که نسبت سیگنال به نویز تعریف می‌شود، «نسبت سیگنال به تداخل» هم قابل تعریف است، به ‌طوری‌ که می‌توان در حالت کلی، «نسبت سیگنال به تداخل و نویز» را تعریف کرد. با مدیریت منابع رادیویی می‌توان از بروز تداخل جلوگیری کرد، یا اثرات مخرب آن را کاهش داد.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه هجدهم اسفند ۱۳۹۹

شناسایی سیگنالهای کـد شده فازی در رادارهای LPI و نحوه شنود آنـهـا 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 بهعنوان 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 نـتـایـجبسیارخوبی ارائه میکند

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۹

توان سیگنال و قدرت سیگنال ؛ پرتاب سیگنال (power signal)

نویسنده : افشین رشید

یک سیگنال  به دلیل توان بسیار پایین خود عملا نمی‌تواند مسافت‌های طولانی را طی کند. علاوه بر این، محیط فیزیکی، اضافه شدن نویزهای خارجی و مسافت طولانی مسیر انتقال باعث می‌شوند که توان سیگنال بیشتر و بیشتر تضعیف شود.  برای  ارسال سیگنال به مسافت‌های طولانی، لازم است که توان سیگنال افزایش داده شود. این کار با استفاده از یک سیگنال با انرژی بالا و یا یک سیگنال با فرکانس بالا انجام می‌شود و چنین سیگنالی را سیگنال حامل (Carrier Signal) می‌گویند. یک سیگنال با انرژی بالاتر می‌تواند مسافت‌های طولانی‌تری را طی کند، بدون این‌که تحت تاثیر نویز‌های خارجی قرار بگیرد.استفاده از مدولاسیون، سیگنال‌های صوتی باند پایه مربوط به یک بازه فرکانسی، به بازه‌های فرکانسی مختلفی شیفت می‌یابند. بنابراین هر سیگنال دارای بازه فرکانسی خاص مربوط به خود در پهنای باند کلی خواهد بود. بعد از انجام مدولاسیون، سیگنال‌های چندگانه، بازه‌های فرکانسی مختلفی را به دست می‌آورند و می‌توانند به سادگی با استفاده از یک کانال مخابراتی و بدون نیاز به میکس منتقل شوند. در این حالت، در سمت گیرنده نیز سیگنال‌ها به سادگی از هم تفکیک می‌شوند.

پرتاب و مخابره سیگنال 

یک سیگنال  حاوی اطلاعات مفید و مورد نظر کاربر است که باید به مقصد خاصی مخابره شود. سیگنال خام را گاهی سیگنال باند پایه (Baseband) نیز می‌گویند. گستره فرکانس‌های اصلی مربوط به یک سیگنال توان‌ ، باند پایه نام دارد. اکثر سیگنال‌های خام یا سیگنال‌های باند پایه قبل از این که در طول کانال‌های مخابراتی ارسال شوند، تحت فرایندی به نام مدولاسیون قرار می‌گیرند. به همین دلیل است که سیگنال توان را می‌توان یک سیگنال تحت مدولاسیون نیز نامید.

توان سیگنال ، سیگنال حامل ؛ سیگنال پوچ 

سیگنال حامل، سیگنالی با انرژی یا فرکانس بالا است که دارای مشخصه‌هایی نظیر فرکانس، دامنه و فاز بوده، اما شامل هیچ اطلاعات مفیدی نیست. گاهی برای سادگی این سیگنال را فقط حامل می‌گویند. سیگنال حامل برای حمل کردن سیگنال  خام از فرستنده به گیرنده مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل این‌که سیگنال حامل هیچ اطلاعات مفیدی در خود ندارد، می‌توان آن را سیگنال تهی نیز نامید.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه هجدهم دی ۱۳۹۹

قدرت سیگنال(power frequncy) چیست ؟؟؟

نویسنده: افشین رشید

واحد توان سیگنال رادیویی وات (w)می­ باشد که بعلت کوچک بودن مقادیر توان معمولاً با یکهزارم این مقدار یا میلی وات (mW) نمایش داده می­ شود.

توان سیگنال رادیویی، میزان مسافت قابل انتشار برای موج رادیویی را مشخص می­نماید . با توجه به افت بالای توان در سیگنالهای رادیویی و جهت مقایسه مقادیر مختلف آن، از لگاریتم مقدار میلی وات و یا دسیبل میلی وات (dbm) نیز استفاده گسترده­ای می­ شود:

Power(dbm)=10 Log10 (Power(mw))

سیگنال رادیویی ارسالی از سوی فرستنده بعلت عواملی همچون مسافت طی شده، جذب و انعکاس توسط موانع و .. دچار تضعیف شده و توسط گیرنده دریافت می­شود.برای داشتن یک ارتباط مطمئن  و با قدرت مخابراتی هر دو مقدار RX و TX میبایست مناسب وقدرت فرکانس گیرنده و فرستنده هم سطح باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه هجدهم آذر ۱۳۹۹

امواج بسامد پایین سیگنال ULF نحوه عملکرد در (علوم مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

سیگنال های الکترومغناطیسی خاصی که در محدوده امواج ULF هستند و پیش از زلزله قوی در مناطق لرزه خیز دیده می شوند.

در کل ظهور این امواج و سیگنال ULF پیش نشانگرهای الکترومغناطیسی زلزله می باشد .  امواج ULF بیشتر  که منشاء فضایی و طبیعی  دارند  . پس می توان انتظار یک سری پیش نشانگر های الکترومغناطیسی - لرزه ای مرتبط با زلزله را داشت .

تولید امواج UFL به صورت مصنوعی (پیش نشانگری زلزله)

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 دوشنبه هفدهم آذر ۱۳۹۹

امنیت ارتباطات و مخابرات و سیگنال ها (علوم مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

در حال حاضر ارتباطات و شبکه های کامپیوتری_مخابراتی بخشی اجتناب ناپذیر از مباحث حوزه فناوری اطلاعات است. هر زمانی که شبکه و ارتباطات مطرح است امنیت شبکه مخابراتی _ ارتباطی نیز به همراه آن مطرح می شود. در ابتدا باید بدانیم امنیت شبکه چیست و چگونه می توان امنیت شبکه های (ارتباطی _ مخابراتی)  را تامین کرد.

تئوری امنیت در (علوم مخابرات )شامل ۴ بخش : راداری _ جنگ الکترونیک _ امنیت سیگنال ارتباطی - امنیت شبکه دیتا _ارتباطی  (امنیت کاربر و میزبان ) میباشد.

معنی واژه  امنیت مخابرات ؛ سیگنال ؛ رادار چیست؟؟

امنیت را حالت فراغت نسبی از تهدید یا حمله یا آمادگی برای رویارویی با هر تهدید و حمله را گویند. امنیت از ضروری‌ترین نیازهای یک جامعه است. امنیت مخابرات بر نبود خطر و تهدیدات برای سیگنال های ضروری و مهم و عمومی استوار است؛ امنیت از درون یک شبکه مخابراتی _ ارتباطی به روز و هماهنگ  الگو میگیرد . هر گاه یک سیستم سخت افزاری و نرم افزاری مخابراتی _ راداری بتواند به مدیریت سخت افزار و نرم افزار خویش تعادل لازم را بین قوای درونی خود مانند رادار _ مخابرات _شبکه کامپیوتری  برقرار کند . شبکه ارتباطی ایمنی است. 

نکته : پس نتیجه میگیریم : امنیت مخابرات یعنی سخت افزار و نرم افزار  مخابراتی (به روز ) و هماهنگ همراه با (نظم  کاربری)  و نظم ساختمانی راداری _مخابراتی و به کارگیری فایروال های سخت افزاری و نرم افزاری مناسب میباشد.

آیا پیشرفت راداری و جنگ الکترونیک هم امنیت مخابرات در مواقع ضروری و بحرانی میباشد؟؟؟؟

جنگ الکترونیک Measures Electronic واژه هاى مترادفى هستند که معناى واحدى را افاده مى کنند، و آن به کارگیرى عـلوم کـاربـردى جـدیـد -بـه ویـژه عـلوم مـرتـبـط بـا حـوزه الکـتـرونـیک نظامى - در خدمت تـاکـتـیـکـهـاى تـهـاجـمى و تدافعى نظامى و نیز به کارگیرى این علوم براى مقابله با تدابیر الکترونیک دشمن و بى اثر ساختن آنها مى باشد. در این جنگ سیستم هاى زیر به کار گرفته مى شوند:

1. سیستم هاى نظامى هشدار دهنده و شناسایى :

2- هشدار و شناسایى دو ماءموریت مستقل اند.

(systems detection and warning military) مـاءمـوریـت سـیـسـتـم هـاى هـشـداردهـنـده جـلوگـیـرى از غـافلگیرى تاکتیکى است . و سیستم هاى شناسایى ماءموریت پیام رسانى دربـاره انـجـام یـا احـتـمـال انـجـام تـهـاجـم و مـیـزان نـزدیـکـى ، مـحـل اسـتـقـرار، حـجـم و نـوع فـعالیت و سلاح دشمن را به عهده دارند. اما ماءموریت هشدار، فـراگـیـرتـر از ایـن اسـت ؛ زیـرا عـلاوه بـر عـمـلیـات شـنـاسـایـى ، فـرآیـنـد تحلیل و اتخاذ تصمیم مناسب ، پس از دریافت اطلاعات لازم از انواع تجهیزات الکترونیک را نـیـز بـر عـهـده دارد. 

نکته : تمام شرکت های سازنده رادار و فناوری ارتباطی یک نقطه کور در رادار و یک (در پشتی) Back door در سیستم های خود برای مواقع ضروری قرار میدهند پس گزینه مناسب استفاده از فناوری بازسازی شده این شرکت ها یا فناوری بومی میباشد.

وظایف کاربران و فایروال ها Firewall در شناسایی ضعف و نقاط نفوذ شبکه ارتباطی؛ مخابرتی؛ راداری ؛ امنیت شبکه دیتا _ارتباطی  (امنیت کاربر و میزبان ) 

دیوار آتش یا فایروال (Firewall) به برنامه‌های یا سخت افزارهایی گفته می‌شود که از دسترسی غیرمجاز به کامپیوتر  ونوع سخت افزاری به شبکه مخابراتی شخص جلوگیری کرده و ترافیک رد و بدل شده در شبکه را کنترل می‌کنند.

فایروال (Firewall) یا دیوار آتش به نرم افزارها یا سخت افزارهایی گفته می‌شود که از دسترسی‌های غیرمجاز به کامپیوتر فرد در یک شبکه یا شبکه مخابراتی  جلوگیری کرده و داده‌های ورودی و خروجی را کنترل می‌کند. درواقع کار فایروال بسیار شبیه به در خانه شماست. کسانی که مجوز ورود را دارند می‌توانند وارد خانه شوند و برعکس کسانی که حق ورود به خانه را ندارند، نمی‌توانند به آن وارد شوند (با این تفاوت که معمولاً در فایروال‌ها هر دو جهت ورودی و خروجی کنترل می‌شود). یعنی فایروال به عنوان یک لایه امنیتی داده‌ها و ارتباطات را ورود (بد افزار ؛ ویروس ؛ worm) فیلتر می‌کند.دیوار آتش یکی از مهمترین لایه‌های امنیتی شبکه‌های کامپیوتری است که وجود نداشتن آن موجب می‌شود هکرها و افراد خراب کار بدون وجود داشتن محدودیتی به شبکه وارد شده و کار خود را انجام دهند. یک فیلتر هوای خودرو را فرض کنید که از ترکیبات بسیار موجود در هوا، فقط اکسیژن را عبور می‌دهد حال آن که اگر ذرات دیگر مانند گرد و غبار نیز به داخل موتور وارد شوند، به آن آسیب خواهند رساند. بنابراین وجود یک فایروال (حتی اگر آنتی ویروس یا اینترنت سکیوریتی داشته باشید) برای همه کاربرانی که به یک شبکه وصل هستند یا از اینترنت استفاده می‌کنند، کاملاً ضروری است.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه هفدهم آبان ۱۳۹۹

کوانتیزاسیون و aliasing (نایکوئیست)  در پردازش سیگنال های دیجیتال و آنالوگ (علوم مخابرات)

نویسنده: افشین رشید

دیجیتال کردن سیگنال شامل دو مرحله نمونه برداری و کوانتیزه کردن سیگنال است. شما در این فایل با نمونه برداری سیگنال پیوسته در زمان و پدیده aliasing و نیز کوانتیزه کردن سیگنال نیز میگویند.

پدیده aliasing و نایکوئیست در علوم مخابرات

پدیده aliasing زمانی رخ میدهد که فرکانس نمونه برداری کمتر از نرخ نایکوئیست باشد. این پدیده در حوزه فرکانس، به صورت نمایش فرکانس های بالا در محدوده فرکانس های پایین ظاهر میشود. در حوزه زمان نیز، این پدیده باعث از بین رفتن اطلاعات سیگنال میگردد. لذا aliasing یک پدیده مزاحم بوده و باید رفع شود .راههای مختلفی برای مقابله با aliasing وجود دارد که رعایت نرخ نایکوئیست یکی از آنهاست. متاسفانه بسیاری از سیگنالها در محیط اطراف، محدوده فرکانسی معینی ندارند و برای این سیگنالها، امکان رعایت نرخ نایکوئیست وجود ندارد. یک راه حل مناسب برای ذخیره سازی این نوع سیگنال ها، حذف فرکانسهای بالای سیگنال به وسیله یک فیلتر پایین گذر آنالوگ پیش از ذخیره سازی سیگنال است.

کوانتیزاسیون در پردازش سیگنال: 

نمونه برداری یکی از گام ها در جهت ذخیره سازی و پردازش سیگنال ها است. گام بعدی، کوانتیزاسیون این سیگنال های نمونه برداری شده است.

کوانتیزاسیون، در کل به معنای فرایند تبدیل گستره ای از مقادیر ورودی، به گستره ی کوچکتری از مقادیر، در خروجی است، به طوری که مقادیر خروجی، تقریبی از مقادیر ورودی باشند.آسانترین راه برای کوانتیزاسیون یک سیگنال، این است که نزدیک ترین عدد دیجیتال به مقدار سیگنال آنالوگ در لحظه را، جایگزین آن کنیم. 

تلفات مقادیر و خطا، از اتفاقات ناگزیر حین انجام فرایند فشرده سازی است. تفاوت بین مقدار ورودی و مقدار کوانتیزه شده، خطای کوانتیزاسیون نام دارد. دستگاه یا الگوریتمی که عملیات کوانتیزاسیون را انجام می دهد، Quantizer نام دارد. یک مبدل آنالوگ به دیجیتال، مثالی از یک کوانتیزر است.

