-1-2 معرفی………………………………………………………………………………………… 11

-2-2 لوبینگ متوالی……………………………………………………………………………….. 13

-3-2 اسکن کانونی…………………………………………………………………………………. 14

-4-2 روش ردگیری تکپالس (لوبینگ همزمان)………………………………………………….. 17

فصل سوم: روش ردگیری تکپالس……………………………………………………………… 18

-1-3 معرفی………………….. ………………… ………………………….. ……………………. 19

-2-3 اجزای یک رادار تکپالس………………. …………………………………………………….. 19

-3-3 مزایا و معایب تکپالس……………………………………………… ………………………. 27

-1-3-3 مزایا……………………………………………………. ……… …………………. 27

-2-3-3 معایب…………………………………………………. ……… …………………. 28

-4-3 پردازندههای تکپالس…………………………………………………. ……………………. 28

-1-4-3 پردازندهی دقیق تکپالس…………………………….. ……… ………………….. 29

-2-4-3 پردازنده به کارگیرنده اندازه خطی و فاز سیگنالها……… ……………………….. 30

-3-4-3 پردازش با استفاده از مولفههای I و 30…………………………………….. ……. Q

-4-4-3 پردازش با استفاده از فاز و اندازه لگاریتمی سیگنالهای s و 31……………… ….. d

-5-4-3 پردازش با استفاده از ضرب نقطهای به همراه 32…………………………… AGC

-6-4-3 پردازنده به کار گیرنده 33………………………………………. ……………. s  jd

-5-3 مقایسه پردازندههای تکپالس……………………………………………………………….. 36

-6-3 ردگیری برد………………………………………………………………………………….. 37

فصل چهارم: طراحی گیرنده دیجیتال………………………………………………………… 41

-1-4 معرفی………………………………………………………. ………………………………. 42

-2-4 محل نمونهبرداری……………………………………………………………………………. 46

-3-4 طرح کلی گیرنده دیجیتال………………………………………………………………….. 48

-4-4 مشخصات مبدل آنالوگ به دیجیتال……………………………………………………….. 49

-1-4-4 نحوه تبدیل آنالوگ به دیجیتال…………………………………………………… 49

-2-4-4 اثرات دیجیتال کردن سیگنال…………………………………………………….. 51

-3-4-4 تعداد بیت خروجی 54…………………………………………………………. A/D

-4-4-4 فرکانس نمونهبرداری………………………………………………………………. 55

 

-5-4 نمونهبرداری…………………………………………………………………………………. 57

-1-5-4 طیف سیگنال گسسته…………………………………………………………….. 57

-2-5-4 نمونهبرداری از سیگنال 58…………… …………………………………………. IF

-6-4 آمادهسازی سیگنال برای نمونهبرداری و بلوکهای قبل از 60………………………….. A/D

-1-6-4 تقویت کننده………… ……………………………………………….. …………. 60

62………… …………………………………………………………………… AGC -2-6-4

-3-6-4 فیلتر ضد آلیاس……………………………………………………………………. 65

-7-4 آشکارساز… …………………………………………………………………………………… 69

-8-4 فیلترهای پایینگذر دیجیتال……………………………. ……. ……………………………. 75

-9-4 خلاصه پردازشهای بخش زاویه و برد……………… ……………………………………….. 80

فهرست مراجع………………………………………………………………………………………. 82

چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………….. 84

فهرست شکلها

عنوان مطالب                                                                                               شماره صفحه

شکل -1-1  اندازهگیری برد در رادار…………………………………………………………………. 5

شکل -2-1 پالسهای رفت و برگشت در رادار………………………………………………………… 6

شکل -3-1 دیاگرام بلوکی رادار……………………………………………………………………….. 6

شکل -4-1 نمایشگر 8…………………………………………………………………………… PPI

شکل -1-2 مسیرهای معمول جستجو در مرحله اکتساب هدف…………………………………… 12

شکل -2-2 سیستم کنترلی ساده شده رادار ردگیر…………………………………………………. 12

شکل -3-2 تکنیک ردگیری لوبینگ متوالی………………………………………………………… 13

شکل -4-2 ردگیری اسکن کانونی………………………………………………………………….. 14

شکل -5-2 اکوی دریافتی از هدف در رادار اسکن کانونی………………………………………….. 15

شکل -6-2 دیاگرام بلوکی یک رادار اسکن کانونی………………………………………………….. 16

شکل -1-3 دیاگرام کلی عملکرد رادار تکپالس……………………………………………………… 20

شکل -2-3 نمای فیدهای رادار تکپالس مقایسه دامنه…………………………………………….. 21

شکل -3-3 فید یک رادار تکپالس…………………………………………………………………… 21

شکل -4-3 حالتهای مختلف دریافت انرژی با توجه به موقعیت هدف………………….. .           22

