فهرست مطالب
فصلنامه رادار
سال هفتم شماره 2 (پیاپی 22، پاییز و زمستان 1398)
- تاریخ انتشار: 1399/05/09
- تعداد عناوین: 12
-
-
صفحات 1-14تعیین موقعیت آنتن در سامانه های رادار دهانه مصنوعی بسیار حایز اهمیت است و لازم است در طراحی زیرسامانه ناوبری آن، منابع مختلف خطا و نقش آنها در دقت نتایج ناوبری مورد توجه قرار گیرد. با توجه به رفتار خطاهای ناوبری اینرسی و ناوبری ماهواره ای، تلفیق داده حسگرهای اینرسی با سامانه های موقعیت یابی ماهواره ای، روشی متداول برای دست یابی به نتایج ناوبری با دقت بالا است. با این وجود، ملاحظات رادار دهانه مصنوعی استفاده از نتایج ناوبری تلفیقی را در بازه تصویربرداری با مشکل مواجه می کند. بنابراین، در بازه تصویربرداری فقط از نتایج ناوبری اینرسی استفاده می شود و نتایج ناوبری تلفیقی تنها به عنوان شرایط اولیه برای آن در نظر گرفته می شود. تخمین دقت این شرایط اولیه و پیش بینی رشد خطای ناوبری اینرسی ناشی از آن، در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به این که فیلتر کالمن توسعه یافته پرکاربردترین ابزار برای تلفیق حسگرهای اینرسی و داده های ماهواره است، درایه های ماتریس کوواریانس حالت آن بیانگر دقت نتایج ناوبری تلفیقی خواهد بود. در این پژوهش برای سناریوی پروازی رادار دهانه مصنوعی که مسیر نامی آن یک مسیر مستقیم با سرعت ثابت است، ماتریس کوواریانس حالت در شرایط پایا و نیز بعد از قطع شدن داده ماهواره به صورت تحلیلی محاسبه و درستی آن به کمک شبیه سازی بررسی شده است. به طور مشخص دقت تخمین موقعیت، سرعت و زوایای جهت گیری آنتن بر حسب سطح نویز حسگرهای اینرسی و داده های ماهواره محاسبه شده است. نتایج به دست آمده در این پژوهش می تواند در طراحی و یا انتخاب سامانه ناوبری مناسب برای کاربرد رادار دهانه مصنوعی مورد استفاده قرار گیرد.کلیدواژگان: سامانه ناوبری اینرسی، سامانه جهانی موقعیت یابی ماهواره ای، رادار دهانه مصنوعی، فیلتر کالمن، ماتریس کوواریانس
-
صفحات 15-23در مکان یابی مشارکتی از اطلاعات تمامی گره های شبکه در تخمین مکان گره های مجهول استفاده می شود. بنابراین، در یک شبکه متراکم حجم اطلاعاتی که باید پردازش شود بسیار بالا خواهد بود. از این رو، در این مقاله الگوریتمی جهت انتخاب چند گره از بین تمامی گره های موجود برای مشارکت در تخمین مکان گره هدف ارایه شده است که این کار حجم محاسبات را بسیار کاهش می دهد. فرض بر این است که تخمین مکان گره هدف بر اساس اندازه گیری فاصله گره هدف تا سایر گره ها و با در اختیار داشتن اطلاعاتی که سایر گره ها از مکان خود به اشتراک می گذارند انجام می شود. بر این اساس معیاری که به منظور انتخاب گره های شرکت کننده در مکان یابی گره هدف در نظر گرفته می شود با توجه به کران کرامر رایو به دست آمده و دقت فاصله های اندازه گیری شده بین گره ها، موقعیت نسبی گره ها و نیز میزان عدم اطمینان در اطلاعاتی که گره ها از مکان خود در اختیار دارند را در نظر می گیرد و می توان آن را به سرعت محاسبه کرد. الگوریتمی که در این مقاله پیشنهاد شده است گرچه حجم محاسباتی را در یک شبکه با تراکم بالا بسیار کاهش می دهد ولی با توجه به نتایج شبیه سازی های انجام گرفته عملکرد آن نزدیک به حالتی است که از اطلاعات تمامی گره های همسایه در مکان یابی استفاده شود.کلیدواژگان: مکان یابی، مشارکتی، انتخاب گره، شبکه توزیع شده
-
صفحات 25-37
تخمین سطح مقطع راداری RCS با استفاده از روش های میدان نزدیک به علت کم کردن هزینه اندازه گیری اهمیت زیادی دارد. این تحقیق به دنبال پیاده سازی سامانه بازسازی RCS با استفاده از تصویربرداری میدان نزدیک، با حجم پردازشی پایین، در محیط آزمایشگاه است. به این منظور یک عدسی فراسطح با ابعاد cm 10×10 در باند فرکانسی GHz 12-10 طراحی و به کار گرفته شده و توانسته است پهنای پرتو آنتن استفاده شده را به کمتر از نصف برساند. بازدهی روزنه و پهنای باند dB 1- برای عدسی به ترتیب 32٪ و 7٪ به دست آمده است. سپس با استفاده از عدسی، RCS یک جسم فرضی با روش تصویربرداری میدان نزدیک، با حذف مرحله استخراج تصویر از میدان های دریافتی و فقط با استفاده مستقیم از میدان های دریافتی، بازسازی شده و با RCS دقیق مقایسه شده است. نتایج نشان دهنده بهبود RCS محاسبه شده علاوه بر کاهش حجم پردازشی (با حذف مرحله بازسازی تصویر) و همچنین کاهش فاصله اندازه گیری است.