کوانتیزاسیون و aliasing (نایکوئیست)  در پردازش سیگنال های دیجیتال و آنالوگ

نکته : دیجیتال کردن سیگنال شامل دو مرحله نمونه برداری و کوانتیزه کردن سیگنال است. شما در این فایل با نمونه برداری سیگنال پیوسته در زمان و پدیده aliasing و نیز کوانتیزه کردن سیگنال نیز میگویند.

پدیده aliasing و نایکوئیست در علوم مخابرات

پدیده aliasing زمانی رخ میدهد که فرکانس نمونه برداری کمتر از نرخ نایکوئیست باشد. این پدیده در حوزه فرکانس، به صورت نمایش فرکانس های بالا در محدوده فرکانس های پایین ظاهر میشود. در حوزه زمان نیز، این پدیده باعث از بین رفتن اطلاعات سیگنال میگردد. لذا aliasing یک پدیده مزاحم بوده و باید رفع شود .راههای مختلفی برای مقابله با aliasing وجود دارد که رعایت نرخ نایکوئیست یکی از آنهاست. متاسفانه بسیاری از سیگنالها در محیط اطراف، محدوده فرکانسی معینی ندارند و برای این سیگنالها، امکان رعایت نرخ نایکوئیست وجود ندارد. یک راه حل مناسب برای ذخیره سازی این نوع سیگنال ها، حذف فرکانسهای بالای سیگنال به وسیله یک فیلتر پایین گذر آنالوگ پیش از ذخیره سازی سیگنال است.

کوانتیزاسیون در پردازش سیگنال: 

نمونه برداری یکی از گام ها در جهت ذخیره سازی و پردازش سیگنال ها است. گام بعدی، کوانتیزاسیون این سیگنال های نمونه برداری شده است.

کوانتیزاسیون، در کل به معنای فرایند تبدیل گستره ای از مقادیر ورودی، به گستره ی کوچکتری از مقادیر، در خروجی است، به طوری که مقادیر خروجی، تقریبی از مقادیر ورودی باشند.

آسانترین راه برای کوانتیزاسیون یک سیگنال، این است که نزدیک ترین عدد دیجیتال به مقدار سیگنال آنالوگ در لحظه را، جایگزین آن کنیم. تلفات مقادیر و خطا، از اتفاقات ناگزیر حین انجام فرایند فشرده سازی است. تفاوت بین مقدار ورودی و مقدار کوانتیزه شده، خطای کوانتیزاسیون نام دارد. دستگاه یا الگوریتمی که عملیات کوانتیزاسیون را انجام می دهد، Quantizer نام دارد. یک مبدل آنالوگ به دیجیتال، مثالی از یک کوانتیزر است.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه هفدهم مهر ۱۳۹۹

آشنایی با انواع سیگنال نویز؛ پارازیت  و کانال AWGN (مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

نویز یعنی سیگنال ناخواسته که به ۳ دسته اصلی تقسیم می شوند :
۱- Background Noise ( نویز زمینه )
۲- Modulated Noise ( نویز نوسانی )
۳- Interference Noise ( نویز مزاحم )

بیشتر بحث درباره گزینه سوم می باشد که همانند یک سیگنال این امواج منتشر می شوند و سیگنالهای دریافتی ما را پوشش می دهند به نحوی که باعث بهم ریختن سیگنال اصلی می شوندشکل زیر تاثیرپذیری سیگنال سالم توسط نویز را نمایش می دهد .

در زیر دسته بندی دقیق تری از نویز را داریم :

- Backgroud and system noise ( تاثیرات داخلی سیستم یا نویز زمینه )
- Earth thermal noise ( تاثیرات حرارتی یا گرمایی زمین بر ماهواره )
- Free space lose ( از دست دادن سیگنال توسط فضا و جو )
- Rainfade ( تاثیرات بارانی بر روی ماهواره )
- Terrestrail Interference ( امواج رادیویی یا میکرو ویو مزاحم ) 
- ( Solar outage ( sun transit , solar interference ( تاثیرات خورشیدی بر روی ماهواره )

این امواج زمینی رادیویی یا میکرو ویو نامیده می شوند که همانند سیگنال از برج رادیویی فرستاده می شوند و روی سیگنالهای اصلی دیجیتال سوار می شوند و باعث می شوند اختلال امواج گردد . معمولا microwave tower ها یا این برجها در محلهای بلند شهر نصب می شوند 

نویز‌های ذاتی یا داخلی :

این نوع نویز در داخل مدار تولید می‌شودو وابسته به ماهیت فیزیکی مدار هستند. این نوسانات همیشگی و غیر قابل اجتناب هستند، از مهمترین ویژگی‌های نویز‌های ذاتی تصادفی بودن آن‌هاست به این معنی که ما قادر به پیش‌بینی دامنه نوسنات ولتاژ و جریان نیستیم و مجبوریم یک توصیف آماری برای آن بیان کنیم.

ضررهایی که این امواج هنگام ارسال ایجاد می کنند

۱- تداخل در سیستم هدایت هواپیما
۲- تداخل در سیستم گیرندگی و فرستندگی کلیه دستگاههای ارتباطی ؛ ماهواره ای مخابراتی؛ راداری و امواج دیجیتال تصویری 

نحوه عملکرد نویز و پارازیت بر روی امواج ارتباطی و محیطی
مواج رادیویی را میتوان متفاوت بار دار کرد، سیگنالهای الکترونیکی قابلیت حمل هر نوع باری که بتوانند از طریق امواج رادیویی در هوا به حرکت در آیند و برای هدفهای متفاوتی بکار گرفته شوند، را دارند. امواج پارازیتی بدون ضرر وجود ندارد و در اساس نیز برای به هم زدن تعادل بکار گرفته میشود و مادام که پخش میشوند، بر روی هر رسانایی، از جمله بدن انسان، آب و موجودات می نشینند و عکس العمل نشان میدهند. امواج تنها در مسافت معیینی نمی مانند و در برخورد با کوهها، آبها ، ساختمانها، شیروانیها، آینه ها، وسایل نقلیه و ... میتوانند چند بار تکرار و تا مسافتهای طولانی باز پخش شوند.

مقابله با نویز و پارازیت با کانال AWGN و BSC در مخابرات و امواج دیجیتال و راداری

الگوریتمی مبتنی بر تئوری آنتروپی، طراحی و پیشنهاد می گردد که قادر است انواع کدینگ بلوکی و کانولوشنال را تشخیص دهد. نتایج شبیه سازی الگوریتم پیشنهادی نشان می دهد این الگوریتم قادر به تشخیص نوع کدینگ در کانال های نویز سفید گوسی جمع شونده (AWGN) با حداقل نسبت سیگنال به نویز 3dB، کانال دودویی متقارن (BSC) با احتمال خطای کمتر از 0.1 و کانال دودویی دارای پاک شدگی (BEC) با احتمال خطای کمتر از 0.2 می باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه هفدهم شهریور ۱۳۹۹

تبدیل سیگنال های ارتباطی دیتا به جریان الکترونیکی (علومِ مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

بسیاری از سنسور های صنعتی دارای خروجی جریان هستند نه ولتاژ ولی در سیستم های صنعتی مقاومت های خطوط که غیر قابل پیش بینی هم هستند هر روزه رخ میدهد و وضعیتی را به وجود می آورند که باعث می شود تا به سیستم های آنالوگ که بر پایه خروجی ولتاژ هستند تا حد نهایی خود فشار وارد شود.

راه حل مقابله با این مشکل چیزی است که اصطلاحا حلقه های جریان نامیده می شود. در این روش به جای ولتاژ ، این جریان است که نشان دهنده سیگنال هایی است که باید منتقل شوند. شکل 1 نشان می دهد که چگونه تغییرات در مقدار جریان عبوری از یک سیم که ناشی از تغییر در کاهش ولتاژ در مقدار مقاومت سنسور Rsense است، هم از مقاومت داخلی منبع جریان Ri و هم از مقاومت ثابت بار RL (دستگاه اندازه گیر) مستقل می باشد ( در حالت ایده ال به مقدار بی نهایت). در این حالت افت ولتاژ در دو طرف دستگاه دقیقا متناسب با تغییرات جریان IQ است که توسط Rsense ایجاد شده است.

در کاربرد های صنعتی از این نوع حلقه های جریانی که جریانی در حد 4 تا 20 میلی آمپر ارائه میدهند، استفاده میکنیم. حداکثر مقاومت ورودی دستگاه سنجش ( تقویت کننده سنجش) را میتوان با استفاده از قانون اهم به راحتی محاسبه کرد. فرض کنید تقویت کننده سنسور مورد استفاده، دارای حداکثر ولتاژ خروجی نیم ولت کمتر از ولتاژ تغذیه باشد. اگر منبع تغذیه ما 5 ولتی باشد مقدار حداکثر مقاومتی که خواهیم داشت برابر با 225 اهم خواهد بود (RL=4.5V/20mA=220Ω). اگر مشخص شود که مقدار مقاومت کمتر از این مقدار است مشکلی وجود نخواهد داشت. به هر حال در عمل از ولتاژ هایی در حدود 24 ولت استفاده می شود.سوالی که باقی می ماند این است که چرا مقدار استانه تحریک حداقل، 4 میلی آمپر است نه صفر میلی آمپر. حال  اگر مقدار جریان را 4 تا 20 میلی آمپر در نظر بگیریم این مشکل دیگر رخ نمی دهد زیرا هر مقدار کمتر از 4 میلی آمپری به معنای بروز خطا است و دستگاه خاموش می شود. از نقطه نظر فنی بکارگیری این استانه حداقل، کاملا منطقی و واضح است: هنگامی که جریانی اندازه گیری شد ، فقط یک مقدار ثابت جبرانی را به مقدار اندازه گیری شده اضافه میکنیم تا فرایند سنجش ادامه یابد.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه هفدهم مرداد ۱۳۹۹

DSP پردازش سیگنال (علومِ مخابرات )

نویسنده : افشین رشید

کلمه یDSP در دو مورد به کار میرود. Digital Signal Processing که علم پردازش سیگنال و تئوری آن است و  DigitalSignal Processor که تراشه هایی هستند که بر روی آن بلوک های پردازش سیگنال پیاده سازی و اجرا می شود.

و کاربرد آن در حوزه های مختلف مهندسی روز به روز در حال گسترش است. در حالت کلی، DSP شامل زیردامنه‌های: صوت و پردازش سیگنال صحبت، تشخیص صدا، پردازش سیگنال سونار و رادار، پردازش آرایه‌های حسگر، پردازش سیگنال آماری، پردازش تصویر دیجیتال، فشرده‌سازی ویدیو،پردازش سیگنال برای مخابرات، کنترل سیستم‌ها، پردازش سیگنال بدن درمانی،زلزله‌شناسی، داروسازی و ... است.

در DSP مهندسین معمولاً به مطالعه سیگنال دیجیتال در یکی از زمینه‌های زیر می‌پردازند: حوزه زمان (سیگنال‌های یک بعدی)، حوزه فضایی (سیگنال‌های چندبعدی)، حوزه فرکانس، حوزه خودهمبستگی، و حوزه موجک. معمولا حوزه‌ای انتخاب می‌شود که در آن حوزه، یک سیگنال را بتوان با استفاده از اطلاعات در دسترس، به بهترین صورت پردازش کرد و خصوصیات اصلی سیگنال را بتوان به بهترین شکل استخراج و نمایش داد.

مزیت پردازش سیگنال های دیجیتال (DSP) عبارتند از:

مصونیت از اختلال بالا

    تکرارپذیری
        حساسیت کم به خطای مولفه ­ها
        حساسیت کم به تغیرات دما
        حساسیت کم به عوامل زمانی
            عملکرد تقریباً یکسان در همه دستگاه­ها
            مدارهای تطبیق یافته با قیمت کمتر
    در بسیاری از کاربردها DSP، عملکرد بهتر و قیمت ارزان تر را فراهم می کند. برای مثال:
 الگوریتم­ها می­توانند توسط یک کامپیوتر شخصی بررسی شوند. بنابراین یک سیستم DSP از نظر طراحی، تکامل، تحلیل، شبیه سازی، آزمایش و نگه داری نسبتاً آسان است.

محدودیت های DSPبه صورت خلاصه عبارتند از:

 پهنای باند یک سیستم DSPبه خاطر نرخ نمونه برداری و وسایل سخت افزاری جانبی محدود است.
 یک سیستم  DSP دارای خطای کوانتازیسیون و محاسباتی است چون الگوریتم های DSP توسط تعداد ثابتی، بیت با دقت و گستره  محدود پیاده سازی می شوند.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه شانزدهم خرداد ۱۳۹۹

سیگنال آنالوگ نحوه عملکرد و کاربرد (علومِ مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

مدارهای آنالوگ معمولا به نویز (تغییرات کوچک و ناخواسته در ولتاژ) خیلی حساس هستند. یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند خطاهای زیادی را در عملکرد به همراه داشته باشد.

دنیای ما یک دنیای آنالوگ است.  بینهایت تن صدا وجود دارد که می‌توانیم بشنویم،

سیگنال‌ها و اشیای دیجیتال در محدوده‌ای تهی و متناهی قرار دارند، یعنی تعداد مقدارهایی که می‌توانند داشته باشند محدود است. آن‌ها می‌توانند فقط دو، 255، 4,249,967,296 و یا هر تعداد مقدار دیگری داشته باشند؛ فرقی نمی‌کند، با این حال محدود هستند

تعریف سیگنال

قبل از اینکه  وارد موضوع شویم، باید اول ببینیم اصلا سیگنال، به ویژه سیگنال الکترونیک، دقیقاً چیست (این سیگنال با سیگنال‌های ترافیکی و سیگنال‌های برقراری ارتباط و … اشتباه گرفته نشود). سیگنال‌هایی که ما داریم راجع به آن صحبت می‌کنیم مقادیری هستند که در طول زمان ثابت نیستند و نوعی اطلاعات را منتقل می‌کنند. در مهندسی برق به این مقادیر متغیر در زمان معمولا ولتاژ گفته می‌شود (یا در برخی جاها به آن جریان می‌گویند). پس هرکجا حرف از سیگنال زدیم، به ولتاژهایی فکر کنید که در طول زمان در حال تغییر هستند.

