دانلود پایان نامه اصول کلی رادار و عملکرد رادارها

اختصاصی از یارا فایل دانلود پایان نامه اصول کلی رادار و عملکرد رادارها دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:65

فهرست مطالب:

1. فصل اول : اصول کلی رادار

2. مقدمه
3. اصول کلی رادار و عملکرد آن
4. فرم ساده معادله رادار
5. شمای بلوکی رادار و عملکرد آن

6. فصل دوم : رادار های ردیاب و انواع آنها

7. ردیابی با رادار
8. سوئیچ کردن شعاع آنتن (Sequential lobing)
9. مرور مخروطی (Conical Scan)
10. مولد باکسار (Boxcar Generator)
11. زاویه چپ شدگی (Squint angle)

12. فصل سوم : رادار ردیاب تک پالس
    

13. اصول عملکرد رادار ردیاب تک پالس
14. مقایسه گر دامنه تک پالسی
15. سیستم ردیابی هایبرید
16. ردیابی تک پالس با مقایسه گر فاز

17. فصل چهارم : شبیه سازی رادار مونوپالس

18. بلوک دیاگرام شبیه سازی رادار مونوپالس
19. شبیه‌ سازی مسیر هدف
20. شبیه سازی سیگنال دریافتی
21. شبیه سازی آنتن منو پالس
22. شبیه سازی گیرنده مجموع و تفاضل
23. فاقد منابع

مقدمه:

1-1-اصول کلی رادار و عملکرد آن

رادار یک سیستم الکترومغناطیسی است که برای تشخیص و تعیین موقعیت هدفها به کار می رود. این دستگاه بر اساس یک شکل موج خاص به طرف هدف برای مثال یک موج سینوسی با مدولاسیون پالسی(Pulse- Modulated) و تجزیه وتحلیل بازتاب (Echo) آن عمل می کند. رادار به منظور توسعه توانایی حسی‏های چندگانه انسانی برای مشاهده محیط اطراف مخصوصاً حس بصری به کار گرفته شده است. ارزش رادار در این نیست که جایگزین چشم شود بلکه ارزش آن در عملیاتی است که با چشم نمی توان انجام داد. رادار نمی تواند جزئیات را مثل چشم مورد بررسی قرار دهد و یا رنگ اجسام را با دقتی که چشم دارد تشخیص داد بلکه با رادار می توان درون محیطی را که برای چشم غیر قابل نفوذ است دید مثل تاریکی، باران، مه، برف و غبار و غیره. مهمترین مزیت رادار، توانایی آن در تعیین فاصله یا حدود هدف می باشد.

یک رادار ساده شامل آنتن فرستنده، آنتن گیرنده و عنصر آشکارساز انرژی یا گیرنده می‏باشد. آنتن فرستنده پرتوهای الکترومغناطیسی تولید شده توسط نوسانگر (Oscillator) را منتشر می کند. بخشی از سیگنال ارسالی (رفت) به هدف خورده و در جهات مختلف منعکس می گردد. برای رادار انرژی برگشتی در خلاف جهت ارسال مهم است.

 آنتن گیرنده انرژی برگشتی را دریافت و به گیرنده می دهد. در گیرنده بر روی انرژی برگشتی عملیاتی، برای تشخیص وجود هدف و تعیین فاصله و سرعت نسبی آن، انجام می‌شود. فاصله آنتن تا هدف با اندازه گیری زمان رفت و برگشت سیگنال رادار معین می‌شود. تشخیص جهت، یا موقعیت زاویه ای هدف توسط جهت دریافت موج برگتشی از هدف امکان پذیر است. روش معمول بری مشخص کردن جهت هدف، به کار بردن آنتن با شعاع تشعشعی باریک می باشد. اگر هدف نسبت به رادار دارای سرعت نسبی باشد، تغییر فرکانس حامل موج برگشتی (اثر دوپلر) (Doppler) معیاری از این سرعت نسبی (شعاعی) میباشد که ممکن است برای تشخیص اهداف متحرک از اهداف ساکن به کار برود.در رادارهایی که بطور پیوسته هدف را ردیابی می کنند، سرعت تغییر محل هدف نیز بطور پیوسته آشکار می‌شود.