کلیدواژگان: سطح مقطع راداری، تصویربرداری میدان نزدیک، عدسی پهن باند مایکروویو، فرا سطوح -
صفحات 39-46
در این مقاله یک نوسان ساز با نویز فاز کم در باند S میکروویو مبتنی بر فناوری موجبر مجتمع در زیرلایه ارایه شده است. رزوناتور موجبر مجتمع در زیرلایه استفاده شده به شکل پنج وجهی منتظم اختیار شده و از ضریب کیفیت مناسبی برخوردار است. تاکنون این شکل از تشدیدگر موجبر مجتمع در زیرلایه در تحقیقات گذشته ارایه نشده است. تشدیدگر مورد نظر در نرم افزار HFSS و با زیرلایه RO4003 با ضخامت mil 20 شبیه سازی گردیده و ضریب کیفیت بار شده حدود 72 به دست آمده است. شبیه سازی نوسان ساز در نرم افزار ADS انجام گرفته و نتایج ساخت نوسان ساز نشان دهنده نویز فاز بهتر از dBc/Hz140- در انحراف فرکانسیMHz 1 می باشد. فرکانس نوسان GHz 16/3 با توان خروجی dBm 1/9 و هارمونیک کمتر از dBc 40- است. نوسان ساز ساخته شده برای کاربردهای فرکانس بالا و قیمت پایین مناسب است.
کلیدواژگان: نوسان ساز با نویز فاز کم، تشدیدگر با ضریب کیفیت بالا، موجبر مجتمع در زیرلایه (SIW) -
صفحات 47-57در این مقاله، یک دیپلکسر مایکروویوی با ابعاد بسیار کوچک با استفاده از ساختارهای موجبری مجتمع شده در زیر لایهو بر پایه ساختارهای فراماده برای کاربردهای WLANو WiMAX ارایه شده است. دیپلکسر پیشنهادی با ترکیب دو فیلتر میان گذر که در باندهای فرکانسی مربوط به فرستندگی و گیرندگی آنتن کار می کنند، طراحی شده است. اساس کار دیپلکسر پیشنهادی بر پایه روش مد میرا شوندهبنا نهاده شده است. به منظور کاهش ابعاد ساختار پیشنهادی، در طراحی فیلترهای استفاده شده در دیپلکسر، از موجبرهای مجتمع شده در زیر لایه نصف شدهاستفاده شده است. برای کاهش بیشتر ابعاد دیپلکسر طراحی شده، از ساختارهای چپ گرد-راستگرد استفاده شده است. زمانی که موجبر زیر فرکانس قطع خود کار می کند، ε ساختار منفی می شود بنابراین ثابت انتشار (k) در فرکانس های زیر فرکانس قطع موجبر یک عدد موهومی خواهد شد که در این صورت از انتشار موج جلوگیری می شود. از این رو، به این حالت مد میرا شونده یا مد محو شونده گفته می شود. از آن جایی که مکمل حلقه های تشدیدی شکاف دار فرکتال اساسا مانند یک دوقطبی الکتریکی عمل می کنند، بنابراین، قادر خواهند بود در یک محدوه فرکانسی محدود ε منفی تولید نمایند. حال چنان چه از FCSRRها در ساختارهای موجبری مجتمع شده در زیر لایه و در زیر فرکانس قطع آن ها استفاده شود، FCSRRها توانایی آن را دارند که در یک محدوه فرکانسی محدود علامت ε اصلی ساختار را معکوس کنند. بر همین اساس با حک کردن FCSRRها روی سطح موجبر، ε منفی اصلی ساختار در زیر فرکانس قطع موجبر به ε مثبت تبدیل خواهد شد. بنابراین، انتشار موج جلو رونده خواهیم داشت. بر همین اساس و بر پایه روش مد میرا شونده، یک دیپلکسر مایکروویوی در فرکانس های GHz 4/2 و GHz 5/3 طراحی شده است. ابعاد دیپلکسر پیشنهاد شده برابر gλ 09/0 × gλ 30/0 است. دیپلکسر پیشنهادی دارای خصوصیاتی هم چون ابعاد بسیار کوچک، تلفات بسیار کم، ایزولاسیون مناسب و طراحی آسان می باشد.کلیدواژگان: دیپلکسر مایکروویوی، موجبرهای مجتمع شده در زیرلایه، ساختارهای فراماده، مکمل رینگ های رزونانسی شکاف دار فرکتال، تکنیک مد میرا شونده، ابعاد کوچک