سیگنال‌ها بین دستگاها رفت و آمد می‌کنند تا اطلاعات را منتقل کنند، که این اطلاعات می‌توانند ویدیو، صوت یا نوعی داده‌ی رمزنگاری شده باشد. معمولا این سیگنال‌ها توسط سیم‌ها منتقل می‌شوند، ولی همچنین می‌توان آن‌ها را از طریق هوا توسط امواج رادیویی نیز منتقل کرد؛ مثلا سیگنال‌های صوتی ممکن است بین کارت صدای رایانه‌ شما و بلندگوها جابه‌جا شوند، درحالی که سیگنال‌های اینترنت در هوا بین تبلت و روتر وای‌فای رد و بدل می‌شوند

گراف سیگنال آنالوگ

از آنجایی که سیگنال‌ها در طول زمان متفاوت هستند، بهتر است که آن‌ها را برروی گراف‌هایی بکشیم که خط افقی در مدار xها نشان دهنده‌ی زمان و خط عمودی در مدار yها نشان دهنده‌ی ولتاژ باشد. نگاه کردن به گراف سیگنال معمولا ساده‌ترین راه برای تشخیص آنالوگ یا دیجیتال بودن سیگنال است. یک گراف زمان-ولتاژ آنالوگ باید نرم و دنباله‌دار باشد

سیگنال آنالوگ چگونه اندازه گیری میشود

سیگنال آنالوگ در طی هر بازه T نمونه‌برداری می‌شود. مهم‌ترین عامل در نمونه‌برداری نرخ مربوط به نمونه‌برداری سیگنال آنالوگ است. بر اساس قضیه Nyquist، نرخ نمونه‌برداری باید دست‌کم دو برابر بالاترین فرکانس سیگنال باشد.

مثال برای سیگنال‌های آنالوگ

سیگنال‌های ویدیو و صوت معمولا در نوع آنالوگ ثبت و منتقل می‌شوند. برای مثال سیگنال‌های ویدیویی که توسط سیم‌های قدیمی RCA (سیم‌های سه شاخه‌ی زرد و قرمز و سفید) منتقل می‌شوند، توسط سیگنال‌های آنالوگی بین 0 تا 0/073 ولت منتقل می‌شوند. کوچکترین تغییری در این سیگنال‌ها می‌تواند تاثیر بزرگی برروی رنگ و محل فیلم داشته باشد.

مدارهای آنالوگ معمولا از ترکیب پیچیده‌ی تقویت‌کننده‌ها، مقاومت‌ها، خازن‌ها و سایر اجزای پایه‌ی الکترونیک تشکیل شده‌اند.

مدارهای آنالوگ می‌توانند با تعداد زیادی از اجزا، طراحی شیکی را ارائه دهند، و یا می‌توانند خیلی ساده باشند، مثل دو تا مقاومت که با هم ترکیب می‌شوند تا یک کاهش‌دهنده‌ ولتاژ را شکل دهند. ولی به طور کلی، طراحی مدارهای آنالوگ خیلی سختتر از طراحی مدارهای دیجیتال است. طراحی یک مدار آنالوگ گیرنده‌ رادیویی و یا شارژر باتری، کار هر کسی نیست. در واقع تجهیزات دیجیتال برای این ساخته شده‌اند که کار طراحی را خیلی ساده‌تر کنند

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه شانزدهم اردیبهشت ۱۳۹۹

آنتن های GNSS یا فازور فرکانس مرکزی (علوم مخابرات)

نویسنده : افشین رشید

در طراحی آنتن های GNSS پنج فاکتور زیر نقش اساسی دارند:

• فرکانس مرکزی
• پهنای باند
• الگوی ارسال و دریافت یا Gain Pattern
• نسبت محوری یا Axial Ratio – AR
• پاسخ فاز یا Phase Response

هرچقدر پهنای باند بیشتر باشد، سیگنال های GNSS راحت تر دریافت می شوند. نسبت محوری نیز نقش مهمی در حالت پولاریزه کردن سیگنال برعهده دارد. پاسخ فاز نقش اساسی در دنبال کردن فاز موج حامل توسط آنتن را دارد. هر چقدر وضعیت این پارامتر بهتر باشد،مرکز فاز آنتن  پایدار تر می باشد.

انواع آنتن های  GNSS

آنتن های GNSS به دسته های مختلفی طبقه بندی می شوند. از نظر نوع کاربرد می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

• آنتن های مهندسی
• آنتن های نظامی
• آنتن های دستی
• آنتن های گوشی های هوشمند
• آنتن های هواپیمایی
• آنتن های فضایی
• آنتن های ژئودزی

آنتن های passive و Active

میتوان آنتن های GNSS را به دو نوع Active و Passive طبقه بندی نمود. در آنتن های Passive، قسمت تقویت کننده در خود آنتن تعبیه شده است. در نتیجه امکان از دست دادن سیگنال در هنگام انتقال از طریق کابل به گیرنده از بین می رود. اما آنتن های Active نیاز به یک منبع که از طریق کابل به گیرنده متصل است، دارند. بیشتر آنتن های موجود در بازار از نوع Active است.

کاربردها 

در کاربردهای دقیق مهندسی که نیاز به مشاهده فاز با دقت بالا می باشد، مساله چندمسیری و نیز مرکز فاز آنتن  مطرح می شود. در مورد Multipath باید این نکته اشاره شود که جهت پولاریزه شدن سیگنال پس از برخورد با یک سطح که خاصیت بازتابندگی دارد، عوض می شود. یعنی سیگنال ها از حالت RHCP که حالت دست راستی است، به LHCP که حالت دست چپی است تغییر می کند. پس در نظر گرفتن این دو عامل در کاربردهای دقیق بسیار مهم می باشد.

همانطور که  الگوی دریافت سیگنال یا همان gain از شاخصه های مهم در طراحی یک آنتن می باشد. برای دستیابی به الگوی مناسب دریافت سیگنال مخصوصلا برای ماهواره های نزدیک به افق، روش های مختلفی وجود دارد. یکی از این روش ها که از دهه 80 میلادی مرسوم شده است استفاده از Choke Ring در آنتن ها می باشد. عمق این Choke Ring برابر با یک چهارم طول موج می باشد. ایده استفاده از Choke Ring بر مبنای ساخت فضایی با مقاومت ظاهری یا impedance بالا می باشد. در نتیجه آنتن در مقابل امواج بازتاب شده از سطح مقاوم می باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه شانزدهم فروردین ۱۳۹۹

فرکانس VLF فرکانس خیلی پایین (Very Low Frequency) ساختار و عملکرد

نویسنده: افشین رشید

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.

 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.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه شانزدهم اسفند ۱۳۹۸

فرکانس  بسامد پایین LF یا Low Frequency ساختار و عملکرد

نویسنده : افشین رشید

فرکانس  بسامد پایین LF یا فرکانس پایین (Low Frequency) به امواج بین ۳۰ کیلو هرتز تا ۳۰۰ کیلو هرتز نیز گفته می‌شود. این طول فرکانس معمولی (عادی) و مناسب ارتباطات و مخابرات عمومی میباشد.

فرکانس به سایز امواج رادیویی اشاره دارد و برای ارتباط بین اجزا در یک سیستم به کار می رود.امواج رادیویی در هر سطح دارای عملکرد متفاوت بوده و هر کدام مزایا و معایبی دارند. فرکانس های پایین مانند LF نرخ قرائت پایین تری دارند، اما قابلیت بالاتری در قرائت در نزدیکی یا روی سطوح فلزی و یا سیال دارند. و سیستم های با فرکانس بالا نرخ انتقال دیتای بالاتری دارند و پوشش گسترده تری ارائه می دهند، اما امواج رادیویی نسبت به فلز و مایعات حساسیت بیشتری دارند و ممکن است سبب تداخل گردد.باند LF فرکانس 30KHz را تا 300KHz پوشش می دهد.

عموما سیستم های  با طول موج LF در فرکانس 125KHz و برخی از آن ها هم در فرکانس 134KHz عمل می کنند.این باند فرکانسی محدوده کوتاهی حدودا تا 10 سانتیمتری را پوشش می دهد و سرعت قرائت نیز از HF کم تر می باشد، اما نسبت به تداخل امواج رادیویی حساسیتی ندارد.فرکانس LF کنترل دسترسی و ردیابی حیوانات می باشند.گستره LF در سراسر دنیا یکسان نیست و در فرکانس و سطح قدرت کمی تفاوت دارد.

معایب و مزایای فرکانس  بسامد پایین LF یا Low Frequency

در اولین سیستم ‌های مخابراتی عمومی از تگ‌ های غیر فعال در باند های HF و LF استفاده می ‌شد. شاید قیمت مناسب بکار گیری فناوری فوق و عدم امکان سرمایه گذاری بالا بر روی سایر گزینه ‌ها (در گذشته ‌ای نه چندان دور)، باعث بکار گیری تگ‌ های فعال در باند های فرکانس بالا سبب شده که این نوع تگ ‌ها در دستور کار قرار بگیرد.از معایب ارتباطات با فرکانس LF تداخل امواج از فرکانس های رادیویی دیگر میباشد.‏سیستم ‌های مخابراتی عمومی اکثراً مستعد تداخل امواج از سایر سیستم‌ های رادیویی هستند. سیستم ‌هایی  که در باند LF عمل می‌ نمایند، در معرض این آسیب هستند. توجه داشته باشید که فرکانس ‌های LF، تحمل اتلاف در مسیر زیاد و یا تضعیف خیلی کم در مسافت ‌های کوتاه را ندارند (در مقام مقایسه با فرکانس ‌های بالا‌تر). این بدان معنی است که سینگال‌ های رادیویی سایر سیستم ‌های ارتباطی که در محدوده مشابه فرکانسی LF کار می ‌کنند، دارای مقاومت مید‌انی بالایی در آنتن یک بررسی کننده RFID خواهند شد که می‌تواند به تداخل امواج منجر شود. در سمت دیگر طیف، سیستم‌ های مایکروویو دارای استعداد کمتری برای تداخل امواج هستند چرا که افت مسیر در باند مایکروویو برای فرکانس ‌های پایین بسیار بیشتر است.

نوشته شده توسط افشین رشید در چهارشنبه شانزدهم بهمن ۱۳۹۸

فرکانس MF فرکانس متوسط ( Medium Frequency)

نویسنده: افشین رشید

فرکانس MF به فرکانس متوسط ( Medium Frequency) به امواج بین ۳۰۰ کیلو هرتز تا ۳۰۰۰ کیلو هرتز گفته می‌ شود. که بیشتر در علوم مخابرات کاربرد عمومی و ناوبری رادیویی هوانوردی ، ناوبری رادیویی دریایی ارتباطی دارد.

گروه های فرکانس MF شامل رادیو دریایی و هوایی و همچنین رادیو تجاری AM می باشد. اکثر رادیو در این گروه ها از مدولاسیون دامنه (AM) استفاده می کند تا یک سیگنال قابل شنیدن روی موج موج رادیویی را تحت تأثیر قرار دهد. قدرت یا دامنه سیگنال متنوع یا مدولاسیون می شود.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 های بین ۳۰۰ کیلو هرتز تا ۳۰۰۰ کیلو هرتز  را فرکانس های متوسط یا (medium ferquency ) می گویند که به طور اختصار به انها MF گقته می شود. از جمله کاربرد های این گروه از فرکانس ها می توان به رادیوهای موج AM اشاره کرد. فرکانس یکی از مهم‌ ترین پارامتر ‌های  علوم مخابرات است که به وسیله‌ آن، تمامی پدیده ‌های ارتعاشی، نوسانی و انواع موج‌ های مکانیکی و صوتی را تفسیر می ‌کنند. از آنجا که دوره تناوب و فرکانس در واقع یک مفهوم هستند، جهت راحتی کار، معمولاً برای امواج آهسته و طولانی نظیر امواج سطحی اقیانوس ‌ها از دوره تناوب موج و برای امواج کوتاه و سریع از فرکانس استفاده می ‌کنند.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه شانزدهم دی ۱۳۹۸

EHF فرکانس بی نهایت بالا (ExtremelyHighFrequency)

نویسنده: افشین رشید

فرکانس بی نهایت بالا EHF که دامنه آن از 30 تا 300 گیگا هرتز مناسب برای ناوبری رادیویی ، تحقیق فضایی (فضای ژرف) و (فضا به زمین) میباشد.

فرکانس بی نهایت بالا EHF وارد اجسام نمی ‌شوند بلکه از روی سطح آن‌ها عبور می‌ کنند. به این پدیده اثر بیرونی فرکانس بالا گفته می‌ شود. به همین دلیل اگر انسان با هادی حامل جریان زیاد فرکانس بی نهایت بالا EHF تماس پیدا کند، ممکن است موجب سوختگی های سطحی اما شدید شود .فرکانس بی نهایت بالا EHF می‌ تواند به سادگی هوا را یونیزه کند و یک مسیر هادی در آن بسازد. از این ویژگی در واحد های فرکانس ‌بالا برای ناوبری رادیویی ، تحقیق فضایی (فضای ژرف) و (فضا به زمین) استفاده می ‌گردد که در آن از جریان‌ هایی با فرکانس بالاتر از فرکانس توزیع استفاده می‌ شود.

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).به فرکانس EHF  ،فرکانس های بشدت بالا نیز گفته می شود. نام اختصاری این دسته از فرکانس ها EHF یا Extremely High Frequency است و از کاربرد های آنها می توان به ارتباط نقطه به نقطه اشاره کرد. فرکانس بی نهایت بالا EHF که دامنه آن از 30 تا 300 گیگا هرتز مناسب برای ناوبری رادیویی ، تحقیق فضایی (فضای ژرف) و (فضا به زمین) میباشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه شانزدهم آذر ۱۳۹۸

فرکانس بسیار بسیار بالا SHF یا ( Super high frequency )

نویسنده : افشین رشید

فرکانس باند SHF به امواج بین ۳ گیگا هرتز تا ۳۰ گیگا هرتز گفته می‌شود.که برای مخابرات و پرتاب امواج راه دور مورد استفاده قرار میگیرد.

امواج رادیویی نوعی اشعه الکترو مغناطیسی هستند، مانند میکروفون، اشعه مادون قرمز ، اشعه ایکس  و  اشعه  گاما  شناخته  شده  ترین  استفاده  از  امواج  رادیویی  برای ارتباطات است تابش الکترو مغناطیسی در امواج و ذرات در طول موج و فرکانس های مختلف انتقال می یابد. این طیف گسترده ای از طول موج ها به عنوان طیف الکترو مغناطیسی فرکانس بسیار بسیار بالا SHF یا ( Super high frequency ) شناخته می شود.واحد فرکانس Hz یا به نوعی برثانیه میباشد.در علوم مخابرات فرکانس مفهومی است که در هر جا امواج در‌حال (رفت و آمد) منظم در حال تکرار است مثلا تعداد رفت و آمد امواج  در ثانیه، اگر در یک ثانیه ۶ بار تکرار شود  در آن صورت  فرکانسش میشود 6 hz  هرتز (فرکانس با واحد هرتز (Hz) اندازه گیری می شود )برخی کلمات در مباحث مختلف معنای متفاوتی دارند که فرکانس نیز از آن دسته 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 می‌گیرند). 

