آشنایی رادار رادیویی

//آشنایی رادار رادیویی

آشنایی رادار رادیویی

مقدمه‌

 

رادار یک دستگاه رادیویی است که برای مشاهده اجسام و اندازه‌گیری برخی ویژگی‌های آنها به وسیله امواج الکترومغناطیسی به کار می‌رود. کاربرد اصلی رادار و محل پیدایش و رشد آن در صنایع نظامی و هوانوردی است و نقش اصلی یک سیستم راداری نظارت بر یک محدوده بزرگ و تشخیص اجسام متحرک، ردیابی اهداف و استخراج مشخصاتی مانند سرعت و ارتفاع و … می‌باشد.

در این میان وظیفه‌ی یک سیستم اخلال‌گرگیرندگی رادار (ECM)[1] در مباحث جنگ الکترونیک جلوگیری از شناسایی یا اندازه‌گیری دقیق فاصله، سرعت و زاویه هدف توسط رادار ، به منظور مورد هدف قرار نگرفتن توسط افزاره‌های جنگی است.و وظیفه ی یک سیستم (ECCM[2] ) در مباحث دفاع الکترونیک حذف این عوامل اختلال می باشد .

برای این منظور روش‌های بسیار متعددی برای مقابله با عملکرد صحیح رادارهای دشمن مورد استفاده قرار می‌گیرد که برخی از آنها برای به از کار انداختن تمامی انواع رادارها مؤثر بوده و برخی دیگر تنها می‌توانند در عملکرد تعدادی از رادارها اخلال ایجاد نمایند. برای روشن شدن مطلب باید گفت بطور کلی با سه عامل اساسی می تواند در عملکرد گیرندگی رادار ایجاد اختلال نمود و کارکرد صحیح آن را دچار مشکل کرد که این سه عامل عبارتند از :

  • کلاتر[۳]: انعکاس ها و برگشت ناخواسته امواج از کلیه هجسام غیر از هدف را شامل می شود که موجب کاهش کارایی رادار و از بین رفتن سیگنال هدف و ایجاد اهداف دروغین در رادار می گردد. از آنجایی که کلاتر یک عامل طبیعی ایجاد اختلال بوده و منشا انسانی ندارد نمی توان آن را جزو سیستم های جنگ یا دفاع الکترونیکی قرار داد .
  • تکنولوژی استیلس[۴]: وضعیتی است که هدف به وسیله‌ی رادار قابل شناسایی نمی‌باشد که دلیل این امر، استفاده از تکنیک‌های خاصی است که در چنین وسایل رادار گریزی به کار برده شده است، که درواقع به بحث تکنولوژی استیلس مربوط می‌گردد.این تکنولوژی یکی از عوامل موثر در سیستم های جنگ الکترونیکی است .
  • جمینگ[۵]: وضعیتی است که رادار یک هدف غیرواقعی و مجازی را نشان می‌دهد که علت این امراستفاده از تکنیک Jamming می‌باشد که از این تکنیک برای ایجاد خطا در آشکارسازی ویژگی‌های هدف از قبیل سرعت، موقعیت مکانی و … توسط رادار، استفاده می‌گردد . این تکنولوژی مهم ترین سیستم جنگ الکترونیکی محسوب می شود .

در این پروژه سعی شده تا پس از نگاهی اجمالی بر ساختار ، نحوه ی عملکرد و انواع رادارها ، روش های ایجاد اختلال (ECM ( و حذف اختلال ( ECCM) در گیرندگی رادار بطور مفصل مورد بررسی قرار گیرد . از این رو :

در فصل اول با ساختار ، نحوه ی عملکرد و انواع رادار آشنا می شوییم .

در فصل دوم کلاتر را بعنوان یکی از عوامل طبیعی ایجاد اختلال در عملکرد موثر رادار مورد بحث قرار می دهیم .

در فصل سوم با تکنیک های استیلس بعنوان یکی از روش های ایجاد اختلال در فرآیند شناسایی رادار در راستای جنگ الکترونیکی آشنا شده و راههای مقابله با این تکنیک را در جهت دستیابی به عملکرد صحیح رادار مورد بررسی قرار خواهیم داد .

درفصل چهارم در مورد تکنیک های جمینگ بعنوان موثرترین روش ایجاد اختلال درعملکرد رادار(ECM) در راستای جنگ الکترونیکی کارآمد صحبت کرده و تکنیک های مقابله با آنرا در راستای حذف عامل اختلال(ECCM ) و شناسایی صحیح ، مورد تحلیل و بررسی قرار خواهیم داد .

امید است که این پروژه بتواند آشنایی نسبی را در مورد روش های جنگ و دفاع الکترونیکی به خواننده آن منتقل کرده و راه را برای طراحی سیستم های (ECM) و (ECCM) در داخل کشورمان ، ایران عزیز فراهم نماید .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول

 

 

آشنایی با رادار[۶]

 

رادار وسیله ای است که با بهره گیری از ارسال امواج الکترومغناطیسی و دریافت آن وجود هدف، موقعیت آن در فضا، سرعت شعاعی و اندازه هدف و جزئیات دیگری در مورد آن را مشخص می کند.

با پیش بینی وجود امواج الکترومغناطیس توسط ماکسول و تلاش دانشمندان دیگر همچون هرتز و مارکنی جهت تحقق علمی آن پیش بینی ها مخابرات جدید پا به عرصه وجود نهاد و به مرور ضمن پیشرفت فنی، بهره برداری های معقول از اثرات اعجاب انگیز امواج الکترومغناطیسی متاسفانه از این امواج در جهت استعمار و تقویت کاربردهای سلاح های کشتار جمعی استفاده گردید و اولین بهره برداری نادرست از آن در جنگ جهانی دوم با ساخت و بکارگیری رادار نظامی صورت گرفت. هر چند رادار به تنهایی ابزار سودمندی است لیکن به کاربردهای نظامی آن بیش از سایر موارد توجه می شود. اگر چه رادار منفجر نمی شود و کشنده نیست ولی می تواند برد و دقت شلیک سلاح های قوی را تا چند برابر افزایش دهد. به عبارت دیگر اهمیت شناسایی هدف، هدایت و کنترل آتش موشک ها و انواع سلاح ها از اهمیت خود آن موشک ها و سلاح های مخرب به مراتب بیشتر است لذا از ابتدای به کارگیری رادار به منظور کاهش تهدیدات راداری و در خفا نگهداشتن اهداف حیاتی از دید آن اقدامات زیادی صورت گرفته و از سیستم ها و مواد جاذب الکترومغناطیس در این رابطه بهره برداری شده است. البته با توجه به تنوع زیاد رادارها از طرفی پهنه ی فعالیت آن ها در زمینه مقابله بسیار گسترده شده و از طرف دیگر هر زمان که اقدام موفقیت آمیزی عملکرد نوع خاصی از رادارها را مختل می نمود نوع پیشرفته تری از آن رادارها را مختل می نمود نوع پیشرفته تری از آن رادار طراحی گردید.

ناگفته نماند که کاربردهای غیر نظامی رادار همچون کنترل ترافیک فرودگاه ها و جاده ها، ناوبری خوایی و دریایی، شناسایی کرات و اجرام آسمانی، نقشه برداری ، شناسایی معادن زیر زمینی و کاربردهای زمین شناسی و پزشکی در جهت رفاه زندگی بشر بسیار موثر بوده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • رادار چگونه ابداع شد؟

 

شواهد حاکی است که سیستمی مثل رادار احتمالا در یکی از روزهای سال ۱۸۳۷ باید کشف شده باشد و این در شرایطی بود که یکی از دانشمندان سرشناس بنام جمیز کلارک ماکسول نظریه ای ارائه کرد که بر طبق آن امواج نورانی و امواج دریایی ( که او در ابتدا آنها را تشعشع نامیده بود) در بسیاری از مشخصه ها مشابه هم هستند. او در یکی از قسمتهای نظریه اش پیش بینی کرده بود که تشعشع یا امواج رادیویی احتمالا با همان سرعت نور جا به جا می شوند و ضمنا امواج رادیویی درست مانند امواج نورانی پس از برخورد به مانع، منعکس می شوند.

۱۵ سال بعد یکی از دانشمندان بنام هرتز گفته های ماکسول را تایید کرده و ثابت کرد که این امواج قابل تولید هستند . وی با کوشش های فراوانی که مرد و با تجهیزات ابتدایی که داشت توانست امواج رادیویی را فقط در حدود چند فوت جا به جا کند ولی در هر صورت ثابت کرد که امواج رادیویی با فرکانس بالا قابل انعکاس بوده و یا استفاده از دستگاه های مخصوصی که جهت تمرکز اشعه نورانی بکار می روند می توان امواج رادیویی را نیز در یک نقطه متمرکز نمود.

تحقیقات او همچنین ثابت کرد که سرعت سیر امواج رادیویی و نورانی با هم برابرند و البته این پیرو تحقیقات زیادی بود که او در مورد فرکانس و طول موج این امواج انجام داد.

چند سال بعد، مارکونی آزمایش های زیادی را انجام داد تا توانست امواج رادیویی را که ناشی از برخورد آنها با اجسامی که در فاصله چندین مایل دورتر قرار دارند آشکار ساخته است و نظریاتی اعلام کرد که بعد منجر به ابداع سیستم جدیدی به نام رادار گردید. به این ترتیب ثابت شد که با استفاده از امواج رادیویی بشر قادر است حضور اجسام را در فواصل دور شناسایی کرده و فواصل و موقعیت آنها را نسبت به یک فرستنده مشخص ارزیابی کند.

وی در ادامه تحقیقاتش در سال ۱۹۲۵ تجربیات جدید را ارائه کرد. یکی از مفاد این تجربیات این بود که طبیعت و فاصله لایه های یونی اتمسفر که امواج رادیویی را منعکس می کنند به چه صورتی است. در انجام این آزمایشات یک اشعه مختصر اما پر قدرت رادیویی را به جو فرستاده و زمان برگشت سیگنال فرستاده شده را اندازه می گرفتند.

از سال ۱۹۳۰ به بعد که آلمان شروع به تسلیح مجدد خود نمود کشورهای اروپایی که خود را در معرض حمله مجدد آلمان می دیدند به فکر ساختن سیستمی شدند که هواپیماهای آنان را از گزند بمب افکن های آلمان در امان بدارد.

در آن زمان حتی صحبت بر سر کشف اشعه جدید و مرگ آوری بود که هر چه را که بر سر راه خود می یافت نابود می کرد . البته کشف یا ابداع چنین اشعه ای در همان مرحله حدسیات و پیش گویی های اولیه باقی ماند. چند سال بعد در ۱۹۳۵ رابرت واتسون وان با نصب پنج ایستگاه رادیویی مختلف در پنج منطقه مختلف امکان محفاظت کشورش را در برابر حملات دشمن فراهم نمود.

عملکرد این سیستم آنقدر جالب بود که چند سال بعد فرانسه هم لزوم نصب چنین سیستمی را احساس کرده و اقدام به ساخت و نصب آن نمود.

به این ترتیب سیستم های نصب شده حمله هواپیماهای آلمانی به یک یا چند نقطه مخصوص را گزارش داده و وضعیت آنها را مشخص می کردند.

به تدریج و با گذشت زمان این وسیله ساده جای خود را به سیستم های کامل تر و جالب تری داد به این ترتیب که سیستمی که ابتدا در بریتانیا به عنوان Radio Detection Finding نام گذاری شده بود بعد ها در آمریکا با نام رادیوی جهت دار یا رادار که ترکیبی از حروف اول کلمات عبارت آشکارسازی و اعلام رادیویی است خوانده شد

 

 

 

 

 

  • چگونگی عملکرد رادارها

 

اصول کار کلیه سیستم های رادار از جهت فرستنده و گیرنده یکسان است و تنها موج ارسالی آن هاست که رادارها را از هم متمایز می کند. فرستنده رادار امواج خود را به سمت آنتن ارسال می کند که در بین مسیر از یک سیر کولاتور عبور داده می شود.

سیگنال فرستنده که با توان بالایی ارسال شده است توسط هدف منعکس و یا دوباره از راه همان آنتن و یا آنتن گیرنده دیگر دریافت می شود. در اولین مرحله سیگنال منعکس شده آشکار شده با سیگنال ارسالی فرستنده مقایسه می شود و پس از فیلتر شدن (جهت کاهش نویز) تقویت و پردازش سیگنال، اطلاعات خروجی و وضعیت هدف توسط نمایشگر نمایش داده می شود.

محدوده ی فرکانسی رادار می تواند در باندهای مختلف فرکانسی باشد. نوع ماربرد رادار در انتخاب باند فرکانسی آن موثر است بعنوان مثال می توان برای دیده بانی و مراقبت برد زیاد از باندهای VHFو UHF (به دلیل خواص انتشاری مناسب) استفاده نمود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۱-۳-کاربردهای رادار

 

۱)کاربرد های غیره نظامی

به برخی از کاربردهای غیر نظامی رادار که در جهت صلح و آرامش و راحتی زندگی انسان استفاده می شود بطور اختصار اشاره می گردد:

۱-۱) کنترل ترافیک هوایی: کنترل ترفیک و اعلام وضعیت هوایی در اطراف فرودگاه ها و در برخی از هواپیماهای پیشرفته در یاری رساندن به خلبان هنگام فرود در وضعیت بد آب و هوایی که دید کافی ندارد.

۱-۲) ناوبری هوایی و دریایی: جهت نشان دادن موقعیت، سرعت، مسافت طی شده و مسیر یابی در هر لحظه.

۱-۳) جلوگیری از تصادف کشتی ها: استفاده از یک رادار کوچک با برد محدود در جلوی کشتی جهت شناسایی موانع مقابل کشتی.