-
صفحات 59-65اهمیت کاهش نویز فاز نوسان ساز در اکثر تجهیزات رادیویی از جمله سامانه های ارتباطی، حسگرهای رادیویی و رادار، منجر به ارایه راه کارهایی شده است که یکی از آنها فعال سازی مشدد در ساختار نوسان ساز است. در این مقاله با ارایه و تحلیل ایکس نمونه نشان داده شده است که فعال سازی مشدد در همه موارد منجر به اصلاح نویز فاز نمی شود و بستگی به مدل مشدد و جای گاه آن در نوسان ساز دارد. هم چنین نشان داده شده است که طراحی نوسان سازها با بهره گیری از حلقه بازخورد فعال اضافه همواره در کاهش نویز فاز موثر نمی باشد. مشددهایی که مقاومت معادل آنها در مسیر حلقه نوسان ساز قرار دارند، به منظور دست یابی به نویز فاز مطلوب نیازی به حلقه فعال مشدد نداشته و تلفات به صورت کامل توسط تنها تقویت کننده مدار که نقش نوسان مدار را نیز بر عهده دارد، جبران می گردد. به منظور مقایسه دو ساختار نوسان ساز با مشددهای RLC سری و هم چنین مشدد RLC با وجود مقاومت موازی با خازن بررسی گردیده اند که در حالت اول با وجود حلقه های بازخورد فعال مشدد نویز فاز تغییر نکرد و در حالت دوم نویز فاز به اندازه dB18 کاهش یافت.کلیدواژگان: تلفات مشدد، حلقه بازخورد فعال، نویز فاز، نوسان ساز
-
صفحات 67-75
کشف و جهت یابی سیگنال رادارهای پهن باند (LPI) ، یک چالش جدی در حوزه پردازش سیگنال است. رادارهای جدید، می توانند پارامترهای سیگنال ارسالی خود را از یک پالس به پالس دیگر تغییر دهند و سیگنال خود را در حوزه زمان یا فرکانس گسترش دهند. درگذشته جهت یاب های راداری، با پهنای باند کم طراحی می شدند تا به حساسیت بیشتر و برد بلندتر دست پیدا کنند. افزایش پهنای باند در این جهت یاب ها باعث کاهش SNR و احتمال کشف رادارها می گردد. در این مقاله، برای جهت یابی سیگنال پهن باند یک طرح برای افزایش احتمال کشف و استخراج جهت ورود سیگنال را ارایه می کنیم. در این طرح از دو آنتن جهتی استفاده می شود که سیگنال دریافتی توسط یک آنتن به عنوان مرجع و فیلتر منطبق برای کانال دیگر عمل می کند تا بهره پردازش مناسبی به دست آید. در این روش برخلاف روال های مرسوم، نیازی به دانستن مشخصات سیگنال ارسالی توسط رادار نیست و حتی می توان رادارهای شبه نویز و طیف گسترده را نیز کشف و جهت یابی کرد. در این طرح ازنظر تیوری، محدودیتی برای پهنای باند سیگنال دریافتی وجود ندارد. در این مقاله از دو آنتن چرخان و محاسبه حداکثر همبستگی متقابل دو سیگنال دریافتی برای جهت یابی استفاده می شود و نتایج حاصل از آن، با چند روش مشابه دیگر مقایسه می گردد. تخمین زاویه ورود سیگنال رادار از اندازه گیری زاویه وقوع حداکثر همبستگی، در چرخش یک دور کامل دو آنتن جهتی چرخان حاصل می شود. با این روش پردازشی بهبود بهره بالغ بر dB 25 در کشف و آشکارسازی سیگنال رادارهای LPI نیز قابل دسترس خواهد بود.