امواج رادیویی متزلزل و قابل نوسان می باشند و این بدان معناست که مکرراً 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.فرکانس باند بسیار بسیار بالا SHF یا ( Super high frequency ) به امواج بین ۳ گیگا هرتز تا ۳۰ گیگا هرتز گفته می‌شود.که برای مخابرات و پرتاب امواج راه دور مورد استفاده قرار میگیرد.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه شانزدهم آبان ۱۳۹۸ |

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 سه شنبه شانزدهم مهر ۱۳۹۸

(فرکانس های VHF) فرکانس بسیار بالا و قابلیت  در کشف اهداف پنهان راداری (علوم مخابرات)

نویسنده: افشین رشید

فرکانس هایی که در دسته وی-اچ-اف (VHF ) قرار می گیرند از قابلیت بالایی در کشف اهداف پنهان کار برخوردارند .

فرکانس خیلی بالا ( Very High Frequency) به امواج بین ۳۰ مگا هرتز تا ۳۰۰مگاهرتز گفته می‌شود. این دسته از فرکانس‌ها با مدولاسیون فرکانس در امواج رادیویی شهری استفاده می‌شود.

امواج رادیویی بسته به طول موج خود توسط انواع مختلفی از فرستنده ها  تولید می شوند. این امواج می توانند توسط ستاره ها، جرقه ها و رعد و برق ها نیز ایجاد شوند و به همین دلیل است که تداخل امواج رادیویی را در هنگام طوفان و رعد و برق احساس می کنید.

در بین طیف الکترومغناطیسی، امواج رادیویی کم ترین فرکانس (بزرگ ترین طول موج) را دارند و بیش ترین استفاده از این امواج در ارتباطات و مخابرات است.

باند VHF در فرکانسهای 40 مگاهرتز تا 68 مگاهرتز قرار دارد. کانالهای 1 تا 4 در این باند میباشند و پهنای فرکانس هر کانال در این باند 7 مگاهرتز در نظر گرفته شده است.

باند VHF III یا B III در فرکانسهای 174 مگاهرتز تا 230 مگاهرتز قرار دارد. کانالهای 5 تا 12 در این باند میباشند و پهنای فرکانس هر کانال در این باند 7 مگاهرتز در نظر گرفته شده است.

کاربرد و عملکرد VHF

در کل فرکانس VHF اغلب به عنوان " باند رادیویی به طور گسترده ای در تلویزیون، رادیو FM، تلفن همراه، پیجر، دستگاه سهام اطلاعات، ارتباطات مایکروویو و رادار استفاده می شود. 

انواع انتشار امواج رادیویی در فضای آزاد، تا به زمان و محدودیت های جغرافیایی، صلیب فرکانس های کف و، بدون محدودیت و مقررات، به ناچار تولید تعامل، به طوری که استفاده از امواج رادیویی در جهان به یک نیاز یکنواخت، به طوری که تعامل بین آنها به حداقل برسد.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه پانزدهم شهریور ۱۳۹۸

مدارات مخابراتی فشرده فرکانس بالا (فرکانس 300 مگاهرتز تا 1 تراهرتس )

مدارات مخابراتی فشرده فرکانس بالا شاخه ای از علم مدارات الکترونیکی است که به ساخت مدارات مخابراتی از فرکانس 300 مگاهرتز تا 1 تراهرتس میپردازند . 
 هدف این فرآیند مخابراتی در نهایت ساخت آی سی یا مدار فشرده  است .

طراحی 4 بلاک اصلی مدارات مخابراتی: 

 تقویت کننده کم نویز ، میکسر ، اسیلاتور و تقویت کننده توان میپردازد.

- تقویت کننده کم نویز:

تقویت‌کننده کم‌نویز یکی از مهمترین بلوک‌های به کار رفته در یک گیرنده راداری مانند گیرنده های راداری کنترل آتش محسوب می‌شود. در این مدار مخابراتی ؛ راداری یک تقویت‌کننده کم‌نویز پهن‌باند در محدوده فرکانسی 5/2 تا 5/5 گیگا هرتز ارائه شده است.

 ساختار این مدار در طبقه ورودی به صورت سورس مشترک تعریف شده و تکنولوژی مورد استفاده در طراحی این تقویت‌کننده است. ولتاژ تغذیه مدار 5/1 ولت و توان مصرفی آن18 میلی وات است. تقویت کننده در محدوده تعریف شده از پایداری مناسبی برخوردار می باشد، حداکثر مقدار بهره به‌دست آمده برابر با 3/11 دسیبل و حداقل آن برابر با 8 دسیبل می باشد. حداقل مقدار عدد نویز در سراسر محدوده فرکانسی کمتر از 3/2 دسیبل، ضریب بازگشت ورودی و خروجی کم‌تر از 8- دسیبل می باشد، برای بهبود خطینگی مرتبه سوم این مدار از روش DS استفاده شده است و مقدار IP3 برای مدار پیشنهادی می باشد، در مدار پیشنهادی به دلیل این که از ترانزیستورهای مکمل در طبقه ورودی استفاده شده است مقدار خطینگی مرتبه دوم مناسب به دست آمده است.

_ میکسر و  اسیلاتور OSC

گیرنده فرستنده های آنالوگ عموما به دو دسته طبقه بندی می شوند. AM ، که در آن اطلاعات ارسالی در دامنه موج حامل مدوله شده و گیرنده فرستنده های FM که در آن اطلاعات ارسالی در فاز موج حامل قرار می گیرد.

عموما گیرنده فرستنده ها دارای بخش های زیر هستند:

•اسیلاتور، که فرکانس موج کاریر باند فرستنده رادیویی را تعیین می کند.

•میکسر ، که اطلاعات ارسالی را در باند فرکانسی مورد نظر مدوله می کند.

همانطور که گفته شد در طراحی هر گیرنده و فرستنده دو بخش اصلی وجود دارد. اسیلاتور و میکسر . اسیلاتور فرکانس موج حامل را تعیین می کند. در اینجا مداری را که می خواهیم طراحی کنیم باند وسیعی از فرکانس های رادیویی AM  مانند باند ۱۰۴مگا هرتز ، فرکانس ۹۸ مگا هرتز  و … و همچنین باند مورد استفاده برای فرستنده AM طراحی شده در این پروژه می باشد . بنابراین در طراحی اسیلاتور موج حامل از یک خازن متغیر در مدار تیونر اسیلاتو استفاده می کنیم.بنابراین اولین قدم در طراحی یک گیرنده فرستنده ، طراحی اسیلاتور است. اسیلاتور در واقع مداری است که پس از طی مدت زمان کوتاهی پس از اتصال تغذیه DC ، به نوسانات پایدار می رسد. اسیلاتور ها در ابتدا با استفاده از فیدبک مثبت ناپایدار شده و دامنه نوسانات رو به افزایش می نهد. اما در دامنه ای معین این افزایش دامنه متوقف شده و نوسان ساز در آن دامنه شروع به نوسان می کند. لذا به طور خلاصه خصوصیات یک اسیلاتور را می توان به شرح زیر توصیف نمود:

۱-   یک اسیلاتور بایستی دارای فیدبک مثبت برای افزایش دامنه نوسانات باشد.

۲-  یک اسیلاتور می بایست پس از رسیدن به دامنه نهایی از ناپایدار شدن نوسانات جلوگیری کند. و با آن دامنه به نوسانات خود ادامه دهد.این امر از طرق مختلفی قابل دستیابی است. برای مثال استفاده از خاصیت بهره ترانزیستور که در آن با افزایش دامنه سیگنال اعمالی به بیس ترانزیستور،  بهره تقویتی ترانزستور کاهش می یابد و به جای تقویت ، تضعیف صورت می گیرد. بهره متغیر ترانزیستور با پارامتر (x)g   نشان داده می شود. و با سیگنال اعمالی به بیس ترانزیستور رابطه معکوس دارد.

تقویت کننده توان یا power amplifier یا  مخفف PF

برای تامین توان بارهای مقاومتی بزرگی مثل بلندگو یا موتور به کار رفته در یک ربات، به تقویت‌کننده‌های توان نیاز است.کار اصلی تقویت‌کننده توان که به عنوان «تقویت‌کننده سیگنال بزرگ» نیز شناخته می‌شود، تحویل توان (ضرب ولتاژ در جریان) به بار است. 

اساساً یک تقویت‌کننده توان، تقویت‌کننده ولتاژ نیز هست، با این تفاوت که مقاومت بار متصل به مدار در این حالت نسبتاً کم است. مثلاً یک مصرف کننده 4 یا ۸ اهمی، سبب ایجاد جریان زیادی در پایه کلکتور ترانزیستور می‌شود.به دلیل وجود این جریان‌های بار زیاد، ترانزیستور یا ترانزیستورهایی که در طبقات خروجی تقویت‌کننده‌ها به کار می‌روند، مانند 2N3055، باید ولتاژ و توان بالاتری از ترانزیستورهایی مانند BC107 داشته باشند که در تقویت‌کننده‌های سیگنال کوچک به کار می‌روند.

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه پانزدهم مرداد ۱۳۹۸

آثار مخرب قدرت نفوذ امواج بر حسب کاربری فرکانس ها (عمومی _ نظامی)

انرژی الکترو مغناطیسی توسط بدن جذب می شود و به انرژی حرارتی تبدیل می گردد که اگر میزان جذب انرژی از حدود 4وات بر متر مربع، بیشتر شود، دمای بدن را به اندازه 1 تا 2 درجه سانتی گراد افزایش می دهد. لذا از این امواج در فرکانس های نزدیک به ۲۷MHz و MHz ۲۵۰ برای مقاصد درمانی استفاده می شود. فرکانس های Extra Low Frequency در حدود 50 تا 80 هرتز، خطرناک ترین فرکانس ها برای بدن می باشند. در این فرکانسها جریان بسیار کوچک باعث آثار بیولوژیک قابل توجهی می شوند. به عنوان مثال عبور جریان MA23 در فرکانس های حدود 50 تا 60 هرتز منجر به شوک دردناک و مشکلات شدید قلبی و تنفسی می شود؛ در حالی که اثری مشابه در فرکانس های Khz 100 با جریانی حدود MA 20 ایجاد میشود.

قدرت نفوذ امواج الکترومغناطیس در سلاح های نظامی وECM جنگ الکترونیک

 در زمینه امواج الکترو مغناطیسی که به طور طبیعی در اطراف ما وجود دارد مانند امواج موبایل، رادار، مایکروویو، رادیو، تلویزیون و بررسی های انجام شده بر روی انسان هایی که در نزدیکی (منبع تولید امواج پر قدرت الکترو مغناطیس) زندگی می کنند، به بررسی آثار ناشی از این امواج می پردازیم. از طرف دیگر، سلاح های الکترو مغناطیس که توسط کشورهای پیشرفته جهت صدمه و آسیب رسانی به انسانها و مراکز الکتریکی و الکترونیکی از جمله ادوات ، ادارات و مراکز نظامی ساخته می شوند. 

نکته : بطور کلی امواج فرکانس بالا (طول موج بالاتر ) بیشترین قدرت نفوذ را دارا میباشند و پر قدرت ترین و کاربردی ترین امواج مخابراتی _دیتا (امواج ماکروویو ) میباشد. که این امواج خود قابل تضعیف و تقویت میباشد.

اگر بافتهای حساسی مانند چشم یا تخمدانها در معرض تابش شدید الکترو مغناطیس قرار بگیرند، ممکن است ضایعات مشخصی در این بافت ها ایجاد شود. پرتوگیری مایکروویو با بازده زمانی حدود 2 تا 3 ساعت و با SAR حدود 100تا140 وات بر متر مربع باعث افزایش دمای لنزی حدود 43-41 درجه میشود. 

اثرات زیان بار امواج الکترو مغناطیس شامل امواج رادار، مایکروویو و بر روی انسان: 

بیشترین اثرات حیاتی امواج الکترو مغناطیسی ناشی از امواج مایکروویو، سیستم های راداری، امواج رادیویی و ، بر روی نظامیان و افرادی است که در نزدیکی این ایستگاه ها زندگی می کنند. حتی تلفن همراه که یکی از مهم ترین منابع میدانهای الکترو مغناطیس می باشد و فرکانسهای بالایی در حدود MHz900 تا بیش از Ghz1 را ارسال و دریافت می کند، باعث آثار زیانباری خواهد شد. تحقیقات انجام شده بر روی این امواج نشان داد که اثرات این امواج بر روی تولید مثل، منجر به مشکلات ژنتیکی بعد از زایمان و به خصوص سندرم داون می شود. در تحقیقی بر روی کارگران، جوابهای مثبت و منفی ناشی از تاثیر این امواج بر زاد و ولد مشاهده شد. باید توجه داشت که تعداد افراد مورد مطالعه بسیار کم است و همچنین شدت امواج را در این افراد، نمی توان به وضوح اندازه گیری کرد. ابتلاء به سرطان، افزایش خطر ابتلاء به لوسمی و لنفوم در بین نظامیانی که در معرض میدانهای الکترو‌مغناطیس قرار گرفته بودند، مشاهده گردید اما شدت میدان در این تحقیق به خوبی مشخص نشده است.

نکته: هر مقدار که قدرت امواج الکترومغناطیس بیشتر باشد .آسیب مخرب ناشی از  آن نیز بیشتر است.

زمانی که فرکانس امواج از Khz100 به Mhz10 افزایش یابد؛ آثار ناشی از میدانهای قوی از تحریک عصبی عضلانی به سمت آثار گرمایی تغییر می‌کند. در فرکانس Khz100 تحریک اولیه به صورت تیک عصبی و در Mhz10 این اثر به صورت گرم شدن مغناطیسی بروز می کند. گرم شدن به میزان 1 تا 2 درجه سانتی گراد میتواند سلامتی فرد را به خطر بیندازد.

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه سی ام تیر ۱۳۹۸

دسیبل یا (db) در اندازه گیری و توان قدرت سیگنال ها و  فرکانس های مخابراتی -ارتباطی_ ماهواره ای

امواج الکترومغناطیس ماده نیستند بلکه صورتی از انرژی هستند که از ترکیب میدان های الکتریکی ومغناطیسی عمود برهم درست شده اند ودرجهت عمود بر صفحه تشکیل شده از این دو میدان انتشار می یابند .

مقادیر و معادلات بر اساس dB در تمام فعالیتهای حرفه ای که در آنها مباحث انتشار رادیویی بررسی میشوند، قدرت سیگنالها، بهره ها و اتلافها عمدتا به شکل dB بیان میشوند. بدین ترتیب میتوانیم از شکل dB معادلات که استفاده از آنها راحتتر از شکاعادی معادلات است استفاده کنیم. 

هر عددی که به شکل dB بیان میشود لگاریتمی است و این امر بدان معناست که ما به راحتی میتوانیم اعدادی را که مقدار آنها چند مرتبه با یکدیگر متفاوت است به راحتی با هم مقایسه کنیم. برای راحتی ما اعدادی را که به شکل غیر dB بیان میشوند را «خطی» مینامیم تا بتوانیم آنها را از شکل لگاریتمی dB اعداد متمایز کنیم. اعداد بیان شده بر حسب dB دارای این مزیت هستند که کار کردن با آنها بسیار راحت است: 
- برای ضرب کردن اعداد خطی، لگاریتمهای آنها را با هم جمع کنیم. 
- برای تقسیم کردن اعداد خطی، لگاریتمهای آنها را از هم کم میکنیم. 

