عنوان: رادار - عنوان رادار
فهرست مطالب
عنوان صفحه
مقدمه............................................................................................................................. ز
فصل اول: اساس کار رادار
1-1- تاریخچه رادار.......................................................................................................................................... 2
2-1- شناخت و تعریف رادار.......................................................................................................................... 5
3-1- اساس کار رادار....................................................................................................................................... 5
4-1- انعکاس امواج........................................................................................................................................... 8
5-1- شکل موج رادار..................................................................................................................................... 11
6-1- فرکانس تکرار پالس............................................................................................................................. 12
7-1- زمان تکرار پالس................................................................................................................................... 12
8-1- عرض پالس............................................................................................................................................. 13
9-1- زمان استراحت پالس........................................................................................................................... 13
10-1- فرمول تعیین فاصله هدف............................................................................................................. 14
1-10-1- مایل راداری.................................................................................................................................. 15
2-10-1- تعیین فاصله به وسیله رادار................................................................................................... 15
3-10-1- خطای محاسبه فاصله و سمت.............................................................................................. 17
فصل دوم: عوامل موثر در عملکرد رادار
1-2- عوامل موثر در عملکرد رادار........................................................................................................... 20
1-1-2- شرایط جوی...................................................................................................................................... 20
2-1-2- ارتفاع هدف نسبت به ارتفاع آنتن............................................................................................ 22
3-1-2- مشخصههای هدف......................................................................................................................... 22
2-2- عوامل موثر در تعیین حداکثر برد رادار...................................................................................... 25
3-2- عوامل موثر در تعیین حداقل برد رادار........................................................................................ 27
1-3-2- بازتاب دوبل....................................................................................................................................... 28
4-2- معادله رادار............................................................................................................................................. 29
5-2- قدرت رادار.............................................................................................................................................. 31
1-5-2- سیکل کار رادار............................................................................................................................... 33
فصل سوم: کاربردهای رادار
1-3- انواع مختلف سیستمهای رادار......................................................................................................... 36
1-1-3- سیستم رادار پالسی....................................................................................................................... 36
2-1-3- سیستم رادار داپلریی موج پیوسته......................................................................................... 37
3-1-3- سیستم رادار موج پیوسته با مدولاسیون فرکانس............................................................ 39
4-1-3- سیستم رادار موج پیوسته با مدولاسیون پالسی.............................................................. 40
5-1-3- سیستم رادارهای آرایه فازی...................................................................................................... 40
6-1-3- مقایسه رادارهای پالسی و رادارهای موج پیوسته یاCW.............................................. 41
2-3- کاربردهای مختلف سیستم رادار.................................................................................................... 42
1-2-3- رادارهای ناوبری.............................................................................................................................. 43
2-2-3- رادارهای جستجوگر...................................................................................................................... 44
3-2-3- رادارهای مراقبت............................................................................................................................. 46
4-2-3- رادارهای ردگیری یا کنترل آتش............................................................................................ 49
5-2-3- رادارهای ارتفاع یاب...................................................................................................................... 50
6-2-3- رادارهای بیکن................................................................................................................................. 52
فصل چهارم: اجزای سیستم رادار
1-4- بلوک دیاگرام سیستم رادار.............................................................................................................. 55
2-4- فرستنده رادار......................................................................................................................................... 57
3-4- گیرنده رادار............................................................................................................................................ 58
4-4- آنتن رادار................................................................................................................................................. 59
5-4- نشاندهنده رادار................................................................................................................................... 60
6-4- کاربری سیستم رادار........................................................................................................................... 60
2-6-4- نحوهی روشن کردن رادار........................................................................................................... 61
