اصول کلی رادار

رادار یک سیستم الکترومغناطیسی است که کاربردهای مختلف می تواند داشته باشد اما مهم ترین مزیت رادار توانایی آن در محاسبه مسافت می باشد در این بخش با توجه به اهمیت رادار پالسی و کاربرد گسترده آن به بحث پیرامون این سیستم پرداخته می شود و شاخص های مهمی که در معادله برد رادار وجود دارد و در رادارهای دیگر نیز به گونه ای این شاخص ها اهمیت دارند مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.

رادار یکی از مظاهر شگفت انگیز قرن بیستم است اصول اولیه آشکارسازی تقریبا قدمتی برار با قدمت بحث الکترو مغناطیسی دارد فارا و ماکسول در سال های 1860-1845 پی بردندن که جریان های متغیر با زمان باعث ایجاد میدان های الکترومغناطیسی متغیر با زمان در فضای آزاد می شوند همچنین میدان های متغیر با زمان جریان الکتریکی متغیر با زمان تولید می کند میدان الکترومغناطیسی به وجود آمده در فضای آزاد با سرعت نور یعنی 300000000 متر بر ثانیه حرکت می کند

در سال 1886 هرتز به طور تجربی نظریه هیا ماکول را مورد مطالعه قرار داد و نشان داد که امواج الکترومغناطیسی در برخورد اجسام منعکس و پراکنده می شوند که این مطالعه وی منجر بوجود آمدن ایده رادار شد جالب است بدانید آزمایش های هرتز در فرکانس های بالا طول موج 66 سانتی متر انجام شد ولی کارهای بعدی تا سال 1930 در فرکانس های پائین ادامه یافت تا آن که بعدا اهمیت استفاده از فرکانس های بالا روشن شد

به علت محدودیت در فناوری آن زمان در سال امواج آشکار سازی در فواصل بیش از یک مایل تا سال 1922 مطرح نبود تا اینکه در سال 1922 مارکونی ارتباط رادیویی بین قاره ها را طمرح نمود و عنوان کرد که امکان بوجود آمدن دستگاهی است که امواج را در جهات مختلف ارسال کند و پس از برخورد پرتوها به یک جسم فلزی نظیر کشتی توسط یک گیرنده این پرتوها دریافت شود که در نتیجه می توان در هوای ابری وجود کشتی را آشکار نمود اما وی در به دست آوردن بعضی از ایده هایش از جمله آشکار سازی جسم و انتشار امواج کوتاه در ورای خط دید ناموفق ماند.

در پاییز 1922 تیلور یانگ از آزمایشگاه تحقیقات دریایی (NRL) با استفاده از یک موج پیوسته (CW) با فرستنده و گیرنده مجزا وجود یک کشتی چوبی را آشکار نمودند بدین ترتیب می توان گفت که اولین سیستم های راداری آزمایشی به صورت موج پیوسته کار می کردند و نوع آشکار سازی آنها بستگی به تداخل ایجاد شده بین علائم مهم سیستم دریافت شده از فرستنده علائم انعکاسی ازهدف متحرک با متغیر فرکانس داپلر داشت

این اثر شبیه لرزش موزونی است که ممکن است در هنگام عبور هواپیما از بالای گیرنده بویژه ایستگاه های ضعیف رخ می دهد این نوع رادارها رادار اموا پیوسته تداخل موجی نیز می نامند البته این نوع رادارها فقط برای اشکار سازی وجود هدف مفید بودند و استخراج اطلاعات موقعیت هدف از آنها مقدور نبود لازم به ذکر است نمونه های رادار CW در آزمایشگاه NRL در همان سال ها در فرکانس 32 و 60 مگاهرتز ساخته شد.

با توجه به محدودیت های استخراج اطلاعات کافی موقعیت از رادارهای موج پیوسته پژوهشگران NRL اولین تجربه را به سال 1934 با رادار پالسی در فرکانس 6 مگا هرتز به دست آوردند و با انجام آژمایش های متعدد دریافتند که فرکانس های راداری بالا برای این کار مطلوب می باشد و با ساخت لامپ های پرقدرت باعث تکامل طراحی رادار پالسی در فرکانس 200 مگاهرتزی شدند.

پیشرفت های اولیه رادار پالسی در رابطه با کاربردهای نظامی بود و در بریتانیا توسعه رادار بعد از آمریکا شروع شد اما به خاطر اینکه پیشرفت فناوری رادار مصادف با جنگ جهانی دوم بود و برتانیا نزدیک تر به جبهه جنگ بود این کشور کوشش های فراوان و بیشتری راصرف توسعه رادار نمود توجه برتانیا به رادار از سال 1935 شروع شد وتا اوایل 1940 توسعه رادار در بریتانیا و آمریکا مستقلا انجام می شد. علاوه بر این دو رادار در آلمان، فرانسه، روسیه و ایتالیا و ژاپن نیز به طور مستقل در حلال 30 سال بعد مورد تحقیق و توسعه قرار گرفت لیکن حدود توسعه و کاربردهای نظامی آنها متفاوت بود.

اصول رادار

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

یک رادار ساده از چه قسمت هایی تشکیل شده است (بلوک دیاگرام یک رادار ساده):

شکل (1-1) بلوک دیاگرام یک رادار

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

شکل (1-2) بلوک دیاگرام مدولاتور تولید پالس

شکل (1-3) مدار تولید پالس

PRT: مدت زمان یک پالس از لبه بالا رونده تا لبه ی بالا رونده پالس بعدی

محاسبه ی عرض پالس تولید شده توسط مدولاتور PFN :

PW = N

عرض باند: 1350 – 1250 = 100 MHZ

نقاط فرکانسی هر رادار بستگی به فیلترهای موجود و به کار رفته در آن دارد.

عرض سیم: بستگی به آنتن دارد و خود آنتن نیز بستگی به فرکانس مورد استفاده دارد.

فرمول های اسامی رادار:

سوال: اگرMDS یک گیرنده – 40 db باشد توان دریافت رادار چقدر می باشد؟

حساسیت گیرنده: ضعیف ترین سیگنالی که گیرنده می تواند دریافت و آشکارسازی نماید حساسیت گیرنده نامیده می شود و برحسب db بیان می شود و با mds نشان داده می شود.

رنج دینامیکی فاصله ای است که رادار می تواند از نظر دریافت سیگنال ها با توان متفاوت عمل نماید یعنی ضعیف ترین سیگنالی که می تواند بگیرد و آشکارسازی نماید و بالاترین توان سیگنالی را که می تواند بگیرد بدون این که اشباع شود.

راه های کاهش نویز:

کم کردن عرض باند سیستم

استفاده از لامپ های ترانزیستوری جهت کم کردن حرارت

ادامه مطالب جهت دانلود قرار گرفته است. (با فرمت Docx)

دانلود فایل PDF + DOCX

  پسورد: engpedia.ir