کلیدواژگان: جهت یابی، سیگنال راداری پهن باند، رادار با احتمال شنود پایین، جهت یاب تک پالس، همبستگی متقابل -
صفحات 77-87مکان یابی اهداف به وسیله رادار غیرفعال یکی از زمینه های پرکاربرد در تحقیقات نظامی و تجاری است. در این مقاله سناریو پردازش سیگنال های مراقبت تنها در رادار غیرفعال چند فرستنده و چند گیرنده را بررسی می کنیم. این سناریوها شامل پردازش متمرکز سیگنال های بازتاب دریافتی در حسگر مرکزی و پردازش غیرمتمرکز سیگنال های بازتاب در حسگرهای گیرنده است. انواع اندازه گیری های ممکن شامل Time Difference of Arrival (TDOA)، Gain Ratio of Arrival (GROA)،Angle of Arrival (AOA) و ترکیب هایشان تحت سناریوهای مختلف ارایه شده است. باند پایین Cramer Rao برای خطای تخمین مکان هدف با این اندازه گیری ها برای سناریوهای پردازش متمرکز سیگنال های مراقبت به منظور محاسبه اندازه گیری های TDOA و GROA و پردازش غیرمتمرکز سیگنال های مراقبت به منظور محاسبه اندازه گیری های AOA را ارایه شده است. تاثیر سناریوهای متفاوت پردازش سیگنال و انواع اندازه گیری ها بر کارآیی تخمین مکان هدف به وسیله CRLB بررسی شده است. همان طور که در نتایج شبیه سازی نشان داده شده است، استفاده توام از اندازه گیری ها همواره کارآیی بهتر از استفاده تنهای آنها دارد و قرار دادن حسگرهای گیرنده در فواصل دور کارآیی را بسیار زیاد بهبود می بخشد.کلیدواژگان: رادار غیرفعال، رادار چند فرستنده چند گیرنده، مکان یابی هدف، پردازش سیگنال های بازتاب، باند پایین Cramer Rao
-
صفحات 89-95امروزه فن آوری پلاسما، کاربردهای قابل توجهی در صنایع مختلف از جمله مخابرات یافته است. حد یونیزاسیون بالای پلاسما سبب شده که بتوان از آن به عنوان یک رسانای خوب و به عنوان جایگزینی برای فلز در ساختارهای فرکانس بالا استفاده کرد. در سال های اخیر توجه جوامع علمی و به خصوص مراکز فضایی و نظامی به محیط پلاسما برای طراحی ساختارهای آنتن قابل پیکربندی مجدد، موج برها و سطوح فرکانس گزین (FSS) افزایش یافته است. دلیل این موضوع مشخصات ویژه محیط پلاسما بوده که با استفاده از آن می توان کنترل و انطباق پذیری را بر ساختارهای مختلف پیاده سازی کرد. تاثیر استفاده از پلاسما در آنتن ها عبارت است از: بهبود حساسیت و جهت دهی، قابلیت پنهان سازی و سطح مقطع راداری کم، تنظیم جهت الگوی تشعشعی، حل مشکل تزویج و تداخل آنتن های آرایه ای، تغییر فرکانس کاری. ایجاد پلاسما روش های مختلفی دارد که عبارت اند از: تحریک با جریان مستقیم، جریان متناوب، موج سطحی. هدف از این پژوهش، مطالعه و بررسی اثر تحریک جریان متناوب پلاسما با فرکانس و شکل موج های مختلف بر پارامترهای آنتن پلاسمایی تک قطبی U شکل از جمله: تطبیق، فرکانس های تشدید و پهنای باند می باشد. این نوع از تحریک علاوه بر قابلیت مصرف توان بسیار کمتر، موجب افزایش فرکانس کاری آنتن تک قطبی U شکل مورد آزمایش تا حد 2 گیگاهرتز و پهنای باند آن می شود. سیگنال های ارسالی یا دریافتی از آنتن توسط یک کوپلر خازنی به آنتن پلاسمایی اعمال یا از آن دریافت می شوند. همچنین با تغییر فرکانس و شکل موج جریان تحریک(مربعی، مثلثی، سینوسی) پلاسما نتایج مختلفی بر پارامترهای آنتن از جمله: بهبود تطبیق، شیفت فرکانس مرکزی و تغییر پهنای باند، مشاهده و اندازه گیری شده است.کلیدواژگان: آنتن پلاسما تک قطبی U شکل، تحریک پلاسما با جریان متناوب، فرکانس متغیر، شکل موج مختلف
-