3-6-4- ایمنی................................................................................................................................................... 61
فهرست منابع و مآخذ...................................................................................................................................... 63
فهرست شکلها
شکل صفحه
شکل 1-1- بلوک دیاگرام یک رادار ابتدایی........................................................................................... 7
شکل 2-1- انتشار امواج رادیویی و بازتاب آن....................................................................................... 7
شکل 3-1- نحوهی انعکاس امواج از سطوح منعکسکننده موانع.................................................. 9
شکل 4-1- اسپکتروم امواج الکترومغناطیس........................................................................................ 10
شکل 5-1- نمونه یک پالس رادار.............................................................................................................. 11
شکل 6-1- مفهوم زمان تکرار پالس........................................................................................................ 12
شکل 7-1- مفهوم عرض پالس و زمان استراحت پالس................................................................... 13
شکل 8-1- زمان رفت و برگشت............................................................................................................... 15
شکل 9-1- تعیین فاصله به وسیله رادار................................................................................................. 16
شکل 1-2- انعکاس در تمام جهات........................................................................................................... 23
شکل 2-2- انعکاس از سطح ناهموار........................................................................................................ 24
شکل 3-2- پالس رادار................................................................................................................................... 25
شکل 4-2- حداکثر فاصله واضح................................................................................................................ 26
شکل 5-2- حداقل فاصله رادار................................................................................................................... 28
شکل 6-2- بازتاب ثانویه............................................................................................................................... 29
شکل 7-2- توان قله (PEAL POWER) و توان متوسط................................................................. 32
شکل 8-2- ......................................................................................................................................................... 34
شکل 1-3- یک رادار C.W. داپلر ساده.................................................................................................. 37
شکل 2-3- یک رادار C.W. داپلر با دو آنتن مجزا............................................................................. 38
شکل 3-3- تصویری از یک رادار ناوبری................................................................................................ 44
شکل 4-3- یک نوع رادار جستجوگر و ناوبری سطحی.................................................................... 45
شکل 5-3- یک نوع رادار جستجوگر و ردیاب هوایی....................................................................... 46
شکل 6-3- یک نوع رادار مراقبت سطحی و هوایی........................................................................... 47
شکل 7-3- یک نوع رادار مراقبت هوایی برد زیاد.............................................................................. 47
شکل 8-3- نمایی از آنتن یک رادار کنترل ترافیک هوایی............................................................. 48
شکل 9-3- نمایی از اتاق رادار برج کنترل ترافی فرودگاه.............................................................. 48
شکل 10-3- یک نوع رادار کنترل آتش دریایی................................................................................. 50
شکل 11-3- یک نوع رادار ارتفاع یاب.................................................................................................... 51
شکل 12-3- تعیین ارتفاع به وسیله رادار............................................................................................. 51
شکل 1-4- بلوک دیاگرام یک سیستم رادار پالسی........................................................................... 55
شکل 2-4- بلوک دیاگرام یک فرستنده رادار....................................................................................... 57
شکل 3-4- بلوک دیاگرام یک گیرنده رادار.......................................................................................... 58
شکل 4-4- فرم تشعشعی یک آنتن جهتدار....................................................................................... 59
شکل 5-4- موج برهای با مقطع دایرهای و مستطیلی...................................................................... 60
شکل 6-4- تصویری از یک سیستم رادار............................................................................................... 61
مقدمه
به طور کلی رادار وسیله ای است برای جمعآوری اطلاعات از اشیاء یا هدفهای دور به وسیله ی فرستادن امواج الکترومغناطیس به سمت آنها و تجزیه و تحلیل سیگنال برگشتی و در نهایت به تصویر کشاندن نتایج حاصل.
رادار به عنوان یکی از وسایل عمده کمک ناوبری، دستگاهی است که استفادهکننده را قادر میسازد اشیاء یا هدفهای موجود در فواصل دور را تقریباً در هر شرایطی، از جمله وضعیت نامناسب جوّی، تاریکی شب و هوای مه آلود، کشف و موقعیت آنها را تعیین کند. همچنین رادار وسیلهای است برای اندازهگیری دقیق فاصله هر جسم یا هدفی که میبیند و کشف میکند.
رادار علاوه بر این که موقعیت سایر اجسام و اهداف نظیر هواپیماها و کشتیها را به صورت اطلاعات فاصله و سمت نسبت به موقعیت خود مشخص میکند، برای تعیین موقعیت خودمان نیز مورد استفاده قرار میگیرد. این همان نقطهیابی برای ناوبری است.
کاربردهای مختلف یک دستگاه رادار باعث شده تا از آن به عنوان یکی از با اهمیتترین وسایل در عملیات ناوبری نام برده شود. در این پایان نامه طی چهار فصل، اساس کار رادار، عوامل موثر در عملکرد رادار، کاربردهای رادار و اجزای سیستم رادار به ترتیب تشریح میشوند. از آنجا که این پایان نامه صرفاً به منظور ارائه یک شناخت عمومی و مقدماتی تدوین شده، از این رو سعی شده است که مطالب به صورت کلّی و ساده بیان شوند.
فصل اول
اساس کار رادار
1-1-تاریخچه رادار
پیدایش و توسعهی رادار تقریباً همزمان و به طور مستقل در کشورهای آمریکا، انگلستان، آلمان و فرانسه با نامهای متفاوتی چون دستگاه کشف رادیویی (Detection Radio) یا دستگاه جهتیاب رادیویی (Radio Location) در طول دههی1930 پدید آمد. در سال 1942 نیروی دریایی آمریکا لفظ رادار (Radar) را به عنوان نام این دستگاه به کار برد که پس از آن، این لفظ به طور جهانی مورد استفاده قرار گرفت. این موضع که رادار به طور همزمان اما در پی فعالیتهای تحقیقاتی و علمی مستقلی در کشورهای مختلف پدید آمده و شناخته شده است جای چندان تعجبی ندارد، زیرا که اصل اولیه در اساس کار رادار یعنی بازتاب امواج رادیویی از سالها قبل از پیدایش رادار شناخته شده و در مجامع علمی مطرح بوده است.