این مطلب را هم بخوانید :

شکل -5-3 نحوه تشکیل سیگنالهای ∑، el  و 23………………………………………………….. az

شکل -6-3 بیم آنتن رادار تکپالس………………………………………………………………….. 23

شکل -7-3 نماد آنتن رادار تکپالس…………………………………………………………………. 24

شکل -8-3 نمودار ولتاژ خطا بر حسب زاویه انحراف……………………………………………….. 24

شکل -9-3 نمودار عملکرد رادار تکپالس……………………………………………………………. 26

شکل -10-3 پردازنده سرراست……………………………………………………………………… 30

شکل -11-3 پردازنده I و 31……………………………………………………………………….. Q

شکل -12-3 تقویتکننده لگاریتمی 31……………………………………………………………. IF

شکل -13-3 پردازش با استفاده از اندازه و فاز لگاریتمی…………………………………………… 32

شکل -14-3 پردازنده بکارگیرنده ضربکننده نقطهای و 33…………………………………… AGC

شکل -15-3 پردازنده بکارگیرنده 34…………………………………………………………… s  jd

شکل -16-3 اختلاف فاز s و 34…………………………………………………………………….. d

شکل -17-3 مقایسه خروجی پردازنده دقیق و پردازنده 35…………………………………… s  jd

شکل -18-3 سیستم ردگیری برد………………………………………………………………….. 38

شکل -19-3 آشکارسازی خطای ردگیری برد و گیتهای زود و دیر……………………………….. 39

شکل -20-3 ردگیری برد با استفاده از شمارنده…………………………………………………… 40

شکل -1-4 گیرنده همدوس معمول رادار…………………………………………………………… 46

شکل -2-4 طیف سیگنال میانگذر………………………………………………………………….. 47

شکل -3-4 طرح کلی گیرنده……………………………………………………………………….. 49

شکل -4-4 بخشهای مختلف یک 50……………………………………………………………. A/D

شکل -5-4 نمودار ورودی و خروجی یک 50……………………………………………………. A/D

شکل -6-4 خطای جبرانسازی……………………………………………………………………… 52

شکل -7-4 خطای بهره……………………………………………………………………………… 52

شکل -8-4 خطای غیرخطی بودن………………………………………………………………….. 53

شکل -9-4 تابع توزیع احتمال نویز چندیکردن……………………………………………………. 53

شکل -10-4 چگالی طیفی توان نویز چندیکردن………………………………………………….. 55

شکل -11-4 توان نویز چندیکردن در دو فرکانس نمونهبرداری…………………………………… 56

شکل -12-4 نمونهبرداری…………………………………………………………………………… 57

شکل -13-4 طیف سیگنال نمونهبرداری شده…………………………………………………….. 58

شکل -14-4 طیف سیگنال آنالوگ 58……………………………………………………………. IF

شکل -15-4 نمونهبرداری از سیگنال 59………………………………………………………….. IF

شکل -16-4 یک زنجیره تقویتکننده……………………………………………………………….. 61

شکل -17-4 نقطه برخورد درجه 61………………………………………………………………… 3

شکل -18-4 پاسخ پله فیلترهای چبیشف، باترورث و بسل……………………………………….. 67

شکل -19-4 طیف سیگنال میانگذر نمونهبرداری شده……………………………………………. 69

شکل -20-4 آشکارساز همدوس دیجیتال………………………………………………………….. 69

شکل -21-4 آشکارساز همدوس رادار………………………………………………………………. 70

شکل -22-4 آشکارساز همدوس دیجیتال…………………………………………………………. 71

شکل -23-4 تبدیل دوخطی……………………………………………………………………….. 73

شکل -24-4 طیف خروجی ضربکنندهها…………………………………………………………… 75

شکل -25-4 ساختار فیلتر پیشنهادی………………………………………………………………. 76

شکل -26-4 ساختار یک فیلتر 77……………………………………………………………… CIC

شکل -27-4 انتگرالگیر و فیلتر شانهای در فیلتر 77……………………………………………. CIC

شکل -28-4 سری کردن فیلترهای 78…………………………………………………………. CIC

شکل -29-4 پاسخ فرکانسی فیلتر CIC به ازای N=3، R=4 و 79………………………. M=4

شکل -30-4 جداسازی مولفههای I و Q به طور مستقیم………………………………………… 79

شکل -31-4 طرح کلی گیرنده در هر کدام از جهات سمت و ارتفاع…………………………….. 80

فهرست جدولها

عنوان مطالب                                                               شماره صفحه

جدول -1-3 مقایسه پردازندههای تکپالس………………. ………………………………………… 37

جدول -1-4 مقایسه مشخصههای فیلترهای سهگانه……………………………………. .           66

چکیده:

رادارهای ردگیر در سناریوی دفاعی پدافند هوایی نقشی کلیدی بر عهده دارند. روشهای مختلفی برای ردگیری اهداف مهاجم وجود دارد که از میان آنها روش تکپالس1 به علت دقت بالا، استخراج اطلاعات مکانی هدف به وسیلهی یک پالس واحد و برخی ویژگیهای منحصر به فرد دیگر، بهطور خاص مورد توجه و استفاده قرار گرفته است.