صفحات 99-109رویکرد چندی سازی بلوکی تطبیق پذیر یا همان BAQ، یک رویکرد متداول جهت فشرده سازی داده های خام رادار دهانه مصنوعی (سار) محسوب می شود. در سامانه های تصویربرداری راداری، به ویژه سار فضاپایه، به دلیل حجم بالای داده اخذ شده برای هر ناحیه ی مورد تصویربرداری، ذخیره سازی یا ارسال داده خام از طریق لینک داده چالش بزرگی به حساب می آید. لذا در این سامانه ها با فشرده سازی داده خام، پهنای باند لینک داده یا حجم حافظه مورد نیاز برای ذخیره سازی آن به صورت موثر کاهش می یابد. در مسیر توسعه دانش فنی سار فضاپایه در کشور، طراحی و به کارگیری الگوریتم های فشرده سازی داده خام سار در پژوهشکده مکانیک توسعه یافته است. به منظور ارزیابی و تحلیل کارآیی این روش ها، از داده خام عملی رادار ISRCSAR که در پژوهشکده مکانیک طراحی و ساخته شده، استفاده گردیده است. از مهم ترین ایده هایی که در این مقاله بدان پرداخته می شود انتخاب نرخ بیت تطبیقی BAQ در فشرده سازی داده خام سار و همچنین اثر این گزینش نرخ بیت در کیفیت تصویر تشکیل شده توسط داده فشرده شده می باشد. جهت مقایسه تصاویر حاصله ناشی از نرخ بیت های متفاوت BAQ، از معیار PSNR و ارزیابی های بصری بر روی تصویر ناشی از داده خام غیر فشرده و داده خام فشرده شده استفاده گردیده است. نتایج این مقایسه کارآیی بالای رویکرد ارایه شده را نشان می دهد.کلیدواژگان: رادار دهانه مصنوعی، فشرده سازی، داده خام، چندی سازی بلوکی تطبیق پذیر، تشکیل تصویر سار
-
صفحات 111-118یکی از روش های اصلی استخراج تصویر سه بعدی از اطلاعات دریافتی در رادارهای دیوارگذر، روش توموگرافی پراشی (DT) است. در این روش به خاطر تعداد زیاد اندازه گیری میدان های دریافتی، زمان دریافت اطلاعات و استخراج تصویر قابل ملاحظه است. روش حسگری فشرده (CS) برای کاهش اندازه گیری ها و صرفه جویی زمانی دریافت اطلاعات در کاربردهای راداری مورد استفاده قرار می گیرد. شرط لازم برای اعمال این روش تنک بودن بردار هدف است. در این مقاله نشان می دهیم با استفاده از روش CS و تبدیل فوریه غیریکنواخت (NUFFT) سرعت اندازه گیری و پردازش روش DT به طور قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت. شبیه سازی و نتایج اندازه گیری اعتبار روش تصویربرداری را تایید می کند.کلیدواژگان: رادارهای دیوارگذر، توموگرافی پراشی، حسگری فشرده، تبدیل فوریه غیریکنواخت
-
صفحات 119-134
در این مقاله به ارایه مطالعات طراحی و شبیه سازی عملکرد سیستم جمر راداری مبتنی بر DRFM در یک شناور سطحی بدون سرنشین که به عنوان دکوی فعال راداری برای محافظت ناو خودی در برابر موشک کروز ضدکشتی دارای سیکر رادیویی عمل می کند، پرداخته شده است. در این ساختار عملیاتی، فرض بر آن شد که برخی از مشخصات مهم سیگنالی تهدید، توسط سیستم های ESM ناو به موقع استخراج و از طریق لینک مخابراتی در اختیار جمر راداری در شناور بدون سرنشین قرار گیرد. جمر راداری با ضبط و تغییر سیگنال های دریافتی از سیکر به همراه مانورهای شناور سطحی بدون سرنشین که به صورت از پیش برنامه ریزی شده و یا کنترل از راه دور انجام می شود، موشک را از اصابت به ناو خودی منحرف سازد. جدا کردن محل جمر از پلت فرم مورد حفاظت (ناو خودی) و نصب آن در یک شناور سطحی می تواند به اثربخشی بهتر عملیات فریب و کاهش ریسک اصابت موشک به ناو خودی از طریق انحراف موثرتر و فریب زاویه ای موشک نیز بیانجامد به نحوی که ناو خودی را بتوان از زاویه دید سیکر موشک خارج نمود. نتایج این تحقیق نشان می دهد که با درنظر داشتن محدودیت های حجمی، وزنی، توانایی مانور و دریامانی شناور سطحی بدون سرنشین، تجهیز آن به جمر راداری برای فریب انواعی از موشک های کروز ضدکشتی مجهز به سیکر رادیویی، می تواند اثربخش باشد.
