عنوان : طراحی گیرندهی دیجیتال یک رادار ردگیر تک پالس

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”

مهندسی برق مخابرات

عنوان :

طراحی گیرندهی دیجیتال یک رادار ردگیر تک پالس

استاد راهنما :

دکتر هوشنگ امین الهی

آذر 1385

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
فهرست مطالب
 
عنوان مطالب                                                                                           شماره صفحه
چکیده………………… ………………………………………………………………………………. 1
 
مقدمه…………………………………………………………………………………………………. 2
 
فصل اول: سیستمهای رادار………………………………………………………………………. 3
 
-1-1 معرفی……………………………………………………………………. …………………… 4
 
-2-1 کاربردهای رادار……………………………………………………………………………….. 4
 
-3-1 طرز کار رادار…………………………………………………………………………………… 5
 
-4-1 معادلهی رادار………………………………………………………………………………….. 8
 
-5-1 فرکانسهای رادار……………………………. ………………………………………………… 9
 
فصل دوم: رادار ردگیر و انواع روشهای ردگیری……………………………………………… 10
 
-1-2 معرفی………………………………………………………………………………………… 11
 
-2-2 لوبینگ متوالی……………………………………………………………………………….. 13
 
-3-2 اسکن کانونی…………………………………………………………………………………. 14
 
-4-2 روش ردگیری تکپالس (لوبینگ همزمان)………………………………………………….. 17
 
فصل سوم: روش ردگیری تکپالس……………………………………………………………… 18
 
-1-3 معرفی………………….. ………………… ………………………….. ……………………. 19
 
-2-3 اجزای یک رادار تکپالس………………. …………………………………………………….. 19
 
-3-3 مزایا و معایب تکپالس……………………………………………… ………………………. 27
 
-1-3-3 مزایا……………………………………………………. ……… …………………. 27
 
-2-3-3 معایب…………………………………………………. ……… …………………. 28
 
-4-3 پردازندههای تکپالس…………………………………………………. ……………………. 28
 
-1-4-3 پردازندهی دقیق تکپالس…………………………….. ……… ………………….. 29
 
-2-4-3 پردازنده به کارگیرنده اندازه خطی و فاز سیگنالها……… ……………………….. 30
 
-3-4-3 پردازش با بهره گیری از مولفههای I و 30…………………………………….. ……. Q
 
-4-4-3 پردازش با بهره گیری از فاز و اندازه لگاریتمی سیگنالهای s و 31……………… ….. d
 
-5-4-3 پردازش با بهره گیری از ضرب نقطهای به همراه 32…………………………… AGC
 
-6-4-3 پردازنده به کار گیرنده 33………………………………………. ……………. s  jd
 
-5-3 مقایسه پردازندههای تکپالس……………………………………………………………….. 36
 
-6-3 ردگیری برد………………………………………………………………………………….. 37
 
فصل چهارم: طراحی گیرنده دیجیتال………………………………………………………… 41
 
-1-4 معرفی………………………………………………………. ………………………………. 42
 
-2-4 محل نمونهبرداری……………………………………………………………………………. 46
 
-3-4 طرح کلی گیرنده دیجیتال………………………………………………………………….. 48
 
-4-4 مشخصات مبدل آنالوگ به دیجیتال……………………………………………………….. 49
 
-1-4-4 چگونگی تبدیل آنالوگ به دیجیتال…………………………………………………… 49
 
-2-4-4 اثرات دیجیتال کردن سیگنال…………………………………………………….. 51
 
-3-4-4 تعداد بیت خروجی 54…………………………………………………………. A/D
 
-4-4-4 فرکانس نمونهبرداری………………………………………………………………. 55
 
-5-4 نمونهبرداری…………………………………………………………………………………. 57
 
-1-5-4 طیف سیگنال گسسته…………………………………………………………….. 57
 
-2-5-4 نمونهبرداری از سیگنال 58…………… …………………………………………. IF
 
-6-4 آمادهسازی سیگنال برای نمونهبرداری و بلوکهای قبل از 60………………………….. A/D
 
-1-6-4 تقویت کننده………… ……………………………………………….. …………. 60
 
62………… …………………………………………………………………… AGC -2-6-4
 
-3-6-4 فیلتر ضد آلیاس……………………………………………………………………. 65
 
-7-4 آشکارساز… …………………………………………………………………………………… 69
 
-8-4 فیلترهای پایینگذر دیجیتال……………………………. ……. ……………………………. 75
 
-9-4 اختصار پردازشهای بخش زاویه و برد……………… ……………………………………….. 80
 
فهرست مراجع………………………………………………………………………………………. 82
 
چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………….. 84
 
فهرست شکلها
 
عنوان مطالب                                                                                               شماره صفحه
 
