فهرست مطالب

  • سال ششم شماره 2 (پاییز و زمستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1398/07/15
  • تعداد عناوین: 6
|
  • عباس کریمی، سید اسماعیل حسینی* صفحات 1-6
    آنتن های آرایه ای کاربردهای بسیار زیادی در سامانه های تجاری و نظامی دارند. از جمله در رادار، سامانه های مراقبتی، جنگ الکترونیک،   جهت یاب ها و... کاربرد دارند. شبکه تغذیه آنتن های آرایه ای یکی از قسمت های مهم آرایه ها است. در این مقاله یک شبکه تغذیه 1:8 با استفاده از فناوری جدید موج بر فاصله هوایی (RGW) در باند Ku طراحی و شبیه سازی شده است که قابل تعمیم به شبکه تغذیه 1:N دلخواه است. فناوری RGW دارای مزایای زیادی ازجمله تلفات کم، پهنای باند زیاد، حساسیت کم به خطای ساخت، قابل استفاده در فرکانس های بالا مانند موج میلی متری، قابلیت اتصال آسان به ادوات فعال و . . . است. شبکه تغذیه شبیه سازی شده دارای افت بازگشتی بهتر از dB 15- در پهنای باند فرکانسی GHz 18-15 است. همچنین تلف عبوری از دهانه ورودی به هرکدام از دهانه های خروجی حدود dB 9- است که مورد انتظار بود. همچنین تغییر اختلاف فاز از دهانه ورودی به هرکدام از دهانه های خروجی کم تر از یک درجه است.
    کلیدواژگان: رادار موج بر فاصله هوایی (RGW)، شبکه تغذیه آنتن آرایه ای، باند Ku، افت بازگشتی، تلف عبوری
  • هادی بیهقی، رضا فاطمی * صفحات 7-20

    یکی از عوامل بسیار مهم جهت حذف کلاتر در خروجی گیرنده رادار و افزایش ضریب بهبود فیلتر MTI، در رادار ردگیر کاهش ریپل تغذیه کاتد است. راه حل مناسب برای این موضوع، قرار دادن یک مدار پس رگولاتور، به صورت سری با تغذیه کاتد لامپ تقویت کننده است. در این مقاله مدار پس رگولاتور برای کاهش ریپل درون پالسی تغذیه کاتد یک فرستنده لامپی توان بالا برای رسیدن به ضریب بهبود dB 50 طراحی، شبیه سازی و ساخته شده و نتایج آزمایش حاصل از ساخت، ارائه شده است. ویژگی شاخص کار حاضر رسیدن به افت درون پالس کمتر از % 05/0 در تغذیه کاتد لامپ کلایسترون توان بالا با دامنه ولتاژ حدود KV 20 و جریان پالسی A 20 با زمان وظیفه % 7 است که موجب رفع محدودیت ضریب بهبود MTI، به واسطه ریپل تغذیه کاتد و رسیدن به ضریب بهبود dB 50 می شود. طراحی و ساخت مدار پیشنهادی، با فناوری نیمه هادی است که آن هم در نوع خود نوآوری می باشد.

    کلیدواژگان: پس رگولاتور، فرستنده، ضریب بهبود MTI، تغذیه کاتد، افت درون پالسی بسیار کم
  • یعثوب اقبالی، احمد عطایی، محمود فردوسی زاده * صفحات 21-30

    در این مقاله، یک روش جدید برای تخمین زاویه ورود با استفاده از ساختار آرایه خطی غیریکنواخت و مدل سازی ماتریس اندازه گیری        به صورت ماتریس DFT ارائه شده است. به منظور تخمین دقیق زاویه ورود با روش حسگری فشرده، فضای زاویه ای پیوسته باید با گام های کوچک تقسیم بندی شود. تقسیم بندی فضای زاویه ای پیوسته با گام های کوچک، منجر به افزایش همدوسی بین ستون های ماتریس اندازه گیری شده و تخمین زاویه ورود امکان پذیر نخواهد بود. برای حل مشکل بیان شده، در این مقاله یک روش جدید برای مدل سازی ماتریس اندازه گیری به صورت ماتریس DFT پیشنهاد می شود. برای افزایش دقت تخمین، لازم است که ابعاد ماتریس DFT یا به عبارتی دیگر تعداد آنتن های آرایه زیاد باشد. بالا بودن تعداد آنتن های آرایه موجب پیچیده شدن سیستم می شود. یک راه کار برای کاهش تعداد آنتن های آرایه، استفاده از آرایه خطی غیریکنواخت و تشکیل یک آرایه خطی یکنواخت به صورت مجازی است. آرایه مجازی خطی یکنواخت، با  برداری کردن ماتریس همبستگی سیگنال های دریافتی یک آرایه خطی غیریکنواخت به دست می آید. بالا بودن تعداد آنتن های آرایه مجازی منجر به افزایش ابعاد ماتریس DFT خواهد شد، بنابراین، تخمین زاویه های ورود منابع با دقت بالاتری صورت خواهد گرفت. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که تخمین زاویه ورود با استفاده از مدل سازی ماتریس اندازه گیری با ماتریس DFT عملکرد مناسبی دارد.