کلیدواژگان: جمر تکرارگر، فریب راداری، سیکر رادیویی، موشک کروز، شناور سطحی بدون سرنشین
-
Pages 1-14Antenna positioning is very important in synthetic aperture radar systems and it is necessary in the design of a navigation subsystem to account for different sources of error and their effects on the accuracy of navigation results. According to the error behavior of inertial and satellite navigation systems, integration of inertial sensors with satellite positioning systems is a common method to achieve high accuracy navigation results. However, synthetic aperture radar considerations, lead to some problems in the utilization of integrated navigation results in the imaging period. Therefore, only the inertial navigation results are used in the imaging period, and integrated navigation results are used just as the initial conditions for the algorithm. This paper studies the estimation of these initial conditions and predicts the navigation error growth caused by them. Since the extended Kalman filter is the most common tool for the integration of inertial sensors and satellite data, the elements of the corresponding state covariance matrix represent the accuracy of integrated navigation results. In this study for a synthetic aperture radar flight scenario, in which the nominal path is a straight path with a constant velocity, the state covariance matrix is calculated analytically both in the steady-state conditions and after the GNSS data outage. These analytical results are verified with simulations. Specifically, the estimation accuracy of antenna position, velocity and attitude are calculated with respect to the noise level of inertial sensors and GNSS data. Results can be used in the design and/or selection of a proper navigation system in synthetic aperture radar applications.Keywords: Inertial Navigation System (INS), Global Navigation Satellite System (GNSS), Synthetic Aperture Radar (SAR), Kalman Filter, Covariance Matrix
-
Pages 15-23Cooperative positioning utilizes information received from all the nodes in a network to estimate the position of a target node. This requires high amount of data exchange and data processing in high density networks. This paper proposes a low computational complexity algorithm to select a number of nodes among all possible nodes to cooperate in position finding. Position of nodes are estimated using both the distances between the target node and its cooperated nodes and also the information shared by these nodes. The nodes selection algorithm is proposed according to the Cramer-Rao Lower Bound, which considers the precision of distance measurements, the geometry of nodes and the uncertainty in the information shared by nodes. This fast computing algorithm reduces required computations without significantly decreasing the position estimation performance.Keywords: Position Finding, Cooperative, Node Selection, Distributed Networks
-
Pages 25-37
Estimating RCS by near field methods has achieved great significance because of noticeable cost reductions. In this research we pursue RCS reconstruction by near field imaging with small processing load in laboratory conditions. A 10×10 cm meta surface lens in the 10-12 GHz frequency is designed and simulated for estimation of RCS, using near field imaging method which obtains the aperture efficiency and -1dB bandwidth of 32% and 7% respectively. This microwave lens is able to reduce the beam width by half. In this method, we ignore the image reconstruction step and use the obtained fields directly on a plane to estimate the RCS, causing a reduction in the volume of processing. The results show improvement in the estimated RCS, in addition to reducing the experiment distance, thus ensuring the possibility of implementation in the laboratory.
Keywords: Near Field Imaging, Radar cross section, Microwave Lens, Meta surface -
Pages 39-46
In this article, a low-phase noise microwave S-Band oscillator using a pentagonal shaped SIW resonator is presented. The resonator is designed on a 20 mil RO4003 substrate and is simulated in Ansys HFSS. The loaded quality factor of the resonator is obtained to be 72. The oscillator is simulated and designed using Agilent ADS. Our measurement results show that the phase noise is better than – 140 dBc/Hz at 1MHz frequency deviation. The oscillation frequency is 3.16 GHz, the output power is 9.1 dBm, and the harmonic rejection is better than 40 dBc. The fabricated oscillator is suitable for low-cost high-frequency systems.
