تحقیق در مورد نتایج به کارگیری آنتن پیوسته

بخشی از مقاله

نتايج به كارگيري آنتن پيوسته

1-مطابق با Ruze، تشعشع كاذب گلبرگ فرعي، متناسب با مجذور خطاي متوسط مي باشد. مثلاً در يك آرايه مجزا، افزايش تشعشع كاذب، متناسب با مجذور وابستگي فاصله اندازه گيري شده به طول موجها مي باشد. آقاي Bates اين وابستگي فاصله را به طور متفاوتي از Ruze مشخص مي كند و يك وابستگي براي توان اوليه و براي اين دليل پيدا مي كند.

2-اگر خطاها در سطح يك آنتن انعكاسي، اجتناب ناپذير باشند بايد به همان صورت كوچك نگهداشته شوند. يعني براي يك مقاومت مكانيكي يكسان، آنتني با وابستگي فاصله كوچكتر (سطح ناهموارتر) نسبت به آنتن با وابستگي فاصله بزرگتر، گلبرگهاي فرعي كمتري ايجاد خواهد كرد. خطايي كه در طول آنتن ادامه پيدا مي كند، نسبت به ضربه موضعي يا فرورفتگي، تأثير بسيار بدتري دارد. بنابراين اختلالات كوچك نظير وجود پيچها و پرچها برروي سطح منعكس كننده، تأثير كمي بر روي پترن تشعشعي آنتن خواهد داشت.

3-با افزايش فركانس، هم خطاي فاز و هم وابستگي فاصله در مقادير طول موج افزايش مي يابند. بنابراين، بهره يك آنتن با سطح ثابت، با همان سرعت افزايش مجذور فركانس، افزايش نمي يابد. براي منعكس كننده هايي با بهره يكسان (قطر يكسان در طول موجها) سطح گلبرگ فرعي از خطايي كه با توان چهارم فركانس افزايش مي يابند، ناشي مي شود. يك نتيجه گيري مهم كه مربوط به جزئيات پترن تشعشعي مي شود، اين است كه محاسبه معيارهاي دقيق در ساخت آنتن، در مقايسه با روش روشنايي دهانه، مناسب تر مي باشد. بنابراين مهندسين مكانيك، ماشين ساز ماهر و تكنسين. همگي مانند طراح آنتن در به دست اوردن پترني مطلوب، نقش بسزايي را ايفا مي نمايند.

تأثيرات كوانتيره كردن شيفت دهنده فاز
ميزان مجزاي شيفت فاز كه از كاربرد شيفت دهنده هاي فاز كوانتيزه شده. ناشي مي شود، يك خطا در روشنايي شكاف مطلوب ايجاد مي كند. كوانتيزاسيون فاز مي تواند موجب ايجاد افت در بهره آنتن شود، سطح گلبرگ فرعي موثر را افزايش دهد، گلبرگهاي فرعي كاذب توليد كند و بريم اصلي را از موقعيت خود جابجا نمايد.
تأثير شيفت دهنده هاي فاز كوانتيزه شده برروي پترن تشعشعي، شبيه تأثير خطاهاي تصادفي مي باشد. بهره يك آنتان ارايه اي با يك خطاي فاز مربعي ناچيز در روشنايي شكافش تقريباً برابر است با:

(30-3)
كه = بهره در حالت بدون خطا
اين معادله از رابطه (28-3) پيروي مي كند با و و كوچك. براي يك شيفت دهنده فاز كوانتيزه، شامل B بيت، خطاي فاز توسط يك تابع چگالي احتمال يكنواخت در بازه ، توصيف مي شود. خطاي فاز مربعي ناچيز براي تابع چگالي احتمال يكنواخت برابر است با:

با جايگذاري در مطالعه (30-3) افت بهره براي يك شيفت دهنده فاز دو بيتي dB1 و dB23/0 براي يك شيفت دهنده فاز سه بيتي و dB06/0 براي چهار بيتي به دست مي آيد. بر مبناي افت بهره، يك شيفت دهنده فاز سه بيتي يا چهار بيتي. براي اغلب كاربردها، رضايت بخش مي باشند.