شکل -1-1  اندازهگیری برد در رادار…………………………………………………………………. 5
 
شکل -2-1 پالسهای رفت و برگشت در رادار………………………………………………………… 6
 
شکل -3-1 دیاگرام بلوکی رادار……………………………………………………………………….. 6
 
شکل -4-1 نمایشگر 8…………………………………………………………………………… PPI
 
شکل -1-2 مسیرهای معمول جستجو در مرحله اکتساب هدف…………………………………… 12
 
شکل -2-2 سیستم کنترلی ساده شده رادار ردگیر…………………………………………………. 12
 
شکل -3-2 تکنیک ردگیری لوبینگ متوالی………………………………………………………… 13
 
شکل -4-2 ردگیری اسکن کانونی………………………………………………………………….. 14
 
شکل -5-2 اکوی دریافتی از هدف در رادار اسکن کانونی………………………………………….. 15
 
شکل -6-2 دیاگرام بلوکی یک رادار اسکن کانونی………………………………………………….. 16
 
شکل -1-3 دیاگرام کلی عملکرد رادار تکپالس……………………………………………………… 20
 
شکل -2-3 نمای فیدهای رادار تکپالس مقایسه دامنه…………………………………………….. 21
 
شکل -3-3 فید یک رادار تکپالس…………………………………………………………………… 21
 
شکل -4-3 حالتهای مختلف دریافت انرژی با در نظر داشتن موقعیت هدف………………….. .           22
 