– فضایی: سنجش از دور و شناسایی اجرام و کرات آسمانی

– کنترل سرعت: کنترل سرعت خودروها در بزرگراه ها توسط پلیس

– کنترل خط تولید : کنترل خط تولید و سرعت بهره برداری از خطوط

۱-۴) هواشناسی: پیش بینی وضعیت آب و هوای مناطق مختلف با استفاده از جهت وزش باد و سایر عوامل موثر

۱-۵) زمین شناسی: بررسی و شناسایی وضعیت اقیانوس ها، دریاها، منابع زیر زمینی، معادن و آتشفشان ها

۱-۶) کشاورزی: محاسبه میزان اراضی زیر کشت و برآورد محصولات مختلف کشاورزی { با توجه به آنکه محصولات مختلف کشاورزی دارای خواص الکترومغناطیسی (انعکاس امواج) متفاوتی است.}

 

۲)کاربردهای نظامی

کاربردهای نظامی رادار دارای طیف و انواع گسترده ای است که در این جا به چهار نوع از این کاربردها اشاره می شود:

۲-۱) دیده بانی، مراقبت و تعیین مشخصات هدف که با توجه به نوع کاربرد ، باند فرکانسی این رادارها و مشخصات آنها متفاوت است و برد آنها تا حدود ۴۰۰ کیلومتر قابل افزایش است.

۲-۲) ناوبری نظامی[۷]: هدایت هواپیما در ین پرواز و هنگام فرود و صعود و تعیین ارتفاع و سرعت هواپیماهای نظامی.

۲-۳)کنترل و هدایت آتش[۸]: کنترل و هدایت آتش که بنا به چگونگی بهره برداری (هوا به هوا- زمین به هوا- زمین به دریا و هوا به زیر دریا) متفاوت می باشد. ( در این مورد از رادارهای تک پالسی استفاده می شود)

۲-۴) ردیابی[۹] : مشخص کردن مسیر و مقصد اهداف متحرک مانند هواپیما یا موشک های بالستیک. (برد رادارهای فوق بسیار از رادارهای کنترل و هدایت آتش است ولی از نظر اصول کار شبیه یکدیگرند)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • انواع رادار:

 

رادارها با توجه به فرکانس کار، محیط عمل، قدرت فرستنده، حساسیت گیرنده، نوع آنتن و چندین عامل دیگر دسته بندی و هر یک در موارد خاصی به کارگیری می شود و معمولا هر دسته نوع خاصی از فرستنده و سیستم پردازش سیگنال را مورد استفاده قرار می دهد.

 

۱) رادارهای پالسی

رادارهای پالسی مهم ترین و پر کاربرد ترین رادارها در عرصه ی جنگ الکترونیک می باشند که از قطار پالسی مدوله شده گیرنده و فرستنده استفاده می کند. مسافت توسط اختلاف بین پالس های ارسالی و دریافتی محاسبه می شود .در بخش بعدی بطور مفصل در مورد این دسته از رادار ها صحبت نموده و بلوک دیاگرام ، پارامترها و نتایج حاصل از شبیه سازی آن ها را معرفی خواهیم کرد .

 

۲) رادار موج پیوسته (CW)

این رادار دارای نسبت زمان کار واحد می باشد یعنی موج ارسالی به صورت پیوسته است. این نوع رادار نیز دارای انواع مختلف به ترتیب زیر است:

۲-۱) رادار موج پیسوته معمولی: در این نوع رادار می توان سرعت و جهش حرکت هدف را در راستای خط واصل رادار تشخیص داد و امکان تشخیص فاصله به دلیل عدم استفاده از هر گونه مدولاسیون وجود ندارد و معمولاً در ناوبری هوایی کاربرد دارند.

۲-۲) رادار موج پیوسته مدوله شده فرکانس: در این رادار از مدولاسیون فرکانس برای افزایش پهنای باند و ایجاد امکان تشخیص فاصله استفاده می شود. از مهم ترین کاربردهای این نوع رادار ارتفاع سنج های هواپیما می باشد.

 

۳)رادار آشکار ساز اهداف متحرک (هوایی)

این رادار یک رادار پالسی است که قادر به آشکار سازی اهداف متحرک در حضور کلاترهای فوق می باشد. شکل موج ارسالی یک قطار پالس معمولی با فرکانس تکرار پالس کم می باشد لذا رادار فوق امکان تشخیص فاصله را فراهم می کند. شکل سرعت های کور (سرعتهایی که امکان تشخیص و سنجش آنها نیست) در این رادارهای وجود دارد.

 

۴)رادار روزنه مصنوعی[۱۰]

در این رادار معمولا بیم آنتن در جهت عمود بر مسیر حرکت تنظیم می شود و دارای دقت بالایی در زاویه است.

عملکرد آنها مانند یک آنتن ساکن با تعداد زیادی آرایه می باشد. خروجی این نوع رادار یک تصویر با دقت بالا از صحنه ی مورد نظر می باشد. رادارهای فوق به دلیل ایجاد تصاویر دقیق کاربردهای فراوانی در علم زمین شناسی و جغرافی و همچنین در امور نظامی پیدا کردند . این رادار حتی قادر به ایجاد تصاویر سه بعدی از اشیا و اهداف می باشد.

 

۵) رادار SLAR

اساس کار این رادار مانند رادار SAR است اما جهت دید آنها از کنار می باشد یعنی به کمک این رادار می توان بدون نزدیک شدن به هدف از فواصل بسیار دور از آن تصویر برداری کرد البته دقت تصاویر ایجاد شده کمتر از رادار SAR است.

 

۶) رادار ردیاب

این رادار به طور پیوسته هدف را نسبت به رادارتشخیص می دهد و مسیر حرکت متحرک را دنبال می کند به عبارت دیگر ردیابی فاصله معمولاً در ردیابی زاویه نهفته است.

 

۷) رادارTWS

این رادار دو نوع دارد: نوع اول دارای آنتن گردان است و ردیابی هدف از طریق مقایسه ی انعکاسات مختلف از هدف در طی دو چرخش متوالی آنتن حاصل می شود. از این نوع رادار جهت دیده بانی و مراقبت هوا برد استفاده می شود. نوع دوم راداری است که آنتن آن سریعا زاویه کوچک را جاروب می کند تا موقعیت زاویه ای هدف را بیابد. از این رادار در فرود هواپیما و کنترل آتش استفاده می گردد.

 

۸) رادار OTHHF

این رادار در باند HF عمل می کند و برد آن به دلیل انتشار در لایه اتمسفر بسیار زیاد است و در بعضی مواقع به ۴۰۰۰ کیلومتر نیز می رسد. این رادار قادر به آشکار سازی اهداف هوایی بزرگ مانند هواپیما و موشک های بالستیک و همچنین اهداف دریایی باشد و به دلیل برد زیاد توان ارسالی بالایی حدود چند صد کیلو وات نیز دارد

 

۹) رادار پالس دوپلری

این رادار به صورت پالسی عمل می کند و می تواند اهداف متحرک را در حضور کلاتر های قوی آشکارسازی نماید. در این رادار ابهام در تشخیص سرعت از بین می رود و سرعت کور وجود ندارد.

 

۱۰) رادار دریایی

علیرغم اینکه کار گیرندگی و فرستندگی رادار دریایی و غیر دریایی یکسان است اما با توجه به وجود کلاترهای خاص دریایی باید ملاحظات ویژه ای را لحاظ نمود.

از مهمترین عوامل کلاترها می توان وجود طوفان و باد و رطوبت را بر شمرد. سیگنالهای کلاتر دریایی عامل محدود کننده عمده در شناسایی اهداف نزدیک آب و یا روی آب می باشد . میزان سیگنال کلاتر دریافتی تابعی از رادارهای معروف دریایی فاصله هدف، پهنای پالس رادار، سرعت و جهت وزش باد و پلاریزاسیون موج تابش می باشد. رادارهای معروف دریایی اغلب در باند ۸ الی ۱۲ گیگاهرتز و در باند ۴C الی ۸ گیگاهرتز جهت دیده بانی و مراقبت نزدیکی طراحی می شود.

 

۱۱) رادار میلیمتری

فرکانس کار این رادار ۳ الی ۳۰۰ گیگا هرتز است و مزیت عمده آن این است که برای ابعاد آنتن یکسان پهنای بیم آنتن کوچکتر و در نتیجه بهره آن بیشتر می گردد و حتی برای افزایش بهره می توان آنتن را نیز کوچکتر کرد. این قابلیت در مورد رادارهای ردیاب داخل موشک ها برای پیدا کردن مسیر صحیح بسیار لازم و حیاتی است. از دیگر مزیت های این سیستم ها سبکی و قابل حمل بودن آنهاست. اما عمده مشکل آنها اثرات تضعیف کنندگی شدید جو اتمسفر در انتشار امواج در این محدوده فرکانس می باشد لذا برد این رادارها بسیار کمتر از سایر رادارهاست. در ضمن عواملی مثل باران و گرد و غبار و رطوبت و برف نیز باعث ایجاد تلفات اضافی در سیگنال در باند میلی متری می شوند. این نوع رادارها عموما در امور نقشه برداری و هدایت و کنترل آتش نزدیک کاربرد دارند.

 

۱۲) رادار ماورای افق باند (OTH)HF

در این نوع رادارها برد آشکارسازی سیستم نسبت به برد آشکارسازی رادارهای مایکرویو افزایش می یابد. برد از حدود ۵۰۰nmi به حدود ۲۰۰۰nmi می رسد. اگر چه رادارهای ماورای افق بزرگ و گران هستند ولی با هزینه ای بسیار کمتر از رادارهای مایکرویو همان پوشش را فراهم می کند.

هم این استرالیایی از رادارهای OTH برای مراقبت از آب های خارج از خط ساحلی وسیع و کم جمعیت خود با موفقیت استفاده می کنند. نیروی دریایی آمریکا برای مراقبت منطقه گسترده جنوب ایالت متحده که برای قاچاق هوایی مواد مخدر استفاده می شود از سیستم راداری ماورای افق[۱۱] استفاده می کند. فناوری سیستم های آمریکایی و استرالیایی مبتنی بر رادارهای FM –CW است که نیاز به فاصله زیادی درحدود ۱۰۰nmi بین سایت های فرستنده و گیرنده دارند. برای رادارهای با بازدهی بالا سیستم FM –CW یک طرح مهندسی قدیمی و دست و پاگیر است. یک رادار پالسی OHT تنها در یک سایت قابل پیاده سازی است از طرفی بیش از سیستم های CW انعطاف پذیر بوده و در مقایسه با سیستم های عملیاتی فعلی که به دو سایت جداگانه نیاز دارند کم هزینه تر است. علاوه بر تغییر عمده در معماری یک رادار OHT بر روی عرشه کشتی نیز قابلیت عمل دارد به طوری که برای پوشش منطقه ای وسیع از قابلیت جا به جایی کامل برخوردار است و این همان نیاز مهم مراقبت هوایی نظامی است. چنین راداری محدوده ای بسیار فراتر از میدان نبرد را پوشش داده و برای عملیات های آبی خاکی با ارزش است. از یک سیستم نسبتا ساده یک سایتی OHT می توان در منطقه ای با وسعت بیش از ۱۰ میلیون مایل مربع از اقیانوس جهت و سرعت باد اقیانوسیه را تعیین کرده و برای مشاهدات هواشناسی در مناطقی از جهان که انجام مشاهدات هواشناسی دشوار است استفاتده نمود. (رادارهای OHT استرالیا این نوع اطلاعات را بعنوان محصول فرعی ماموریت اصلی خود تامین می کنند)

در واقع امکان دسترسی به پردازش دیجیتالی مدرن این زمینه را فراهم کرد که از ۳۰ سال قبل استفاده از رادار OHT عملی گردد و متعاقب آن پردازش دیجیتالی بهبود یافته حتی قابلیت های بیشتری را تامین کند.

 

۱۳) رادار روزنه مصنوعی[۱۲] (SAR)

بازبینی محیطی، نقشه برداری منابع زمینی و ماموریت های نظامی نیاز به تصویربرداری از مناطق وسیع با وضوح بالا دارند. بسیاری از مواقع تصویربرداری باید در آب و هوای نامناسب و یا در طول شب انجام شود. راداری های روزنه مصنوعی چنین قابلیتی را فراهم می آورند. سامانه های SAR از خصوصیات انتشار دوبرد سیگنال های راداری و قابلیت پردازش اطلاعات پیچیده الکترونیک دیجیتال نوین برای فراهم نمودن تصویر برداری با وضوح بالا بهره می برند.SAR مکمل قابلیت های عکاسی و تصویر برداری اپتیکی است زیرا که محدودیت های زمان کار و شرایط جوی را ندارد. به دلیل این که عوارض زمین به فرکانس های راداری پاسخ های منحصر به فرد می دهند. این نوع رادارها توانسته اند:

۱- اطلاعات ساختار زمین را برای زمین شناسان به منظور کشف منابع معدنی

۲- محل لکه های نفتی روی آب را برای دست اندرکاران محیط زیست

۳- محدوده های دریایی و خطر کوه های یخی را برای ناوبری دریایی

۴- و سرانجام اطلاعات شناسایی و هدف گیری را برای عملیات نظامی

برای رادارهای SAR کاربردها و پتانسیل های بسیار دیگری نیز وجود دارد که برخی از آنها به خصوص در بخش مصارف غیر نظامی تا کنون به اندازه کافی شناخته شده نیست ولی به تدریج استفاده از لوازم الکترونیکی ارزان قیمت به کارگیری رادار SAR برای کاربردهای مقیاس کوچکتر را مقرون به صرفه خواهد کرد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

رادار روزنه مصنوعی SAR چگونه کار می کند؟

 

رادار SAR هوابرد که در حالت عمود به مسیر هواپیما در حال تصویر برداری است یک تصویر دو بعدی تولید می کند . یک بعد این تصویر به نام Range- Cross track کمیتی برای خط دی از رادار تا هدف است.