خطاهاي كوانتيزاسيون فاز، از افزايش سطح گلبرگ فرعي موثر و افزايش سطح گلبرگ فرعي ماكزيمم. ناشي مي شوند. با اين فرض كه (1) انرژي توسط كاهش بهره بيم اصلي، به طور چشمگيري كم مي شود، (2) بهره المان براي بيم اصلي و گلبرگهاي فرعي، يكسان مي باشد (در محدوده فضاي مرور شده توسط آرايه) (3) كاهشي معادل dB1 براي كاستن از بهره، متناسب با روشنايي شكاف، (4) dB1 به منظور كاهش دادن مرود. در آن صورت سطح گلبرگ فرعي متناسب با كوانتيزاسيون مي تواند به صورت زير بيان شود.
(31-3) سطح گلبرگ فرعي مؤثر كه در آن N = تعداد عناصر آرايه.

براي يك ارايه چهارصد الماله، يك شيفت دهنده فاز سه بيتي، گلبرگهايي فرعي با سطح dB47 زير بيم اصلي را نتيجه خواهد داد، و يك شيفت دهنده فاز چهار بيتي گلبرگهاي فرعي dB53 را نتيجه مي دهد. بنابراين. سه يال چهار بيت براي اكثر آرايه هاي بزرگ، كافي به نظر مي رسد. به جز حالتي كه گلبرگهاي فرعي خيلي ضعيف، مد نظر باشند. گرچه مطالب فوق، يك توزيع تصادفي از خطاي فاز را در عرض شكاف و به منظور محاسبه گلبرگ فرعي موثر فرض مي كند، توزيع فاز واقعي با شيفت دهنده هاي فاز كوانتيزه براي متناوب شدن، مناسب مي باشد. ماهيت تناوبي فاز كوانتيزه شده، گلبرگهاي كوانتيزاسيون كاذب را ايجاد خواهد كرد، مشابه گلبرگهاي اصلي اضافي. زماني كه خطاي فاز يك توزيع مكرر مثلثي دارد، گلبرگ كوانتيزاسيون ماكزيمم مربوط به بيم اصلي به قرار زير است:

(32-3) گلبرگ كوانتيزاسيون ماكزيمم
زماني كه موقعيتهاي بيم اصلي به برودسايد ختم مي شود و تعداد زيادي المان تشعشعي در محدوده تناوب فاز كوانتيزه وجود دارد، اين معادله مورد استفاده قرار مي گيرد. موقعيت گلبرگ كوانتيزاسيون در اين حالت به قرار زير است:
(33-3)

كه در آن = زاويه هدايت بيم اصلي.
معادله (32-3) يك تخمين خوش بينانه براي گلبرگ ماكزيمم مي باشد. بزرگترين گلبرگ كوانتيزاسيون فاز زماني ايجاد ميشود كه فاصله المانها از يكديگر دقيقاً به اندازه نصف دوره تناوب كوانتيزاسيون فاز باشد. با يك فاصله الماني نصف طول موج، گلبرگ كوانتيزاسيون در ظاهر خواهد شد، با مقداري برابر با:
(34-3) گلبرگ كوانتيزاسيون ماكزيمم

گلبرگهاي فرعي ماكزيمم متناوب با كوانتيزاسيون فاز مي توانند مهم و تأثير گذار باشند، و اگر وجودشان، ناخوشايند است، در جهت كاهش آنها بايد اقدام شود. يك روش براي كاهش گلبرگ ماكزيمم، تصادفي كردن كوانتيزاسيون فاز مي باشد. يك شيفت فاز ثابت، با مقداري كه از الماني به المان ديگر متفاوت است، مي تواند در مسير هر الماني قرار گيرد. اين مقدار از شيفت در فرمان ارسالي به شيفت دهنده فاز جمع مي شود و سپس كم مي شود. در يك ارايه كه تغذيه نوري دارد، همانند آرايه انعكاسي يا آرايه لنزي، عدم وابستگي كوانتيزاسيون فاز در ساختمان آرايه، ذاتي مي باشد. در اين حالت، كاهش در گلبرگهاي كوانتيزاسيون ماكزيمم، معادل است با يك بيت با شيفت دهنده هاي فاز در يك آرايه 100 المانه، 2 بيت در يك آرايه 1000 الماني و 3 بيت در يك آرايه 5000 المانه. خطاي مكاني ماكزيمم متناسب با كوانتيزاسيون برابر است با:

