بخشی از مقاله
چکیده:
در این مقاله به مبحث فشرده سازی پالس و اهمیت و نحوه ی راه اندازی و بهره برداری از این فرآیند که بر روی پالس های پهن انجام میگیرد تا بصورت یک پالس باریک درآید پرداخته می شود . شایان ذکر است که مبحث مذکور در سیستم های راداری از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.
دو عامل مهم در نظر گرفته شده برای طراحی رادار شکل موج عبارتند از رنج رزولیشن و حداکثر محدوده تشخیص.رنج رزولیشن توانایی یک رادار در جداسازی - تفکیک پذیری - اهداف با فاصله نزدیک هست و به عرض پالس شکل موج وابسته است.پالس هایی با عرض پالس کمتر رنج رزولیشن بهتری دارا می باشند.
اما اگر عرض پالس کاهش مقدار انرژی ذخیره شده در پالس کاهش و از این رو حداکثر محدوده تشخیص کاهش می یابد.برای غلبه براین مشکل از تکنیک های فشرده سازی برای تجزیه وتحلیل دو هدف که در محدوده وسیع و فاصله بسیار کم بین آنها توضیح داده شده قرار دارند.
از موارد استفاده در فشرده سازی پالس کیفیت تفکیک پذیری بالا است که برای بهبود این عامل در رادار همزمان با SNR خوب ضروریست پهنای سیگنال را کاهش داده زیرا که پهنای باند طیفی یک پالس به طور معکوس متناسب با پهنای زمانی آن است در نتیجه پهنای باند یک پالس کوتاه ،بزرگ خواهد بود و پهنای باند بزرگ نیزمنجربه افزایش پیچیدگی سیستم و احتیاج به انجام عملیات پردازشی بیشتر است که باعث ایجاد محدودیت هایی می شود.
مقدمه :
برای دستیابی به فشرده سازی پالس و کیفیت تفکیک پذیری بالا از تکنیک های فشرده سازی پالس و فیلتر گیرنده منطبق استفاده میکنیم. ویژگی های فیلتر منطبق آن است که خروجی سیستم در آن بالاترین نسبت SNR را با این فرض که نویز موجود در سیستم نویز سفید گوسی است، به ما خواهد داد. عملکرد های رادار - جستجو، ردیابی و غیره - روی یک چهارچوب از فاصله مشخص که اشاره به چهارچوب دریافتی کرده و توسط اختلاف بین فاصله حداقل و حداکثر رادار تعربف می شود انجام میگیرد.
همچنین پردازنده های سیگنال های راداری معمولا سیگنال بازگشتی از هدف را از یک محدوده برد تعیین شده عبور میدهند و سیگنال های بازگشتی از هدف درون این محدوده جمع و به فیلتر منطبق انتقال می یابند تا فشرده سازی پالس صورت گیرد و بدلیل پیشرفت های در توسعه کامپیوتر دیجیتال، پردازنده همبستگی اغلب به صورت دیجیتالی با استفاده از FFT انجام می شود.
در ادامه محدودیت ایی که با افزایش پهنای باند به وجود می آید میتوان به افزایش احتمال تداخل الکترومغناطیسی با دیگر کاربران موجود در این طیف اشاره کرد.همچنین وجود تعداد محدودی از سلولهای دقت در صفحه نمایش مرسوم می باشد و باعث تلفات فروریختن زیادی می شود.پهنای باند عریض میتواند باعث کاهش محدوده دینامیکی فاصله در گیرنده شود چرا که نویز در گیرنده متناسب با پهنای باند می باشد.
یک شکل موج پالس کوتاه دارای دقت کمتری در سرعت زاویه ای است به تغییر فرکانس داپلر می باشد ، علیرغم محدودیت های ذکر شده ،شکل موج پالس کوتاه به علت قابلیت های مهم آن همچنان مورد استفاده قرار میگیرد.
بیشترین مقدار SNR قابلیت آشکارسازی یک هدف را خواهد داشت.فیلتری که این تبدیل را انجام خواهد داد فیلتر منطبق نامیده میشود. و تحت این فرض میباشد که نویز گوسی سفید در سیستم ما استفاده میشود.
تکنیک فشرده سازی پالس مبتنی بر همبستگی متقابل می باشد. در نهایت یک تبدیل از سیگنال حقیقی به مختلط با تبدیل هیلبرت نیز ساخته خواهد شد.فیلتر منطبق زمانیکه سیگنال و نویز از فیلتر عبور می کند نسبت سیگنال به نویز را ماکزیمم می کند و قدرت آشکارسازی را در خروجی یک فیلتر دارا می باشد.
فشرده سازی پالس اجازه استفاده از شکل موج های طولانی برای بدست آوردن انرژی بالا به طور دستیابی همزمان به وضوح یک پالس کوتاه توسط مدولاسیون داخلی پالس طولانی را می دهد.
رزولیشن یک رادار توانایی تمییز هدف هایی که در فاصله نزدیک از هم در محدوده یا جهت هستند را دارا می باشد.مدولاسیون داخلی ممکن است رمزگزاری فاز باینری، رمزگزاری چند فازه، مدولاسیون فرکانس یا فرکانس مرحله ای باشد. مزایای زیادی در استفاده از تکنیک های فشرده سازی پالس در حوزه رادار وجود دارد. آنها عبارتند از:کاهش قله قدرت، کاهش مربوط به ولتاژهای بالا در رادارهای فرستنده، حفاظت در برابر تشخیص رادااری آشکار کننده، بهبود قابل توجه رنج رزولیشن و کاهش تشخیص کلاتر های سخت و حفاظت در برابر پارازیت دادن از گسترش طیف تاثیر گزار است.
برای فشرده سازی پالس، یک پالس طولانی با مدوله سازی LFM و فیلتر منطبق را در نظر گرفته که خروجی فیلتر منطبق - در امتداد محور تاخیر فاصله - باریک تر از همتای ورودی اش است.
خروجی فیلتر منطبق توسطE=BT ، که T عرض پالس و Bپهنای باند است، فشرده است.
به بیان صریح تر هدف هم پوشانی را بازگشت می دهد .بنابراین سیگنال ها تعیین نخواهد شد.اگر چه بعد از فشرده سازی پالس، پالس ها به عنوان دو هدف جدا تعیین می شود. در واقع زمانی که LFM مورد استفاده قرار میگیرد، بازگشتی های از اهداف مجاور از زمانی که به وسیله - عرض پالس فشرده شده - در زمان جدا می شود.
تکنیک های دیگر فشرده سازی پالس رمزگزاری باینری فاز، رمزگزاری چند فازه، رمز گزاری یبارکر،کاستاس، مدولاسیون فرکانس غیر خطی و غیره.
