(علوم مخابرات) اجزای اصلی رادار (ساختار کلی عملکرد رادار) مهندسی برق _ الکترونیک
پژوهشگر و نویسنده: ( افشین رشید )
نکته : 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.
نویسنده: دکتر (افشین رشید )