(35-3)
كه پهناي بيم مي باشد. به عنوان مثال، در يك شيفت دهنده فاز چهار بيتي افزايش هدايت مو به مو توسط شيفت دهنده هاي فاز كوانتيزه امكان پذير مي باشد.
به عنوان مثال، يك ارايه خطي با دارا بودن 100 المان، ميتواند در بخشهاي حدود 01/0 و توسط شيفت دهنده هاي فاز 3 بيتي، هدايت شود.

9-3- كنترل كامپيوتري رادار آرايه فازي
كامپيوتر يك بخش ضروري در رادار آرايه فازي مي باشد. كامپيوتر در كاربردهاي متغيري كه عملكردهاي چند منظوره در آن مطلوبند. بسيار مهم و حياتي مي باشد. در جاهايي نظير نظارت ماهواره اي، سيستم پدافند هوايي، پدافند موشك بالستيك، و رادار هوابرد چند منظوره. كامپيوتر، توانايي آرايه را براي بهره گيري از كنترل موثر رادار و برنامه عملكردهايش، به خوبي به كار مي گيرد. بنابراين، هزينه دستيابي به اين توانايي مهم نيست و اين عامل، يكي از عوامل ساخت يك رادار آرايه اي گران قيمت مي باشد. وجود كامپيوتر در يك رادار آرايه فازي و به خاطر ايجاد فرمانهاي هدايت بيم براي شيفت دهنده هاي فاز، كنترل سيگنال با مشخص كردن نوع شكل موج، تعداد مشاهدات، نرخ ديتا توان، فركانس، پردازش سيگنال و ديتا بر حسب مد عملكرد، خروجيهاي ديتاي پردازش شده براي كاربرها، توليد تصاوير، توابع خدمتكار براي انجام عمل كنترل، عيب يابي، همزماني و ثبت ديتا مورد نياز مي باشد. مديريت كنترل رادار توسط تعيين اولويت وظايف گوناگون انجام مي گيرد و اين كه چطور بايد آنها عمل كنند تا اين كه به توافقي ميان اعمال مورد نياز رادار و ذخاير موجود در رادار و كامپيوتر برسند. علاوه بر آن، كامپيوتر روشهايي را فراهم مي كند كه يك اپراتور بتواند به طور دستي با رادار در تماس باشد.

عملكرد سيستم رادار آرايه اي
گاهي اوقات، از يك رادار آرايه اي انجام بيش از يك عمل، با همان تجهيزات انتظار مي رود. مشكل يك ارايه چند منظوره، به كارگيري موثر منابع زماني و ذخاير انرژي رادار مي باشد. كامپيوتر به رادار فرصت مي دهد كه منابعش درا به طور موثر و توسط برنامه اجراي عملكردهاي مختلف به كار گيرد، تا اين كه رادار بتواند وظايف اوليه مهمتر را به انجام برساند. يك رادار آرايه اي چند منظوره وظايف زير را انجام مي دهد:
جستجوي يك حجم مشخص در فضا با يك سرعت معين و آشكارسازي هدفها. شروع رديابي يا تغيير در رديابي. بعد از اين كه يك شناسايي جديد برقرار شد. حفظ رديابي، يا به روز درآوردن رديابي. با يادگيري اطلاعات جديد و ادغام آن با رديابيهاي موجود.
خدمات كاربرئ توسط اطلاعات مطلوب و ويژه اي كه آموخته است، به كار گرفته ميشود. همانند در دسترس داشتن يك تقويم نجومي ماهواره اي يا ارائه راه حلي براي مشكل كنترل حرارت.
در هركدام از وظايف ذكر شده. شكل موج رادار بايد متناسب با پردازش گيرنده انتخاب شود. اين موضوع با عنوان مديريت سيگنال رادار شناخته مي شود و يكي از عملكردهاي مهم كامپيوتر مي باشد. به عنوان مثال در رادار نظارت ماهواره AN/FPS-85، هفت شكل موج مختلف رادار، به منظور شناسايي هدف و رديابي موج ارسالي، در دسترس مي باشند (جدول 1-3)
جدول 1-3 شكل موجهاي مورد استفاده در رادار نظارت ماهواره AN/Eps-85
نام نوع وظيفه اصلي
1- جستجوگر حساس پالسي
2- جستجوگر ساده پالسي
3- ردياب حساس پالسي
4- ردياب ساده پالسي
5- ردياب‌در رنج‌وسيع همدوسي