Keywords: Low-Phase Noise Oscillator, High-Quality-Factor Resonator, Substrate Integrated Waveguide -
Pages 47-57In this paper a miniaturized diplexer for WLAN and WiMAX applications is presented, based on half-mode substrate integrated waveguide (HMSIW) technology by loading a novel metamaterial unit-cell. The proposed metamaterial unit-cells are called fractal open complementary split-ring resonators (FCSRRs). The proposed FCSRRs behave as electric dipoles if appropriately stimulated, and are able to generate a forward-wave passband region below the cutoff frequency of the waveguide structure. The electrical size of the proposed FCSRRs unit-cell is smaller than the conventional CSRRs unit-cell. Therefore, the FCSRR unit-cell is a good candidate to miniaturize the SIW structure. The proposed diplexer has been designed by cascading two bandpass filters with different center frequencies. The HMSIW bandpass filters are implemented by etching two FCSRR unit-cells with different sizes. The design procedure is based on the theory of evanescent mode propagation in which the FCSRR unit-cells behave as electric dipoles. A forward-wave passband below the intrinsic cutoff frequency of the HMSIW structure has been achieved by loading the FCSRR unit-cells on the metal surface of the HMSIW structure. This proposed diplexer displays high selectivity and compact size by using sub-wavelength resonators. The designed diplexer has been fabricated and experimental verifications have been provided. The measured results are in a good agreement with the simulated ones. The total size of the proposed diplexer is about 0.30 λg × 0.09 λg. The proposed diplexer shows significant advantages in terms of size reduction, low loss, high selectivity, high Q-factor, easy bandpass frequency shifting, easy fabrication and easy integration with other planar microwave circuits.Keywords: half-mode substrate integrated waveguide (HMSIW), electric dipoles, evanescent-mode, fractal complementary split-ring resonators (FCSRRs), bandpass filter, microwave diplexer, miniaturization
-
Pages 59-65The importance of reducing the oscillator phase noise in most radio equipment, including communication systems, radio sensors and radar, has led to many solutions, one of which is the activation of resonator in the oscillator structure. In this paper, by presentation and analysis of x cases it is shown that the correction of the phase noise by activation of the resonator depends on the model of the resonator and its position in the oscillator and does not happen in all cases. It is also, shown that designing oscillators using extra active feedback loop is not always effective in reducing phase noise. Resonators whose equivalent resistance is in the path of the oscillator loop, do not require an extra active feedback loop in order to obtain the desired phase noise, and the losses are fully compensated by the amplifier which also plays the circuit oscillation role. Two oscillator structures; a series RLC resonator and an RLC resonator with resistor in parallel to capacitor, are compared and the results show that the phase noise is not changed by the extra active feedback loop in the first case but it is decreased by 18 dB in the second one.Keywords: Resonator Losses, Active Feedback Loop, Phase Noise, Oscillator
-
Pages 67-75
Detection and direction of arrival (DOA) estimation is a signal processing challenge for wideband signals like LPI radar signals. Modern radars change theirs signal waveforms from pulse to pulse and distribute the signal in the time or frequency domain. Traditional direction finders usually use a narrowband channel to maximize sensitivity and detection range. Increasing the signal bandwidth decreases the SNR and the probability of intercept (POI). In this paper we proposed a new method for the direction finding of LPI radars, which increases the POI. In the proposed method we used two rotating antennas, one antenna used as a matched filter to the other one, in order to increase the processing gain. The proposed method despite traditional direction-finding methods, is able to detect and analyze pseudo noise and spread spectrum radar signals, without any theoretical limitation on signal frequency bandwidth. In this paper we used two antennas and proposed a new method with cross correlation technic for direction finding such as the method used in Monopulse tracking radars and compared it with other methods. Simulations shows good detection specifications for low SNR and we could reach about 25dB processing gain in wideband radar signals like LPI Radars or LFM Modulated radar signals.