شکل -5-3 چگونگی تشکیل سیگنالهای ∑، el  و 23………………………………………………….. az
 
شکل -6-3 بیم آنتن رادار تکپالس………………………………………………………………….. 23
 
شکل -7-3 نماد آنتن رادار تکپالس…………………………………………………………………. 24
 
شکل -8-3 نمودار ولتاژ خطا بر حسب زاویه انحراف……………………………………………….. 24
 
شکل -9-3 نمودار عملکرد رادار تکپالس……………………………………………………………. 26
 
شکل -10-3 پردازنده سرراست……………………………………………………………………… 30
 
شکل -11-3 پردازنده I و 31……………………………………………………………………….. Q
 
شکل -12-3 تقویتکننده لگاریتمی 31……………………………………………………………. IF
 
شکل -13-3 پردازش با بهره گیری از اندازه و فاز لگاریتمی…………………………………………… 32
 
شکل -14-3 پردازنده بکارگیرنده ضربکننده نقطهای و 33…………………………………… AGC
 
شکل -15-3 پردازنده بکارگیرنده 34…………………………………………………………… s  jd
 
شکل -16-3 اختلاف فاز s و 34…………………………………………………………………….. d
 
شکل -17-3 مقایسه خروجی پردازنده دقیق و پردازنده 35…………………………………… s  jd
 
شکل -18-3 سیستم ردگیری برد………………………………………………………………….. 38
 
شکل -19-3 آشکارسازی خطای ردگیری برد و گیتهای زود و دیر……………………………….. 39
 
شکل -20-3 ردگیری برد با بهره گیری از شمارنده…………………………………………………… 40
 
شکل -1-4 گیرنده همدوس معمول رادار…………………………………………………………… 46
 
شکل -2-4 طیف سیگنال میانگذر………………………………………………………………….. 47
 
شکل -3-4 طرح کلی گیرنده……………………………………………………………………….. 49
 
شکل -4-4 بخشهای مختلف یک 50……………………………………………………………. A/D
 
شکل -5-4 نمودار ورودی و خروجی یک 50……………………………………………………. A/D
 
شکل -6-4 خطای جبرانسازی……………………………………………………………………… 52
 
شکل -7-4 خطای بهره……………………………………………………………………………… 52
 
شکل -8-4 خطای غیرخطی بودن………………………………………………………………….. 53
 
شکل -9-4 تابع توزیع احتمال نویز چندیکردن……………………………………………………. 53
 
شکل -10-4 چگالی طیفی توان نویز چندیکردن………………………………………………….. 55
 
شکل -11-4 توان نویز چندیکردن در دو فرکانس نمونهبرداری…………………………………… 56
 
شکل -12-4 نمونهبرداری…………………………………………………………………………… 57
 
شکل -13-4 طیف سیگنال نمونهبرداری شده…………………………………………………….. 58
 
شکل -14-4 طیف سیگنال آنالوگ 58……………………………………………………………. IF
 
شکل -15-4 نمونهبرداری از سیگنال 59………………………………………………………….. IF
 
شکل -16-4 یک زنجیره تقویتکننده……………………………………………………………….. 61
 
شکل -17-4 نقطه برخورد درجه 61………………………………………………………………… 3
 
شکل -18-4 پاسخ پله فیلترهای چبیشف، باترورث و بسل……………………………………….. 67
 
شکل -19-4 طیف سیگنال میانگذر نمونهبرداری شده……………………………………………. 69
 
شکل -20-4 آشکارساز همدوس دیجیتال………………………………………………………….. 69
 
شکل -21-4 آشکارساز همدوس رادار………………………………………………………………. 70
 
شکل -22-4 آشکارساز همدوس دیجیتال…………………………………………………………. 71
 
شکل -23-4 تبدیل دوخطی……………………………………………………………………….. 73
 
شکل -24-4 طیف خروجی ضربکنندهها…………………………………………………………… 75
 
شکل -25-4 ساختار فیلتر پیشنهادی………………………………………………………………. 76
 
شکل -26-4 ساختار یک فیلتر 77……………………………………………………………… CIC
 
شکل -27-4 انتگرالگیر و فیلتر شانهای در فیلتر 77……………………………………………. CIC
 
شکل -28-4 سری کردن فیلترهای 78…………………………………………………………. CIC
 
شکل -29-4 پاسخ فرکانسی فیلتر CIC به ازای N=R=4 و 79………………………. M=4
 
شکل -30-4 جداسازی مولفههای I و Q به گونه مستقیم………………………………………… 79
 
شکل -31-4 طرح کلی گیرنده در هر کدام از جهات سمت و ارتفاع…………………………….. 80
 
فهرست جدولها
 
عنوان مطالب                                                               شماره صفحه
 
جدول -1-3 مقایسه پردازندههای تکپالس………………. ………………………………………… 37
 
جدول -1-4 مقایسه مشخصههای فیلترهای سهگانه……………………………………. .           66
 
چکیده:
 
رادارهای ردگیر در سناریوی دفاعی پدافند هوایی نقشی کلیدی بر عهده دارند. روشهای مختلفی برای ردگیری اهداف مهاجم هست که از میان آنها روش تکپالس1 به علت دقت بالا، استخراج اطلاعات مکانی هدف به وسیلهی یک پالس واحد و بعضی ویژگیهای منحصر به فرد دیگر، بهطور خاص مورد توجه و بهره گیری قرار گرفته می باشد.
 
از طرف دیگر، گیرندههای دیجیتال که با نمونهبرداری از میان سیگنال دریافتی آنتن و پردازش نمونهها، آشکارسازی را انجام میدهند، به خاطر مزایای خاص مدارهای دیجیتال بر آنالوگ، مانند دقت و پایداری بالا، عدم تغییر پارامترها در اثر شرایط محیطی، انعطافپذیری و حجم و وزن کمتر و …، به سرعت در حال جایگزینی گیرندههای آنالوگ میباشد. در این پروژه، طراحی یک گیرندهی دیجیتال برای یک رادار ردگیر تکپالس که از سیگنال IF نمونهبرداری می ‌کند، مورد مطالعه قرار میگیرد و پارامترهای لازم برای ردگیری را استخراج میشود.
 
مقدمه:
 
اهمیت رادار ردگیر در سیستمهای دفاعی و نیز در کاربردهای فراوان غیرنظامی امروزه بر کسی پوشیده نیست. رادارهای ردگیر با استخراج پیوسته دقیق مکان هدف، امکان تعیین خط سیر هدف، سرعت آن و پیشبینی مکان بعدی آن را نیز فراهم میکنند.
از میان روشهای ردگیری راداری، روش تکپالس به دلیل قابلیت ویژه که در متن این رساله تفصیل بحث شدهاند و از همه مهمتر دقت بالای ردگیری، جایگزین روشهای دیگر گردیده می باشد و تقریباً همهی سیستمهای ردگیری راداری جدید مجهز به این تکنیک میباشند.
 
این رادارها در زمان گذشته بهطور کامل با قطعات آنالوگ ساخته می شدهاند. با پیشرفت فنآوری مدارهای دیجیتال خصوصاً ورود مبدل های آنالوگ به دیجیتال سریع و دقیق و نیز پردازشگرهای سیگنال دیجیتال بلادرنگ1 و پیشرفت تئوری پردازش دیجیتال، رویکرد به سیستمهای دیجیتال به ویژه پردازشگرهای دیجیتال روزافزون شده می باشد. دلیل عمدهی این امر، دقت، پایداری، انعطافپذیری و ساختار فشردهی مدارهای دیجیتال در مقایسه با مدارهای آنالوگ میباشد.
 
در این رساله، یک رادار ردگیر تکپالس با پارامترهای واقعی توصیف شده و سپس یک گیرندهی دیجیتال با نمونهبرداری از سیگنال دریافتی در مرحلهی فرکانس میانی و پردازش نمونهها، طراحی گردیده می باشد.
 
این رساله شامل چهار فصل میباشد. در فصل اول، سیستمهای راداری بهطور کلی معرفی شدهاند و طرز کار یک رادار عمومی تبیین داده شده می باشد.
 