6- دوپلر نيمه همدوسي
7-رنج دقيق همدوسي

8-شكل موج كاليبراسيون آرايه




30 بار پالس زدن و مدت هر پالس
مدت دوم پالس S1
48 بار پالس زدن و مدت هر پالس
مدت دوم پالس 25/0
40 بار پالس زدن و مدت هر پالس
فركانس تشديد شده، مدت دوم پالس

جستجو در محدوده هاي وسيع همراه با رديابي جستجو در رنجي محدود همراه با رديابي
رديابي در محدوده اي وسيع
رديابي در رنجي محدود و جستجوي slbm در رنجي محدود
رديابي در رنجي وسيع
دوپلر مياني
رديابي در رنجي دقيق
كاليبراسيون مقياس فرستنده و گيرنده

شكل موج هشتم براي تنظيم مقياسهاي فرستنده و گيرنده به كار مي رفت. عمليات جستجو و شناسايي نيازمند توليد محورهاي مختصات زاويه اي توسط كامپيوتر، نوع شكل موج ارسالي، طول دوره تناوب و زمان تعيين شده براي اجراي عمليات توسط رادار مي باشد.

عمليات رديابي در اغلب موارد نسبت به عمل جستجو بحراني تر و حياتي تر مي باشد، و حتي نسبت به حل اختلاف برنامه داراي حق تقدم مي باشد. وقتي كه عمليات جستجو بايد براي انجام وظيفه مهمتري قطع شود برنامه كامپيوتري بايد براي انجام اين وظيفه با كمترين اختلال، طرح ريزي شود. در برنامه ريزي عملكردهاي مختلف رادار، كامپيوتر بايد تضمين كند كه توان متوسط فرستنده رادار، از حد خود تجاوز نمي كند. توانايي رادار آرايه فازي، آزادي بيشتري را در انتخاب مقياس شناسايي ارائه مي دهد. به عنوان مثال، بعد از اولين عبور از آستانه شناسايي، بيم رادار مي تواند زودتر از حالت جستجوي معمولي، به جهت اوليه خود برگردد، به خاطر اين كه تأييد كند هدف واقعاً شناسايي شده و عبور از آستانه، يك هشدار دروغين

متناسب با نويز نبوده است. اين پالس تأييد مي تواند تأثير بيشتري در افزايش احتمال شناسايي داشته باشد. دو مرحله (1) شناسايي اوليه و (2) تاييد، گاهي اوقات شناسايي متوالي ناميده مي شوند. زيرا با حضور يك پالس تاييد، قدرت ارسالي توسط پالس جستجوگر معمولي مي تواند از حالتي كه تصميم گيري در مورد شناسايي بر مبناي فقط يك مشاهده صورت مي گيرد، كمتر باشد. همواره محدوديتي براي اطلاعات پردازش شده توسط كامپيوتر كنترل رادار همه منظوره وجود دارد. پردازش شروع و حفظ رديابي مي تواند براي ذخاير كامپيوتر زحمت فراوان ايجاد كند. درنتيجه خارج كردن اطلاعات ناخواسته از سيستم ضروري به نظر مي رسد. اين اطلاعات ناخواسته ممكن است ناشي از بي نظمي، تداخل، و يا پارازيت باشند.