این که امواج رادیویی تولید پژواک یا بازتاب (Echo)[1] میکنند، قبل از سال 1920 شناخته شده بود. در خقیقت از این پدیده در اثبات وجود یونسفر (Ionosphere)[2] و دستیابی به ارتفاع لایه های مختلف آن، با اندازه گیری زمان لازم برای رسیدن بازتاب امواج رادیویی از لایههای یونسفر به زمین استفاده شده بود و این امر در ارتباطات رادیویی راه دور بسیار مهم بود. شناخت اصل بازتاب امواج به کارهای تحقیقاتی فیزیکدان آلمانی «هرتز» (Hertz) در زمینه امواج الکترومغناطیسی برمیگردد. هرتز در دههی 1880 توانست امواج رادیویی را در لابراتوار خود ایجاد کرده نشان دهد که این امواج در اثر برخورد با اجسام فلزی منعکس می شوند، همان طوری که نور به وسیله آینه منعکس میشود.
هنگامی که دانشمند و مخترع ایتالیایی «مارکونی» (Marconi) و سایر همکارانش در ادامه کارهای هرتز به دنبال امکان ایجاد ارتباطات رادیویی بودند، یک دانشمند آلمانی به نام «کریستین هالزمایر» (Christian Hulsmeyer) به منظور جلوگیری از تصادم کشتیها یک دستگاه رادار ساده را به وجود آورده و حتی در سال 1904 آن را در چندین کشور به ثبت رسانید، اما در آن مقطع زمانی علاقه مندی کمی به وجود چنین دستگاهی وجود داشت.
به طور کلی قبل از دههی 1930، موضوع بازتاب امواج رادیویی بارها در لابراتورها و آزمایشگاههای علمی مطرح بوده و درباره ی کاربردهای احتمالی آن نظریاتی ارائه می شد. در سال 1900 «نیکلاتسلا» (Nikola Tesla) مخترع آمریکایی که در یوگسلاوی متولد شده بود، درخصوص این که میتوان به وسیله امواج رادیویی، اجسام متحرک مانند کشتی را کشف کرده و موقعیت آن را تعیین کرد مطالبی را بیان کرده بود. همچنین وقتی از رابرت واتسون- وات (Robert Watson - Watt) مخترع رادار در انگلستان که مشغول انجام تحقیقات بر روی موضوع بوده، در خصوص احتمال وجود تشعشعات مرگبار (Death Ray) به صورت امواج رادیویی بسیار قوی به عنوان یک وسیله دفاعی برعلیه حملات هوایی دشمن سوال می شود، او پاسخ میدهد که گرچه این امر به طور کلی عملی نیست، اما استفاده از امواج رادیویی برای کشف یک هواپیما خیلی پیش از این که دیده شده یا صدایش شنیده شود کاری عملی و امکان پذیر خواهد بود. فعالیتهای دو دانشمند آمریکایی به نامهای تیلور (Taylor) و یانگ (Young) که در لابراتوارهای تحقیقاتی نیروی دریایی آمریکا در واشنگتن کار میکردند، نیز منجر به این شد که میتوان دستگاهی ساخت تا به وسیله امواج انتشاری و بازتاب آن، موجودیت اجسامی را که حتی در پناه دود، تاریکی و هوای مهآلود قرار گرفته باشند کشف و آشکار کرد.
در دههی 1930 به علت نیاز ضروری برای کشف و تعیین موقعیت هواپیماهای دشمن در شب یا در هوای ابری، تحقیقات پیرامون کشف به وسیله امواج رادیویی (شکف رادیویی) در چندین کشور توجه بیشتری را به خود معطوف داشت. این تحقیقات به طور عموم تحت نظارت ارتش و به طور سرّی انجام می گرفت. در انگلستان فعالیت در جهت ایجاد سیستم راداری، در سال 1934 با کار گروهی دانشمندان آغاز شد و اولین سیستم راداری آزمایشی که به وسیلهی آقای واتسون پیشنهاد شده بود، در اواخر بهار سال 1935 در سواحل شرقی انگلستان نصب شد. در شروع جنگ جهانی دوم ایستگاههای رادار برای اعلام وقوع حملات هوایی ایجاد و عملیاتی شدند. اگر چه اکثر قدرتهای بزرگ اساس کار رادار را قبل از شروع جنگ کشف کرده بودند و تلاش وافری نیز در جهت توسعه آن برای کاربردهای نظامی انجام داده بودند، اما سیستم دفاعی انگلستان در سال 1939 احتمالاً پیشرفته ترین نوع به حساب میآمد.
1- اکو (Echo): به معنی بازتاب یا پژواک بوده، به بخشی از امواج صوتی و یا الکترومغناطیسی اطلاق می شود که پس از برخورد با یک مانع منعکس می شود که پس از برخورد با یک مانع منعکس می شود و دوباره به منبع منتشر کننده امواج می رسد.
2- یونسفر (Ionosphere): به لایه ای از گازهای یونیزه شده نزدیک قسمت فوقانی اتمسفر گویند که امواج رادیویی فرکانس لالا (High Frequency) را منعکس می کند. این عمل ارتباطات رادیویی راه دور را امکان پذیر می کند.
مشخصات فروشنده
نام و نام خانوادگی : مجتبی خادم پیر
شماره تماس : 09151803449 - 05137530742
ایمیل :info@payfile.org
سایت :payfile.org