سایت مرجع دانلود پایان نامه -پشتیبانی 09361998026

دانلود پایان نامه رشته برق با موضوع اصول كلي رادار و عملكرد آن

ارسال شده در رشته برق و مهندسی پزشکی

در این پست می توانید متن کامل این پایان نامه را  با فرمت ورد word دانلود نمائید:

 فصل اول

مقدمه:

1-1-اصول كلي رادار و عملكرد آن

رادار يك سيستم الكترومغناطيسي است كه براي تشخيص و تعيين موقعيت هدفها به كار مي رود. اين دستگاه بر اساس يك شكل موج خاص به طرف هدف براي مثال يك موج سينوسي با مدولاسيون پالسي(Pulse- Modulated) و تجزيه وتحليل بازتاب (Echo) آن عمل مي كند. رادار به منظور توسعه توانايي حسي‏هاي چندگانه انساني براي مشاهده محيط اطراف مخصوصاً حس بصري به كار گرفته شده است. ارزش رادار در اين نيست كه جايگزين چشم شود بلكه ارزش آن در عملياتي است كه با چشم نمي توان انجام داد. رادار نمي تواند جزئيات را مثل چشم مورد بررسي قرار دهد و يا رنگ اجسام را با دقتي كه چشم دارد تشخيص داد بلكه با رادار مي توان درون محيطي را كه براي چشم غير قابل نفوذ است ديد مثل تاريكي، باران، مه، برف و غبار و غيره. مهمترين مزيت رادار، توانايي آن در تعيين فاصله يا حدود هدف مي باشد.

يك رادار ساده شامل آنتن فرستنده، آنتن گيرنده و عنصر آشكارساز انرژي يا گيرنده مي‏باشد. آنتن فرستنده پرتوهاي الكترومغناطيسي توليد شده توسط نوسانگر (Oscillator) را منتشر مي كند. بخشي از سيگنال ارسالي (رفت) به هدف خورده و در جهات مختلف منعكس مي گردد. براي رادار انرژي برگشتي در خلاف جهت ارسال مهم است.

 آنتن گيرنده انرژي برگشتي را دريافت و به گيرنده مي دهد. در گيرنده بر روي انرژي برگشتي عملياتي، براي تشخيص وجود هدف و تعيين فاصله و سرعت نسبي آن، انجام مي‌شود. فاصله آنتن تا هدف با اندازه گيري زمان رفت و برگشت سيگنال رادار معين مي‌شود. تشخيص جهت، يا موقعيت زاويه اي هدف توسط جهت دريافت موج برگتشي از هدف امكان پذير است. روش معمول بري مشخص كردن جهت هدف، به كار بردن آنتن با شعاع تشعشعي باريك مي باشد. اگر هدف نسبت به رادار داراي سرعت نسبي باشد، تغيير فركانس حامل موج برگشتي (اثر دوپلر) (Doppler) معياري از اين سرعت نسبي (شعاعي) ميباشد كه ممكن است براي تشخيص اهداف متحرك از اهداف ساكن به كار برود.در رادارهايي كه بطور پيوسته هدف را رديابي مي كنند، سرعت تغيير محل هدف نيز بطور پيوسته آشكار مي‌شود.

نام رادار براي تاكيد روي آزمايشهاي اوليه دستگاهي كه آشكارسازي وجود هدف و تعيين فاصله آن را انجام مي داده بكار رفته است. كلمه رادار (RADAR) اختصاري از كلمات: Radio Detection And Ranging است، چرا كه رادار در ابتدا به عنوان وسيله اي براي هشدار نزديك شدن هواپيماي دشمن به كار مي رفت و ضدهوائي را در جهت مورد نظر مي گرداند. اگر چه امروزه توسط رادارهاي جديد و با طراحي خوب اطلاعات بيشتري از هدف، علاوه بر فاصله آن بدست مي آيد، ولي تعيين فاصله هدف (تا فرستنده) هنوز يكي از مهمترين وظايف رادار مي باشد. به نظر مي رسد كه هيچ تكنيك ديگري به خوبي و به سرعت رادار قادر به اندازه گيري اين فاصله نيست.

معمولترين شكل موج در رادارها يك قطار از پالسهاي باريك مستطيلي است كه موج حامل سينوسي را مدوله مي كند. فاصله هدف با اندازه گيري زمان رفت و برگشت يك پالس، TR به دست مي آيد. از آنجا كه امواج الكترومغناطيسي با سرعت نور در فضا منتشر مي شوند. پس اين فاصله، R، برابر است با:

به محض ارسال يك پالس توسط رادار، بايستي قبل از ارسال پالس بعدي يك مدت زمان كافي بگذرد تا همه سيگنالهاي انعكاسي دريافت و تشخيص داده شوند.