نام رادار برای تاکید روی آزمایشهای اولیه دستگاهی که آشکارسازی وجود هدف و تعیین فاصله آن را انجام می داده بکار رفته است. کلمه رادار (RADAR) اختصاری از کلمات: Radio Detection And Ranging است، چرا که رادار در ابتدا به عنوان وسیله ای برای هشدار نزدیک شدن هواپیمای دشمن به کار می رفت و ضدهوائی را در جهت مورد نظر می گرداند. اگر چه امروزه توسط رادارهای جدید و با طراحی خوب اطلاعات بیشتری از هدف، علاوه بر فاصله آن بدست می آید، ولی تعیین فاصله هدف (تا فرستنده) هنوز یکی از مهمترین وظایف رادار می باشد. به نظر می رسد که هیچ تکنیک دیگری به خوبی و به سرعت رادار قادر به اندازه گیری این فاصله نیست.

معمولترین شکل موج در رادارها یک قطار از پالسهای باریک مستطیلی است که موج حامل سینوسی را مدوله می کند. فاصله هدف با اندازه گیری زمان رفت و برگشت یک پالس، TR به دست می آید. از آنجا که امواج الکترومغناطیسی با سرعت نور در فضا منتشر می شوند. پس این فاصله، R، برابر است با:

به محض ارسال یک پالس توسط رادار، بایستی قبل از ارسال پالس بعدی یک مدت زمان کافی بگذرد تا همه سیگنالهای انعکاسی دریافت و تشخیص داده شوند.

بنابراین سرعت ارسال پالسها توسط دورترین فاصله‏ای که انتظار می رود هدف در آن فاصله باشد تعیین می گردد. اگر تواتر تکرار پالسها (Pulse Repetiton Frequency) خیلی بالا باشد، ممکن است سیگنالهای برگشتی از بعضی اهداف پس از ارسال پالس بعدی به گیرنده برسند و ابهام در اندازه گیری فاصله ایجاد گردد. انعکاسهایی که پس از ارسال پالس بعدی دریافت می شوند را اصطلاحاً انعکاسهای مربوط به پریود دوم (Second-Time-Around) گویند چنین انعکاسی در صورتی که به عنوان انعکاس مربوط به دومین پریود شناخته نشود ممکن است فاصله راداری خیلی کمتری را نسبت به مقدار واقعی نشان بدهد.

حداکثر فاصله ای که پس از آن اهداف به صورت انعکاسهای مربوط به پریود دوم ظاهر می گردند را حداکثر فاصله بدون ابهام (Maximum Unambiguous Range) گویند و برابر است با:

که در آن=تواتر تکرار پالس بر حسب هرتز می باشد. در شکل زیر حداکثر فاصله بدون ابهام بر حسب تواتر تکرار پالس رسم شده است.

اگر چه رادارهای معمولی یک موج با مدولاسیون پالسی(pulse-Modulated Waveform) ساده را انتشار می دهند ولی انواع مدولاسیون مناسب دیگری نیز امکان پذیر است حامل پالس ممکن است دارای مدولاسیون فرکانس یا فاز باشد تا سیگنالهای برگشتی پس از دریافت در زمان فشرده شوند. این عمل مزایایی درقدرت تفکیک بالا در فاصله (High Range Resolution) می‌شود بدون این که احتیاج به پالس باریک کوتاه مدت باشد. روش استفاده از یک پالس مدوله شده طولانی برای دسترسی به قدرت تفکیک بالای یک پالس باریک، اما با انرژی یک پالس طولانی، به نام فشردگی پالس (Pulse Compression) مشهور است.

در این مورد موج پیوسته (CW) را نیز می توان به کاربرد و ازجابجایی تواتر دوپلر. برای جداسازی انعکاس دریافتی از سیگنالرفت و انعکاسهای ناشی از عوامل ناخواسته ساکن(Cluttre) استفاده نمود. با استفاده از موج CW مدوله نشده نمی توان فاصله را تعیین کرد و برای این کار باید مدولاسیون فرکانس یا فاز به کار رود.

2-1-فرم ساده معادله رادار

معادله رادار برد رادار را به مشخصات فرستنده، گیرنده، آنتن، هدف و محیط مربوط می سازد. این معادله نه تنها جهت تعیین حداکثر فاصله هدف تا رادارمفید است بلکه برای فهم عملکرد رادارو پایه‏ای برای طراحی رادار به کار می رود.

در این قسمت فرم ساده معادله رادار ارائه می گردد.