اندازه گیری بعد و وضوح در رادارهای روزنه مصنوعی مشابه اکثر رادارهای دیگر انجام می گیرد. با سنجش دقیق زمان طی شده از هنگام فرستادن یک پالس تا بازگشت آن برد تعیین می شود. در ساده ترین SAR ها قدرت تفکیک برد بر اساس پهنای پالس فرستاده شده مشخص می گردد. به عبارت دیگر پالس های با عرض کم وضوح برد خوبی را از دست می دهند.

بعد دوم تصویر زاویه سمت نامیده می شود که عمود بر برد است. این توانمندی SAR به منظور تعیین زاویه سمت با وضوح نسبتا خوب به کار می رود که آن را از دیگر رادارها متمایز می سازد. برای به دست آوردن زاویه سمت با وضوح مطلوب به یک آنتن بزرگ از لحاظ فیزیکی نیاز است تا انرژی فرستاده شده و یا دریافت شده را در یک پرتو باریک متمرکز کند. زیرا میزان ضخامت پرتو دریافتی است که وضوح زاویه سمت را مشخص می کند. در سامانه های اپتیکی برای به دست آوردن تصاویری با وضوح بالا به روزنه های بزرگ نیاز می باشد. از آنجا که فرکانس در SAR ها پایین تر از سامانه های اپتیکی است حتی به دست آوردن وضوح متوسط در SAR مستلزم یک آنتن بزرگ است. برای این کار به آنتن هایی با طول بیش از چند صد متر نیاز است. یک رادار هوایی می تواند در حالی که این فاصله چند صد متری را طی می کند اطلاعات را جمع آوری کرده و سپس اطلاعات را طوری پردازش کند که گویی از یک آنتن از نظر فیزیکی بزرگ به دست آمده است. مسافتی را که پرنده طی می کند تا یک آنتن مصنوعی به وجود آید را روزنه مصنوعی[۱۳] می گویند.

همینطور که رادار SAR حرکت می کند یک پالس به هر هدف فرستاده می شود . اکوهای بازگشتی به وسیله گیرنده دریافت و در محل ذخیره اکو نگهداری می شوند. از آنجا که رادار نسبت به زمین در حال حرکت است اکوهای بازگشتی تغییر مکان داپلری پیدا می کنند. مقایسه فرکانس های تغییر مکان یافته داپلری با یک فرکانس مرجع به بسیاری از سیگنال های برگشتی این امکان را می دهد که بر روی یک نقطه تمرکز کنند و در نتیجه به طور موثر طول آنتن را که در حال تصویر برداری از یک نقطه خاص است افزایش دهد. این عمل تمرکز که معمولاً به عنوان روند SAR شناخته می شود در حال حاضر به صورت دیجیتال روی سیستم های رایانه ای سریع انجام می شود. فوت و فن در پروسه ی SAR به منظور مطابقت صحیح تغییرات فرکانسی داپلری که برای هر نقطه در تصویر به کار می رود است. این امر مستلزم اطلاعات دقیق در مورد حرکت نسبی بین سکو و اشیای تصویر برداری شده است. SAR اکنون یک تکنیک کامل برای تولید تصاویری است که جزییات بسیاری را نشان می دهند.

SAR ها توانایی منحصر به فردی را به عنوان ابزار تصویر برداری فراهم می آورند. از آنجا که این رادارها خود تشعشعات خود را ایجاد می کنند در هر زمان از شبانه روز بدون نیاز به تشعشعات خورشید تصویر برداری می کنند و از آنجا که طول موج های این رادار از نور مادون قرمز یا مریی بیشتر است آنها می توانند در شرایط ابری و گرد و غبار نیز دید داشته باشند در حالی که وسایل مادون قرمز و مریی نمی توانند.

تصاویر رادار از تصاویر زیادی نقطه تشکیل شده است . هر پیکسل در تصویر رادار نشان گر بازتاب همان نقطه روی زمین است. نواحی تیره تر روی زمین بازتاب ضعیف تری دارند و نواحی روشن تر بازتاب قوی تر. قسمت های روشن بیانگر این است که کسر بزرگی از انرژی رادار به رادار بازتابیده شده است در حالی که قسمت های تیره به معنی آن است که انرژی بسیار کمی بازتابیده شده است.

بازتاب های یک محوطه هدف در یک طول موج به خصوص بنا به شرایط بسیار تغییر پذیر است . اندازه بازتاب کننده ها در محوطه هدف مقدار رطوبت موجود در خاک، محوطه هدف ، پلاریزاسیون پالس ها و زوایای دیده بانی ، بازتابها همچنین با استفاده از طول موج های مختلف مورد استفاده متفاوت قرار می گیرند. بازتابها به خصوصیات هدف و همچنین مقدار آب نیز حساس هستند. اشیای مرطوب تر، روشن ظاهر می شوند و اشیای خشک تر. استثنایی که وجود دارد سطح صاف و راکد آب است که پالس های رسیده را به صورت یک سطح صاف و صیقلی از محوطه هدف منعکس می کند و این قسمت ها تیره ظاهر می شوند.

بازتاب ها همچنین بنا به استفاده پلاریزاسیون مختلف تغییر می کنند. بعضی از SAR ها می تواند پالس ها را با هر دو پلاریزاسیون قطبیت افقی و عمودی بفرستند یا دریافت کنند. بعلاوه بعضی از SAR ها می توانند فاز ورودی پالس را اندازه گیری کنند و تفاوت فازی را بر حسب درجه در هنگام برگشت سیگنال های عمودی و افقی اندازه گیری کنند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۱-۵) رادارهای پالسی

 

رادارهای پالسی مهم ترین و پر کاربرد ترین رادارها در عرصه ی جنگ الکترونیک می باشند که از قطار پالسی مدوله شده گیرنده و فرستنده استفاده می کند. مسافت توسط اختلاف بین پالس های ارسالی و دریافتی محاسبه می شود.

این رادارهای با توجه به دوره تناوب پالس ارسالی دارای تنوع بوده که به مواردی از آنها اشاره می شود:

۱) پالسی معمولی: در این رادارها معمولا عرض پالس در حدود چند میکروثانیه و نسبت زمان کار بین حدود ۰۱/۰ تا ۰۰۱/۰ تغییر می کند. از این رادارها جهت هواشناسی و دیده بانی و مراقبت هوایی استفاده می شود.

۲) رادارهای پالسی با قدرت تفکیک بالا[۱۴] : در این رادارها عرض پالسی بسیار کوچک انتخاب می شود و چون میزان دقت در تشخیص فاصله توسط عرض پالسی مشخص می گردد دارای دقت بالایی در تشخیص فاصله هدف می باشد. (هر قدر عرض پالس کوچکتر باشد محاسبه فاصله دقیقتر است). این رادارها برای آشکار سازی اهداف ساکن در حضور کلاتر (سیگنال های برگشتی ناخواسته به صفحه رادار ) و نیز تشخیص یک هدف در میان چند هدف نزدیک به هم قابل استفاده می باشد.

۳ رادار پالس فشرده[۱۵] : این رادار از پالس های با عرض زیاد استفاده می نماید و برای افزایش دقت از مدولاسیون فاز یا فرکانس در هر پالس استفاده می کند. در نتیجه ضمن افزایش پهنای باند تشخیص دقیق فاصله اهداف نیز حاصل می شود و نسبت به رادار نوع قبلی دارای این مزیت است که توان پیک (حداکثر توان ) فرستنده را در حد معتدلی نگاه می دارد.

 

معادله ی عمومی رنج رادارهای پالسی بفرم :

 

می باشد. در این معادله Pt توان سیگنال رادار ارسالی بر حسب وات ، G بهره آنتن فرستنده و گیرنده ، λ طول موج سیگنال رادار بر حسب متر ، ϭ سطح مقطع موثر رادار بر حسب متر مربع، K ثابت بولتزمان ، Te دمای موثرنویز بر حسب درجه ی کلوین ، B پهنای باندگیرنده ، F شکل نویز گیرنده و SNRo,min مینیمم سیگنال به نویز خروجی تعریف می شود .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۱-۵-۱-بلوک دیاگرام اساسی رادار پالسی

 

بلوک دیاگرام یک رادار پالسی در شکل ۱-۱ نشان داده شده است. مدار بنیادی رادار شامل قسمت های زیر است :

شکل(۱-۱) : بلوک دیاگرام رادار پالسی

یک مدار زمان بندی که وقفه تکرار پالس را تعیین کرده و مقدار زمان رسیدن را برای پالس گیرنده و فرستنده اندازه گیری می کند، یک تولید کننده شکل موج که شکل موج را با فرکانس مورد نیاز تولید می کند، یک فرستنده که دامنه لازم برای پالس ار سالی را فراهم می کند ، یک دوپلر کننده[۱۶] که هم در فروستنده و هم در گیرنده بعنوان یک سوئیچ عمل می کند، آنتن که برای فرستندگی و گیرندگی استفاده می شود، یک دریافت کننده که برای دریافت پالس های منعکس شده و تقلیل آن به IF به منظور آماده سازی سیگنال انعکاس برای پردازش استفاده می شود و یک مدار پردازش سیگنال که برای انجام الگوریتم های پردازش سیگنال به منظور دست یابی به اطلاعات موقعیت ، سرعت و مکان زاویه ای هدف استفاده می گردد و در نهایت یک نمایشگر برای نمایش اطلاعات به کاربرده می شود .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۱-۵-۲-اجزای بلوک دیاگرام رادار پالسی

 

۱) تطبیق دهنده زمانی (همزمان کننده)

همزمان کننده با تولید رشته پالس های متوالی کوتاه مدت و با فاصله باعث ایجاد همزمانی درست بین عملکرد فرستنده و indicator می شود. این پالس ها زمان ارسال پالس های رادار را برای مدولاتور مشخص می کنند.

۲) مدولاتور

مدولاتور از انرژی جریان مستقیم پالس هایی با توان بالا تهیه می کند و با دریافت هر پالس زمان بندی از همزمان کننده یک پالس به فرستنده می فرستد.

۳) فرستنده

فرستنده یک نوسان ساز با توان بالاست ، که معمولاً یک مگنترون یا یک تقویت کننده موج متحرکاست. فرستنده یک موج RF با توان بالا برای مدت زمان ما پالس ورودی از مدولاتور تولید می کند. این موج با طول موج مشخص به یک موجبر تا بیده شده و به طرف دوپلر کننده هدایت می شود.

۴) دوپلر کننده

دوپلر کننده یک سوئیچ موجبر ی است که فرستنده و گیرنده را به آنتن مرتبط می کند. مسئله ی حساس این است که وقتی به مسیر شار موج اجازه عبور از فرستنده به سمت آنتن با مقداری جزئی تلفات (رقیق شدن موج) داده شود ، باید مسیر موج برای رسیدن به گیرنده مسدود شود. بعلاوه دوپلر کننده می تواند به موج اجازه عبور در جهت آنتن به گیرنده را نیز با مقداری جزئی رقیق شدن بدهد که در این صورت مسیر موج را در جهت فرستنده مسدود می کند.

۵)آنتن

آنتن شامل یک تشعشع کننده و یک منعکس کننده[۱۷] شلجمی است که بر اساس مدل های ساده راداری ساخته می شود. تشعشع کننده بصورت بوقی شکل در انتهای موجبری که سر دیگر آن به دوپلر کننده متصل است قرار دارد.

تشعشع کننده بوقی شکل موج رسیده از فرستنده را به منعکس کننده هدایت کرده و منعکس کننده آن را در حالت بیم باریک منعکس می کند. تشعشعات جدا شده از منعکس کننده به تشعشع کننده بوقی شکل بازتاب شده و توسط یک موجبر مشابه به دوپلر کننده باز می گردند. بعضی از رادارهای پالسی از انواع ساده آنتن های آرایه ای استفاده می کنند.

۶) دستگاه محافظ گیرنده

به دلیل ناپیوستگی الکتریکی (عدم تطبیق امپدانس) بین آنتن وموجبر مقداری از انرژی موج تابیده شده از آنتن به منعکس کننده باز گردانده می شود. به دلیل اینکه منعکس کننده عمل سوئچینگ را با توجه به جهت شار انجام می دهد هیچ مانعی برای جلوگیری از سرازیر شدن این انرژی بازگشتی به رادار وجود ندارد. این انرژی بازگشتی تنها به میزان کسر بسیار کوچکی خروجی فرستنده است. اما بدلیل توان بالای فرستنده، بازتاب ها به اندازه کافی قدرتمند هستند تا بتوانند به گیرنده آسیب بزنند. برای جلوگیری از رسیدن این بازتاب ها به گیرنده دستگاه محافظ فراهم می شود. این دستگاه حتماً باید یک سوئیچ ماکرویو با سرعت بالا باشد که بطور اتوماتیک جلوی هر گونه موجی را که برای آسیب زدن به گیرنده به اندازه کافی قوی است را مسدود کند.

۷)گیرنده

محبوب ترین نوع گیرنده، گیرنده سوپرهتروداین است. برای انجام عمل فیلترینگ وتقویت کنندگی، گیرنده فرکانس موج انعکاس دریافتی را کاهش می دهد. برای این منظور از یک میکسر استفاده می شود که سیگنال دریافتی را در مقابل خروجی یک نوسان ساز توان پایین(نوسان ساز محلی) می شکند. در اینجا فرکانس نهایی تفاوت میان فرکانس انعکاسی رادار وفرکانس نوسان ساز محلی است که به آن فرکانس متوسط(IF) گفته می شود. سپس این سیگنال خروجی توسط یک تقویت کننده IF، تقویت می شود. همچنین تقویت کننده IF سیگنال ها ونویزی را که در باند فرکانسی سیگنال دریافتی وجود دارد را از هم جدا می کند. در نهایت سیگنال تقویت شده به یک آشکارساز اعمال می شودکه ولتاژی مشابه ماکزیمم دامنه سیگنال را تولید می کند. خروجی آشکار ساز(سیگنال ویدئویی) به نمایشگر داده می شود.