- برای محاسبه توان n ام یک عدد خطی، لگاریتم آن را بر n ضرب میکنیم. 
- برای محاسبه ریشه n ام یک عدد خطی، لگاریتم آن را بر n تقسیم میکنیم. 
برای اینکه بیشترین استفاده را از این تسهیلات ببریم، باید اعداد را در همان مراحل اولیه به شکل dB بنویسیم و در مراحل نهایی آنها را به شکل خطی برگردانیم (در صورت نیاز). در بیشتر حالتها در مراحل نهایی نیز جوابها به شکل dB باقی میمانند. 
 

درک این مطلب مهم است که هر عددی که بر حسب dB بیان میشود باید به صورت یک نسبت باشد (که به صورت لگاریتم در آمده است). مثالهای معمول آن بهره تقویت کننده ها و آنتنها و اتلاف در مولدها یا انتشارهای رادیویی است.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه پانزدهم تیر ۱۳۹۸

شکست فرکانس Frequency failure (ساختار و عملکرد)

وقتی موج الکترو مغناطیسی به یک سطح برخورد می کند ، تا حدی از سطح منعکس شده و به سطح آن شکسته می شود و شکست فرکانس Frequency failure بوجود می آید ، میزان انعکاس و شکست آن به خصوصیات سطح بستگی دارد. اگر موج به سطحی برخورد کند که کاملاً صاف نباشد ، در همه جَهات منعکس می شود. فقط بخش بسیار کمی از موج اصلی در جهت گیرنده منعکس می شود.

در علوم مخابرات فرکانس را می‌توان تعداد تکرار یک واقعه در واحد زمان تعریف کرد. این تعریف که به فرکانسِ زمانی نیز موسوم است، به تقابل دو فرکانسِ زاویه‌ای و فرکانسِ فضایی تاکید دارد.در علوم مخابرات میتوانیم تعریف فرکانس را موسم به دوره (Period) استخراج کنیم. دوره که اصولاً با نام دوره تناوب شناخته می‌شود، مدت زمانی است که یک رخداد یا واقعه، روند یا سیکل (Cycle) کاملی را  (۱ بار) کامل طی می‌کند و در واقع دوره تناوب را می‌توانیم عکس فرکانس تعریف کنیم. فرکانس یکی از مهم‌ترین پارامتر‌های  علوم مخابرات است که به وسیله‌ آن، تمامی پدیده‌های ارتعاشی، نوسانی و انواع موج‌های مکانیکی و صوتی را تفسیر می‌کنند. از آنجا که دوره تناوب و فرکانس در واقع یک مفهوم هستند، جهت راحتی کار، معمولاً برای امواج آهسته و طولانی نظیر امواج سطحی اقیانوس‌ها از دوره تناوب موج و برای امواج کوتاه و سریع از فرکانس استفاده می‌کنند.واحد فرکانس Hz یا به نوعی برثانیه میباشد.در علوم مخابرات فرکانس مفهومی است که در هر جا امواج در‌حال (رفت و آمد) منظم در حال تکرار است مثلا تعداد رفت و آمد امواج  در ثانیه، اگر در یک ثانیه ۶ بار تکرار شود  در آن صورت  فرکانسش میشود 6 hz  هرتز (فرکانس با واحد هرتز (Hz) اندازه گیری می شود )برخی کلمات در مباحث مختلف معنای متفاوتی دارند که فرکانس نیز از آن دسته 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 می‌گیرند).

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه سی ام خرداد ۱۳۹۸

فرکانس Resonance رزونانس یا تَشدید فرکانس

فرکانس Resonance رزونانس نوسانات یک سیستم با رزونانس طبیعی یا بدون فشار آن است. رزونانس  زمانی  اتفاق  می افتد ، که یک سیستم  قادر به ذخیره و انتقال انرژی به راحتی بین حالت های مختلف ذخیره سازی ، مانند انرژی جنبشی یا انرژی پتانسیل است که می توانید با یک آونگ ساده پیدا کنید. بیشتر سیستم ها دارای یک فرکانس Resonance رزونانس و چندین فرکانس هارمونیک هستند که به تدریج در دامنه کم می شوند و از مرکز فاصله می گیرند.

این فرکانس به اندازه ، شکل و ترکیب جسم بستگی دارد. چنین جسم وقتی در معرض لرزش ها یا تکانه های منظم با فرکانس برابر یا خیلی نزدیک به فرکانس طبیعی آن قرار بگیرد ، به شدت لرزش می کند. این پدیده را رزونانس می نامند. از طریق رزونانس ، یک لرزش نسبتاً ضعیف در یک جسم می تواند باعث لرزش شدید در دیگری شود. به طور قیاس ، اصطلاح رزونانس نیز برای توصیف پدیده ای استفاده می شود که توسط آن یک جریان الکتریکی در حال نوسان توسط سیگنال الکتریکی با فرکانس خاص تقویت می شود.چیز‌های زیادی در طبیعت، فرکانس خود رزونانس دارند. معنی این حرف این نیست که به‌خودی‌خود نوسان کنند، بلکه به این مفهوم که اگر توسط یک انرژی بیرونی تحریک شوند، در یک فرکانس مشخص رزونانس می ‌کنند. از رزونانس الکتریکی برای تنظیم و افزایش قدرت فرکانس مخابراتی استفاده می شود. تنظیم شامل ایجاد مدار با فرکانس رزونانس برابر با فرکانس مشخص شده ایستگاه مخابراتی مورد نظر است.در حالت کلی، فرکانس تشدید همان فرکانس طبیعی سیستم است. رفتار سیستم در فرکانس رزونانس (یا نزدیک آن) به طرز عجیبی با رفتار سیستم در فرکانس‌های دیگر متفاوت است. 

هنگامی که یک نیروی نوسان در فرکانس رزونانس یک سیستم دینامیکی اعمال می شود ، سیستم در یک دامنه بالاتر از زمانی که همان نیرو در سایر فرکانس های غیر تشدید شده اعمال می شود ، نوسان می کند. فرکانسهایی که دامنه پاسخ در آنها حداکثر نسبی است. به عنوان فرکانس های تشدید (رزونانس Resonance) یا فرکانس های رزونانس سیستم نیز شناخته می شوند. نیروهای دوره ای کوچک که در نزدیکی فرکانس رزونانس سیستم قرار دارند ، به دلیل ذخیره انرژی لرزش توانایی تولید نوسانات دامنه بزرگ در سیستم را دارند. فرکانس رزونانس تقریباً برابر با فرکانس طبیعی سیستم است که فرکانس ارتعاشات بدون استفاده است. برخی از سیستم ها دارای فرکانس های مختلف ، متمایز و رزونانس هستند.

نوشته شده توسط افشین رشید در چهارشنبه پانزدهم خرداد ۱۳۹۸ |

فرکانس چیست (فرکانس فضایی یا مکانی _ فرکانس زاویه ای )

نکته :  در علوم مخابرات فرکانس را می‌توان تعداد تکرار یک واقعه در واحد زمان تعریف کرد. این تعریف که به فرکانسِ زمانی نیز موسوم است، به تقابل دو فرکانسِ زاویه‌ای و فرکانسِ فضایی تاکید دارد.

در علوم مخابرات میتوانیم تعریف فرکانس را موسم به دوره (Period) استخراج کنیم. دوره که اصولاً با نام دوره تناوب شناخته می‌شود، مدت زمانی است که یک رخداد یا واقعه، روند یا سیکل (Cycle) کاملی را  (۱ بار) کامل طی می‌کند و در واقع دوره تناوب را می‌توانیم عکس فرکانس تعریف کنیم. فرکانس یکی از مهم‌ترین پارامتر‌های  علوم مخابرات است که به وسیله‌ آن، تمامی پدیده‌های ارتعاشی، نوسانی و انواع موج‌های مکانیکی و صوتی را تفسیر می‌کنند. از آنجا که دوره تناوب و فرکانس در واقع یک مفهوم هستند، جهت راحتی کار، معمولاً برای امواج آهسته و طولانی نظیر امواج سطحی اقیانوس‌ها از دوره تناوب موج و برای امواج کوتاه و سریع از فرکانس استفاده می‌کنند. 

نکته: در سیستم‌های مکانیکی دوار نیز که با واحد rpm (دور بر دقیقه) سنجیده می‌شوند، به هر 60 دور در دقیقه، 1 هرتز می‌گویند.

فرکانس زاویه ای یا  (Angular Frequency)

فرکانسِ زاویه‌ای که با نماد یونانی «اُمگا» (Omega : ω) نمایش داده می‌شود، پارامتری است که میزان یا نرخ تغییر (جابه‌جایی) زاویه‌ای بر حسب رادیان را در سیستم‌های دوار (چرخشی) توصیف می‌کند. همچنین در امواج متناوب سینوسی شکل (sinusoidal) میزان تغییر فاز را مشخص می‌کند.

فرکانس فضایی یا مکانی (Spatial Frequency)

فرکانسِ فضایی همانند فرکانس زمانی تعریف می‌شود. با این تفاوت که محور زمانی با محور مکانی (یک یا چند بعدی) جایگزین می‌شود. عدد جایگزین که به عدد موج معروف است، همان فرکانسِ فضایی بوده که با واحد رادیان بر متر اندازه‌گیری می‌شود. در حالت‌های دو و سه بعدی، عدد موج فرم برداری، موسوم به بردار موج، به خود می‌گیرد.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه سی ام اردیبهشت ۱۳۹۸

فرکانس frequncy چیست ؟؟ نحوه عملکرد و کاربرد

نکته : واحد فرکانس Hz یا به نوعی برثانیه میباشد.در علوم مخابرات فرکانس مفهومی است که در هر جا امواج در‌حال (رفت و آمد) منظم در حال تکرار است مثلا تعداد رفت و آمد امواج  در ثانیه، اگر در یک ثانیه ۶ بار تکرار شود  در آن صورت  فرکانسش میشود 6 hz  هرتز (فرکانس با واحد هرتز (Hz) اندازه گیری می شود )

برخی کلمات در مباحث مختلف معنای متفاوتی دارند که فرکانس نیز از آن دسته 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 می‌گیرند). 

انواع مختلف فرکانس ها بر حسب کاربرد در (علوم مخابرات)

به طور کلی امواج رادیویی دارای سه ویژگی می باشند :

* فرکانس
* طول موج
* قدرت

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.

پنج فرکانس برای انواع سیستم های مخابراتی در دنیا در نظر گرفته شده است: 

1) سیستم های فرکانس پائین ( LF )

2) سیستم های فرکانس بالا ( HF )

3) سیستم های باند رادیویی غیر حرفه ایبه طورکلی فرکانس در حدود 440-430 مگاهرتز

4) سیستم های فرکانس های بالای الترا ( UHF )

5) سیستم های مایکروویو (Microwave )

به زبان ساده، فرکانس یعنی تعداد چرخه در ثانیه و یا تعداد تکرار یک کار تکراری در واحد زمان است. (واحد زمان را معمولا ثانیه در نظر می گیرند).

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه پانزدهم اردیبهشت ۱۳۹۸

سیگنال ها ؛ انواع و تفاوت سیگنال ها

سیگنال ها اغلب توابع سطری از زمان هستند (سهمی شکل)، ولی ممکن است به صورت توابع ستونی نیز یافت شوند و نیز ممکن است توابعی از هر متغیر مستقل مربوطه دیگری باشند. این مفهوم بسیار گسترده‌است و تعریف دقیق آن بسیار دشوار. مفاهیم مربوط به رشته‌های زیر مجموعه، مشترک می‌باشد برای مثال در تئوری اطلاعات یک سیگنال پیغام کد دار شده‌ای است که این همان ترتیب حالت‌ها در یک کانال ارتباطی است که پیغام را دربر می‌گیرد. در یک سیستم ارتباطی یک منتقل کننده پیغام را به سیگنال تبدیل می‌کند که این پیغام از طریق کانال ارتباطی به گیرنده می‌رسد.این سیگنال از طریق سیم‌ها به تلفن گیرنده منتقل می‌شود و در آنجا به صداها تبدیل می‌شود. سیگنال‌ها را می‌توان به روش‌های گوناگون دسته بندی کرد. عمده‌ترین تفاوت بین فضاهای گسسته و پیوسته این است که توابع بر روی آن‌ها تعریف می‌شوند.

سیگنال های گسسته و پیوسته 
به عنوان مثال بازه زمانی گسسته و پیوسته. سیگنال‌های دارای زمان پیوسته را نیز اغلب حتی زمانی که توابع سیگنال پیوسته نیستند سیگنال‌های پیوسته می‌نامند و مثال آن سیگنال موج مربعی است. تفاوت عمده دیگر بین سیگنال‌ها از لحاظ ارزش گسسته یا پوسته آنها است.
سیگنال‌های دیجیتال دارای ارزش گسسته‌اند ولی به طور نامشهودی از روند فیزیکی دارای ارزش پیوسته‌ای به دست می‌آیند.

سیگنال‌های دیجیتال و آنالوگ
به طور غیر رسمی تر از تفاوت‌های تئوری که در بالا به آن اشاره کردیم و به طور عملی به دو نوع سیگنال بر می‌خوریم که یکی دیجیتال و دیگری آنالوگ نام دارد. به طور مختصر تفاوت آنها این است که سیگنال‌های دیجیتال گسسته و کمیت گذاری شده هستند در حالی که سیگنال‌های آنالوگ هیچ یک از این دو خصوصیت را ندارند.

مثال‌هایی از سیگنال‌ها
 

• حرکت. – حرکت جزئی در میان قسمتی از فضا را می‌توان یک سیگنال در نظر گرفت و یا می‌توان آن را به کمک یک سیگنال نشان داد.

محدوده: یک سیگنال حرکتی یک بعدی است (زمان)، و بازه آن عموماً سه بعدی است. بنابراین موقعیت آن به صورت یک سیگنال سه ستونی است به همین ترتیب موقعیت و جایگیری آن در نار هم به صورت یک سیگنال ۶ ستونی است.