در فصل دوم، انواع روشهای ردگیری به ترتیب تکامل تبیین داده شده و طرز کار هر سیستم و مزایا و معایب آن مشخص گردیده می باشد.
 
در فصل سوم، روش ردگیری تکپالس به عنوان روش برتر توصیف شده و گیرندهی آن و انواع مختلف پردازشگرهای آن مطالعه گردیده و در نهایت یک روش برای پردازش سیگنالهای دیجیتال انتخاب شده می باشد.
 
در فصل چهارم روش طراحی یک گیرندهی دیجیتال و بلوکهای قبل از مبدل آنالوگ به دیجیتال، مانند تقویت کننده، فیلتر و AGC، تبیین داده شده و با در نظر داشتن ویژگیهای سیگنال IF، تعداد بیت، فرکانس نمونهبرداری و سایر پارامترهای مبدل انتخاب گردیده می باشد. در ضمن روش پردازش سیگنال به مقصود استخراج پارامترهای لازم برای ردگیری بحث شده می باشد.
 
انجام این پروژه گرچه با کوشش فراوان و در مدت زمان نسبتاً زیاد و با مطالعات گستردهای انجام گرفته، اما قطعاً دارای نقایص و محدودیتهایی می باشد و میتوان آن را به عنوان قدم اول از یک راه طولانی تلقی نمود. به امید گام های آینده و آیندهای درخشان برای کشور اسلامیمان.
 
فصل اول
سیستمهای رادار
 
 
فصل اول: سیستمهای رادار1
 
(1-1 معرفی
 
رادار سیستمی برای کشف و تعیین موقعیت اهداف میباشد. رادار با فرستادن امواج الکترومغناطیس با شکل موجی خاص مثلاً یک موج سینوسی مدوله پالسی2 به سمت اهداف و دریافت بازگشتی آنها، به کشف موقعیت و تعیین بعضی پارامترهای دیگر اهداف میپردازد.
 
خصوصیاتی مثل قابلیت کشف اهداف در تاریکی و شرایط جوی مختلف و نیز در فاصله های زیاد و از همه مهمتر تعیین فاصله (برد(3 و موقعیت زاویهای و سرعت اهداف و ردگیری اهداف متحرک باعث کاربردهای وسیع و روزافزون رادار گردیده می باشد.
 
(2-1 کاربردهای رادار
 
رادار در همهی مکانها (زمین، هوا، دریا و فضا) مورد بهره گیری قرار میگیرد. رادارهای زمینی4 بهطور عمده برای کشف، تعیین موقعیت و ردگیری هواپیماها یا اهداف فضایی بهره گیری میشوند. رادارهای دریایی5 به عنوان وسایل کمک ناوبری6 و نیز به عنوان وسایل ایمنی برای یافتن خط ساحلی، عوارض دریایی و دیگر کشتی ها و همچنین برای کشف هواپیماها بکار برده میشوند.
رادارهای هوایی برای کشف سایر هواپیماها، کشتیها و وسایل نقلیهی زمینی و یا برای نقشهبرداری زمینی، پیشبینی توفان و ناوبری بهره گیری میشوند. از رادارها برای هدایت فضاپیماها و نیز برای تشخیص خشکی و دریا از فواصل بسیار دور نیز بهره گیری میشود.
 
کاربرد عمدهی رادار که باعث پیشرفت و گسترش کاربرد آن شده می باشد را بایستی کاربردهای نظامی دانست. اما در کنار کاربردهای نظامی بهره گیری های فراوان غیرنظامی که مهمترین آن کنترل ترافیک دریایی و هوایی میباشد را نباید از یاد برد. کاربردهای عمدهی رادار، صرف نظر از اهمیت و گسترهی کاربرد را میتوان به صورت زیر فهرست نمود:
 

  • کنترل ترافیک هوایی
این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق الکترونیک گرایش قدرت:جبران سازی کمبود و بیشبود ولتاژ در شبکه‌های توزیع نیروی برق با استفاده از بازیاب دینامیکی ولتاژ مبتنی بر مبدل‌های چند سطحی با ساختار مدولار شده و اتصال آبشاری

 

  • ناوبری هوایی

 

  • کنترل ترافیک دریایی و ایمنی کشتیها

 

  • کاربردهای فضایی (رادارهای زمینی برای کشف و کنترل ماهواره و رادارهای نصب شده روی ماهواره و فضا پیما برای هدایت آنها)

 

  • تعیین سرعت اهداف (کاربردهایی مثل کنترل سرعت خودروها در بزرگراهها یا تعیین سرعت توپ در ورزشها یا سرعت گلوله شلیک شده و…)

 

  • کاربردهای نظامی (کاربردهای عمدهی نظامی رادار در مراقبت1، ناوبری و کنترل آتش سلاحها میباشد.)

(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
تعداد صفحه : 111
قیمت : چهارده هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

دسته‌ها: مهندسی برق