۸) نمایشگر

نمایشگر اطلاعات و انعکاسات دریافتی را طوری نمایش می دهد که بتواند احتیاجات کاربرد را فراهم کند، جستجو و مسیر یابی اتوماتیک را کنترل کند و وقتی هدف شناسی شد بتواند اطلاعات مورد نظر را استخراج کند.

۹) سرووی آنتن[۱۸]

سرووی آنتن موقعیت آنتن را با توجه به سیگنال کنترل تنظیم می کند که این سیگنال کنترل می تواند بوسیله مدار جستجوی داخل نمایشگر تولید شود. همچنین کاربر می تواند بصورت دستی موقعیت آنتن را تغییر دهد و یا می توان از سیستم زاویه یاب استفاده کرد.

۱۰) هدف یابی

رادارهای مسیر یابی برای پیدا کردن اهدافی که حرکت می کنند طراحی می شوند . به این صورت که اندازه گیری ها بصورت متوالی انجام شده و محل تقریبی هدف تخمین زده می شود.(مسافت، سرعت، زاویه و …)

 

 

 

 

 

۱-۵-۳-پارامتر های اساسی رادار پالسی

 

  • TPR دوره تناوب تکرار.
  • TP عرض پالس های ارسالی .
  • ماکزیمم رنج رادار :
  • رزولوشن یا قابلیت تفکیک رادار :
  • فرکانس پالس های ارسالی :
  • بهره آنتن فرستنده و گیرنده :
  • توان دریافتی رادار :

که در معادله فوق Pr توان سیگنال دریافتی رادار بر حسب وات ، Pt توان سیگنال ارسالی رادار برحسب وات ، G بهره آنتن فرستنده و گیرنده ،طول موج رادار بر حسب متر ، ، سطح مقطع موثرآنتن برحسب متر مربع ، R فاصله هدف بر حسب متر وL  تلفات گیرنده است .

 

  • نویز دریافتی گیرنده ی رادار :

K ثابت بولتزمان ، T دمای موثر نویز بر حسب کلوین ، B پهنای باند گیرنده وF فرکانس گیرنده است.

  • فرکانس دوپلر :

در معادله فوق سرعت زاویه ای هدف است .

  • سیگنال به نویز ورودی گیرنده :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۱-۵-۴-نتایج مدلسازی و شبیه سازی پارامترهای رادار پالسی

 

فرض کنید دو هدف مطابق شکل زیر توسط راداری که در ۶ms زاویه ی º ۳۰- تا º۳۰ را ردیابی می کند و دارای مشخصات زیر است ، ردیابی شوند .

RMAX=15000(m) ,∆R= 150(m) ,PRF= 10(khz)

شکل (۱-۲) : radar platform

با فرض اینکه :

R1=10000(m) , R2=12000(m)

m/s) , V2=70 (m/s)) V1=50

۱= -۱۰º , φ۲= ۵ºφ

 

باشد نمودار رنج دو هدف نسبت به زمان به فرم زیر خواهند بود :

 

 

حال با فرض اینکه :

G=1.3963*10^3

λ=۰٫۰۳(m ), ϭ=۱۰(m^2)

برای نمودار توان دریافتی رادار از دو هدف خواهیم داشت :

 

همان طور که از نمودار نیز مشخص است با دور شدن هدف از رادار توان دریافتی رادار کاهش می یابد .

با توجه به معادله ی سیگنال دریافتی رادار در یک مرحله ارسال پالس۶ms) (:

برای دو هدف نمودار زیر حاصل می گردد :

برای پترن گین دو هدف بر حسب زاویه نیز خواهد داشت :

 

 

فصل دوم

 

 

کلاتر رادار

 

 

در رادارها فرض بر این است که امواج راداری در فضای آزاد به سمت هدف حرکت می کنند و بعد از برخورد به هدف بدون تداخل به گیرنده باز می گردد. ولی در محل انعکاس های ناخواسته یا کلاتر باعث محدود شدن کارایی و بازده رادار می شود.

کلاتر در رادار، برگشت ناخواسته امواج از کلیه اجسام غیر از هدف را شامل می شود. این انعکاس ها باعث کاهش کارایی رادار و از بین رفتن سیگنال هدف و ایجاد اهداف دروغین در رادار می شود.

به طور کلی اجسامی که سطوح بزرگی دارند (مانند کوه و صخره) دارای برگشت های خیلی قوی هستند. این امر باعث می شود که توانایی رادار برای آشکارسازی اهداف کوچک که انعکاس های ضعیفی دارند در حضور اجسام بزرگ کم شود.

در یک تقسیم بندی کلی کلاتر را می توان به سه نوع متفاوت تقسیم کرد.

۱- کلاتر دریا   ۲- کلاتر زمین   ۳- کلاتر اتمسفر

البته انعکاس امواج از اجسام تیز مانند برجها و دکل ها و یا پرندگان در حال حرکت نیز در قالب نوعی کلاتر نقطه ای شناسایی می شود. اکنون به طور اجمالی به هر یک از کلاترها می پردازیم.

 

 

 

 

۲-۱-انواع کلاتر :

 

۱) کلاتر دریا :

انعکاس امواج رادار از سطوح صاف و گسترده دریاها و اقیانوسها خود منبع نویزی است که بر روی نسبت سیگنال به نویز رادارهایی که بر روی سطح دریا عمل می کنند اثر نامطلوب می گذارد چنانچه میزان انعکاس امواج از سطوح دریا نسبت به برگشت های امواج از هدف بیشتر باشد آشکارسازی هدف بسیار مشکل خواهد بود. عوامل متعددی در میزان انعکاس امواج از سطح دریا موثرند مانند:

سرعت باد- طول مدت زمانی و جهت وزش باد- جهت امواج نسبت به پرتو اصلی رادار – طغیان آب- وجود آلودگی در سطح آب- فرکانس کار رادار- نوع پلاریزاسیون موج ارسالی- زاویه تابیدن امواج رادار به سطح دریا نسبت به افق و اندازه سطح قابل رویت رادار.

۲) کلاتر زمین :

کلاتر زمین هم در تئوری و هم در عمل معمولا مهمتر و مشکل تر از کلاتر دریاست. حتی در مورد رادارهایی که در دریا مصرف می شود جز در نواحی تابش عمودی در سایر نقاط میزان کلاتر زمین به مراتب از کلاتر دریا بیشتر است.

انعکاس رادار از سطح زمین بستگی به نوع زمین و خواص دی الکتریک آن و میزان رطوبت سطح زمین و پوشش برفی و گیاهی منطقه و عوامل جزئی دیگر دارد.

۳-) کلاتر اتمسفر:

این نوع کلاتر ناشی از ذرات موجود در هوا نظیر گرد و خاک و برف و مه و باران و تگرگ است. رادارهای OHT که در فرکانس های پایین کار می کنند هیچ گونه تاثیری از ذرات جوی نمی پذیرند. اما در رادارهای فرکانس بالا (رادارهای میلیمتری) انعکاس های جوی مشکل بسیار بزرگی برای کارایی رادار است.

تاثیر برف و یخ بر رادار معمولا کمتر از باران است . یکی از دلایل این امر میزان ریزش کم برف نسبت به باران است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۲-۲- روش های حذف کلاتر:

 

برای حذف کلاتر در رادار می توان از روش های متفاوت و پیچیده ای استفاده کرد که منجر به حذف قسمتی از کلاتر و استخراج سیگنال در حضور نویز و کلاتر می گردد. استفاده از تکنیک رادارهای PRE، MTI کم و فیلتر کردن مناسب همچنین بکار بردن مواد جاذب امواج الکترومغناطیسی در اطراف رادار از روش های متداول حذف کلاتر است.

در حالتی که از آنتن هایی با پهنای پرتو زیاد در اطراف رادار استفاده می کنیم انعکاس امواج از زمین باعث ایجاد یک مسیر جعلی بین هدف و رادار می گردد این امر باعث ایجاد خطای قابل ملاحظه ای در تشخیص قابل حل است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۲-۳-آیا کلاتر همواره یک عامل مزاحم است ؟

 

همانطور که در بالا دیدیم از کلاتر به عنوان یک عامل مزاحم که باعث کاهش توانایی رادار در تشخیص هدف اصلی و ایجاد اهداف دروغین می شود نام برده شد. اما در اینجا باید به این نکته اشاره کرد که همواره کلاتر یک عامل مزاحم نیست بلکه در بعضی موارد انعکاس دریافتی از زمین یا برف و باران و … هدف است.

فهرستی از موارد کاربرد کلاتر در زیر آمده است:

۱) در هواشناسی از کلاتر اتمسفر و انعکاس امواج برای تعیین میزان بارش برف و باران در یک منطقه استفاده می شود.

۲) در رادارهایی که برای نقشه برداری از سطح زمین بکار می روند از کلاتر زمین به خوبی استفاده می شود.

۳) رادارهای SAR برای استخراج جزئیات زمین در یک ناحیه از کلاتر زمین بهره می گیرند.

۴) در هواپیما ها به منظور تعیین ارتفاع از سطح زمین و تشخیص توده های هوای سنگین در اطراف هواپیما و اعلام وجود مناطق طوفانی به خلبان و تشخیص بیشتر در هوای مه آلود و اعلام خطر نسبت به وجود مانع در مسیر حرکت هواپیما از کلاتر استفاده می شود.

۵) در سنجش از راه دور به وسیله رادارهای ارتفاع سنج و Scattero meter از انعکاس و بازگشت امواج بهره می برند.

۶) در رادارهای MTI نیز هم زمان وجود کلاتر باعث امکان آشکارسازی هدف می گردد و کلاتر در حکم یک نوسان ساز محلی (LO) عمل می کند.

 

 

 

فصل سوم

 

 

استیلس[۱۹]

 

تکنولوژی استیلس یا [۲۰]TLO تکنیکی است که به منظور جلوگیری از ردیابی توسط رادار، اشعه مادون قرمز[۲۱] سونا[۲۲]ر و دیگر روش‌های آشکارسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

وسایلی که از این تکنولوژی استفاده می‌کنند، می‌توانند مأموریت خود را بدون اینکه دشمن از حضور آنان پی ببرد، به پایان برساند.

عمده وسایلی که از این تکنولوژی استفاده می‌کنند عبارتنداز:

  1. هواپیماها
  2. کشتی‌ها
  3. زیردریایی‌ها
  4. موشک‌ها
  5. هلی‌کوپترها
  6. ماشین‌آلات نظامی

اما با توجه به اینکه عمده کاربرد استیلس در هواپیما است، محوریت موضوع ما در مورد هواپیماهای رادارگریز و روش‌های مقابله با آنها می‌باشد.

نکته مهمی که باید به آن توجه داشته باشیم، این است که ادواتی که از این تکنولوژی استفاده می‌کنند به طور کامل نامرئی و رادارگریز نیستند، بلکه با به کارگیری تکنیک‌هایی خاص، شناسایی آنها توسط رادار یا سایر روش‌های آشکارسازی مشکل‌تر می‌گردد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۳-۱- چهار اصل اساسی دراستیلس :

 

در بحث استیلس برای آنکه وسایل از دید رادار در امان باشند باید چهار اصل اساسی در آنها رعایت شود که عبارتنداز:

۱) استیلس راداری[۲۳] : با توجه به اینکه اصول کار رادارها، ارسال یک پالس رادیویی به هدف و دریافت امواج برگشتی از هدف است، اگر بتوانیم به طریقی بخشی از امواج بازگشتی را ذخیره کنیم یا مانع از برگشتن امواج رادیویی به مبدأ شویم، می‌توانیم هدف را از دید رادار پنهان نگه داریم. در استیلس راداری، یک جنگنده باید پالس‌های راداری تابانده شده را جذب کند، یا باید با بازتاباندن عکس پالس‌های راداری یا با منحرف کردن امواج از رسیدن به آنتن گیرنده جلوگیری نماید.

۲)استیلس حرارتی[۲۴] : اشعه‌های مادون قرمز امواج الکترومغناطیسی هستند که از هر ماده که بالای صفر مطلق قرار داشته باشد ساطع می‌شوند. مواد داغ از قبیل دود یا بال‌های هواپیما که در اثر اصطکاک هوا داغ شده‌اند، می‌تواند منشأ خوبی برای IR باشد. بنابراین کار اصلی این است که اجازه خروج این امواج از هواپیماها و سایر وسایلی که از تکنولوژی استیلس استفاده می‌کنند را ندهیم و تا حد ممکن سطح این وسایل را سرد نگه داریم. روش‌های زیادی برای مقابله با این مشکل تا به حال پیشنهاد شده است که از حوصله این بحث خارج است.

۳) استیلس صدا[۲۵] : یکی دیگر از فاکتورهای مهم در بحث استیلس ، فاکتور «صدا» است که در شناسایی هواپیماها در ارتفاع پایین بسیار اهمیت دارد، ولی در ارتفاعات بالا به دلیل سرعت پایین حرکت امواج صوتی، این مسئله چندان اهمیتی ندارد. اما این امر در زیردریایی‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. برای مقابله با انتشار امواج صوتی، باید راه‌هایی را برای کم کردن صدای موتور و صدای شکافتن لایه‌ها توسط بدنه‌ی وسایلی که از تکنولوژی استیلس استفاده می‌کنند، در نظر گرفت.

۴) استیلس ظاهری[۲۶] : یعنی بدنه‌ی هواپیمای جنگنده را طوری رنگ‌آمیزی کنیم که شباهت زیادی با محیط اطراف خودش پیدا کند. مثلاً یک هواپیما که قرار است در فاصله زیادی از سطح زمین در شب پرواز کند، بهتر است که به رنگ مشکی رنگ‌آمیزی شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۳-۲- هواپیماهای استیلس :

 

هواپیمای رادارگریز، هواپیمایی است که از فناوری رادارگریزی بهره می‌گیرد تا کمتر در معرض دید باشد، کمتر صدا تولید کند، و کمتر در تیررس امواج مادون قرمز و امواج رادیویی (RF) باشد.