• صوت. -از آنجایی که صدا ناشی از لرزش یک واسطه‌است (مانند هوا) یک سیگنال صوتی و به هر ارزشی اززمان و سه بعد مکان یک ارزش فشار نیز می‌افزای. یک میکروفن فشار صوت را در یک مکان تنها به تابعی از زمان تبدیل می‌کند. این کار با استفاده از یک سیگنال ولتاژ به عنوان آنالوگی از سیگنال صوتی انجام می‌شود.
• لوح‌های فشرده: . cdها شامل سیگنالهای منقطعی هستند که نشان دهنده صوت اند و در هر ثانیه ۴۴ هزار و صد نمونه از آنها ضبط می‌شود هر نمونه شامل اطلاعاتی برای کانالهای چپ و راست است که می‌توان آن را به عنوان سیگنال ۲ ستونی در نظر گرفت (از آنجایی که CDها به صورت استریو ضبط می‌شوند.
• تصاویر. تصاویر یک تصویر به علاوه تمام ارزش‌های ذکر شده دارای یک ارزش رنگی نیز می‌باشد ازآنجایی که نقاط مربوط به این ارزش‌ها بر روی یک صفحه قرار می‌گیرند محدوده آن دو بعدی می‌باشد اگر تصویر یک جسم فیزیکی باشد برای مثال یک نقاشی سیگنالی پیوسته به حساب میآید اگر تصویر یک عکس دیجیتال باشد یک سیگنال منقطع به شمار می‌آید. غالبا راحت تر است که یک رنگ را به صورت جمعی از شدت‌های سه رنگ اصلی در نظر بگیریم تا سیگنال دارای ارزش ستونی و بعد سه گانه شود.
• ویدئو. ویدئوها (فیلم‌ها) یک سیگنال ویدئویی ترکیبی از تصاویر است یک نقطه از یک ویدئو براساس موقعیتش و زمانی که در آن واقع شده مشخص می‌شود. (۲ بعدی) بنابراین یک سیگنال ویدئویی دارای محدوده سه بعدی است. ویدئوی آنالوگ دارای محدوده بعدی پیوسته‌است (در طول خط اسکن) و دارای دو بعد ناپیوسته یا منقطع است (۴ چوب و خط).
• پتانسیل های قشایی
• زیست شناختی پتانسیل‌های قشایی. ارزش این سیگنال یک پتانسیل الکتریکی مستقل است (ولتاژ) تعیین محدوده این سیگنال بسیار دشوار است. برخی سلول‌ها و یا اجزاء به طور کلی دارای پتانسیل غشایی یکسانی هستند، نورون‌ها عموماً در نقاط مختلف پتانسیل‌های مختلف دارند این سیگنال‌ها دارای انرژی‌های بسیار کمی هستند ولی برای راه اندازی سیستم عصبی کافی هستند ولی می‌توان میزان آنها را به کمک تکنیک‌های الکتروفیزیولوژی اندازه گیری کرد.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه سی ام فروردین ۱۳۹۸

امواج رادیویی و تقسیم بندی باند ها و فرکانس ها (فرکانس ها و سیگنال ها)

ارتباطات به وسیله امواج رادیویی، برپایه قوانین فیزیک و انرژی امواج الکترومغناطیسی استوار است. بدین منظور برخی مفاهیم اولیه مربوط به این موضوع را به اجمال از نظر می‌گذرانیم.

 همه ما تاکنون عباراتی نظیر UHF, VHF, AM, FM و … را شنیده‌ایم. فضای اطراف ما آکنده از امواج رادیویی است که در تمام جهات در حال انتشار و عبور و مرور می‌باشند. اصولا یک موج رادیویی یک موج الکترومغناطیسی می‌باشد که معمولا توسط آنتن منتشر می‌گردد. امواج رادیویی دارای فرکانس‌های مختلفی هستند، که برحسب کاربری مطابق با استانداردهایی تقسیم‌بندی شده‌اند. 

امواج رادیویی در هوا با سرعتی نزدیک به سرعت نور انتقال می‌یابند. این امر یکی از مهم‌ترین مزایای این فناوری می‌باشد که نقش بسزایی در تسریع ارتباط به عهده دارد.

واحد اندازه ‌گیری فرکانس رادیویی hertz “هرتز” یا “سیکل بر ثانیه” است و برای فرکانس‌های بزرگ‌تر، جهت خواندن و نوشتن از عباراتی مانند KHz “کیلوهرتز”، MHz “مگا هرتز” و … استفاده می‌شود. در جدول  تقسیم بندی فرکانس‌ها برحسب واحد آمده است.

امواج رادیویی دارای فرکانس‌ها و باندهای مختلفی هستنتد، به وسیله یک گیرنده مخصوص رادیویی شما می‌توانید، امواج مربوط به همان گیرنده را دریافت نمایید. برای مثال زمانی که شما مشغول گوش دادن به یک ایستگاه رادیویی هستید، گوینده فرکانس 91.5 MHz و باند FM را اعلام می‌کند. رادیوی FM شما تنها می‌تواند گستره فرکانسی تخصیص یافته مربوط به خود را دریافت نماید.

Wavelength یا طول موج یک سیگنال الکترومغناطیسی با فرکانس یا بسامد آن رابطه معکوس دارد، بدین معنی که بالاترین فرکانس کوتاه ‌ترین طول موج را دارا می‌باشد . در کل سیگنال‌های با طول موج‌های بلند تر مسافت بیشتری را می‌پیمایند و از قابلیت نفوذ بهتری در میان اجسام در برابر سیگنال‌های دارای طول موج کوتاه برخوردارند.

  جدول باندهای فرکانسی

 دردسته بندی امواجی که قبلا ذکر شد هر گروه کاربردهای خاص خود را دارد در زیر برخی از آنها آمده است :

۱-متحرک هوانوردی

۲-ناوبری رادیویی

۳- آماتور

۴-آماتور ماهواره ای

۵-پخش همگانی صدا

۶- متحرک خشکی

۷-متحرک دریایی

۸- هواشناسی ماهواره ای

۹-تعیین موقعیت رادیویی و ماهواره ای

۱۰-تحقیقات فضایی

۱۱-پخش تصاویر تلویزیونی

و غیره… که خود نیز دارای دسته بندی هستند.

یک موج رادیویی یک موج الکترومغناطیسی است که میتواند بوسیله یک آنتن انتشار یابدوهمانطور که میدانید امواج رادیویی فرکانسهای متفاوتی دارند  یکی از  سوالهای ابتدایی شما ممکن است این باشد که چرا برخی از امواج و فرکانسهایی که حتی بر روی یک باند مشترک منتشر می شوندمثلا باند “F M” چرا بوسیله رادیوهای گیرنده خانگی قابل دریافت نمی باشند؟
پاسخ این است که گیرنده خانگی شما فقط میتواند باندهاوفرکانسهایی را که کارخانه سازنده از پیش برای آن تعیین کرده و مثلا برای موج  FM    بین   megahertz   88 تا   megahertz   108 می باشد را دریافت نماید.

 در زیر بخشی از کاربردهای این امواج با ذکر محدوده فرکانسی آمده است:

رادیوهای AM از 535 کیلو هرتز تا 1.7MHz

رادیوهای موج کوتاه: 509 MHz تا 26.1 MHz

رادیوهای باند شهری: 26.96MHz  تا 27.41MHz

رادیوهایFM از 88 تا 108MHz

و برخی تقسیمات جزئی‌تر عبارتند از:

سیستم‌های دزدگیر، دربازکن بدون سیم پارکینگ و … : در حدود 40MHz

تلفن‌های بدون سیم متداول: در حدود 40 MHz الی 50 MHz

هواپیماهای مدل کنترلی: در حدود72MHz

ماشین‌های اسباب‌بازی رادیو کنترلی: درحدود 75MHz

گردنبند ردیابی حیوانات: 215MHz الی 220MHz

تلفن‌های سلولی (مانند موبایل):824MHz الی 849MHz

تلفن‌های جدید بدون سیم: در حدود 900MHz

سیستم‌های موقعیت‌یاب ماهواره‌ای: 1.227 MHz الی 1.577 MHz

تعداد دیگری از دسته بندیهای فرکانسی را مشاهده مینمایید:

AM radio: 535 kilohertz to 1.7 megahertz  
Short wave radio: bands from 5.9 megahertz to 26.1 megahertz 
Citizens Band (CB) radio: 26.96 megahertz to 27.41 megahertz 
Television stations: 54-88 megahertz for channels 2-6 
FM radio: 88 megahertz to 108 megahertz 
Television stations: 174-220 megahertz for channels 7-13 
Garage do Garage door openers, alarm systems, etc.: around 40 megahertz 
Standard cordless phones: Bands from 40 to 50 megahertz 
Baby monitors: 49 megahertz 
Radio controlled airplanes: around 72 megahertz, which is different from… 
Radio controlled cars: around 75 megahertz 
Wildlife tracking collars: 215 to 220 megahertz 
MIR space station: 145 megahertz and 437 megahertz 
Cell phones: 824 to 849 megahertz 
New 900 MHz cordless phones: Obviously around 900 megahertz! 
Air Traffic Control radar: 960 to 1,215 megahertz 
Global Positioning System: 1,227 and 1,575 megahertz 
Deep space radio communications: 2290 megahertz to 2300 megahertz

Global Positioning System: 1,227 and 1,575 megahertz 
New 900 MHz cordless phones: Obviously around 900 megahertz!

Air Traffic Control radar: 960 to 1,215 megahertz 
Deep space radio communications: 2290 megahertz to 2300 megahertz

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه شانزدهم فروردین ۱۳۹۸

نانو پوشش های با ساختار ضد امواج و ضد رادار (علوم مخابرات_نانو)

نویسنده : افشین رشید

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 افشین رشید در سه شنبه بیست و هشتم اسفند ۱۳۹۷

رادار سِرچ های رَهگیر (Radar search) نحوه عملکرد و کاربرد (علوم مخابرات)

نویسنده: افشین رشید

کاربرد اصلی یک رادار رهگیر که گاهاً از آن به عنوان رادار کنترل آتش نیز استفاده می‌شود تهیه‌ی مختصات سه بعدی زاویه عمودی، افقی و فاصله از هدف است. این اطلاعات جهت شلیک صحیح گلوله‌های واحد توپخانه یا موشک‌های هدایت شونده ضروری است.پس از تعیین مختصات تقریبی یک هدف توسط رادار جست‌وجو (سرچ) و مشخص شدن آن به عنوان واحد متخاصم اطلاعات دو بعدی هدف شامل برد و زاویه افقی در اختیار واحد کنترل آتش قرار می‌گیرد و در این حین رادار دقیق‌تر یعنی رادار رهگیر شروع به جست‌وجوی حول مختصات تقریبی می کند تا اطلاعات دقیق هدف را کسب نماید. رادار جست و جو به کمک یک پرتو بادبزنی شکل (باریک در افق پهن در فراز) شروع به جست‌وجوی 360 درجه‌ای محیط می کند و پس از کشف تقریبی مکان هدف، آنرا به رادار کنترل آتش واگذار می‌کند، در این حین رادار رهگیر یا کنترل آتش به کمک یه پرتو نوک مدادی (باریک در افق و فراز) مکان دقیق هدف را استخراج می‌نماید.

دقت رادار رهگیر (Radar search)

دقت رادار رهگیر ارتباط تنگاتنگی با باریک بوودن هرچه بیشتر پرتو نوک مدادی دارد البته ذکر این نکته ضروری است که باریکی بیش از حد پرتو ممکن است باعث گریز هدف از دید رادار و عدم اکتشاف آن گردد.
در رادارهای جست‌وجوی جدید این امکان فراهم گردید که اطلاعات سه بعدی تقریبی هدف استخراج گردد که این امر به رهگیری هرچه سریعتر هدف می‌انجامد. البته در برخی سامانه‌ها رادار رهگیر و جست وجو در واقع یک رادار هستند و پس از استخراج اطلاعات سه بعدی تقریبی هدف سامانه وارد حالت رهگیر می‌شود و پس از استخراج اطلاعات مکانی هدف انرا در اختیار واحد آتش قرار می‌دهد.
دقت مورد نیاز برای یک رادار رهگیر تا اندازه‌ی زیادی به ماهیت ذاتی واحد درگیر شونده دارد به عنوان مثال یک سامانه توپخانه‌ای انرژی جنبشی با نواخت پایین به مراتب به دقت بالاتری نیاز دارد تا یک واحد موشکی مجهز به موشک‌های هدایت شونده با سرجنگی ترکش شونده یا یک توپ گتلینگ مسلح به گلوله‌های مجهز به فیوز.

چند رادار در این سامانه مشاهده می‌شود؟ تفاوت هریک در چیست؟
دو عامل مهم دقت رادارهای رگیری را تحت تاثیر قرار می‌دهد: یکی عوامل ذاتی که به ماهیت و نوع سامانه‌ی راداری بستگی دارد و دیگری عامل خارجی که به ماهیت هدف و نیز وضعیت آب و هوایی بستگی دارد. در حال حاضر انواع متعددی از رادارهای رهگیری در دسترس قرار دارند که دقت، پیکربندی و قیمت آنها متفاوت است. از مهم‌ترین رادارهای رهگیری رادار اسکن نوک مدادی است که در ادامه به تشریح آن می‌پردازیم.
 

رادار اسکن نوک مدادی (مخروطی) سیگنال سینوسی

در این نوع رادار جهت پرتو برابر با جهت دید رادار نیست و پرتو حول نقطه‌ی تقریبی هدف به چرخش در می‌آید. نام گذاری این نوع رادار از آنجایی نشأت می‌گیرد که دارای پرتویی نوک مدادی شکل چرخند حول محل تقریبی هدف است. زمانی که هدف در نقطه‌ای حول محور پرتو چرخنده باشد توان بازتابیده از آن ثابت خواهد بود (نه ماکزیمم). زمانی که هدف در نقطه‌ی  مشخص شده  باشد توان بازتابیده از آن به صورت متناوب و مناسب با فرکانش اسکن مخروطی (بسته به سرعت چرخش پرتو) تغییر خواهد کرد.
زمانی که پرتو بازتابیده از هدف دارای بیشترین توان بود محور مرکزی پرتو دقیقا به سمت هدف تابانده شده است با توجه به موارد یادشده و پردازش سیگنال بازتابیده از هدف می‌توان اطلاعات مکانی هدف را به طور دقیق استخراج کرد.
چرخش پرتو ممکن است به صورت مکانیکی یا الکترونیکی باشد. در حالت چرخش مکانیکی زاویه محور مرکزی آنتن به دقت و توسط موتورهای سروو حرکت داده می‌شود.
نوع دیگری از رادارهای اسکن مخروطی نیز وجود دارد که به آنها رادارهای اسکن مخروطی منحصر به گیرنده (Conical scan on receive only (COSRO)) گوییم. در این نوع رادارها فرستنده ثابت بوده و پرتو مخروطی تولید می‌کند و این آنتن گیرنده است که با چرخش خود در جهت‌های مختلف توان‌های مختلف بازتابیده از هدف را دریافت کرده مکان هدف را استخراج می‌کند.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه یازدهم بهمن ۱۳۹۷

آشنایی با روش رادار نفوذی زمین GPR امواج اِکتشافی (علوم مخابرات) قدرت نفوذ و ضریب توان

نویسنده: افشین رشید

Ground Penetrating Radar (GPR) یا روش رادار نفوذی زمین یکی از روش‌های ژئوفیزیکی با قدرت تفکیک بالا است که توسط امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا، تغییرات خواص الکتریکی را در اعماق کم آشکارسازی می‌کند. این روش کاربرد گسترده ای در اکتشاف کانسارهای متعدد فلزی و غیرفلزی، تعیین موقعیت حفره های کارستی، اکتشاف منابع آب زیر زمینی، مکان یابی تاسیسات زیرزمینی مانند لوله، کابل، کانال، قنات و شناسایی شکستگی ها و درز و شکاف ها دارد. از مزایای نسبت به دیگر روش های ژئوفیزیک اکتشافی و مهندسی، می توان به غیر مخرب بودن، دقت و قدرت تفکیک بالا، برداشت سریع و ارزان اشاره کرد. در این روش، امواجی از دستگاه  GPR ساطع شده و به داخل زمین نفوذ می‌کند. این امواج در برخورد با ناپیوستگی‌ها، به دلیل تغییر در گذردهی الکتریکی در دو طرف مرز مشترک دو محیط، بازتاب می‌شوند. بازتابش‌ها توسط دستگاه دریافت شده و با توجه به سرعت این امواج که در محیط‌های مختلف متفاوت است می‌توان اطلاعاتی مانند جنس محیط، عمق مواد مدفون، موقعیت مرز لایه‌های درون زمین و … را به دست آورد.