    کلیدواژگان: تخمین زاویه ی ورود، حسگری فشرده، ماتریس DFT، آرایه خطی یکنواخت مجازی
  • فرزاد اسکندری، محمود کریمی* صفحات 31-44
    جهت یابی منابع سیگنال و پرتوسازی از مهمترین مسائل در پردازش آرایه ای هستند که برای آنها روش های متعددی ارائه شده است. عملکرد همه این روش ها وابسته به مهیا بودن اطلاعاتی درباره پاسخ آرایه است. از جمله این اطلاعات، مکان واقعی عناصر آرایه نسبت به یکدیگر و بهره و فاز هر عنصر و ضرایب تزویج متقابل میان عناصر آرایه است. در عمل آنچه که در اختیار ما قرار دارد تنها مقادیر نامی این متغیرهاست که معمولا با مقادیر واقعی تفاوت دارد. بسته به اینکه پاسخ واقعی آرایه تا چه حد از مقدار نامی خود متفاوت باشد، کیفیت جهت یابی و پرتوسازی می تواند به صورت قابل توجهی تنزل یابد. برای کاهش این تنزل کیفیت، لازم است که متغیرهای مجهول، تخمین زده شوند. برخی از انواع روش های ارائه شده برای تخمین این متغیرها را روش های خودکالیبراسیون می نامند. در این مقاله عملکرد چهار روش خودکالیبراسیون برای تخمین شکل آرایه با استفاده از شبیه سازی بررسی و با یکدیگر مقایسه می شود. البته پیش از بررسی عملکرد این چهار روش، سعی شده است که با دست کاری در ساختار این روش ها بتوان در عملکرد آن ها بهبود ایجاد کرد. در این مقاله همچنین یک روش خودکالیبراسیون بر پایه جست و جوی گرادیانی ارائه شده و عملکرد آن با استفاده از شبیه سازی های متنوع بررسی و با روش های دیگر مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: جهت یابی آرایه ای، خودکالیبراسیون شکل آرایه، پاسخ آرایه، برازش زیرفضا
  • سید روح الله ثمره * صفحات 45-57

