فهرست مطالب

فصلنامه رادار
سال ششم شماره 1 (پیاپی 19، بهار و تابستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/01/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سجاد ایمانی، محمد مهدی نایبی*، مهدی رشید، رضا خسروی صفحات 1-8
    در این مقاله، مسئله طراحی توام بردارهای ضرایب شکل دهی ارسال و دریافت توان در رادار آرایه ای برای بهبود نسبت سیگنال به تداخل بعلاوه نویز برای یک هدف نقطه ای و در حضور چندین تداخل کننده وابسته به سیگنال در نظر گرفته شده است. یک الگوریتم ترتیبی مبتنی بر بهینه سازی محدب ارائه شده است که در هر تکرار از آن، بردارهای ضرایب شکل دهی ارسال و دریافت  توان محاسبه می شوند. مسئله مورد نظر علاوه بر قید توان، با قید پوش ثابت (هم دامنه بودن ضرایب شکل دهی پرتو توان) برای بردار شکل دهی ارسال نیز مقید شده، که در عمل یک قید بسیار مهم است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با رادار آرایه فازی متداول، توانایی بیشتری در حذف تداخل دارد، همچنین مشاهده می شود که با اعمال قید پوش ثابت بر روی بردار شکل دهی ارسال، می توان به بازدهی رادارهای آرایه ای فعال نامقید با دقت بالایی نزدیک شد.
    کلیدواژگان: رادار آرایه فعال، رادار چند ورودی چند خروجی، نسبت سیگنال به تداخل به‎علاوه نویز، بردار شکل دهی
  • حمید غریب، سید آرش احمدی* صفحات 9-16
    با افزایش فرکانس، ضریب کیفیت نوسان سازها کاهش پیدا کرده و باید به دنبال روش های جدید برای کاهش نویز فاز نوسان سازها بود.  نوسان سازهای پوش- پوش قابلیت بهبود نویز فاز را دارند. در این مقاله یک نوسان ساز پوش- پوش کنترل شونده با ولتاژ در محدوده فرکانسی MHz 1200 تا MHz 1400 به کمک نرم افزار ADS طراحی، شبیه سازی و ساخته شده است. نوسان ساز پوش-پوش از دو نوسان ساز مشابه کولپیتس که در محدوده فرکانسی MHz 600 تا MHz 700 نوسان کرده و از طریق یک مدار تزویج فاز به هم متصل هستند، تشکیل شده است. یک مدار ترکیب کننده، خروجی زیر نوسان سازها را با هم ترکیب کرده، در نتیجه مولفه اصلی و هارمونیک های فرد حذف و هارمونیک دوم و سایر مولفه های زوج در خروجی ظاهر می شود. که با این روش نویز فاز dB9 نسبت به حالتی که زیر نوسان ساز ها به تنهایی در محدوده MHz 1200 تا MHz 1400 نوسان کنند، بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: نوسان ساز پوش- پوش، نویز فاز، نوسان ساز کنترل شونده با ولتاژ
  • نرجس حسنی خواه، سیاوش امین نژاد*، غفار درویش، محمدرضا منیری صفحات 17-26
    پردازش وفقی زمانی- مکانی (STAP) یک روش اساسی در بهبود عملکرد رادارهایی است که در حضور اختلالات شدید دینامیکی مانند کلاتر و جمینگ عمل می کنند. عملکرد STAP بر اساس نمونه برداری با نرخ بسیار بالا از سیگنال هایی است که به طور هم زمان از چندین آرایه آنتنی و تعدادی پالس دریافت شده اند. لذا، حجم محاسبات بسیار بالا بوده و پیاده سازی آن نیز دشوار است. در این مقاله، روش چند برداری برای کاهش حجم محاسبات STAP ارائه گردیده است. نتایج پیاده سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی علاوه بر کاهش حجم محاسبات منجر به کاهش منابع سخت افزاری، کاهش توان مصرفی و افزایش حداکثر فرکانس عملیاتی نیز می شود. به طور مثال، حجم محاسبات با 6 آرایه آنتنی، 10 پالس دریافتی و 200 نمونه فاصله با اندازه بردار 17، GFLOPs 28.1 با حداکثر فرکانس  MHz 278 و زمان اجرایμs  262 روی تراشه Arria 10 به دست آمده است. بنابراین، روش چند برداری می تواند نیازمندی های زمان- آنی وزن های STAP را برآورده سازد. الگوی وفقی زاویه- داپلر و تست استاتیکی برای آشکارسازی هدف نشان می دهند که استفاده از روش مذکور برای محاسبه وزن ها بسیار کاربردی است.