قدرت نفوذ و دقت روش  GPR

قدرت نفوذ و دقت روش GPR  وابسته به فرکانس موجی است که توسط دستگاه به درون زمین ارسال می‌شود. هر چه این موج فرکانس پایین‌تری داشته باشد، قدرت نفوذ آن افزایش می‌یابد و می‌توان لایه‌های عمیق‌تری از زمین را توسط این موج شناسایی نمود. اما در مقابل قدرت تفکیک و در نتیجه دقت روش کمتر می‌شود. یعنی در اعماق کمتر قدرت تفکیک بالاتری وجود دارد و اجسام با ابعاد کوچک تر را نیز می‌توان شناسایی نمود. اما هر چه عمق بیشتر می‌شود، اجسام باید ابعاد بزرگ‌تری داشته باشند تا توسط این روش قابل شناسایی باشند.

دستگاه‌های GPR معمولا دارای آنتن‌های مختلف می‌باشند. هر کدام از این آنتن‌ها قادر هستند تا موج با فرکانس خاصی را از خود ساطع کنند. با توجه به موارد گفته شده، هر کدام از این آنتن‌ها جهت شناسایی هدف خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه بیست و هشتم دی ۱۳۹۷

از بین بردن در همریختگی ناشی از اهداف ثابت در رادارها و سونارهای دریایی active sonar ؛ passive sonar (علوم مخابرات)

نویسنده: افشین رشید

(تفاوت رادار با سونار sonar) بلوک دیاگرام یک رادار نسبتاً پیشرفته نشانگر از استفاده بخش ها و ماژول های مخابراتی مختلف در آن از (داپلکسر تا میکسر ) و نهایتاً Antena

تکنولوژی سونار چیست؟

سونار (sonar) ، ناوبری و تشخیص فاصله توسط صوت ( sound navigation and ranging)، تکنولوژی است که با استفاده از انتشار صدا در زیر آب قادر به شناسایی دیگر ناوها یا کشتی ها است

امروزه فیلترهای شانه ای در کاربرد های گسترده ای نظیر حذف نمودن هارمونیک های خطوط تغذیه و از بین بردن در همریختگی ناشی ازاهداف ثابت در رادارها و سونارهای نشان دهنده هدف متحرک استفاده می شوند.

تصویربرداری از اهداف زیر آب با استفاده از امواج صوتی، (sonar )

تصویربرداری از اهداف زیر آب با استفاده از امواج صوتی، مشابه روش به کار رفته در رادار روزنه مصنوعی، امکان پذیر است و در سال های اخیر در پژوهش های متعددی به موضوع سونار روزنه مصنوعی پرداخته شده است. در مواردی که نیاز به تصویربرداری از اهداف زیر آبی متحرک باشد، ایده سونار روزنه مصنوعی معکوس با الهام گرفتن از رادار روزنه مصنوعی معکوس قابل به کارگیری است اما باید شرایط و محدودیت های کانال زیر آب، مدنظر قرارگیرد. در سونار روزنه مصنوعی معکوس تک پایه و چالش های به کارگیری آن، سونار روزنه مصنوعی معکوس چندپایه ای پیشنهاد خواهد شد که با شرایط و هندسه خاص قرارگیری و با استفاده از منابع مجازی ایجاد شده به دلیل نحوه انتشار امواج در آب های کم عمق، تصاویر باکیفیت تری از اهداف متحرک زیر آب نسبت به حالت تک پایه ایجاد خواهد کرد. کیفیت بهتر تصاویر به دلیل دستیابی به چندگانگی مکانی ناشی از چندپایه کردن مجازی سونارهاست که با استفاده از خاصیت آب های کم عمق و چندمسیرگی موجود در آن و با استفاده از تنها یک فرستنده واقعی ایجاد گشته است.

تفاوت سونار با رادار:
رادارها امواج الکترومغناطیسی به کار می برند،  و سونارها  از امواج فراصوتی، که مانند امواج صوتی، ولی دارای بسامد بسیار بالا هستند استفاده می کنند. امواج فراصوتی هم مانند امواج صوتی و نور بازتابش می شوند. به کمک این امواج بازتابش شده ی نقشه ی سطح زیر دریاها و جای پستی و بلندی ها کاملاً مشخص می شود.

شرط عملکرد سیستم سونار :
نسبت سیگنال به پارازیت مشخص میکند که آیا سونار می تواند سیگنال هایی را در حضور پارازیت های زمینه در اقیانوس مشخص کند یا خیر.
برای این کار مواردی از جمله مرتبه منبع ، انتشار صدا ، جذب صدا ، اتلاف در انعکاس ، صداهای محدود و ویژگی های دریافت کننده در نظر گرفته می شود.

انواع سونار:

سونار دو نوع است :
۱) (سونار فعال)Active Sonar
۲) (سونار غیر فعال)Passive Sonar
سونار فعال ( محدوده پژواک ):
سیستم سونار فعال ، مثل ماهی یابها ، صداهای پژواک و سونارهای  نظامی یک پالس صدا را می فرستند و منتظر پژواک آن می مانند . در سیستم سونار  فعال منبع مانند یک دریافت کننده عمل میکند.

عملکرد سونار active فعال:
معادله باید موارد زیر را در نظر بگیرد:
بلندی شدت منبع صدا (مرتبه منبع)
انتشار صدا و میرایی هنگامی که پالس صدا از سونار به سوی هدف حرکت میکند(اتلاف حرکتی)
مقدار صدای منعکس و برگردانده شده به سمت سونار  توسط هدف (توانایی هدف)
انتشار صدا و میرایی هنگامی که پالس منعکس شده به سوی دریافت کننده برمیگردد(اتلاف حرکتی)
پارازیتهای زمینه در دریافت کننده(مرتبه پارازیتها)
عبارتها در معادلات سونار بر حسب دسیبل هستند و با یکدیگر جمع میشوند تا معادلات سونار را بوجود آورند.

 عملکرد سونار passive غیر فعال:

سونار  غیر فعال با ایجاد پالس های صوتی (معروف به پینگ) ، وسپس گوش دادن به پالس بازگشتی عمل میکند . برای تشخیص فاصله از هدف ، شخص می تواند مدت زمان بین دریافت و ارسال پالس را اندازه گیری کند. برای اندازه گیری جهت و راستای هدف می توان از هیدروفونیک های متعدد استفاده کرده ، و سپس زمان دریافت پالس توسط هر یک از این هیدروفون ها را اندازه گرفت ، و با مقایسه این زمان ها به راحتی می توان جهت و راستای هدف را تعیین نمود .

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه یازدهم آذر ۱۳۹۷

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 پنجشنبه هفدهم آبان ۱۳۹۷

آنتن سَهموی(ParabolicAntenna) در  سیستم موقعیت رادیویی (رادار) در باندهای UHF و SHF

نویسنده: افشین رشید

آنتن سَهموی (Parabolic Antenna) آنتنی بازتابنده با بهرهٔ بالا است که برای ارتباطات داده‌ای و همچنین سیستم موقعیت رادیویی (رادار) در باندهای UHF و SHF طیف الکترومغناطیسی به کار می ‌رود. طول موج نسبتاً کوتاه تشعشع الکترومغناطیسی در این فرکانس‌ ها اجازه می‌ دهد تا بازتاب ‌کننده‌ ها، امواج را به ‌طور جهت ‌دار ارسال یا دریافت کنند.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.

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.

نوشته شده توسط افشین رشید در شنبه هفتم مهر ۱۳۹۷

آنتن های GNSS یا فازور فرکانس مرکزی (علوم مخابرات)

نویسنده: افشین رشید

در طراحی آنتن های GNSS پنج فاکتور زیر نقش اساسی دارند:

• فرکانس مرکزی
• پهنای باند
• الگوی ارسال و دریافت یا Gain Pattern
• نسبت محوری یا Axial Ratio – AR
• پاسخ فاز یا Phase Response

هرچقدر پهنای باند بیشتر باشد، سیگنال های GNSS راحت تر دریافت می شوند. نسبت محوری نیز نقش مهمی در حالت پولاریزه کردن سیگنال برعهده دارد. پاسخ فاز نقش اساسی در دنبال کردن فاز موج حامل توسط آنتن را دارد. هر چقدر وضعیت این پارامتر بهتر باشد،مرکز فاز آنتن  پایدار تر می باشد.

انواع آنتن های  GNSS

آنتن های GNSS به دسته های مختلفی طبقه بندی می شوند. از نظر نوع کاربرد می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

• آنتن های مهندسی
• آنتن های نظامی
• آنتن های دستی
• آنتن های گوشی های هوشمند
• آنتن های هواپیمایی
• آنتن های فضایی
• آنتن های ژئودزی

آنتن های passive و Active

میتوان آنتن های GNSS را به دو نوع Active و Passive طبقه بندی نمود. در آنتن های Passive، قسمت تقویت کننده در خود آنتن تعبیه شده است. در نتیجه امکان از دست دادن سیگنال در هنگام انتقال از طریق کابل به گیرنده از بین می رود. اما آنتن های Active نیاز به یک منبع که از طریق کابل به گیرنده متصل است، دارند. بیشتر آنتن های موجود در بازار از نوع Active است.

کاربردها 

در کاربردهای دقیق مهندسی که نیاز به مشاهده فاز با دقت بالا می باشد، مساله چندمسیری و نیز مرکز فاز آنتن  مطرح می شود. در مورد Multipath باید این نکته اشاره شود که جهت پولاریزه شدن سیگنال پس از برخورد با یک سطح که خاصیت بازتابندگی دارد، عوض می شود. یعنی سیگنال ها از حالت RHCP که حالت دست راستی است، به LHCP که حالت دست چپی است تغییر می کند. پس در نظر گرفتن این دو عامل در کاربردهای دقیق بسیار مهم می باشد.همانطور که  الگوی دریافت سیگنال یا همان gain از شاخصه های مهم در طراحی یک آنتن می باشد. برای دستیابی به الگوی مناسب دریافت سیگنال مخصوصلا برای ماهواره های نزدیک به افق، روش های مختلفی وجود دارد. یکی از این روش ها که از دهه 80 میلادی مرسوم شده است استفاده از Choke Ring در آنتن ها می باشد. عمق این Choke Ring برابر با یک چهارم طول موج می باشد. ایده استفاده از Choke Ring بر مبنای ساخت فضایی با مقاومت ظاهری یا impedance بالا می باشد. در نتیجه آنتن در مقابل امواج بازتاب شده از سطح مقاوم می باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه ششم شهریور ۱۳۹۷

عملکرد و آنتن سیستم های مخابراتی بر پایه آنتن

نویسنده: افشین رشید

آنتن ها را می توان به دو رده کلی درون ساختمان (Indoor)و بیرون ساختمان (Outdoor) تقسیم بندی کرد. آنتن های بیرونی عموماً دارای جنس, پوشش و اتصالاتی هستند که بتوانند در شرایط دشوار فضای آزاد مثل باد, طوفان, برف, باران و سرما و گرمای شدید دوام بیاورند. در حالی که آنتنهای درون ساختمان با ظاهر و پوشش ظریف و حتی الامکان زیبا ساخته می شوند تا باعث زشت شدن محیط داخلی ساختمان و دکوراسیون آن نشوند. آنتن های درونی را نمی توان در بیرون ساختمان نصب کرد مگر آنکه در مشخصات آن به صراحت به ویژگی ( درونی/بیرونی) اشاره شده باشد. از دیدگاه روش نصب , آنتن ها را می توان به چند رده زیر تقسیم بندی کرد: 
سقف کوب up patch
قابل نصب بر روی پایه یا دکل (Mast Mount )
دیوار کوب (Wall Patch)
آنتن YAGI (قابل نصب بر روی پایه یا دکل )
آنتنهای بشقابی (قابل نصب بر روی پایه یا دکل ) ( Dish or Parabolic Antennas )

آنتن همه جهته سقف کوب ( کاربری درون ساختمان)

 آنتن های مخابراتی ساختمانی معمولی 

این نوع آنتن دارای برد متوسطی است و برای نصب در سقف داخلی ساختمان کاربرد دارد. زاویه تابش افقی این آنتن ۳۶۰ درجه کامل و زاویه تابش عمودی آن حدود ۸۰ درجه می باشد. این آنتن را می توان با کانکتور RP-TNC صرفاً به AP متصل کرد. شکل آنتن مستطیلی به ابعاد تقریبی 14x7x2 سانتی متر و دارای وزن سبکی حدود ۲۰۰ تا ۵۰۰ گرم است و براحتی می توان آن را در سقف کاذب آپارتمانها جا داد و رنگ خاکستری مایل به سفید آن ظاهر ساختمان را حفظ خواهد کرد. بهره این آنتن حدود ۲ dBi و برد حداکثر آن در سرعت ۱ Mbps حدود ۱۱۰ متر و در سرعت ۱۱ Mbps حدود ۴۵ متر است. حداکثر طول کابل کواکسیال بین آنتن و AP (بسته به نشان و نوع آن ) بین یک تا دو متر است.