این تکنولوژی در هواپیماها اولین بار در سال ۱۹۶۰ توسط هواپیمای انگلیسی «Avro Vulcan» و به طور کاملاً اتفاقی به وجود آمد. که به دلیل فرم خاصی که این نوع هواپیما داشت، بر روی صفحه رادار با اندازه‌‌ای کوچکتر از اندازه واقعی نشان داده می‌شد و در برخی موارد نیز، از صفحه رادار محو می‌شد. اما کشورهایی چون آمریکا، روسیه، چین و چند کشور دیگر به توسعه هواپیمای استیلس ادامه داده‌اند و توانستند به هواپیماهای جدیدی از این نسل دست یابند؛ که از نمونه‌های معروف این نوع از هواپیماها عبارتند از:

 

  1. f117-nighthawk
  2. f22-raptor
  3. B-2spirit
  4. شفق

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (۳-۱)                                                     شکل (۳-۲)

 

 

 

                          شکل (۳-۳)                                                شکل (۳-۴)

 

 

۳-۳- انواع تکنیک های استیلس :

 

۱) استیلس راداری

۱-۱) کاهش سطح مقطع راداری[۲۷]((RCS : اولین و مهم‌ترین عاملی که باعث پنهان ماندن این نوع هواپیماها از دید رادار می‌شود، کاهش سطح مقطع راداری در این نوع هواپیماها می‌باشد. در استیلس راداری، یک جنگنده باید پالس‌های راداری تابانده شده را جذب کند، یا باید با بازتاباندن عکس پالس‌های راداری یا با منحرف کردن امواج از رسیدن به آنتن گیرنده جلوگیری نماید. درواقع استفاده از سطح مقطع راداری مناسب باعث می‌شود که امواج رادار طوری منعکس شوند که تجهیزات راداری، انعکاس آن‌ها را دریافت نکنند.

اکثر هواپیماهای معمولی دارای سطح مقطع گرد می‌باشند که این امر باعث شناسایی آسان جسم پرنده توسط رادار می‌شود. درواقع سطح مقطع گرد در هواپیماهای معمولی باعث می‌شود سیگنال ارسالی توسط رادار به هواپیما برخورد کرده و دقیقاً در همان مسیر به طرف رادار بازتاب شده و هدف توسط رادار شناسایی گردد. که شکل زیر نیز بیانگر همین موضوع است.

 

شکل (۳-۵) : radar cross-section در هواپیمای مسافربری

اما در یک هواپیمای رادارگریز یا استیلس ، استفاده از سطح مقطع راداری مسطح و صاف سبب می‌شود که امواج برخورد کننده به بدنه‌‌ی هواپیما پراکنده شوند، که این پراکنده شدن امواج در جهتی مخالف جهت سیگنال ارسالی از رادار می‌باشد که این موضوع باعث می‌شود رادار انعکاس امواج را دریافت نکند و در نتیجه نتواند موقعیت هواپیما را شناسایی کند.

تصاویر زیر نشان دهنده انعکاس سیگنال‌های راداری، پس از برخورد به سطح مقطع هواپیمای f117 رادارگریز می‌باشند که در این نوع هواپیماها، سطح مقطع راداری در جلوی هواپیما کمترین حد و در بالای هواپیما بیشترین میزان است.

 

 

 

شکل(۳-۶) : radar cross-section در هواپیمای stealth

 

اما برای کاهش سطح مقطع راداری ، علاوه بر اینکه طراحی خارجی اینگونه از هواپیما برای ما اهمیت دارد، ساختمان داخلی آنها نیز در کاهش سطح مقطع راداری اهمیت فراوانی دارد که به همین دلیل در پشت پوسته‌ی هواپیماهای رادار گریز ساختاری به صورت re-entrant triangles وجود دارد که باعث می‌شود امواج ارسالی از رادار، در این ساختار گرفتار شده و مرتباً در این ساختار نوسان کنند تا انرژی این سیگنال‌ها از بین رفته و در نتیجه امواجی به رادار برگردانده نشود.

نرم‌افزارها و سیستم‌های اندازه‌گیری وجود دارد که از آنها برای بررسی کاهش سطح مقطع جهت طراحی بدنه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از دیگر عواملی که در کاهش سطح مقطع راداری مؤثرند، عبارتند از:

  • استفاده از صفحات متعامد فلزی به صورت دو یا سه وجهی در بدنه‌ی هواپیما.
  • کج کردن دم‌های هواپیما برای کاهش بازتاب امواج (f-117) و راه بهتر حذف دم (b-2).
  • عاری بودن از هرگونه برجستگی و برآمدگی، که به این منظور سلاح‌ها و مخازن سوخت و … را در داخل هواپیما جاسازی می‌کنند.
  • حذف پایلون‌ها و انتقال آنها به قسمت‌های درونی.
  • بهبود در قسمت کابین و حتی تیغه‌های کمپرسور.
  • حذف شکاف‌های روی بدنه‌ی هواپیما برای ایجاد یک سطح صاف.
  • انحنا و خم نمودن سکان عمودی و حتی حذف آن در هواپیما و … از دیگر موارد است.

 

۱-۲) مواد جاذب راداری[۲۸] : دومین عاملی که باعث پنهان ماندن این نوع هواپیماها از دید رادار می‌شود، استفاده از مواد جاذب رادار که امواج ارسالی از رادار را جذب و یا از خود عبور می‌دهند.

این مواد معمولاً رنگی هستند و اغلب در لبه‌های سطوح فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرند و حاوی ریزدانه‌هایی هستند که با «کربونیل‌ آهن» یا «فریت» پوشانده شده‌اند. امواج راداری باعث القای امواج ریزی در این دانه‌ها می‌شوند که باعث تبدیل انرژی رادار به گرما در این دانه‌ها می‌شوند. سپس این گرمای تولیدی، به بدنه هواپیما سرایت می‌کند و از بین می‌رود در نتیجه سیگنالی از هدف به رادار بازگردانده نمی‌شود. البته هیچ RAM نمی‌تواند همه‌ی امواج تابیده شده را کاملاً جذب کند.

اما نکته‌ای که باید به آن توجه داشته باشیم، این است که جذب کنندگی یک ماده در یک فرکانس بستگی به محتوای آن ماده دارد و همچنین هیچ RAM در تمام فرکانس‌های راداری مناسب نیست.

این مواد باید دارای خصوصیات زیر باشند:

  • تا حد امکان مانند مواد رایج استفاده شده در ساخت بدنه‌ی هواپیماها سبک باشند.
  • بتواند در سرعت‌های بالا فشار وارد شده را تحمل کنند.
  • این که مقاومت مناسبی با توجه به شرایط محیطی و زمانی داشته باشند.

 

شرکت ارائه دهنده‌ی موادی که قابلیت رادارگریزی را دارند، این مواد را به شکل زیر معرفی کرده است:

  • الاستومرز[۲۹] : برای کاهش سطح مقطع راداری (RSS) و EMI به کار می‌رود.

 

 

 

 

شکل(۳-۷) : ورقه ی الاستومرز

 

 

  • فوم[۳۰] : که می‌توانند به عنوان سلول‌های مشبک توری، پلیمرهای مستحکم یا فوم‌های ترکیبی مورد استفاده قرار گیرند.

 

شکل(۳-۸) :ورقه ی فوم

 

  • کاتوینگس[۳۱] : همان پوششی است که می‌تواند امواج ماکروویو را جذب کند، یا به صورت کامپوزیت یا متالیک.

 

 

شکل(۳-۹) :ورقه ی کاتوینگس

 

  • فابریکس[۳۲] : همان پارچه که طیف وسیعی از پارچه را دربرمی‌گیرد.

 

 

شکل(۳-۱۰) :ورقه ی فابریکس

 

 

  • هونیکومب[۳۳] : همان شبکه‌ی لانه زنبوری خانه مانند است که می‌تواند جاذب امواج راداری باشد و وزن سبکی دارد و می‌تواند در طیف وسیعی مورد استفاده قرار گیرد.

 

شکل(۳-۱۱) :ورقه ی هونیکومب

  • مواد [۳۴]RAM : همان مواد جاذب امواج رادار هستندکه به روش‌ها و تکنیک‌های مختلفی تولید می‌شوند، مانند تزریق رزین، وکیوم و … .

با توجه به کاربرد، از الیاف تقویتی مختلفی در مواد کامپوزیت استفاده می‌شود.

 

 

شکل(۳-۱۲) : مواد RAM

 

  • مواد FSS[35] : این نوع مواد انتخاب کننده‌ی فرکانس مواد هستند که برای پوشش‌های آنتن به کار می‌روند و همچنین قابلیت انطباق با شرایط رادارگریزی را هم دارند.

 

شکل(۳-۱۳) :ورقه ی FSS

اما علاوه بر مواد RAM بالا، اخیراً نیروی هوایی آمریکا یک رنگ جاذب راداری را معرفی کرده که از مواد فروفلوئیدیک و غیرمغناطیسی ساخته شده‌اند. با استفاده از این مواد جاذب بمب‌افکن B-2 و F-117 در برابر دید رادار، معادل یک پرنده می‌باشند که البته هزینه‌ی این مواد بسیار بالاست. ولی یک دانشگاه علمی در روسیه، ادعا کرده که می‌تواند با یک تکنیک کم هزینه مواد جاذب را تهیه کند. نام این تکنیک مخفی کردن هواپیما در گاز یونیزه شده یا پلاسما است. پلاسما به خوبی می‌تواند جاذب امواج راداری باشد. علاوه بر اینکه این تکنولوژی بسیار سبک‌وزن‌تر از حالت‌های قبل خواهد بود.

 

۲) استیلس حرارتی : سومین عاملی که باعث پنهان ماندن این نوع هواپیماها از دید رادار می‌شود، کم کردن بازتاب حرارتی از هواپیما برای در امان ماندن از حس‌گرهای حرارتی دشمن است که برای این منظور گازهای خروجی هواپیما را قبل از خروج در طی مراحلی سرد می‌کنند تا علائم مادون قرمز هواپیماهای استلیت به حداقل برسند و در نتیجه توسط حس‌گرهای دشمن قابل شناسایی نباشند. شکل زیر نشان دهنده‌ی حرارت تولیدی در قسمت‌های بال و جاهایی که با هوا اصطکاک وجود دارد، می‌باشد.

 

 

شکل(۳-۱۴) : حرارت تولید شده در قسمت های مختلف هواپیمای مسافربری

 

۳) استیلس صدا : چهارمین عاملی که باعث پنهان ماندن این نوع هواپیماها از دید رادار می‌شود این است که، موتور این نوع هواپیماها کمترین صدا را تولید می‌کند تا از طریق امواج صوتی قابل شناسایی نباشند.

هواپیماهای استیلتی از قبیل F-117 و بمب‌افکن B-2، مافوق صوت نیستند، موتور کمکی ندارند و دهانه‌ی آنها طوری تنظیم شده که سر و صدای کمتری داشته باشند تا از طریق امواج صوتی نیز قابل شناسایی نباشند.

 

۴) عوامل دیگر موثر براستیلس :

۴-۱) حذف رادارهای مرسوم در هواپیما (رادار فعال) و کسب اطلاعات از رادارهای غیرفعال است. مثلاً هواپیمای رادار گریز به جای ارسال امواج رادار، هواپیمای دشمن را از طریق امواجی که از خودشان ارسال می‌کنند، شناسایی می‌کنند.

۴-۲) استفاده از حس‌گرهای حرارتی، رادارهای لیزری و کسب اطلاعات از طریق ماهواره از دیگر راه‌هایی است که هواپیماهای رادارگریز برای پایین نگه‌داشتن امواج و سیگنال ساطع شده از خود استفاده می‌کنند تا شناسایی نشوند.

 

 

 

 

 

 

 

 

۳-۴- معایب هواپیماهای رادارگریز :

 

به طور کلی هواپیماهای رادار گریز دارای دو عیب عمده می‌باشند که عبارتند از :

۱) هواپیماهای رادار گریز در هنگام چرخش و با توجه به نمایان شدن بیشتر سطح رویی در این حالت حداکثر بازتابش راداری را دارند. لذا در این حالت احتمال ردیابی هواپیما افزایش پیدا می‌کند.

 

شکل(۳-۱۵) : هواپیماهای رادار گریز در هنگام چرخش

۲) در هنگام استفاده از تسلیحات که پوشش روی آنها باز می‌شود، بسیار آسیب‌پذیر می‌شوند و می‌توانند به راحتی توسط رادار شناسایی گردند.

 

شکل(۳-۱۶) : هواپیماهای رادار گریز در هنگام استفاده از تسلیحات

۳-۵- راههای مقابله با رادار گریزی :

 

ردگیری تهدید‌های هوایی با سطح مقطع کم، نیازمند تاباندن انرژی بیشتر روی هدف و داشتن گیرنده‌های حساس‌تر برای کشف انرژی برگشتی است که این روش دشواری‌های خود را نیز دارد. توان بیشتر را با یک آنتن رادار بزرگتر و یک فرستنده نیرومندتر می‌توان به دست آورد ولی این کار اندازه‌، بها، وزن و چابکی رادار را در گردش‌ها می‌گیرد. از سوی دیگر با افزایش حساسیت گیرنده رادار، خروجی شلوغ پر خدشه و اهداف دروغین بیشتری را دربر خواهد گرفت که به این ترتیب کار برنامه‌نویسی و محاسبات بسیار پیچیده‌ای به بار خواهد آورد.

یکی از راههای کاهش آثار فناوری پنهان کار به کارگیری رادارهایی است که در بسامد VHF , UHF کار می‌کنند. بیشتر رادارهای نظارت و مراقبت‌ دوربرد ساخت کشورهای غربی از باند D از ۱ تا ۲ گیگاهرتز، باند E از ۲ تا ۳ گیگاهرتز و یا باند F از ۳ تا ۴ گیگاهرتز استفاده می‌کنند. اما روس‌ها ترجیح داده‌اند که از باند ۵ .۰ تا ۱ گیگاهرتز باند C و از ۲۵۰ تا ۵۰۰ مگاهرتز باند B و یا حتی باند A از ۱۰۰ تا ۲۵۰ مگاهرتز کار کنند.