    در این مقاله روشی برای شکل دهی پرتو دیجیتال بهینه در رادار روزنه مصنوعی چرخشی زمین پایه به منظور بیشینه شدن نسبت سیگنال به نویز (SNR) در تصویر ارائه گردیده است. در این روش با استفاده از یک آرایه از عناصر گیرنده، ضرایب مختلط وزن دهی کانال های مختلف گیرنده به منظور بیشینه شدن مقدار SNR با حل یک مساله بهینه سازی و تجزیه مقادیر ویژه محاسبه می شود. مساله بهینه سازی مذکور بر اساس مدل سازی داده در هر برد و تشکیل تصویر به روش فیلتر منطبق و محاسبه SNR در هر پیکسل تصویر بر حسب ضرایب وزن دهی کانال های گیرنده به دست آمده و در نهایت ضرایب بهینه هر برد به صورت بردار ویژه متناظر با بزرگترین مقدار ویژه یک ماتریس حاصل از هندسه و پارامترهای سامانه ارائه گردیده است. شبیه سازی ها، برتری روش پیشنهادی در افزایش SNR تصویر -به ویژه در بردهای دور- در مقایسه با شکل دهی پرتو به روش های دیگر شکل دهی پرتو دیجیتال را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: رادار روزنه مصنوعی، رادار روزنه مصنوعی چرخشی، شکل دهی پرتو دیجیتال، بهینه سازی، تجزیه مقادیر ویژه
  • سید محمد کرباسی، محمد مهدی نقش*، مریم مسجدی، محمدحسن باستانی صفحات 59-71
    در این مقاله، مسئله طراحی دنباله کد فرستنده به منظور بهبود کارآیی آشکارسازی یک هدف گسترده در حضور تداخل را در نظر می گیریم. پاسخ ضربه هدف (TIR) به دو صورت مدل می شود: ضرب پاسخ ضربه قطعی در یک ضریب انعکاس نامعلوم و یا به صورت بردار تصادفی گوسی با کوواریانس معلوم. برای هر یک از دو مدل مذکور، قید نسبت پیک به توان متوسط و قید شباهت را به صورت مجزا، به مسئله طراحی کد اعمال می کنیم. در مدل اول، کارآیی آشکارساز آزمون نسبت درست نمایی تعمیم یافته (GLRT)، به طور یکنوا به نسبت سیگنال به اختلال باضافه نویز (SINR) وابسته است. بنابراین، با بیشینه کردن SINR، کد را طراحی می کنیم. مسئله بهینه سازی حاصل، غیرمحدب بوده که برای حل آن یک روش جدید پیشنهاد می کنیم. در مدل دوم، وابستگی کارآیی آشکارساز بهینه به پارامترهای مسئله، بسیار پیچیده است. بنابراین، از اطلاعات متقابل بین TIR و اکوی دریافتی، به عنوان معیار طراحی استفاده می کنیم. برای حل مسئله بهینه سازی غیرمحدب حاصل، یک روش تکرار بر اساس روش MM (Majorization-Minimization) ارائه می کنیم. هم چنین، روش پیشنهادی را در مقابل عدم قطعیت در دانش اولیه در مورد تداخل، مقاوم سازی می کنیم. نتایج و تحلیل های عددی، موثر بودن روش های پیشنهادی در مقایسه با روش های موجود را نشان می دهند.
    کلیدواژگان: اطلاعات متقابل، کارآیی آشکارسازی، طراحی کد، طراحی مقاوم، هدف گسترده
|
  • Abas Karimi, Seyed Esmaeil Hosseini * Pages 1-6
    Array antennas have many applications in civil and military systems such as: radar, surveillance systems, direction finders, electronic warfare (EW), etc. Feed network is one of the main parts of array antennas. In this paper a 1:8 corporate feed network based on the new waveguide technology referred to as ridge gap waveguide (RGW) at Ku band is designed and simulated which can be extended to any arbitrary 1:N feed network. The main advantages of RGW technology are: low loss, broad bandwidth, low sensitivity to manufacturing errors, usability at high frequencies like millimeter waves, easy integration of active components, etc. Return loss of the simulated feed network is better than -15 dB at 15-18 GHz frequency band. Furthermore, the insertion loss from the input to each output is almost -9dB which is as expected, and also the change of phase difference from input to each output is less than 1 degree.
    Keywords: Ridge Gap Waveguide (RGW), Array Antenna Feed Network, Ku-Band, Return Loss, Insertion Loss
  • Hadi Beyhaghi, Reza Fatemi * Pages 7-20

    In MTI tracking radars, one of the main factors for canceling clutter at the radar transmitter output and increasing MTI filter improvement factor is the reduction of cathode power supply voltage ripples. Voltage ripples can be compensated by inserting a post regulator circuit at the output of the amplifier tube. In this paper, the post-regulator circuit needed to reduce the intra-pulse ripple of a X -band 75KW Klystron transmitter, in order to achieve a 50dB MTI improvement factor is first simulated and then designed and implemented and the test results are presented. The main feature of the presented work is the design and implementation of a post-regulator circuit for a 0.05% voltage ripple level in a high frequency X -band 75 KW Klystron transmitter with a 20KV voltage level and 20A current with a 7% duty cycle. The presented circuit has been implemented with semiconductor technology, which by itself, is an innovation in the circuits of this type.