بنابراين سرعت ارسال پالسها توسط دورترين فاصله‏اي كه انتظار مي رود هدف در آن فاصله باشد تعيين مي گردد. اگر تواتر تكرار پالسها (Pulse Repetiton Frequency) خيلي بالا باشد، ممكن است سيگنالهاي برگشتي از بعضي اهداف پس از ارسال پالس بعدي به گيرنده برسند و ابهام در اندازه گيري فاصله ايجاد گردد. انعكاسهايي كه پس از ارسال پالس بعدي دريافت مي شوند را اصطلاحاً انعكاسهاي مربوط به پريود دوم (Second-Time-Around) گويند چنين انعكاسي در صورتي كه به عنوان انعكاس مربوط به دومين پريود شناخته نشود ممكن است فاصله راداري خيلي كمتري را نسبت به مقدار واقعي نشان بدهد.

حداكثر فاصله اي كه پس از آن اهداف به صورت انعكاسهاي مربوط به پريود دوم ظاهر مي گردند را حداكثر فاصله بدون ابهام (Maximum Unambiguous Range) گويند و برابر است با:

كه در آن=تواتر تكرار پالس بر حسب هرتز مي باشد. در شكل زير حداكثر فاصله بدون ابهام بر حسب تواتر تكرار پالس رسم شده است.

اگر چه رادارهاي معمولي يك موج با مدولاسيون پالسي(pulse-Modulated Waveform) ساده را انتشار مي دهند ولي انواع مدولاسيون مناسب ديگري نيز امكان پذير است حامل پالس ممكن است داراي مدولاسيون فركانس يا فاز باشد تا سيگنالهاي برگشتي پس از دريافت در زمان فشرده شوند. اين عمل مزايايي درقدرت تفكيك بالا در فاصله (High Range Resolution) مي‌شود بدون اين كه احتياج به پالس باريك كوتاه مدت باشد. روش استفاده از يك پالس مدوله شده طولاني براي دسترسي به قدرت تفكيك بالاي يك پالس باريك، اما با انرژي يك پالس طولاني، به نام فشردگي پالس (Pulse Compression) مشهور است.

در اين مورد موج پيوسته (CW) را نيز مي توان به كاربرد و ازجابجايي تواتر دوپلر. براي جداسازي انعكاس دريافتي از سيگنالرفت و انعكاسهاي ناشي از عوامل ناخواسته ساكن(Cluttre) استفاده نمود. با استفاده از موج CW مدوله نشده نمي توان فاصله را تعيين كرد و براي اين كار بايد مدولاسيون فركانس يا فاز به كار رود.

2-1-فرم ساده معادله رادار

معادله رادار برد رادار را به مشخصات فرستنده، گيرنده، آنتن، هدف و محيط مربوط مي سازد. اين معادله نه تنها جهت تعيين حداكثر فاصله هدف تا رادارمفيد است بلكه براي فهم عملكرد رادارو پايه‏اي براي طراحي رادار به كار مي رود.

در اين قسمت فرم ساده معادله رادار ارائه مي گردد.

اگر توان فرستنده رادار P1 و آنتن فرستنده ايزوتروپ (Isotropic) (در همه جهات يكسان تشعشع كند) باشد، چگالي توان (Power Density) (توان در واحد سطح) در فاصله R از رادار برابر است با توان فرستنده بر مساحت يك كره فرضي به شعاع R و يا:

(3-1) چگالي توان تشعشعي از آنتن ايزوتروپ

در رادارها از آنتن‏هاي سمت گرا (جهت دار) استفاده مي‌شود تا توان تشعشعي، P1 در يك جهت خاص هدايت گردد. بهره آنتن، G، معياري از افزايش توان تشعشعي آنتن درجهت هدف نسبت به توان تشعشعي ناشي از يك آنتن ايزوتروپ مي باشد و ممكن است به صورت نسبت حداكثر شدت تشعشع ناشي از يك آنتن مورد نظر به شدت تشعشع ناشي از آنتن ايزوتروپ بدون تلفات با همان توان ورودي تعريف گردد. (شدت تشعشع عبارت است از توان تشعشعي در واحدزاويه فضايي در جهت مورد نظر) بنابراين چگالي توان تشعشعي از يك آنتن با بهره G روي هدف برابر است با:

(4-1) = چگالي تشعشعي از آنتن سمت گرا

هدف با مقداري از توان تابش شده تلاقي كرده و مجدداً آن را درجهات مختلف تشعشع مي كند مقداري از توان رسيده به هدف كه با آن تلاقي كرده و دوباره به سمت رادار تشعشع شده بر حسب سطح مقطع راداري، ، مشخص و طبق رابطه زير تعريف مي‌شود.