Keywords: Direction finding, Wideband Radar Signals, LPI Radars, MonoPulse Direction Finding, Cross Correlation -
Pages 77-87Passive radar research has many applications in military and commercial fields. In this paper, we investigate the scenarios of surveillance signal processing in multi-transmitter and multi-receiver passive radar. These scenarios include centralized processing of the received signals reflected from the target at the central sensor and decentralized processing of the reflected signals at the receiving sensors. Different types of possible measurements including time difference of arrival (TDOA), gain ratio of arrival (GROA), angle of arrival (AOA), and their combinations are presented under different scenarios. To calculate TDOA and GROA measurements, the centralized processing and for calculation of AOA measurements, the decentralized processing of surveillance signals are performed. The impact of different signal processing scenarios and types of measurements on the efficiency of target location estimation has been investigated by the CRLB. As shown in the simulation results, the combined use of the measurements is always better than their individual employment and, the far-field placement of receiving sensors, significantly improves the efficiency.Keywords: MIMO Passive Radar, Multi transmitter multi receiver radar, Target Localization, Surveillance signals processing, Cramer Rao Lower bound
-
Pages 89-95Today, plasma technology has found significant applications in various industries including telecommunications. The high-ionization limit of plasma has made it a good conductor and a substitute for metal structures in high frequency. In recent years, the plasma environment for the design of reconfigurable antenna structures, waveguides, and frequency-selective surface (FSS) has received more attention by scientific societies, especially space and military centers. This is because of the specific characteristics of the plasma environment that can be used to control and adapt the antenna for different purpose. The effects of plasma usage on the antennas include: Improved sensitivity and Directivity, low Radar Cross Section (RCS), radiation pattern scaning, antenna array coupling and frequency tuning. Plasma can be created with many different ways: excitation with direct current, alternating current, surface wave driven. The purpose of this study was to investigate the effect of alternating current excitation with different frequency and waveform on U-shaped monopole plasma antenna parameters including: reflection coefficient, resonance frequencies and bandwidth. This type of excitation increases the operating frequency of the U-shaped antenna up to 2 GHz and its bandwidth in addition to its much lower power consumption. The signals sent or received from the antenna are applied to or received by a capacitive coupler to the plasma antenna. Also, by changing the frequency and waveform of excitation current (square, triangular, sinusoidal) of plasma, different results on antenna parameters were observed and measured, including: decrease reflection coefficient, central frequency shift and bandwidth change.Keywords: Monopole U-Sheped Plasma Antenna, Plasma AC Excitation, Variable Frequency, Different Waveform
-
Pages 99-109The Adaptive Block Quantization approach, or BAQ, is a common approach to compress synthetic aperture Radar raw data. Radar imaging systems, especially spaceborne SAR system, exploit large bandwidth and high sampling rate, resulting in a large bitstream to be handled. This leads to a major challenge due to the high volume of data obtained for each area being imaged, storing or sending raw data through a data link. Therefore, by using “raw data compression”, data link bandwidth and the needed memory capacity can be reduced effectively. In the course of developing the technical knowledge of spaceborne SAR systems in the country, the design and implementation of SAR raw data compression algorithms has been developed in the Institute of Mechanics. In order to evaluate and analyze the efficiency of these methods, the SAR raw data of a SAR system developed by the Institute of Mechanics were used. One of the most important issues discussed in this paper is the adaptive selection of the BAQ rate in the raw data compression as well as the effect of this bit rate selection on the quality of image which is formed by the compressed data. To compare the resulting images from different BAQ bit rates, the PSNR criterion and visual evaluations of the resulting images are used. The results of this comparison indicate the high performance of the proposed approach.Keywords: Synthetic aperture Radar, compression, Raw Data, Block Adaptive Quantization, image formation
-
Pages 111-118In this paper, the compressive sensing (CS) method is used in the through the wall radar imaging (TWRI) to reduce the measurement points and data acquisition time, consequently. In fact, the large required amount of measurement points is considered as one of the main challenges in TWRI which can be mitigated by this proposed method. The diffraction tomography (DT) method is the most effeicient conventional method used in TWRI process. By exploiting the advantages of the CS and non uniform fast Fourier transform (NUFFT), the effectiveness and speediness of the DT method is significantly increased. Simulation and experiment results have verified the validity of the proposed imaging method.Keywords: through-the-wall radar imaging (TWRI), diffraction tomography (DT), Compressed Sensing (CS), Nonuniform fast Fourier transform (NUFFT)
-
Deception of an anti-ship cruise missile by an unmanned surface vehicle equipped with a radar jammerPages 119-134
In this study, the design, and simulation of a DRFM jammer system as an active radar decoy carried by an unmanned surface vessel (USV) for the protection of a ship from an anti-ship cruise missile equipped with radar seeker are presented. In this operational scenario, it is assumed that some critical parameters of the threat (missile radar) signals, are extracted by the ship ESM on time and is transmitted by a data link to the USV and jammer. By recording and altering the received signals of the threat in the radar jammer and pre-determined maneuvering schemes of the USV, the missile is prevented to hit the target. The result shows that separating the jammer location from the target ship and mounting it on USV, can increase the effectiveness of the warfare techniques and lowering the chances of the missile to hit the target ship through angle deception of an angle tracking radar antenna of the missile so that the target ship could be out of the missile field of view (FOV). In spite of the limitations of USV in volume, weight and maneuvering capability, outfitting the USV with a radar jammer can be effective for the deception of some kinds of anti-ship cruise missiles equipped with tracking radar.
Keywords: Reapeater jammer, radar deception, radio seeker, cruise missile, unmanned surface vehicle
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.