    Keywords: Post Regulator, Transmitter, MTI Improvement Factor, Cathode Power Supply Very Low Intra-Pulse Ripple
  • Yasoub Eghbali, Ahmad Ataee, Mahmoud Ferdosizade * Pages 21-30

    In this paper, a new method is proposed to estimate the direction of arrival (DOA) using non-uniform linear array structure and modeling the measurement matrix as a DFT matrix. In order to estimate the DOA using compressive sensing (CS), continuous angle space should be divided into a discrete set using small steps. This division, leads to the increment of mutual coherence between columns of the measurement matrix and performance of the sparse recovery algorithms is degraded. To solve this problem, we propose a new method in which DFT matrix with mutual coherence of zero is used as the measurement matrix. In order to increase the accuracy of estimation, the size of DFT matrix or the number of antennas should be increased. Implementation of an array with large number of antennas is complex and expensive. A solution to decrease the number of antennas is using a non-uniform linear array and constructing a virtual uniform linear array. A virtual uniform linear array can be constructed by vectorizing the correlation matrix of the received signal of a non-uniform linear array. Increasing the number of antennas in the virtual array will increase the size of DFT matrix. Therefore, the accuracy of DOA estimation will be increased. Simulation results show that DOA estimation using compressive sensing, based on DFT measurement matrix, has a good performance in terms of mean square error of estimation.

    Keywords: Direction of Arrival Estimation, Compressive Sensing, DFT Matrix, Virtual Uniform Linear Array
  • Farzad Eskandari, Mahmoud Karimi * Pages 31-44
    Estimating the direction of arrival and beamforming are among the most important issues in array signal processing for which a variety of methods have been proposed. With few exceptions, these methods require an exact knowledge of array response including the knowledge of sensors’ positions, sensors’ gain/phase responses and mutual coupling coefficients between sensors. There are uncertainties about these array response parameters as we usually have their nominal values which are different from the actual metrics. The performance of DOA estimation and beamforming algorithms degrade severely because of these uncertainties. To solve this problem and reduce the performance degradation, it is necessary to estimate these unknown parameters. In this paper, we use simulations to study and compare the performance of several so-called self-calibration methods in the presence of array shape error. However, before performance investigation, it is attempted to improve the performance of these methods by manipulating their structure. In addition, in this paper, a self-calibration method based on the gradient search is proposed. Various simulations are used to evaluate the performance of this method and compare it with other self-calibration methods.
    Keywords: Direction-of-Arrival estimation, Array Response, Array Shape Self-Calibration, Subspace Fitting
  • Seyed Rohollah Samare * Pages 45-57

    In this paper a method for optimal digital beamforming in ground-based circular synthetic aperture radar in order to maximize the image signal to noise ratio (SNR) is proposed. In this method to maximize the image SNR, an array of receiver elements is used and the complex weighting coefficients of receiver channels are computed by solving an optimization problem and eigenvalue decomposition. The optimization problem is formed based on data modeling in each range and matched filter image formation and SNR computation in each image pixel versus excitation coefficients. Finally, optimal weighting coefficients of each range are computed as the eigenvector corresponding to the largest eigenvalue of a matrix related to the geometry and parameters of the system. Simulations illustrate the superiority of the proposed method in increasing image SNR over other digital beamforming methods, especially at long ranges.

    Keywords: Synthetic Aperture Radar (SAR), Circular Synthetic Aperture Radar (CSAR), Digital Beamforming, Optimization, Eigenvalue Decomposition
  • Seyed Mohammad Karbasi, Mohammad Mahdi Naghsh *, Maryam Masjedi, Mohammad Hasan Bastani Pages 59-71
    We consider the problem of transmit code design to enhance the detection performance of an extended target embedded in clutter. We model the target impulse response (TIR) in two frameworks, either via the product of a deterministic TIR with an unknown reflection factor or as a Gaussian random vector (with known covariance). For both frameworks, we impose either the peak-to-average-power ratio or the similarity constraints on the sought code, separately. In the former framework, the performance of the generalized likelihood-ratio test depends monotonically on the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) of the detector. Hence, we cope with the code design, maximizing the SINR. The resulting optimization problem is non-convex, and we propose a novel approach to tackle it. In the latter, dependence of the optimal detector’s performance on the metrics is too complex for code design. Consequently, we employ the mutual information between the TIR ensemble and the received echo as the design metric. We devise an iterative method based on majorization-minimization technique to deal with the resulting non-convex constrained problem. We make the proposed method robust to deal with uncertainties about prior knowledge of clutter and interference. Numerical analyses highlight the effectiveness of the proposed methods comparing to their counterparts.
    Keywords: Code Design, Detection Performance, Extended Target, Mutual Information, Robust Design