اگر توان فرستنده رادار P1 و آنتن فرستنده ایزوتروپ (Isotropic) (در همه جهات یکسان تشعشع کند) باشد، چگالی توان (Power Density) (توان در واحد سطح) در فاصله R از رادار برابر است با توان فرستنده بر مساحت یک کره فرضی به شعاع R و یا:

(3-1) چگالی توان تشعشعی از آنتن ایزوتروپ

در رادارها از آنتن‏های سمت گرا (جهت دار) استفاده می‌شود تا توان تشعشعی، P1 در یک جهت خاص هدایت گردد. بهره آنتن، G، معیاری از افزایش توان تشعشعی آنتن درجهت هدف نسبت به توان تشعشعی ناشی از یک آنتن ایزوتروپ می باشد و ممکن است به صورت نسبت حداکثر شدت تشعشع ناشی از یک آنتن مورد نظر به شدت تشعشع ناشی از آنتن ایزوتروپ بدون تلفات با همان توان ورودی تعریف گردد. (شدت تشعشع عبارت است از توان تشعشعی در واحدزاویه فضایی در جهت مورد نظر) بنابراین چگالی توان تشعشعی از یک آنتن با بهره G روی هدف برابر است با:

(4-1) = چگالی تشعشعی از آنتن سمت گرا

هدف با مقداری از توان تابش شده تلاقی کرده و مجدداً آن را درجهات مختلف تشعشع می کند مقداری از توان رسیده به هدف که با آن تلاقی کرده و دوباره به سمت رادار تشعشع شده بر حسب سطح مقطع راداری، ، مشخص و طبق رابطه زیر تعریف می‌شود.

(5-1) = چگالی توان سیگنال برگشتی در محل رادار

در این رابطه که سطح مقطع راداری واحد سطح دارد که مشخصه ای از هر هدف خاص بوده و معیاری از اندازه هدف از دید رادار می باشد. آنتن رادار مقداری از توان بازگشتی از هدف رادریافت می کند. اگر سطح موثر آنتن گیرنده Ae باشد، توان دریافتی توسط رادار برابر است با:

(6-1)

حداکثر برد رادار، فاصله ای است که بالاتر از آن، هدف قابل آشکارسازی نباشد و آن موقعی است که توان دریافتی رادار درست برابر حداقل توان قابل آشکارسازی،، باشد پس:

(7-1)

این شکل اساسی معادله رادار است. توجه گردد که پارامترهای مهم آنتن در این رابطه، بهره فرستندگی و سطح موثر گیرندگی آن می باشند.

در تئوری آنتن‏ها. رابطه بین بهره فرستندگی و سطح موثر گیرندگی به صورت زیر ارائه می‌شود.

(8-1)

چون در رادارها معمولا آنتن فرستنده و گیرنده یکی می باشد، با جایگذاری معادله فوق در معادله ما قبلی آن ابتدا برای Ae و سپس برای G، معادله رادار را به دو صورت زیر می توان نوشت:

(9-1)

(10-1)

این سه صورت معادله رادار فوق ضرورت احتیاطدر تفسیر معادله رادار را نشان می دهند. برای مثال، از معادل (9-1) ممکن است نتیگه گیری شود که برای رادار متناسب با می باشد، در صورتی که معادله (10-1) وابستگی را مشخص می کند و معادله (7-1) عدم وابستگی فاصله را نسبت به طول موج، نشان می دهد. رابطه صحیح بستگی به این دارد که بهره آنتن نسبت به طول موج ثابت فرض شده است یا نسبت به سطح موثر آن. علاوه بر آن، اعمال محدودیت های دیگر، نظیر ضرورت بررسی دقیقتر یک حجم مشخص از فضا در یک مدت معین می تواند موجب وابستگی دیگری نسبت به طول موج گردد.

این صور ساده شده معادله رادار، به طور کافی مشخصات یک رادار عملی را تشریح نمی کنند. بسیاری از عوامل مهم که در برد رادار موثرند. به طور صریح در معادله‏های منظور نشده اند. در علم حداکثر برد رادار خیلی کمتر از مقدار است که از معادلات بالاتر پیش بینی می‌شود، بعضی اوقات تا حد نصف می باشد. دلائل زیادی برای این کاهش نسبت به عملکرد واقعی وجود دارد که در بخش 2 شرح داده خواهند شد...

دانلود پایان نامه رادار تصویری

اختصاصی از یارا فایل دانلود پایان نامه رادار تصویری دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت:word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:50 صفحه + 48 اسلاید

مقطع: کارشناسی کامپیوتر گرایش: نرم افزار کامپیوتر

فهرست مطالب:

مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………….1

تاریخچه……………………………………………………………………………………………………………………………….3

مکانیسم عمل…………………………………………………………………………………………………………………4

ویژگی های رادار نسبت به دید چشمی………………………………………………………………………………………4

اصول رادار……………………………………………………………………………………………………………………………4

پهنای باند……………………………………………………………………………………………………………………..5

قطبیدگی……………………………………………………………………………………………………………………6

هندسه رادار………………………………………………………………………………………………………………..7

   واژه شناسی…………………………………………………………………………………………………………………8

اثرات سطح بر تصویر رادار…………………………………………………………………………………………………….8

دقت تفکیک…………………………………………………………………………………………………………….10

رادار دهانه ترکیبی……………………………………………………………………………………………………….11

خصوصیات تصویر رادار………………………………………………………………………………………….. ………..12

   دید چندگانه ای……………………………………………………………………………………………………….12

   فیلترینگ…………………………………………….. …………………………………………………………………….13

کاربردهای رادار……………………………………………………………………………………………………..14

   توضیحاتی درباره کاربردها……………………………………………………………………………………14

کاربردهای پیشرفته…………………………………………………………………………………………………16

اهداق استفاده از رادار…………………… …………………………………………………………………………16

رادار در طبیعت………………………………………………………………………………………………………….17          

معرقی رادارهای هواشناسی…………………………………………………………………………………………..17

کاربردهای رادارهای هواشناسی………………………………………………………………………………………….20

محصولات رادارهای هواشناسی…………………………………………………………………………………………..22

کاربرد رادار در زلزله……………………………………………………………………………………………..22

   اندازه گیری راداری…………………………………………………………………………………………………22

نظارت و رهگیری اجرام فضایی…………………………………………………………………………………………..23

     ونوس جواهری در آسمان………………………………………………………………………………. ………..24

     سطح و جو……………………………………………………………………………………….. ………………24

کاربرد رادار در برج مراقبت……………………………………………………………………………. ……………25

کاربرد رادار در هواپیماهای غیرنظامی…………………………………………………………… …………….26

   محدودیت های ……………………………………………………………………………. ……………..27

رادارهای مورد استفاده در تعدادی از هواپیماها در سراسر جهان…………………………………………..30

   اف-16………………………………………………………………………………………………………..30

   رادار هواپیما…………………………………………………………………………………………….30

   دستگاه هداپ یا سایت…………………………………………………………………………………………….31

   آذرجش………………………………………………………………………………………………………..31

   امکانات……………………………………………………………………………………………………………31

   کابین مجهز هواپیمای F-16I اسرائیلی………………………………………………………………………32

پنهان شدن از دید رادار……………………………………………………………………………………….33

   عوامل موثر در مشاهده شدن یک پرنده………………………………………………………………………33

   راههای مقابله با مشاهده شدن یک پرنده………………………………………………………………………33

 هواپیمای F-117…………………………………………………………………………………………………..34

     بمب افکن پنهانکارB-2…………………………………………………………………………………………………..35

کاربردهای رادار در موشک……………………………………………………………………………………….39

هواپیماهای بدون سرنشین…………………………………………………………………………………………..40

     ساخت هواپیمای بدون سرنشین ضدرادار با سرعت 700 کیلومتر………………………………………….40

نتیجه چیری……………………………………………………………………………………………………………..42

منابع…………………………………………………………………………………………………43

مقدمه:

         رادار یک سیستم الکترومغناطیسی است که برای تشخیص و تعیین موقعیت هدف بکار می رود . با رادار می توان درون محیطی را که برای چشم ،غیر قابل نفوذ است دید مانند تاریکی ،باران ،مه برف،غبار و غیره .

اما مهمترین مزیت رادار توانایی آن درتعیین فاصله یا حدود هدف می باشد .کاربرد رادارها در اهداف زمینی ، هوایی،دریایی، فضایی و هواشناسی می باشد. ایجاد سیستمی با توانایی بالا در ردیابی پدیده ها و ایجاد تصاویر با کیفیت بالا از آنها هدف عمده ساخت رادار تصویری می باشد

         گاه امکان بررسی اجسام از نزدیک وجود ندارد . برای مثال جهت بررسی سطح اقیانوس ها نقشه برداری از عراضی جغرافیایی لزوم ساخت وسایلی که بتوانند از راه دور این کاررا انجام دهند به چشم می خورد . با دستیابی به تکنولوژی سنجش از راه دور بسیاری از این مشکلات برطرف گشت . در واقع در این روش امکان بررسی اجسام وسطوحی که نیاز به بررسی از راه دور دارند را فراهم می آورد . سنجش از راه دور رامی توان به دو بخش فعال وغیر فعال تقسیم کرد . گستره طول موج امواج مایکرویو نسبت به طیف مادون قرمز ومرئی سبب گردیده تا از سنجش از راه دور به وسیله امواج از این طیف استفاده گردد .

         عملکردسیستم های سنجش غیرفعال همانند سیستم های سنجش دما عمل می کنند .در اینگونه سیستم ها با اندازه گیری انرژی الکترومغناطیسی که هر جسم به طور طبیعی از خود ساتع می کند نتایج لازم کسب می گردد .هواشناسی واقیانوس نگاری از کاربردهای این نوع سنجش می باشد .