از طرف دیگر، گیرندههای دیجیتال که با نمونهبرداری از میان سیگنال دریافتی آنتن و پردازش نمونهها، آشکارسازی را انجام میدهند، به خاطر مزایای خاص مدارهای دیجیتال بر آنالوگ، مانند دقت و پایداری بالا، عدم تغییر پارامترها در اثر شرایط محیطی، انعطافپذیری و حجم و وزن کمتر و …، به سرعت در حال جایگزینی گیرندههای آنالوگ میباشد. در این پروژه، طراحی یک گیرندهی دیجیتال برای یک رادار ردگیر تکپالس که از سیگنال IF نمونهبرداری میکند، مورد بررسی قرار میگیرد و پارامترهای لازم برای ردگیری را استخراج میشود.

مقدمه:

اهمیت رادار ردگیر در سیستمهای دفاعی و نیز در کاربردهای فراوان غیرنظامی امروزه بر کسی پوشیده نیست. رادارهای ردگیر با استخراج پیوسته دقیق مکان هدف، امکان تعیین خط سیر هدف، سرعت آن و پیشبینی مکان بعدی آن را نیز فراهم میکنند.
از میان روشهای ردگیری راداری، روش تکپالس به دلیل قابلیت ویژه که در متن این رساله تفصیل بحث شدهاند و از همه مهمتر دقت بالای ردگیری، جایگزین روشهای دیگر گردیده است و تقریباً همهی سیستمهای ردگیری راداری جدید مجهز به این تکنیک میباشند.

این رادارها در زمان گذشته بهطور کامل با قطعات آنالوگ ساخته می شدهاند. با پیشرفت فنآوری مدارهای دیجیتال خصوصاً ورود مبدل های آنالوگ به دیجیتال سریع و دقیق و نیز پردازشگرهای سیگنال دیجیتال بلادرنگ1 و پیشرفت تئوری پردازش دیجیتال، رویکرد به سیستمهای دیجیتال به ویژه پردازشگرهای دیجیتال روزافزون شده است. دلیل عمدهی این امر، دقت، پایداری، انعطافپذیری و ساختار فشردهی مدارهای دیجیتال در مقایسه با مدارهای آنالوگ میباشد.

در این رساله، یک رادار ردگیر تکپالس با پارامترهای واقعی توصیف شده و سپس یک گیرندهی دیجیتال با نمونهبرداری از سیگنال دریافتی در مرحلهی فرکانس میانی و پردازش نمونهها، طراحی گردیده است.

این رساله شامل چهار فصل میباشد. در فصل اول، سیستمهای راداری بهطور کلی معرفی شدهاند و طرز کار یک رادار عمومی توضیح داده شده است.

در فصل دوم، انواع روشهای ردگیری به ترتیب تکامل توضیح داده شده و طرز کار هر سیستم و مزایا و معایب آن مشخص گردیده است.

در فصل سوم، روش ردگیری تکپالس به عنوان روش برتر توصیف شده و گیرندهی آن و انواع مختلف پردازشگرهای آن بررسی گردیده و در نهایت یک روش برای پردازش سیگنالهای دیجیتال انتخاب شده است.

در فصل چهارم روش طراحی یک گیرندهی دیجیتال و بلوكهای قبل از مبدل آنالوگ به دیجیتال، مانند تقویت کننده، فیلتر و AGC، توضیح داده شده و با توجه به ویژگیهای سیگنال IF، تعداد بیت، فرکانس نمونهبرداری و سایر پارامترهای مبدل انتخاب گردیده است. در ضمن روش پردازش سیگنال به منظور استخراج پارامترهای لازم برای ردگیری بحث شده است.

انجام این پروژه گرچه با تلاش فراوان و در مدت زمان نسبتاً زیاد و با مطالعات گستردهای انجام گرفته، اما قطعاً دارای نقایص و محدودیتهایی است و میتوان آن را به عنوان قدم اول از یک راه طولانی تلقی نمود. به امید گام های آینده و آیندهای درخشان برای کشور اسلامیمان.

فصل اول
سیستمهای رادار

فصل اول: سیستمهای رادار1

(1-1 معرفی

رادار سیستمی برای کشف و تعیین موقعیت اهداف میباشد. رادار با فرستادن امواج الکترومغناطیس با شکل موجی خاص مثلاً یک موج سینوسی مدوله پالسی2 به سمت اهداف و دریافت بازگشتی آنها، به کشف