    کلیدواژگان: پردازش وفقی زمانی- مکانی، جمینگ، رادار هوایی، کلاتر
  • محمود فردوسی زاده نایینی*، یعثوب اقبالی، فرهاد مرادی صفحات 27-36
    در این مقاله، استفاده از آنتن های جهتی برای افزایش دقت تخمین زاویه ورود در حضور تزویج مقابل در آرایه دایروی یکنواخت پیشنهاد شده است. آرایه دایروی یکنواخت به دلیل توانایی در تخمین زاویه ورود به صورت یکنواخت در محدوده 0 الی 360 درجه از اهمیت بالایی برخوردار است. از طرفی با توجه به ساختار آرایه دایروی یکنواخت، در مقایسه با آرایه خطی یکنواخت، اثر تزویج در آن شدیدتر است. در این مقاله نشان خواهیم داد که استفاده از آنتن های جهتی، موجب بهبود دقت تخمین زاویه ورود می گردد. به منظور جبران اثر تزویج متقابل بر عملکرد تخمین زاویه ورود از کالیبراسیون خودکار استفاده می کنیم. در روش پیشنهاد شده، زاویه ورود و ضرایب تزویج با یک روند تکراری تخمین زده می شوند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که استفاده از آنتن های جهتی و روش پیشنهادی جهت تخمین ضرایب تزویج، دقت تخمین زاویه ورود را در حضور تزویج متقابل به صورت قابل ملاحظه ای بهبود می بخشد.
    کلیدواژگان: زاویه ورود سیگنال، آرایه دایروی یکنواخت، آنتن های جهتی و تزویج متقابل
  • هادی زیانی*، مهدی کرکی صفحات 37-48
    در مساله تخمین زاویه ورود ناهمدوس، هدف تعیین زاویه ورود فقط بر اساس اندازه سیگنال دریافتی از حسگرهای آرایه است. مزیت روش ناهمدوس این است که با وجود خطاهای فازی موجود در حسگرها و یا شیفت دهنده های فاز، می توان زاویه ورود را تخمین زد و حساسیت روش نسبت به خطاهای فازی کم است. در این مقاله، از یک روش تخمین فرکانس برای تخمین زاویه ورود استفاده شده است که به سادگی با روش های مبتنی بر تبدیل فوریه گسسته سریع، قابل پیاده سازی است. همچنین، برای رفع ابهام و حل معادلات غیرخطی از یک هدف مرجع با توان ارسالی بالا استفاده شده است. نتایج شبیه سازی در هر دو حالت آرایه خطی و آرایه دو بعدی صفحه ای، کارآیی روش ارایه شده و مقاوم بودن نسبت به خطای فاز را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: تخمین زاویه ورود، ناهمدوس، آرایه خطی، آرایه صفحه ای، تخمین فرکانس، تبدیل فوریه سریع
  • حسن فرسی*، رضا صالح صفحات 49-60
    با توجه به قابلیت های فراوان تصاویر پلاریمتریک راداری به عنوان یک منبع اطلاعات راهبردی، استفاده از آنها در کاربردهای نظامی و تجاری، رشد روزافزونی دارد. یکی از موضوع های مهم و مورد علاقه پژوهشگران، بحث طبقه بندی این تصاویر است. لذا در این مقاله، ساختار یک طبقه بند شورایی مبتنی بر روش نمایش تنک که به صورت تطبیقی برای دو دسته از پیکسل ها مرزی و غیرمرزی تصاویر پلاریمتریک اجرا می شود، ارائه گردیده است. در این طرح جنبه های مختلف (طبقه بندهای پایه و تنوع آنها، ساختار طبقه بند شورایی، قابلیت اطمینان، قاعده ترکیب، ویژگی های پلاریمتریک و بافت و اطلاعات زمینه ای) مد نظر قرار گرفته است. جهت طراحی قاعده ترکیب طبقه بندهای پایه، از یک روش پیشنهادی مبتنی بر پارامتر قابلیت اطمینان و برای کاهش گسستگی های ناخواسته در خروجی طبقه بند شورایی، از یک مرحله پس پردازش استفاده شده است. نتایج پیاده سازی الگوریتم های پیشنهادی بر روی نمونه تصویر پلاریمتریک، حاکی از برتری آنها نسبت به سایر روش های متداول است.
    کلیدواژگان: تصاویر پلاریمتریک راداری، طبقه بندی شورایی، قاعده ترکیب، طبقه بند مبتنی بر نمایش تنک، قابلیت اطمینان، پس-پردازش
|
  • Mohammad Mahdi Nayebi *, Mahdi Rashid, Reza Khosravi Pages 1-8
    In this paper, the problem of joint optimization of transmit–and-receive Beamforming vectors in array radar is considered. Here, our goal is to maximize the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) for a point like target in the presence of multiple signal dependent interferences. Therefore, we propose an iterative algorithm, which is based on the convex optimization solution and in each iteration of it, the constrained transmit beamformer is designed by a relaxation and randomization technique. In addition to power constraint, the constant envelop constraint on the transmit beamformer is considered which is important in practice. Simulation results show that the proposed method is able to achieve a higher SINR in comparison with the conventional phased array radar. it is also possible to get close to the performance of non-constrained method by considering the constant envelop constraint.