نیروی هوایی ایلات متحده مدعی است که شیوه پنهان کاری به کار گرفته شده در ۱۱۷ F و b2 نمی‌تواند در برابر رادارهایی که با طول موج بلند کار می‌کنند آسیب‌پذیر و قابل شناسایی باشد. در زمان جنگ اول خلیج فارس یک ناو جنگی نیروی دریایی سلطنتی بریتانیا گزارش داد که توانسته پژواک‌های راداری یک جنگنده پنهان کار ۱۱۷ f را دریافت کند. این گفته در صورت درستی ممکن است، ناشی از طول موج‌های بلند به کار رفته در رادار قدیمی مراقبت دریایی بریتانیا باشد که رادار منسوخ شده موج‌ متری مارکنی TYP695 است که احتمالاً در باند A یا B کار می‌کرده است.

اما مقابله با رادار گریزها هر چند مشکل، ولی توسط رادارهای زیر امکان پذیر است :

۱) رادار فعال[۳۶] : این رادار فقط یک گیرنده قوی است، طوری که کوچکترین امواج الکترو مغناطیسی هواپیمای دشمن را ردیابی می‌کند. از این دسته می‌توان رادار تامارا روسی را نام برد.

 

۲) رادار بای استاتیک[۳۷] : این رادار مانند رادارهای معمولی است ولی به جای یک گیرنده و یک فرستنده در یک نقطه، یک فرستنده و چند گیرنده در نقاط مختلف دارد. از این طریق امواج منحرف شده توسط هواپیمای رادار گریز که در نقاط مختلف نسبت به نقطه اولیه ارسال، بازتاب می‌یابند شناسایی و دریافت می‌شوند. (برای درک بهتر، یک دایره را فرض کنید که در مرکز آن فرستنده قرار دارد و در اطراف آن چند گیرنده در فواصل مختلف قرار دارند.)

 

۳) رادار لیزری[۳۸] : این رادار می‌تواند با کشف مقادیر موجود هیدروکربن‌ها در جو به عنوان تدبیری علیه فناوری پنهان کار به کار رود. طی مقاله‌ای که چندی پیش در مورد سنجش لیزری نوشته شده بود دهانه خروجی موتور‌های جت غلظتی معادل ۱۰۰ برابر معمول جو زمین در خروج هیدروکربن‌ها دارند.

 

۴) رادار حرارتی[۳۹] : این رادار با استفاده از حس‌گرهای حرارتی قوی می‌تواند، کوچکترین حرارت و اختلاف دمایی حاصل از هواپیماهای رادارگریز را شناسایی و به آن حمله کند.

 

۵) رادار دو بعدی NEBO-SV : این رادار ساخت شرکت نیتل روسیه است که در طول موج‌های متری کار می‌کند و شرکت سازنده ادعا می‌کند که این رادار توانایی کشف بسیار دوربرد برضد هر گونه تهدید هوایی از جمله آنهایی که از فناوری پنهانکار برخوردارند را دارد.

 

شکل(۳-۱۷) : L13-3 Nebo SV 2D radar

 

 

این رادار ارسال امواج خود را در طول موج‌های متری باند VHF انجام می‌دهد و سرعت گردش آن ۳ تا ۶ دور در دقیقه است که دارای حداکثر ارتفاع کاوش ۴۰۰۰۰ متر است.

ضمن اینکه تکنولوژی این رادار برای استفاده در رادار DVLO/LO3 اس PMU2 300 برای کشف اهداف در محدوده‌ی متوسط به کار رفته است.

 

۶۵۵Zh6-1 NEBO-UE 3D (: این رادار نیز روسی می باشد و ساخت همان شرکت نیتل که برخلاف بسامد پایین خود از کارایی ردگیری همسان با رادارهای قدرتمند مایکروویو مانند AN/TPS-70 برخوردار است.

این رادار با بردی معادل تقریباً ۴۰۰ کیلومتر و ارتفاع پرواز ۴۰ کیلومتر نیز می‌تواند تدبیر خوبی در برابر فناوری پنهانکار باشد .ضمن اینکه موشک های ضد رادار امریکایی مثل «هارم» توان برخورد با این سامانه‌ها را به دلیل داشتن آنتن‌های غول پیکر ندارند چون برای هدف‌گیری اهداف راداری کوچک طراحی شده‌اند.

 

شکل(۳-۱۸) : ۵۵Zh6-1 NEBO-UE 3D

 

۷) رادار سه بعدی چند پرتویی AMB: طراحان رادار تلاش کرده اند تا روش‌های نوینی در راه اندازی و به‌کارگیری سامانه های راداری بیابند. برای مثال کاوش سریع رادار های مرکب کاونده الکترونیکی این امکان را فراهم می‌آورد که رادار علایم ضعیفی را که نشان دهنده یک هدف آشکار نمی‌باشد را علامت‌گذاری کند و پس از تکمیل کاوش خود به بازنگری این علایم بپردازد. این تدبیر به روی سامانه‌ی راداری شرکت اریکسون ماکروویو سیستم تعبیه شده است. رادار سه بعدی چند پرتویی چابک به نام AMB جیراف یا همان زرافه به کار گرفته است که به همراه سیستم موشکی RBS23 به کار می‌رود. از یک برنامه‌ی اولویت‌دار بر ضد اهداف دشوار سود می‌جوید و می‌تواند یک هدف ۰٫۱ متر مربعی را در حدود یک سوم برد معمولی یک رادار کشف نماید.

 

 

شکل(۳-۱۹) : رادار سه بعدی چند پرتویی AMB

 

۸) کشف الکترو اپتیکی :

معمولاً در این روش از حس‌گرهای مادون قرمز فوق حساس که تا درجه زیادی خنک شده‌اند و یا موشک‌های هدایت تلویزیونی استفاده می‌شود که برای درگیری با اهداف پنهانکار راداری از فاصله نزدیک مناسبند. سیستم های ردگیری نمونه بهینه سازی شده جرناس یا همان راپیر بواسطه رهگیری الکترو اپتیکی توانستند در نمایشگاه فارنبرو ۱۹۹۶ بمب افکن B2 را از فاصله ۶ کیلومتری کشف کند.

 

 

 

شکل(۳-۲۰) : کشف الکترو اپتیکی

 

 

 

 

 

 

فصل چهارم

 

 

جمینگ

 

وظیفه‌ی یک سیستم اخلال‌گر (ECM)[40] در مباحث جنگ الکترونیک جلوگیری از اندازه‌گیری دقیق فاصله، سرعت و زاویه هدف توسط رادار به منظور مورد هدف قرار نگرفتن توسط افزاره‌های جنگی است. برای این منظور روش‌های بسیار متعددی برای مقابله با عملکرد صحیح رادارهای دشمن مورد استفاده قرار می‌گیرد که برخی از آنها برای به از کار انداختن تمامی انواع رادارها مؤثر بوده و برخی دیگر تنها می‌توانند در عملکرد تعدادی از رادارها اخلال ایجاد نمایند. یک روش موثر برای از بین بردن اطلاعات راداری این است که با مقداری انرژی اضافی ، سیگنال دریافت شده از رادار را بهم ریخت . این عمل بوسیله ی تشعشع انرژی اضافی در محدوده ی باند فرکانس کاری رادار عملی است که پارازیت افکنی یا ECM فعال نامیده می شود و یا بصورت غیره فعال با پخش کردن اجسام غیره یکجور مختلف که ECM غیره فعال نامیده می شود ، انجام می گیرد . هدف هر دو نوع ECM ، مبهم نمودن اهداف یا سردرگم کردن و منحرف نمودن رادار و یا اپراتور آن است . عمل مقابله با ECM را ECCM گویند . عملیات ECM و ECCM نه تنها شامل رادار بلکه شامل فرستنده های الکترونیکی نیز می گردند .

لازم به ذکر است تکنیک‌های به کار رفته در سیستم‌های ECM که تحت عنوان جمینگ از آن‌ها یاد می‌شود ، سیگنال‌های ارسالی خود را از روی سیگنال ارسالی رادار ساخته و در برخی موارد نیز سیگنال‌هایی مستقل از سیگنال ارسالی توسط رادار تولید و ارسال می کنند .

 

 

۴-۱- معادله‌ی اختلال

 

در شکل (۱) سناریو کلی یک نمونه جمینگ که تحت عنوان جمینگ خود مراقب[۴۱] شناخته می‌شود نشان داده شده است. در این شکل، A هواپیمای مهاجم و J هواپیمای ECM است. هدف هواپیمای مهاجم نفوذ به فضای هوایی دشمن که توسط سلاح‌های کنترل شونده توسط رادار (توپخانه و موشک) که از یک ایستگاه زمینی هدایت می‌شود مراقبت می‌شود. بدون شک معادله جمینگ در صورت انتقال سیستم ECM به هواپیمای مهاجم تغییری نخواهد کرد.

 

شکل (۴-۱) : سناریو کلی یک نمونه جمینگ خود مراقب

 

اگر توان فرستنده رادار، بهره آنتن فرستنده رادار، توان فرستنده سیستم ECM و بهره آنتن سیستم ECM باشد، توان سیگنال برگشتی به گیرنده راداری و نیز توان سیگنال اختلال رسیده به گیرنده راداری از روابط (۱) و (۲) محاسبه می‌شود.

(۱)
(۲)

در نتیجه نسبت توان سیگنال جمینگ به توان سیگنال اصلی بازگردانده شده از هدف که مقدار آن در میزان تأثیر ECM در فریب رادار مؤثر است از رابطه (۳) قابل محاسبه است.

(۳)

رابطه (۳) تحت عنوان معادله جمینگ برای یک جمر خود مراقب (SPJ) شناخته می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۴-۲-انواع تکنیک های جمینگ:

 

برای جمینگ تقسیم‌بندی‌های مختلفی ارائه شده است که در ادامه به آنها می‌پردازیم :

 

 

شکل (۴-۲) : انواع مختلف روش‌های جمینگ

 

۱) جمینگ ON-BOARD:

در این تکنیک‌، جمر بر روی بدنه‌ی هواپیما نصب می‌شود وبا ارسال سیگنال تداخل بر روی عملکرد صحیح رادار اثر کرده و موجب ایجاد اختلال در آن می شود. برای انتخاب صحیح نوع جمر، باید از قبل اطلاعاتی راجع به رادارهای موجود در منطقه‌ی عملیاتی کسب کرد. در شکل زیر یک نمونه از این نوع جمرها دیده می‌شود.

 

 

شکل (۴-۳) : جمینگ ON-BOARD

 

 

 

 

 

 

 

 

۲) جمینگ OFF-BOARD‌:

در این تکنیک بدون ایجاد اختلال در سیگنال های دریافتی رادار، گمراه کردن رادار توسط ادوات جانبی که معمولا در ناحیه‌ی امن و دور از دید راداری دشمن قرار دارد صورت می گیرد. مثلا همان‌طور که در شکل مشاهده می‌کنید، جمر یک هواپیما بوده و وظیفه‌اش ایجاد یک ناحیه‌ی عبور امن در داخل خاک دشمن می‌باشد.

جمر با ایجاد نویزهای قوی، ناحیه‌ی تحت پوشش رادارهای مرزی دشمن را کاهش داده و با ایجاد یک راه کور راداری، باعث نفوذ هواپیماهای جنگی شده است. سایر موارد جمینگ off-board را در ادامه بررسی خواهیم کرد .

 

شکل (۴-۴) : جمینگ OFF-BOARD

 

۴-۳- انواع جمینگ ON- BOARD

 

۴-۳-۱) اختلال نویز

اختلال نویز در واقع روشی است که با استفاده آن یک نوع اعوجاج در گیرنده راداری صورت می‌گیرد که در نتیجه آن تشخیص هدف توسط رادار غیرممکن می‌گردد. برای آن که اختلال نویز موثر واقع شود، لازم است که در ورودی گیرنده راداری، سطح سیگنال اختلال J که توسط سیستم اخلال‌گر تولید می‌شود بسیار بالاتر از سطح سیگنال راداری S باشد. سطح این دو سیگنال در ورودی گیرنده راداری با استفاده از معادله رادار به راحتی قابل محاسبه بوده و بایستی به گونه‌ای باشد که میزان J/S از مقدار مشخصی بزرگتر باشد.

اختلال نویز زمانی به صورت ایده‌آل عمل می‌نماید که نویز ایجاد شده توسط اخلال‌گر، دارای طیفی مشابه نویز گرمایی رادار باشد.

در شکل (۳) یک نمونه از اختلال نویز و نحوه‌ی تأثیرگذاری آن بر روی نمایشگر رادار نشان داده شده است.

شکل (۴-۵) : نحوه‌ی تأثیرگذاری اختلال نویز بر روی نمایشگر رادار

 

در واقع اختلال نویزی حاصله از جمر رنج آشکار سازی صحیح رادار را به شدت کاهش می دهد.

برای آشکار شدن بیشتر تاثیر اختلال نویز توسط جمر سه موقعیت زیر را در نظر بگیرید :

 

a ) رنج رادار بدونه حضور جمر Rc)) .

b ) رنج کوتاه شده ی رادار زمانی که جمر سیگنال خود را در جهت لوب اصلی آنتن رادار ارسال می کند Rcs)) .

c ) رنج کوتاه شده ی رادار زمانی که جمر سیگنال خود را در جهت لوب فرعی آنتن رادار ارسال می کند Rcsb)) .

 

 

بدین ترتیب اگر رنج رادار بدونه حضور جمر Rc)) برابر با :

 

باشد ، که در این معادله PRL توان رادار، GRL گین آنتن، طول موج رادار، PPmin حساسیت گیرنده و ϭ سطح مقطع موثر رادار[۴۲] است. در این صورت رنج کوتاه شده ی رادار زمانی که جمر سیگنال خود را در جهت لوب اصلی آنتن رادار ارسال می کند Rcs))  برابر خواهد بود با :

 

 

که در این معادله PR توان جمر ، GR بهره آتش جمر، RR فاصله هدف تاجمر، K ضریب تاثیر رادار جمینگ، پهنای باند گیرنده رادار، ضریب تاثیر پلاریزاسیون، LS ضریب تلفات رادار، LSR ضریب تلفات جمر است.