(5-1) = چگالي توان سيگنال برگشتي در محل رادار

در اين رابطه كه سطح مقطع راداري واحد سطح دارد كه مشخصه اي از هر هدف خاص بوده و معياري از اندازه هدف از ديد رادار مي باشد. آنتن رادار مقداري از توان بازگشتي از هدف رادريافت مي كند. اگر سطح موثر آنتن گيرنده Ae باشد، توان دريافتي توسط رادار برابر است با:

(6-1)

حداكثر برد رادار، فاصله اي است كه بالاتر از آن، هدف قابل آشكارسازي نباشد و آن موقعي است كه توان دريافتي رادار درست برابر حداقل توان قابل آشكارسازي،، باشد پس:

(7-1)

اين شكل اساسي معادله رادار است. توجه گردد كه پارامترهاي مهم آنتن در اين رابطه، بهره فرستندگي و سطح موثر گيرندگي آن مي باشند.

در تئوري آنتن‏ها. رابطه بين بهره فرستندگي و سطح موثر گيرندگي به صورت زير ارائه مي‌شود.

(8-1)

چون در رادارها معمولا آنتن فرستنده و گيرنده يكي مي باشد، با جايگذاري معادله فوق در معادله ما قبلي آن ابتدا براي Ae و سپس براي G، معادله رادار را به دو صورت زير مي توان نوشت:

(9-1)

(10-1)

اين سه صورت معادله رادار فوق ضرورت احتياطدر تفسير معادله رادار را نشان مي دهند. براي مثال، از معادل (9-1) ممكن است نتيگه گيري شود كه براي رادار متناسب با مي باشد، در صورتي كه معادله (10-1) وابستگي را مشخص مي كند و معادله (7-1) عدم وابستگي فاصله را نسبت به طول موج، نشان مي دهد. رابطه صحيح بستگي به اين دارد كه بهره آنتن نسبت به طول موج ثابت فرض شده است يا نسبت به سطح موثر آن. علاوه بر آن، اعمال محدوديت هاي ديگر، نظير ضرورت بررسي دقيقتر يك حجم مشخص از فضا در يك مدت معين مي تواند موجب وابستگي ديگري نسبت به طول موج گردد.

اين صور ساده شده معادله رادار، به طور كافي مشخصات يك رادار عملي را تشريح نمي كنند. بسياري از عوامل مهم كه در برد رادار موثرند. به طور صريح در معادله‏هاي منظور نشده اند. در علم حداكثر برد رادار خيلي كمتر از مقدار است كه از معادلات بالاتر پيش بيني مي‌شود، بعضي اوقات تا حد نصف مي باشد. دلائل زيادي براي اين كاهش نسبت به عملكرد واقعي وجود دارد كه در بخش 2 شرح داده خواهند شد.

3-1-شماي بلوكي رادارو عملكرد آن

عملكرد يك رادار پالس نمونه را ميتوان با شماي بلوكي شكل (2-1) تشريح نمود.

فرستنده ممكن است يك نوسان ساز، شبيه يك مگنترون باشد كه بوسيله مدولاتور به گونه اي به آن پالس اعمال مي گردد (خاموش و روشن مي‌شود) كه يك قطار تكراري ازپالسها ايجاد نمايد. مگنترون تقريباً از پر استفاده ترين منابع مايكروويو در رادارها مي‏باشد. يك رادار نمونه براي كشف هواپيما در فواصل 100 الي 200 مايل دريايي ممكن است نياز به توان حداكثري حدود يك مگاوات (يا توان متوسط حدود چند كيلو وات)، پهناي پالسي حدود چند ميكروثانيه و تواتر تكرار پالسي حدود چند صد پالسي در ثانيه داشته باشد. شكل موج ايجاد شده توسط فرستنده، به وسيله يك خط انتقال به آنتن منتقل مي گردد و از آنجا در فضا منتشر مي گردد. معمولاً يك آنتن براي هم فرستندگي و هم گيرندگي به كار مي رود، در اين صورت گيرنده بايد در مقابل صدمات ناشي از توان بالاي فرستنده حفظ شود اين كار توسط دوپلكسر (Duplexer) انجام مي گيرد. وظيفه ديگر دوپلكسرهدايت امواج برگشتي به طرف گيرنده و جلوگيري از رسيدن آن به فرستنده است.

دوپلكسر ممكن است شامل دو لامپ تخليه گازي يكي به نام TR (Transmit- Receive) (فرستنده- گيرنده) و ديگري ATR (Anti-Transmit-Receive) آنتي فرستنده- گيرنده باشد. TR درزمان ارسال از گيرنده حفاظت مي كند و ATR در زمان دريافت، موج برگشتي را به طرف گيرنده هدايت مي نمايد.سر كولاتورهاي فريتي حالت جامد (Solid State Ferrite Circulators) و حفاظت كننده‏هاي گيرنده با لامپ گاز پلاسما TR و يا محدود كننده هاي ديودي نيز به عنوان دوپلكسر به كار برده مي‌شود.