    Keywords: Active Array Radar, Multiple-Input Multiple-Output Radar, SINR, Beamforming Vector
  • Hamid Gharib, Seyyed Arash Ahmadi * Pages 9-16
    In microwave oscillators, the quality factor of the resonators decreases with an increasing frequency. There exist some methods for compensating the losses in the resonators. The push-push configuration is able to improve the oscillator phase noise. In this work, a push-push voltage-controlled oscillator utilizing a parallel coupled resonator has been designed for the frequency range of 1200-1400 MHz. The push-push oscillator consists of two similar Collpits oscillators, which are designed for the frequency range of 600-700 MHz. These sub-oscillators are coupled by a phase coupling network and with 180 degrees phase difference. The in-phase combiner combines the even harmonics of each sub-oscillator and cancels the fundamental and odd harmonics. The overall oscillation of the push-push oscillator consists of the second and even harmonics of the sub oscillators. By this technique, the phase noise is improved 9 dB compared to the case of the stand-alone oscillation of each sub circuit at the output frequency.
    Keywords: Push-push Oscillator, Phase Noise, Voltage Controlled Oscillator
  • Narjes Hasanikhah, Siavash Aminnejad *, Darvish Ghafar, Mohammad Reza Moniri Pages 17-26
    Space-Time Adaptive Processing (STAP) is a fundamental technique in improving the performance of radars which are acted in the presence of severe dynamic disturbances such as clatter and jamming. STAP operation is based on very high sampling rates from signals received simultaneously from several antenna arrays and a number of pulses. Therefore, the volume of computation is very high and its implementation is difficult. In this paper, multi-vector method is proposed to reduce the amount of STAP calculations. Implementation results show that the proposed method, in addition to reducing the computational volume, leads to reduced hardware resources, reduced power consumption and increased maximum operating frequency. For example, the calculation volume for 6 antenna arrays, 10 receiving pulses and 200 range samples with a vector size of 17 is obtained 28.1 GFLOPS with maximum frequency of 278 MHz, and the computation time of 262 μs on the Arria 10 chip. Therefore, the multi-vectoring method can meet the real-time requirements of STAP weights. Angle-doppler adaptive pattern and the static test for the target detection indicate that using of the above method is very practical for calculating weights.
    Keywords: airborne radar, Clutter, jamming, Space-time adaptive processing
  • Mahmoud Ferdosizadeh Pages 27-36
    In this paper, a method is proposed to compensate the effect of mutual coupling in a Uniform Circular Array (UCA) with directional antennas. UCA is a suitable array geometry, because it leads to uniform precision of Direction of Arrival (DoA) estimation over the entire range of azimuth angles in [0,360] degree. However, the mutual coupling effect of a UCA can be much stronger than that of a uniform linear array (ULA). In this paper, we will show that using directive antennas will improve the accuracy of direction of arrival estimation. In order to reduce the effect of mutual coupling on the performance of direction of arrival estimation, an auto-calibration method will be proposed. In the proposed algorithm, direction of arrival and mutual coupling matrix are estimated using an iterative method. Simulation results show that a UCA with application of the proposed algorithm has a better performance in comparison to the array with isotropic antennas at the presence of mutual coupling.
    Keywords: Signal Direction of Arrival, Uniform Circular Array, Directive Antenna, Mutual Coupling
  • Hadi Zayyani * Pages 37-48
    In non-coherent Direction Of Arrival (DOA) estimation, the goal is to determine DOA based only on the magnitude of the received sensor array signal. The advantage of the non-coherent DOA estimation is its robustness against phase errors; despite phase errors present in both sensors and phase shifters, direction of arrival can be estimated. In this paper, DOA is estimated using a frequency estimation technique which can be simply implemented by discrete Fast Fourier Transform (FFT) methods. In addition, for removing the ambiguity and solving the nonlinear equations, a reference target with high power emission is used. Simulation results, in both linear and plane array cases show the efficiency and robustness of the proposed algorithm against phase errors.
    Keywords: Direction of Arrival Estimation, Non-Coherent, Linear Array, Rectangular Array, Frequency Estimation, Fast Fourier Transform
  • Hasan Farsi *, Reza Saleh Pages 49-60
    Due to numerous capabilities of polarimetric radar images as a source of strategic information, their use in military and commercial applications is rapidly growing. One of the important topics of interest to researchers is the classification of these images. So in this paper, the structure of an ensemble of classifiers based on sparse representation technique is presented which classifies adaptively two sets of border and non-border pixels in a polarimetric image. In this plan, various aspects such as base classifiers and their diversity, ensemble of classifier structure, reliability, combination rule, polarimetric and texture features and contextual information are considered. For designing the combination rule of base classifiers, a method based on reliability parameter is proposed. Also, a post-processing stage is used for reducing the unwanted discretion in the output of the ensemble of classifiers. Implementation of the proposed algorithms on a benchmark PolSAR image, demonstrates their superiority over that of traditional techniques.
    Keywords: PolSAR Data, Ensemble Classification, Rule Combination, Sparse Representation-Based Classifiers, Reliability, Post-Processing