بخشی از مقاله
چکیده
گیرنده های مایکرویوی در رادارهای پالس داپلر مخصوصا رادارهای هواپایه و مراقبت هوایی نقشی حیاتی دارند و بشدت پرکاربرد هستند بنابراین آنالیز و طراحی مفهومی آنها یک امر مهم محسوب می شود. از آنجا که گیرنده در رادارهای پالسی با فرکانس تکرار پالس بالا از نظر توان ورودی با طیف وسیعی از سیگنال ها در ارتباط است لذا باید رنج دینامیکی بالایی داشته باشد اما نمیتوان از کنترل زمانی حساسیت - STC - یا کنترل کننده بهره - AGC - استفاده کرد به همین منظور در این مقاله ساختاری جدید از نظر مفهومی ارائه شده که رنج دینامیکی بالا - بیش از 100 دسیبل - را نتیجه میدهد.
.1 مقدمه
گیرندهها بخشی جداییناپذیر رادارها هستند که اکوی سیگنال بازگشتی را دریافت می کنند. گیرنده ، اکوی سیگنال بازگشتی را در باند رادیویی دریافت میکند و بعد از تبدیل آن به سیگنال باند پایه و رقومی کردن ، آن را به واحد پردازشگر سیگنال و داده تحویل میدهد تا پردازش های لازم جهت آشکارسازی، استخراج برد و سرعت، ردیابی هدف و غیره روی آن صورت گیرد.
در رادارهای پالسی به علت اینکه از یک آنتن برای ارسال و دریافت سیگنال استفاده می شود برای جلوگیری از اینکه گیرنده با سیگنال های توان بالای ناشی از فرستنده به اشباع نرود از داپلکسر با اتلاف پایین که بین گیرنده و فرستنده سوئیچ میکند، استفاده می شود تا آنها را از یکدیگر ایزوله نگه دارد . در ورودی گیرندههای مدرن و امروزی از یک تقویت کننده با نویز پایین1 استفاده میشود تا عدد نویز2 گیرنده به اندازه کافی کاهش پیدا کند و بعد از آن سیگنال دریافتی از یک فیلتر میان گذر3 عبور داده می شود تا از ورود سیگنالهایی که فرکانس آنها خارج باند فرکانسی میکسر4 قرار دارد به میکسر جلوگیری شود.
گیرنده رادارهای مدرن به جز موارد بالا وظایف مختلف دیگری همچون تغییر فرکانس، پهنای باند، کنترل بهره سیگنال برای مدهای مختلف رادار را به عهده دارند و گیرندههای پیچیده تر دارای شبکه های کنترل دیجیتال هستند تا در مدهای کاری مختلف رادار بهترین کارایی را داشته باشند و نیاز مدهای مختلف را مرتفع سازند. همچنین برای اینکه گیرنده تست شود و از اشتباهات آن جلوگیری شود گیرنده های پیچیده شامل بخشی هستند که معمولا در بخش آشکارسازی اتوماتیک آنها بکار گرفته می شود.
در این مقاله در قسمت ابتدایی - بخش 1الی - 3 مفاهیم پایه که برای طراحی گیرنده ضروری است تشریح شده است. در بخش 4 محاسبه پارامترهای گیرنده، در بخش 5 محاسبه نویز فاز، دربخش 6 ملاحظات مربوط به مبدل آنالگو به دیجیتال و در بخش 7 ساختار نهایی گیرنده آمده است.
.2 آشنایی با اجزاء و پارامترهای مهم گیرنده رادار
.2,1 گزینش مقدماتی فرکانس رادیویی
همانطور که پیش از این توضیح داده شد برای محافظت از گیرنده از سیگنالهای قویای که از فرستنده نشت پیدا میکند از داپلکسر استفاده می شود علاوه بر این میدانیم بسیاری از سیگنال های بازگشتی که به گیرنده میرسند اکوی سیگنال های بازگشتی از هدف نیستند؛ بلکه ناشی از جمرها، کلاتر محیط، سیگنال مزاحم از رادارهای دیگر هستند که فرکانسی متفاوت با اکوی برگشتی از هدف دارند و خارج باند کاری رادار قرار میگیرند بعنوان مثال در عملیات یک جمر نویزی به صورت رگباری فقط بخشی از سیگنال جمر هم فرکانس با اکوی بازگشتی هدف است بنابراین در طراحی گیرنده رادار برای حداقل کردن یا جلوگیری از ورود سیگنالهای مزاحم به گیرنده، گزینش مقدماتی فرکانس رادیویی سیگنال یک امر حیاتی است.
اگر دو سیگنالی که هر دو در باند عبور گیرنده قرار دارند را در نظر بگیریم و سیگنال مطلوب را با S نشان دهیم و سیگنال ناشی از جمر را با J که نشان دهیم وقتی این دو سیگنال از میکسر با نوسان ساز محلی بگذرند هر دو سیگنال به باند پایه تبدیل می شوند که در این صورت سیگنال جمر روی سیگنال مطلوب ما میافتد و رادار در کشف هدف ناتوان میماند.
برای جلوگیری از این اتفاق در بخش فرکانس رادیویی - RF - بعد تقویت کننده کم نویز و قبل از میکسر یک فیلتر میانگذر بکار گرفته میشود بنابراین در ورودی میکسر فقط سیگنال مطلوب دیده میشود و اثر سیگنال های مزاحم در باند پایه بشدت کاهش مییابد. حضور تقویت کننده کم نویز در ابتدای گیرنده باعث می شود که حساسیت گیرنده افزایش یافته و بر تلفات فیلتر قبل از میکسر غلبه شود. با در هم آمیختن سیگنال RF و فرکانسی که نوسان ساز محلی تولید میکند و فیلتر کردن خروجی آن در باند پایه بخش قابل توجهی از اثر سیگنال جمر بر روی سیگنال هدف خنثی می شود. این کار نه تنها اثر جمر بلکه اثر سایر سیگنال های ناخواسته را تضعیف می کند.
.2,2 تبدیل سیگنال از فرکانس رادیویی به فرکانس باند میانی
برای آنکه سیگنال در پردازشگر قابل پردازش و آشکارسازی باشد باید فرکانس آن از رادیویی به باند پایه تبدیل شود. بعنوان مثال فرض کنید که سیگنالی که در باند رادیویی دریافت می شود دارای فرکانس 10 گیگاهرتز باشد و برای اینکه بتوان آن را پردازش نمود فرکانس آن باید 200 مگاهرتز باشد بنابراین باید در گیرنده تبدیل فرکانسی صورت بگیرد. این کار توسط میکسر و نوسان ساز محلی انجام می شود.
همان طور که در شکل 1 مشاهده می شود فرکانس نوسان ساز محلی باید بسیار نزدیک به فرکانس رادیویی انتخاب شود که این امر باعث می شود اجزای فرکانسی ناخواسته ای بعلت نویز فاز نوسان ساز در باند پایه ایجاد شوند و همین امر باعث می شود که نتوان - بسختی بتوان - فیلتر RF با باند باریک طراحی کرد تا بتواند سیگنال های ناخواسته ای را که ناشی از جابجاسازی نوسان ساز محلی از فرکانس ارسالی است حذف نماید و فرکانس تصویر هم درون باند گیرنده قرار گیرد