آنتن های همه جهته مخابراتی

 این نوع آنتن دارای برد متوسطی است و برای نصب در داخل ساختمان کاربرد دارد. زاویه تابش افقی این آنت ۳۶۰ درجه (دایره کامل ) و زاویه تابش عمودی آن بین ۴۰ تا ۵۰ درجه است. شکل چنین آنتنی , استوانه ای (میله ای ) به طول تقریبی ۲۵ سانتی متر , قطر ۲.۵ سانتی متر و دارای وزن سبکی ( بین ۱۵۰ تا ۵۰۰ گرم ) است . از آنجایی که این نوع آنتن برای آویزان کردن از سقف پیش بینی شده , عموماً به همراه پایه و دیوارکوب مناسب عرضه می شود. حداکثر طول کابل کواکسیال بین آنتن دستگاه مخابراتی ( بسته به نوه و نشان آنتن ) بین یک تا دو متر است و با کانکتور RP-TNC ( یا مشابه آن ) به دستگاه وصل می شود. بهره این آنتن حدود ۵ dBi و حداکثر برد آن در سرعت ۱ Mbps حدود ۱۶۰ متر و در سرعت ۱۱ Mbps حدود ۵۰ متر و در سرعتهای بالاتر حدود ۱۵ متر است.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه بیست و ششم مرداد ۱۳۹۷

آنتن فرستنده چیست ؟ (نحوه عملکرد و کاربرد)مخابرات 

نویسنده: افشین رشید

آنتن فرستنده یا  Transmitting antenna ابتدایی ترین مبحث مخابرات میباشد که به آن می پردازیم.

آنتن فرستنده از یک سیم مستقیم تشکیل شده است که اگر در فرستنده به کار رود، امواج فرستنده را به امواج الکترو مغناطیس تبدیل نموده و پخش می نماید

شماتیک آنتن فرستنده

در ارسال امواج از فرستنده به گیرنده از طریق هوا مشکلی ایجاد نخواهد شد واین بستگی دارد که از کدام نوع فرکانس ها و امواج برای ارسال استفاده می کنیم و قصد داریم تا چه مسافتی آن را ارسال کرده و در چه زمانی قصد این کار را داریم.
در واقع سه نوع مختلف از امواج در طی مسافت وجود دارد.

۱. نوع اول که با نام خط دید درمسیر مستقیم نامیده می شود، درست همانند مسیری که پرتوهای نور طی می کنند.در مدل های قدیمی در شبکه های تلفن راه دور برای انتقال تماس ها بین دو دکل از امواج ماکروویو استفاده می شد.

۲. این نوع امواج می توانند با سرعت انحنای زمین را طی کنن و به نام امواج زمینی شناخته می شوند. موج AM (موج وسط) رادیو می تواند مسیرهایی بین کوتاه تا متوسط را طی کند و به همین دلیل ما قادر به شنیدن سیگنال های رادیویی در دوردست ها می باشیم در هنگامی که فرستنده و گیرنده در مسیر مستقیم یکدیگر نمی باشند.

۳. این امواج می توانند به آسمان و بالاتر از ایونسفر (لایه ای از اتمسفرکره زمین که دارای بارهای الکتریکی آزاد می باشد و به فاصله ۸۰ تا ۱۰۰۰ کیلومتری از سطح زمین قرارگرفته است) فرستاده می شود و دوباره به سمت زمین بازمی گردنند.
بهترین کارایی این امواج در شب هنگام می باشد و به همین دلیل ما می توانیم امواج رادیویی AM که متعلق به دیگر کشورها می باشد را در بعد از ظهرها راحت تر دریافت کنیم. درطی روزامواج ارسال شده به آسمان توسط لایه های پایین ایونسفرجذب می شوند اما این اتفاق در شب هنگام رخ نمی دهد و در عوض لایه های بالای ایونسفر امواج رادیویی را دریافت کرده و به سمت زمین بازمی گرداند و این اتفاق به ما یک آینه بسیار بزرگ و تاثیرگذار در آسمان می دهد که می تواند کمک کند امواج رادیویی ارسال شده توسط آنتن های فرستنده مسافت های بسیار طولانی را طی کنند.

کاربرد های آنتن فرستنده : 

1. پخش رادیو و تلویزیون و …

• سنجش از راه دور

1. رادار [سنجش از راه دور فعّال-تابش و دریافت]
   1. کاربردهای نظامی (جستجو و ردیابی هدف)
   2. رادار هواشناسی و واپایش جریان هوا
   3. تشخیص سرعت خودرو
   4. واپایش شدآمد 
   5. رادار نافذ به زمین (GPR)
   6. کاربردهای کشاورزی

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه بیست و ششم تیر ۱۳۹۷

نحوه عملکرد و کاربرد (هارپ) HAARP  (علوم مخابرات- راداری )

هارپ یک پروژه تحقیقاتی است که در ظاهر برای بررسی و تحقیق درباره لایه‌ی یونوسفر و مطالعات معادن زیرزمینی (با استفاده از امواج رادیویی ELF/ULF/VLF) می‌باشد. از هارپ می‌توان با کمک امواج و نیروی(فرکانس_ ولتاژ) در یونیسفر   برای دگرگونی وضعیت آب و هوایی جهان، ایجاد سونامی و نیز مختل کردن سیستم‌های ارتباطی - راداری و مواردی ازاین دست استفاده کرد.یونوسفر به لایه‌های بالایی جو کره زمین گفته می‌شود که درفاصله ۵۰ کیلومتری الی ۱۰۰۰ کیلومتری بالاتر از سطح زمین قراردارد.با هارپ میتوان (ولتاژ فشار قوی برپایه فرکانس) آزمایش‌هایی برای تحریک موقت یک منطقه محدود از یونوسفر انجام داد، تحریک کردن لایه حساسی، چون یونوسفر می‌تواند پیامد‌های فاجعه باری به همراه داشته باشند.‌ انتشار امواج آسمانی به نوعی انشار اطلاق می گردد که در آن امواج رادیویی منشر شده در فضا بعد از برخورد با لایه های یونیزه ی جو(یونسفر)مجددا به طرف زمین منحرف می گردند.ناحیه ی یونیزه ی جو از 50کیلومتری سطح زمین شروع می شود و تا ارتفاع 400کیلومتری ادامه می یابد.

ناحیه ی یونسفر خود به سه لایه تقسیم بندی شده است که به ترتیب (ارتفاع)به لایه هایF,E,D معروف اند.

سیستم هارپ (HAARP) طوری طراحی شده است که بر روی آیونوسفیر تاثیر مستقیم داشته باشد. از نمونه های این تاثیرات قرمز و گداخته شدن و یا ذره بینی نمودن لایه را میتوان نام برد.اصابت به آیونوسفیر و بازگشت به زمین قادر اند نه تنها به عمق دریا بروند بلکه فرا تر رفته و به اعماق زمین نیز وارد میشوند و عملکرد آن بمانند "رادیو ترموگرافی" (Radio Thermography) است که امروزه ژئولژیست ها برای  اکتشافات مخازن مختلف شامل گاز و نفت استفاده می کنند.  وقتی یک موج کوتاه "رادیو ترموگرافی" به داخل زمین فرستاده میشود به لایه های مختلف برخورد کرده و آن لایه ها را به لرزه می آورده و از لرزش صدایی با فرکانسی مخصوص تولید و به سطح زمین باز میگرداند و ژئولژیست ها از صدای بازگشتی قادرند مخازن زیرزمین را شناسایی کرد.

وقتی که آیونوسفیر گداخته شده (به رنگ قرمز دیده می شود) و سپس مثل یک قلب شروع به تپش میکند و از این تپش ها، فرکانس های فوق کوتاه تولید شده که پس از اصابت به زمین به  داخل آن نفوذ مینماید .

(ساختمان داخلی هارپ Haarp)

هارپ دارای آنتن های  متعدد و مجتمع در سطح زمین میباشد این آنتن ها امواج مافوق کوتاه ELF/ULF/VLF  را تولید و به آیونوسفیر پرتاب می کنند. در واقع یک سیستم مخصوص(پرتاب سیگنال _ ولتاژ فشار قوی) متشکل از  (١٨٠ برج آنتن آلومنیومی به ارتفاع ٥٠/٢٣متر) تشکیل و برروی زمینی وسیعی به مساحت حداقل ٢٣٠٠٠ متر مربع میباشد.رادیوترموگرافی سیستمی است که با قدرتی به کوچکی ٣٠ وات لایه های زیر زمینی را به لرزه درمی آورد و حال آنکه هارپ سیستم فوق الاده پیشرفته تری است که همان لایه های زمین را می تواند با استفاده از قدرتی برابر با ١,٠٠٠,٠٠٠,٠٠٠ (یک میلیارد)  تا ,١٠,٠٠٠,٠٠٠,٠٠٠ (ده میلیارد) وات  را بلرزاند.(مثل به لرزه در آوردن لایه های زیر زمین به سبب اصابت فرکانس های تولید شده از آیونسفیر) و سپس در گوش صدا تولید شده و شنونده آنرا به شنود.

با کمی فکر کردن می توان متوجه این شد که تکنولوژی هارپ "با ویژگی معادن یابی" برای پیدا کردن مخزن های گازی و نفتی ساخته نشده است. زیرا برای پیدا کردن مخازن نیاز به یک میلیارد وات نیست و یک ترموگراف برای این کار کافیست. با توجه به تاثیرات هارپ بر روی آیونوسفیر و نهایتا تاثیرات آن بر روی زمین و وضعیت آب و هوا، می باشد.این تغییرات شامل خشکسالی در مناطقی که تا به حال بی سابقه بوده است، بارندگی های سیل آسا در جاهایی که به خشک بودن معروف هستند، طوفان ها و سونامی ها و ساده تر از همه ایجاد زلزله را میتوان برای هارپ به شمار آورد. امواج بازگشتی از آیونوسفیر، پس از ورود به عمق دریا میتوانند صدمات جانی برای موجودات دریایی، به خصوص نهنگ ها و دلفین ها را در بر داشته باشند.

نوشته شده توسط افشین رشید در یکشنبه ششم خرداد ۱۳۹۷

آنتن کاسگرین چیست؟( نحوه عملکرد و ساختار اصلی و کاربرد)

نویسنده: افشین رشید

(ساختمان اصلی کاسگرین امواج ماکروویو )

آنتن کاسگرین نوعی آنتن مایکروویو که تغذیه گر آن در نزدیکی یا روی سطح بازتابنده ی اصلی نصب می شود و جهت آن به طرف آینه ای واقع در کانون سطح بازتابنده است . انرژی تغذیه گر ابتدا به آینه تابیده و سپس از طریق آن به روی بازتابنده اصلی پخش می شود . با این روش ، که از فن آوری تلسکوپ نوری الهام گرفته است . دیگر نیازی به نصب یک تغذیه گر سنگین در فاصله دوری از بازتابنده ی اصلی نیست .

(کاربرد آنتن کاسگرین)

عمده ترین کاربرد موج میلیمتری تصویر برداری از اشیای فلزی مدفون است. با توجه به منحنی های تضعیف سیگنال ، فرکانس 94 گیگاهرتز یکی از انتخابهای طیف موج میلیمتری می باشد. در این مقاله، طراحی و شبیه سازی آنتن یک سامانه تصویر بردار موج میلیمتری مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. هدف غایی از سامانه ی مذکور استخراج تصویر با دقت تفکیک 2 سانتی متر در 2 سانتی متر در فاصله چهارمتری (میدان نزدیک) است. بدین لحاظ جهت نیل به هدف فوق، توان سیگنال در فاصله چهار متری و افست یک سانتی متری از محور آنتن بایستی به اندازه نصف آن در همین فاصله روی محور آنتن باشد. با توجه به ویژگی مذکور نیاز به یک آنتن بازتابنده با قطر 70 سانتی متر با ساختار کاسگرین است. آنتن تغذیه بازتابنده دارای پهنای پرتو 12 دسیبل به اندازه 24 درجه با مرکز فاز نقطه ای است. با توجه به آنکه نقطه تمرکز انرژی در فاصله ی میدان نزدیک قرار دارد از بازتابنده های فرعی مختلفی جهت استحصال بهترین بازدهی استفاده شده است. همچنین اثر چرخاندن بازتابنده ی فرعی روی توزیع توان و بازده داده شده است.

نوشته شده توسط افشین رشید در چهارشنبه بیست و ششم اردیبهشت ۱۳۹۷ |

تاثیر مخرب الکترو مغناطیس (میدان مغناطیسی) یا ناپایداری حرارتی بر سیستم های مخابراتی- راداری (علوم مخابرات)

نویسنده: افشین رشید

علت وجود خاصیت مغناطیسی در برخی مواد، وجود مولکول های دو قطبی مغناطیسی است. هر یک از این مولکول ها در حقیقت یک ذره آهنربایی با دو قطب N و Sهستند که اگر به صورت منظم کنار هم قرار بگیرند، خاصیت مغناطیسی قوی تر شده و میدان مغناطیسی ایجاد می شود.میدان‌ های الکترومغناطیس را میتوان به‌عنوان مناطق نامرئی انرژی معرفی کرد. که اغلب به تشعشعات الکترومغناطیس اتلاق می‌شود که با استفاده از برق و انواع مختلف نور طبیعی و یا ساخته دست بشر  ایجاد می‌شوند.میدان‌ های مغناطیسی از جریان الکتریکی ایجاد می‌شود. هر چه میزان الکتریسیته در میدان مغناطیسی قوی‌تر باشد، تابش الکترومغناطیس قوی‌تر است.میدان‌های الکترومغناطیسی متغیر در زمان که توسط دستگاه‌های الکتریکی مصنوعی  تولید می شوند، نمونه‌ای از میدان‌های فرکانس کم (ELF) هستند که به‌طور کلی فرکانس‌هایی تا 300 هرتز دارند.فرکانس‌های متوسط (IF) از 300 تا 10 مگاهرتز؛ امواج رادیویی با فرکانس بالا “بخشی از طیف الکترومغناطیسی” مانند تشعشع نور هستند. که توسط دستگاه هایی مانند هارپ تولید میشوند.

نحوه نفوذ امواج مخرب الکترومغناطیس (طبیعی_ مصنوعی) در امواج راداری- مخابراتی_ ارتباطی - دیتا

گردابه پشت امواج مخابراتی _ ارتباطی _ دیتا که از جدایش جریان روی آنها به وجود می‌آید موجب ایجاد نیروهای ناپایا و ارتعاش روی آنها می‌گردد. کنترل رفتار مخرب این گردابه و فرونشاندن ناپایداری‌های حرارتی و جریانی ایجاد شده توسط آن از دیرباز مورد توجه بسیاری از محققین بوده است. با اعمال میدان مغناطیسی در جهت مناسب، رفتار مخرب گردابه و ناپایداری‌ های حرارتی و جریانی ایجاد شده توسط آن را در یک فرکانس و امواج پایه  کنترل کرد. میدان مغناطیسی موجب کاهش انتقال می‌شود. برای جبران این مشکل وهمچنین کاهش طول فرکانس ها ، از مواد متخلخل با نفوذ پذیری و هدایت حرارتی بالا استفاده میشود.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه شانزدهم فروردین ۱۳۹۷