درحقيقت، كامپيوتر مي تواند براي تشخيص و دفع اين سيگنالهاي ناخواسته به كار رود. اما اين روش، روش كم راندماني براي از بين بردن اين نوع سيگنالها مي باشد. اين روش بيشتر براي حذف اين نوع سيگنالها در رادار پردازشگر سيگنال مناسب مي باشد كه توسط پردازشگر حجم آنالوگ يا هم نوع ديجيتالش انجام مي شود. هر پردازشگر سيگنال، شامل فيلتر منطبق، فيلتر دوپلر (MTI)، فيلتر پلاريزاسيون و آستانه تصويري منطبق مي باشد. حتي اگر تمامي شناسايي هاي ناخواسته از بين بروند، دو مسئله ديگر وجود دارد كه مي‌توانند موجب تكثير شناسائيها شوند و محل يك موضوع اصلي در كامپيوتر را مشخص نمايند:

1- چندين شناسايي از اهداف جديد
2- شناسايي مجدد اهداف قديمي

اگر اين اهداف به تنهايي قابل تشخيص نباشند، كامپيوتر براي ارتباط آنها با رديابيهاي موجود و شروع رديابيهاي جديد، تلاش خواهد كرد. اين اعمال ميتوانند ظرفيت كامپيوتر را بي جهت اشغال كند. اگر انرژي برگشتي سيگنال، بيشتر از انرژيهاي حاشيه اي باشد، چندين شناسايي از همان هدف اوليه مي تواند در موقعيت بيمهاي مجاور رخ دهد. اگر بيم يك پترن يكنواخت را مرور ميكند، مانند حالتي كه توسط يك آنتن مرورگر مكانيكي توليد شده بود، تأثير موقعيت بيم هاي مجاور به تنهايي و سريع تشخيص داده مي شود. اپراتور، PPI را بازرسي مي كند تا مشكلي نداشته باشد. به هر حال در يك آرايه فازي قوي، مرور موقعيت هاي بيم به صورت يكنواخت امكانپذير نمي باشد. احتمال شناسايي زيادتر يك هدف، به چگونگي مرور حجم، اطمينان خواهد كرد. براي اجتناب از اين مشكل، بايد عمل شناسايي را تا زماني كه موقعيت هاي بيم مجاور مرور نشده اند، به تأخير انداخت. بعد از انجام يك عمل شناسايي،

براي تشخيص اين امر كه آيا اين هدف. يك هدف جديد است يا همان هدف اوليه، اين شناسايي بايد با رديابيهاي موجود مقايسه شود. وقتي كه رديابي بعدا از شناسايي يك هدف جديد شروع ميشو.د، مطلب فوق يك جنبه مهم در فرآيند شناسايي مي باشد. فرايند شروع رديابي كه بعد از يك شناسايي جديد برقرار شده است، يك فرايند دشوار و پرزحمت است. رادار بايد زمانهاي زيادي را متوجه هدف باشد، در حالي كه يك فاصله زماني متعادل جهت حركت و سرعت هدف را به سرعت مشخص ميكند. عمل حفظ رديابي مشخص ميكند كه مشاهدات جديد بايد در رديابيهاي موجود بررسي شوند. به خاطر اين كه عوامل موثر در رديابي به روز درآيند. حفظ رديابي فقط زماني كه بايد مشاهده بعدي رادار بررسي شود، برقرار مي شود. در انجام اين عمل، به دست آوردن موقعيت تخميني هدف در مختصات رادار، اكثراً مناسب است.
در اين سيستم مختصات، خطاهاي رادار مي تواند به سرعت رسيدگي شود. اگر هدف يك هواپيما باشد، موقعيت پروازش ميتواند به محور مختصات دكارتي تبديل شود.