و همچنین رنج کوتاه شده ی رادار زمانی که جمر سیگنال خود را در جهت لوب فرعی آنتن رادار ارسال می کند Rcsb)) از رابطه ی زیر قابل محاسبه خواهد بود :

 

 

در این معادله بهره استاندارد شده لوب های فرعی آنتن رادار و LS و LSBNضریب تلفات هستند و با فرض و ضریب تاثیر جمینگ رادار در حضور تغییرات دامنه سیگنال بصورت زیر تعریف می شود :

 

 

در این معادله F0 فرکانس تکرار رادار، پهنای بیم نیم توان آنتن (HPBW)، Na سرعت گردشی آنتن است.

 

 

 

 

 

۴-۳-۱-۱-نتایج مدلسازی و شبیه سازی اختلال نویز

 

فرض کنید در یک سیستم اختلال نویزی داشته باشیم :

PRL= 1*10^6(W) , GRL= 6000 , λ=۱۰^-۲(m) , F=10 , ∆f=450(khz) , F0=375 (hz)

Ө۰٫۵β=۱٫۵º , Na=6 , PR=100(W) , GR=10 , GRLb/GRL=-14 db, ϭ=۱(m^2) , LS=3.7 , LSR=1.6 , RR =100(km) , γ=۲ .

 

در این صورت طبق روابط داده شده رنج رادار بدونه حضور جمر Rc)) برابر است با :

RC=180(km)

 

و نمودار رنج کوتاه شده ی رادار زمانی که جمر سیگنال خود را در جهت لوب اصلی آنتن رادار ارسال می کند Rcs)) بر حسب توان جمر بفرم :

 

و نمودار رنج کوتاه شده ی رادار زمانی که جمر سیگنال خود را در جهت لوب فرعی آنتن رادار ارسال می کند Rcsb)) بر حسب توان جمر بفرم :

 

 

خواهند بود . همانطور که در دو نمودار مشخص است با افزایش توان رادار می توان ت حدودی اثر جمر را خنثی و رنج رادار را بهبود بخشید .

 

 

می توان نشان داد که با دور شدن هدف از رادار اثر جمر بر روی رادار کمتر شده و در نتیجه رنج رادار افزایش می یابد :

 

 

 

همانگونه که مشاهده می کنید با افزایش توان جمر در این حالت می توان اثر دور شدن جمر و کاهش اثر آن بر رنج رادار را جبران نمود .

 

در ادامه چندین نمونه از انواع اختلال نویز را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

 

۱) اختلال spot noise

در این نوع اختلال سیستم ECM پس از تشخیص فرکانس سیگنال ارسالی توسط رادار، نویزی با همان فرکانس و پهنای باند به سمت رادار ارسال می‌کند. این نوع اختلال تنها در مورد رادارهای ابتدایی کاربرد دارد زیرا رادار می‌تواند با روش‌های بسیار ساده‌ای همچون تغییر فرکانس رادار، مسدود کردن گلبرگ‌های فرعی و غیره در برابر این نوع اختلال خود را مصون کند.

 

 

 

۲) اختلال Barrage noise

یک نمونه دیگر از روش‌های اختلال نویز Barrage noise نامیده می‌شود. زمانی که رادار در طول زمان فرکانس کاری خود را تغییر داده و یا از تکنیک طیف گسترده استفاده می‌کند، لازم است نویز ارسالی از طرف سیستم اخلال‌گر پهنای باند بیشتری داشته باشد. این مساله باعث ایجاد تلفاتی می‌شود زیرا در هر لحظه تنها آن مقدار از توان نویز که در فرکانس کاری رادار قرار دارد مورد استفاده قرار گرفته و مابقی بدون فایده در فضا رها می‌شود. در نتیجه می‌توان این تلفات را به صورت نسبت پهنای باند RF رادار به پهنای باند IF آن در نظر گرفت.

(۴)

این مقدار می‌تواند بین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ تغییر کرده و تأثیر اختلال را کاهش دهد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۴-۳-۲- اختلال در تعیین فاصله

یکی از مهمترین انواع اختلال در سیستم‌های راداری، اختلال در تعیین فاصله یا در اصطلاح فریب فاصله‌ای است که در صورت اعمال آن توسط سیستم ECM رادار در تعیین فاصله‌ای که هدف در آن قرار دارد دچار اشتباه می‌شود.

 

۱) اختلال RGPO

اختلال RGPO که مخفف عبارت Range Gate Pull Off می‌باشد در مقابله با رادارهای ردیاب[۴۳] یک اختلال بسیار موثر است. این اختلال موجب می‌گردد که رادار در تشخیص فاصله تا هدف اشتباه کرده و هدف اصلی را گم کند. این اختلال تحت عناوین Range Gate , Range Gate Walk-off Stealing نیز شناخته می‌شود. برای اجرای مطلوب اختلال RGPO به طور معمول مراحل زیر به ترتیب اتفاق می‌افتد.

 

  1. مرحله شروع Dwell : در این مرحله سیگنال رادار توسط سیستم اختلال دریافت، تقویت و در کمترین زمان ممکن یک سیگنال قوی به سمت رادار ارسال می‌گردد. این سیگنال قوی موجب می گردد تا بهره گیرنده توسط سیستم کنترل اتوماتیک بهره AGC کاهش یابد .در نتیجه سیگنال واقعی برگشت داده شده به سمت رادار که دارای توانی متناسب با RCS هدف است در خروجی گیرنده دارای توان ناچیزی بوده و عملاً از بین می‌رود و در نتیجه مدار اندازه‌گیری فاصله رادار تا هدف range gate توسط سیگنال تولیدی توسط اخلال‌گر که دارای توان بالایی است تسخیر می‌شود.
  2. مرحله pull – off / Walk : در این مرحله تأخیر زمانی پالس تکرار شده توسط فرستنده اخلال‌گر به تدریج افزایش یافته و در نتیجه گیرنده در هر لحظه این گونه به نظر می‌رسد که هدف در حال دور شدن از رادار است.
  3. مرحله Hold : پس از انجام مراحل فوق سیستم اخلال‌گر در این مرحله خاموش می‌شود.
  4. سیکل فوق می‌تواند در صورت لزوم برای چندین بار تکرار شود.

 

 

مراحل تولید پالس RGPO در شکل (۴) نشان داده شده است.

 

شکل (۴-۶) : مراحل تولید پالس RGPO

 

 

اگر از منظر دیگری به اختلال RGPO نگاه کنیم مراحل تولید پالس در این نوع اختلال به صورت شکل (۵) خواهد بود :

شکل (۴-۷) : مراحل تولید پالس RGPO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۴-۳-۳- اختلال در تعیین سرعت

 

یکی از مهمترین انواع اختلال در سیستم‌های راداری، اختلال در تعیین سرعت است که در صورت اعمال آن توسط سیستم ECM رادار در تعیین سرعت دچار اشتباه می‌شود.

 

۱) اختلال VGPO

اختلال VGPO که مخفف Velocity Gate Pull Off می‌باشد در مقابله با رادارهای ردیاب یک اختلال بسیار موثر است. این اختلال موجب می‌گردد که رادار در تشخیص سرعت هدف اشتباه کرده و در نتیجه موشک‌های شلیک شده به سمت هدف نتوانند به درستی عمل نمایند. برای اجرای مطلوب اختلال VGPO به طور معمول مراحل زیر به ترتیب اتفاق می‌افتد :

 

۱تسخیر AGC با ارسال یک سیگنال توان بالا با فرکانس داپلر سیگنال اصلی برگشت داده شده به سمت رادار توسط سیستم اخلال‌گر.

۲-افزایش یا کاهش تدریجی فرکانس سیگنال اختلال و در نتیجه گمراه کردن رادار .

۳-خاموش کردن سیستم اخلال‌گر.

۴-تکرار مراحل فوق در صورت لزوم .

 

 

 

 

 

 

۴-۳-۴- اختلال در تعیین زاویه

 

یکی از مهمترین انواع اختلال‌ در سیستم‌های راداری، اختلال در تعیین زاویه یا در اصطلاح فریب زاویه‌ای است که در صورت اعمال آن توسط سیستم ECM رادار در تعیین زاویه‌ای که هدف در آن قرار دارد دچار اشتباه می‌شود. در ادامه دو روش فریب رادار در تعیین زاویه را بررسی می‌کنیم.

 

۱) اختلال Cross – pol

همان طور که می‌دانیم هر آنتن دارای پلاریزاسیونی عمود بر پلاریزاسیون اصلی آن بوده و ماکزیمم پترن تشعشعی مربوط به این پلاریزاسیون نیز در راستایی که پترن تشعشعی اصلی دارای null است قرار دارد. اختلال Cross – pol نیز از طریق این پترن در سیستم‌های راداری اختلال ایجاد می‌نماید. شکل (۶) دلیل ایجاد فریب رادار مونوپالس در تعیین زاویه هدف هنگامی که هدف این نوع اختلال را تولید می‌کند نشان می‌دهد. در شکل (۶) واضح است که در پلاریزاسیون عمود محل با محل عوض شده و در نتیجه راستای قرار گرفتن محور رادار به اندازه عرض پرتو تشعشعی آنتن جابه‌جا می‌شود.

شکل (۴-۸) : نحوه ایجاد اختلال Cross – pol

 

بلوک دیاگرام یک اخلاگر Cross – pol در شکل (۷) نشان داده شده است.

 

شکل (۴-۹) : بلوک دیاگرام یک اخلال‌گر Cross – pol

 

همان طور که در بلوک دیاگرام فوق مشاهده می‌شود. ابتدا پلاراسیون آنتن فرستنده رادار توسط یک سیستم اندازه‌گیری پلاریزاسیون تعیین شده و در مرحله بعد سیگنال فریب که دارای پلاریزاسیونی عمود بر پلاریزاسیون آنتن فرستنده رادار است تولید و به سمت رادار ارسال می‌شود. در صورت عملکرد مناسب این نوع اخلال‌گر رادار در تعیین زاویه هدف دچار اشکال می‌شود.

 

۲) اختلال Cross Eye

یکی دیگر از سیستم‌های اخلال در تعیین زاویه، که در مقابل تمامی سیستم‌های ردیابی مؤثر است تکنیک Cross Eye می‌باشد. یک اخلال‌گر Cross eye از این اصل استفاده می‌کند که می‌توان با بهره‌گیری از دو منبع ارسال توان که به طور همزمان کار می‌کنند و پالس ارسالی آن‌ها از پالس رادار قربانی ساخته شده است و دارای دامنه‌های یکسان و فازهای متفاوت هستند برای ایجاد اختلالی در فاز جبهه موج برگردانده شده از سوی هدف جهت‌گیری می‌کنند به هنگام اعمال این اختلال، رادار در تعیین زاویه هدف دچار اشتباه می‌شود.

تأثیرگذاری این نوع اختلال را می‌توان با یک پدیده طبیعی که به هنگام پرواز هدف در ارتفاع پایینی از سطح دریا اتفاق می‌افتد نشان داد. در این حالت تابش منعکسه از سطح دریا با تابش برگردانده شده از هدف ترکیب شده و رادار را دچار اختلال می‌کند. این مسأله به این دلیل اتفاق می‌افتد که دو تابش بیان شده دارای اختلاف فاز متفاوتی بوده و آنتن دارای رادار محل هدف را بالاتر از محل واقعی آن تشخیص می‌دهد.

بلوک دیاگرام یک اخلال‌گر Cross eyeدر شکل (۸) نشان داده شده است. برای تأثیرگذاری هر چه بیشتر این نوع اختلال، اختلاف فاز سیگنال در دو آنتن فرستنده اخلال گر ۱۸۰ درجه در نظر گرفته شده است.

 

 

شکل (۴-۱۰) : بلوک دیاگرام یک اخلال‌گر Cross eye

 

 

 

 

 

 

برای درک بیشتر این نوع اختلال فرض کنید موقعیت جمر و رادار نسبت به یکدیگر مانند شکل زیر باشد :

 

 

شکل(۴-۱۱) : موقعیت جمر و رادار

 

که مطابق شکل dr فاصله ی بین آنتن گیرنده و فرستنده ی رادار ، r Ө زاویه ی رادار نسبت به مرجع عمودی ، dc فاصله ی دو آنتن فرستنده جمر ، cӨ زاویه ی جمر نسبت به مرجع عمودی، eӨ زاویه ی منبع سیگنال جمر از دید رادار و r فاصله ی بین جمر و رادار بوده و رابطه ی بین eӨ وcӨ بفرم زیر تعریف می شود :

 

 

حال اگر Sr مجموع و Dr تفاضل دو سیگنال دریافتی توسط گیرنده ی رادار باشند آنگاه خطای زاویه ای ایجاد شده در رادار در حضور اختلال Cross Eye برابر با نسبت این دو خواهد بود :

 

 

 

که در رابطه اخیر a عدم تطابق جمر و φ اختلاف فاز سیگنال های ارسالی از دو آنتن فرستنده جمر می باشند. پارامترهای k و kc نیز از روابط زیر محاسبه می شوند :

 

می توان با یک تقریب خوب خطای زاویه ای ایجاد شده در رادار در حضور اختلال Cross Eye را با رابطه ی زیر تقریب زد :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۴-۳-۴-۱) نتایج مدلسازی و شبیه سازی اختلال Cross Eye

 

فرض کنید در یک سیستم اختلال Cross Eye داشته باشیم :

dr=2.54(m) , r=1(km) , dc=10(m) , Өc=30º , a=0.9441

 

در این صورت طبق روابط ارائه شده نمودار خطای زاویه ای ایجاد شده در رادار i)Ө( ، بر حسب زاویه ی رادار نسبت به مرجع عمودی (Өr) بفرم زیر خواهد بود .