         در سیستم های سنجش فعال از طیف موج مایکرویو برای روشن کردن هدف استفاده می شود . این سنسورها را می توان به دو بخش تقسیم کرد :

    سنسورهای تصویری
    سنسورهای غیرتصویری (فاقد قابلیت تصویربرداری) .

         از انواع سنسور های غیر تصویری می توان به ارتفاع سنج واسکترومتر ها(پراکنش سنج ) اشاره کرد .کاربرد ارتفاع سنج ها در عکس برداری جغرافیایی وتعیین ارتفاع ازسطح دریا می باشد .اسکترومتر که اغلب بر روی زمین نصب میگردند میزان پراکنش امواج را ازسطوح مختلف اندازه گیری می کنند . این وسیله در مواردی همچون اندازه گیری سرعت باد در سطح دریا و کالیبراسیون تصویر رادار کابرد دارد .

         معمول ترین سنسور فعال که عمل تصویربرداری را انجام می دهد رادار می باشد . 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 .

 تاریخچه

         اولین تجربه در مورد بازتابش امواج رادیویی توسط هرتز آلمانی در سال ۱۸۸۶ بدست آمد . پس از گذشت مدت زمان کمی اولین رادار که از آن برای آشکارسازی کشتی ها استفاده می شد مورد بهره برداری قرار گرفت . نخستین بار در سال 1901 ) هوگو ژرنسبارک ( که او راژول ورن آمریکایی می‌نامند، در یک داستان علمی _ تخیلی ، آن را طرح ریزی کرد. در سال 1906 ، یک دانشجوی 23 ساله آلمانی ، به نام هولفس یر دستگاهی ساخت که با اصول رادارهای امروزی می‌توانست امواجی را بسوی موانع بفرستد و بازتاب آنها را دریافت کند.

         آزمایش اساسی ارسال امواج الکترومغناطیسی بسوی هواپیماهای در حال پرواز ، بوسیله یک دانشمند فرانسوی به نام ( پیر داوید) انجام یافت.

         در آغاز جنگ دوم جهانی بود که یکی از تکنسینهای انگلیسی موفق شد، نخستین مدلهای راداری امروزی را بسازد. اما او یک مشکل اساسی داشت. امواج تا نقطه‌ای که او می‌خواست نمی‌رسیدند و تنها تا پنج هزار متر برد داشتند.

         به همین دلیل یک فرانسوی دیگر به نام “موریس پونت” در سال 1930 موفق به اختراع دستگاهی جالب به نام “مانیترون” شد که امواج بسیار کوتاه رادیویی را بوجود می‌آورد و به همین دلیل رادارهایی که به کمک این وسیله تکمیل شدند توانستند تا دهها کیلومتر بیش از رادار قبلی امواج را ارسال کنند. دستگاه اختراعی پونت در سال 1935 ابتدا در کشتی معروفی به نام نرماندی نصب شد و توانست آن را از خطر برخورد با کوههای عظیم یخی شناور در اقیانوس محافظت کند و به این ترتیب رادار الاوه بر استفاده وسیع در هوا ، سطح دریاها را هم به تسخیر خود در آورد.
         اولین رادارهای تصویری درطی جنگ جهانی دوم برای آشکارسازی وموقعیت یابی کشتی ها وهواپیماها استفاده شد .

         بعد از جنگ جهانی دوم راداربا دید جانبی (SLAR) جهت جستجوی اهداف نظامی و کشف مناطق نظامی ساخته شد . اینگونه رادارها با داشتن آنتن درسمت جپ وراست مسیر پرواز قادر به تفکیک دقیقتر اهداف مورد نظر بودند . در سال ۱۹۵۰ با توسعه سیستم های SLAR تکنولوژی رادار دهانه ترکیبی ( رادار با آنتن ترکیبی) گامی در جهت ایجاد تصاویر با کیفیت بالا برداشته شد . در سال ۱۹۶۰ استفاده از رادارها ی هوایی وفضایی توسعه یافت وعلاوه برکاربرد نظامی جهت نقشه برداری های جغرافیایی و اکتشافات علمی و… نیز مورد استفاده قرار گرفتند .

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. وقتی امواج منتشر شده از رادار ، به یک جسم دور برخورد می‌کنند، به طرف نقطه حرکت بر می‌گردند. امواج برگشتی توسط دستگاههای خاص در مبدا تقویت می‌شوند و از روی مدت رفت و برگشت این امواج ، فاصله بین جسم و رادار اندازه گیری می‌شود.