گيرنده معمولاً ازنوع سوپر هترودين (Super Heterodyne) است. اولين طبقه آن ممكن است يك تقويت كننده كم نويز نظير يك تقويت كننده پارامتر يا تراتزيستوري كم نويز باشد. ليكن هميشه كاربرد يك تقويت كننده كم نويز در اولين طبقه مناسب رادار نمي باشد. ورودي گيرنده مي تواند فقط يك طبقه مخلوط كنده (Mixer) باشد، خصوصاً دررادارهاي نظامي كه بايد در يك محيط پر از نويز كار كنند. با وجودي كه يك گيرنده با ورودي و خروجي كم نويز كم نويز خيلي حساس تر است ليكن ورودي مخلوط كننده مي تواند داراي محدوده كار (Dynamic Range) بزرگتر، حساسيت كمتر از مقابل اضافه بار و آسيب پذيري كمتر در مقابل تداخل الكترونيكي باشد.

مخلوط كننده و نوسانگر محلي Local Oscillator (LO) سيگنال RF را به فركانس مياني (IF) تبديل مي كنند. براي نمونه يك تقويت كننده IF براي يك رادار كنترل كننده ترافيك هوايي ممكن است داراي فركانس مركزي MHz 30 يا MHz 60 و پهناي باندي حدود يك مگاهرتز باشد. تقويب كننده IF فوق بايد نظير يك فيلتر تطبيق شده طرح گردد به عبارت ديگر تابع تبديل پاسخ فركانسي آن – H(f)- بايد نسبت پيك سيگنال به توان متوسط نويز در خروجي را ماكزيمم كند و اين وقتي اتفاق مي افتد كه اندازه تابع تبديل پاسخ فركانس H(F) برابر اندازه طيف سيگنال برگشتي (S(f)) و طيف فازي فيلتر تطبيق شده اش برابر منهاي طيف فازي سيگنال برگشتي باشد در يك رادار كه شكل موج سيگنال آن تقريبا يك پالس مستطيلي است وقتي كه حاصل ضرب پهناي باند IF يعني B درپهناي پالس در حدود يك باشد، يعني مشخصه فيلتر ميان گذر IF طرح شده نزديك به فيلتر تطبيقي خواهد بود.

پس از ماكزيمم كردن نسبت سيگنال به نويز در تقويت كننده IF مدولاسيون پالسي دومين آشكار ساز استخراج و توسط تقويت كننده تصويري به سطحي كخه معمولا روي يك لامپ اشعه كاتدي CRT قابل نمايش باشد تقويت مي گردد.

سيگنالهاي زماني هم براي مشخص كردن فاصله صفر روي نمايشگر به كار گرفته مي‏شوند. اطلاعات زاويه اي از جهت آنتن استخراج مي گردد. معمولترين فرم نمايشگر لامپ با اشعه كاتدي از نوع PPI (Plan Position Indicator) است ( شكل 3-1 الف) كه در مختصات قطبي محل هدف را بر حسب فاصله و زاويه افق (Azimuth) نشان مي دهد. نمايش فوق يك نمايش با مدولاسيون شدت (Intensity-Modulated) است به طوري كه دامنه خروجي گيرنده شدت شعاع الكتروني را مدوله مي كند و شعاع الكتروني از مركز لامپ به طرف بيرون جاروب ميشود. پرتوها همراه با چرخش آنتن تغيير زاويه مي دهند. صفحه نشان دهنده B (B-Scope) نمايشگري است شبيه به PPI كه مختصات مستطيلي را بجاي قطبي براي نمايش دهنده A است كه در شكل (3-1ب)نشان داده شده است.

 

(ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

از لینک زیر می توانید دانلود کنید :

فایل ها برای اینکه حجم آنها پایینتر شود وراحتتر دانلود شوند با فرمت rar یا zip فشرده شده و پسوردگذاری شده اند. پسورد همه فایل های این سایت یکسان است.

برای دریافت پسورد فایل اینجا کلیک کنید

 دانلود کامل پایان نامه اصول كلي رادار و عملكرد آن

 

مطالب مشابه را هم ببینید

141985615752731

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه ، تحقیق ، پروژه و مقالات دانشگاهی در رشته های مختلف است. مطالب مشابه را هم ببینید یا اینکه برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید فروش آرشیو پایان نامه روی دی وی دی

aca@

academicbooks@

پایان نامه بررسی انواع تجهیزات خانواده FACTS
پایان نامه سیستم های كنترل گسترده پست های فشار قوی
دانلود پایان نامه درباره لیزر
دانلود پایان نامه تبدیل کنتور الکترومغناطیسی به کنتور دیجیتالی اعتباری
تحقیق :آئين كار ساختمان، تاسيسات، تجهيزات فني بهداشت و نگهداري سردخانه مواد غذائي