 

 

همانگونه که در شکل مشخص است می توان با تغییر φ و افزایش آن تا º ۱۸۰ خطای زاویه ای بوجود آمده در رادار را افزایش داد . به همین دلیل برای تأثیرگذاری هر چه بیشتر این نوع اختلال، اختلاف فاز سیگنال در دو آنتن فرستنده جمر ۱۸۰ درجه در نظر گرفته شده است.

 

۴-۳-۵- اختلال از طریق گلبرگ‌های فرعی

 

یکی از انواع فریب زاویه‌ رادار، ارسال پالسی با فرکانس و PRF مشابه به سمت رادار از طرف سیستم ECM است. در این روش ابتدا مشخصات پالس ارسالی از سمت رادار توسط گیرنده سیستم ECM استخراج شده و پالسی مشابه ولی با دامنه‌ای زیاد به سمت رادار ارسال می‌شود. این پالس با دامنه زیاد توسط یکی از گلبرگ‌های فرعی رادار دریافت شده و با توجه به این که دامنه آن زیاد است رادار احساس می‌کند که هدف در راستای گلبرگ فرعی قرار گرفته است. از این روش به منظور فریب رادارهای جستجو استفاده می‌شود. در شکل (۹) اختلال ایجاد شده بر روی صفحه رادار ناشی از این نوع جمینگ مشاهده می‌شود.

 

شکل (۴-۱۲) : اختلال از طریق گلبرگ‌های فرعی یک رادار جستجو

 

 

 

 

 

۴-۳-۶- سایر انواع اختلال

 

۱) اختلال Skirt

اختلال Skirt یک نمونه دیگر از روش‌های فریب سیستم‌های راداری می‌باشد که با ارسال پالسی با توان بسیار بالا و با فرکانسی در محدوده فرکانس IF در عملکرد گیرنده راداری اخلال ایجاد می‌نماید. با اعمال این نوع اختلال، گیرنده راداری در تطبیق دامنه و فاز سیگنال دریافتی دچار اشکال شده و در نتیجه دقت ردیابی به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد.

در شکل (۱۰) محدوده فرکانسی IF یک گیرنده که اختلال skirt به آن اعمال شده است نشان داده شده است. سیگنال‌های ناخواسته در این شکل فلش نشان داده شده‌اند.

 

شکل (۴-۱۳) : طیف فرکانسی IF گیرنده رادار قربانی شده توسط اختلال skirt

 

۵) اختلال بهره معکوس

این روش یک نوع فریب رادار و یا اختلال نویز می‌باشد که با مدولاسیون دامنه‌ای با فازی مخالف فاز تولید شده توسط هدف، به سمت رادار ارسال می‌شود. یک مدار حلقه قفل فاز، یا یک سطح آستانه تطبیقی، مدولاسیون دریافتی توسط رادار را تعیین و به صورت همزمان مدولاسیونی تولید می کند که در ساده ترین شرایط از نوع خاموش- روشن است. این نوع از مدولاسیون باعث می شود که به سمتی حرکت کند که مناسب نبوده و حلقه قفل فاز از حالت قفل خارج شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۴-۴- انواع جمینگ OFF – BOARD

 

 

۱) چف[۴۴] :

چف‌ها، نوارهای فلزی نسبتاً کوچکی هستند که دارای طول‌های متفاوتی هستند. برای سبک بودن چف‌ها، معمولاً آن‌ها را از جنس آلومینیم می‌سازند و با روکشی از پلاستیک می‌پوشانند. چف‌ها، سیگنال ارسالی توسط رادار را با فرکانس متفاوتی بازتاب می‌کنند و باعث ایجاد یک هدف بزرگ و غیرواقعی در صفحه‌ی رادار می‌شوند.

 

 

۲) فلیر[۴۵] :

یک روش خوب برای جمینگ در برابر موشک‌های حساس به حرارت یا مادون قرمز، استفاده از فلیر است.

فلیرها دارای ترکیباتی از منیزیم هستند. این ترکیبات باید بتوانند پس از پرتاب شدن از هواپیما و برای چند ثانیه، دمایی بالاتر از دمای اگزوز هواپیما را داشته باشند. این کار باعث می‌شود که موشک حرارت یاب‌مادون قرمز، فلیرهای در حال سوختن پخش شده در هوا را به اشتباه به جای هواپیما ردیابی کند و از هدف اصلی منحرف شود. شکل زیر مراحل این کار را تشریح می‌کند.

 

شکل(۴-۱۴) : شماتیک فلیر

 

۳) دیکوی[۴۶] :

دیکوی یا به اصطلاح دام، جسم پرنده‌ای با قابلیت مانور است که تلاش می‌کند تا با ارسال سیگنال‌هایی با مشخصات ویژه، رادار را فریب داده و خود را به عنوان یک هدف کوچک با سطح مقطع زیاد جا بزند.

دام‌ها وقتی موثرند که نسبت به اهداف واقعی دارای وزن، پیچیدگی و قیمت کمتری باشند.

چف‌ها به طور اصولی برای استتار هدف استفاده می‌شوند، لیکن دام‌ها برای شبیه‌سازی هدف کاربرد دارند.

 

۴) منعکس‌ کننده‌های گوشه‌ای[۴۷] :

منعکس‌ کننده‌های گوشه‌ای همان تأثیر چف‌ها را دارا هستند ولی از لحاظ ساختاری متفاوتند و حجم بزرگتری را در برمی‌گیرند. منعکس کننده‌های گوشه‌ای بیشتر انرژی دریافتی از رادار را به طرف رادار بازتاب می‌کنند.

یک نمونه از این منعکس کننده‌ها را در شکل زیر آورده شده است:

 

شکل(۴-۱۵) : نمونه ای از corner reflector

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۴-۵-روش‌های مقابله با جمینگ (ECCM)

با پیدایش سیستم‌های جمینگ در طول جنگ جهانی دوم، سیستم‌های مقابله با جمینگ نیز ظهور کردند. اغلب تکنیک‌های مقابله با جمینگ، روش‌های خاصی هستند که برای این کار ابداع شده‌اند و برخی دیگر از همان روش‌های افزایش عملکرد رادار استخراج شده‌اند.

بیشتر تکنیک‌های مقابله با جمینگ، در هر دو نوع از رادارهای جستجوگر[۴۸] و ردیاب کاربرد دارند.

 

تکنیک‌های ECCM :

 

 

Sensitivity Time Control -1-5-4

Fast Time Constant – 2-5-4

Random Pulse Repetition Frequency – 3-5-4

Moving Target indicator – 4-5-4

Side lobe Blanking- Side- lobe cancelle– 5-5-4  

Multi – beam Antenna – 6-5-4

 

 

 

 

 

 

۴-۵-۱- Sensitivity Time Control

 

این روش برای حذف کلاتر در فاصله‌های نزدیک کاربرد دارد. در این تکنیک، سیگنال دریافتی قبل از پردازش تضعیف می‌شود. میزان این تضعیف، در یک پریود زمانی مشخص، برای سیگنال‌هایی که زودتر دریافت شده‌اند (به رادار نزدیکتر هستند) بیشتر است. همان طور که در شکل مشخص است، با استفاده از این روش می‌توان کلاتر را حذف کرده و هدف اصلی را شناسایی کرد.

 

 

 

شکل(۴-۱۶) : فرآیند سیستم Sensitivity Time Control

 

۴-۵-۱-۱-نتایج مدلسازی و شبیه سازی Sensitivity Time Control

 

فرض کنید گیرنده ی راداری با km500RMAX= در یک مرحله ردیابی خود ، سیگنالی بشکل زیر را دریافت کند :

 

همانطور که مشخص است، سیگنال کلاتر از رنج های پایین یعنی از فواصل نزدیک (km0-km150) دریافت شده و سیگنال هدف در فاصله ی km300 قرار دارد . سیگنال نویز نیز از تمامی فواصل دریافت شده است .

حال اگر همان طور که در شکل مشخص است بتوان تضعیف کننده ای طراحی نمود که میزان تضعیف آن در یک پریود زمانی مشخص، برای سیگنال‌هایی که زودتر دریافت شده‌اند (به رادار نزدیکتر هستند) بیشتر باشد :

آن گاه با استفاده از این روش می‌توان کلاتر را حذف کرده و هدف اصلی را شناسایی کرد :

 

 

۴-۵-۲- Fast Time Constant

 

این روش برای حذف سیگنال‌های جمینگ با عرض پالس بلند و همچنین حذف کلاتر کاربرد دارد. در این تکنیک با توجه به عرض پالس سیگنال ارسالی توسط رادار () سیگنال‌های دریافتی با عرض پالس بزرگتر از بریده می‌‌شوند. همانطور که در شکل مشخص است، با استفاده از این روش می‌توان پس از حذف کلاتر، هدف اصلی را تشخیص داد.

 

 

 

شکل(۴-۱۷) : فرآیند سیستم Fast Time Constant

 

۴-۵-۳- Random Pulse Repetition Frequency

 

این روش برای حذف سیگنال‌های جمینگی که سعی در ایجاد خطا در رنج را دارند، به کار می‌رود. در این روش فرکانس کاری رادار به صورت روشمند یا تصادفی، در یک طیف فرکانسی مشخص، به طور دائمی تغییر می‌کند (رادارهای MTI) طیف فرکانس کاری رادار با توجه به میزان فاصله‌ی قابل شناسایی رادار تعیین می‌شود.

رادار در زمان‌های نزدیک به یکدیگر، اکوهای دریافتی را که ناشی از ارسال سیگنال‌هایی با فرکانس متفاوت است را جمع کرده و به این خاطر که جمر نمی‌تواند فرکانسی همبسته با رنج‌اش ارسال کند، رادار جایی را که میزان چگالی انرژی زیادتر بوده را به عنوان هدف انتخاب می‌کند. همان طور که در شکل زیر مشخص است، هدف توسط این تکنیک، به طور صحیح آشکار می‌‌شود.

 

شکل(۴-۱۸) : فرآیند سیستم Random Pulse Repetition Frequency

۴-۵-۴- Moving Target indicator

 

وظیفه اصلی MTI در رادار، تضعیف‌ اکوهای دریافتی از زمین، دریا و باران است ولی هم اکنون به عنوان یکی از موثرترین روش‌ها برای مقابله با کلاتر در رادارهای نظامی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اساس کار رادارهای MTI در تشخیص اهداف متحرک از اجسام ساکن، استفاده از اثر دوپلر است. لازم به ذکر است که رادارهای MTI با کاربرد نظامی، برای مقابله با جمینگ، دارای فرکانس کاری متغیر می‌‌باشند. یکی از مهمترین مزایای این روش تشخیص اهداف ثابت (کلاتر) از متحرک است.

 

 

 

 

 

شکل(۴-۱۹) : فرآیند سیستم Moving Target indicator

 

۴-۵-۵- سیستم های Side lobe Blanking- Side- lobe canceller

 

در سیستم‌هایی مانند رادار، سونار و مخابرات که برای سیگنال‌های منتشره در فضا طراحی شده‌اند، فرض بر آن است که سیگنالی که توسط گیرنده دریافت شده و از آستانه‌ی آشکارسازی تجاوز کرده، سیگنالی است که توسط گلبرگ اصلی آنتن گیرنده دریافت شده است. به عبارت دیگر، سیگنال فقط زمانی دریافت می‌شود که بیم اصلی در راستای منبع سیگنال قرار گرفته باشد. با این حال، گاهی ممکن است که یک یا چند سیگنال تداخلی قوی از طریق گلبرگ‌های فرعی آنتن، به سیستم وارد شده و موجب بروز خطا در تشخیص سیگنال‌ هدف و راستای آن گردند. به دلیل همین امکان خطای سیستم‌های سنجش زاویه، طراحان رادار سعی دارند که حساسیت رادار به سیگنال‌های خارج از گلبرگ اصلی را با طراحی و ساخت آنتن‌های با سطح گلبرگ فرعی خیلی کوچک، کاهش دهند. اما طراحی این آنتن‌ها برای همه‌ی سیستم‌های رادار ممکن نیست. به علاوه، هزینه‌ی این کار بالا بوده و کاهش گلبرگ‌های فرعی با عریض‌تر شدن گلبرگ اصلی همراه است. به همین دلیل، تکنیک‌های فرونشانی را که خیلی هزینه‌بر نیستند، برای گروه خاصی از تداخل‌ها به کار می‌برند. تکنیک‌هایی که برای جلوگیری از ورود تداخل با جمر از طریق گلبرگ‌های فرعی در سیستم‌های رادار به کار می‌روند، عبارتنداز: مسدود کردن گلبرگ فرعی SLB[49]، حذف کننده‌ی گلبرگ فرعی SLC[50] و آنتن‌های آرایه وقفی، سیستم SLB برای مقابله با تداخل‌های پالسی باریک (با دوره کار کوچک) به کار می‌رود. اما سیستم SLC و حالت تعمیم یافته‌ی آن یعنی آرایه وفقی، برای فیلتر کردن و حذف سیگنال‌های جمینگ با دوره‌ی کار بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

 

 

 

۱) سیستم SLB

 

در این بخش، تداخل‌های وارده به گلبرگ فرعی به عنوان پالس‌های با «دوره کار کوچک» مدل شده‌اند. برای مثال سیگنال راداری که توسط دشمن دریافت شده، تأخیر یافته و در طول پریود پالس جدید به سوی گلبرگ‌های فرعی رادار ارسال می‌شود. بنابراین به عنوان هدفی دیگر در محدوده و زاویه‌ی متفاوتی از هدف اصلی ظاهر می‌شود. برای مقابله با جمرهایی که دوره کار کوچک دارند، عمدتاً از SLB استفاده می‌شود که برای قطع خروجی گیرنده‌ی رادار به هنگام دریافت سیگنال ناخواسته (مانند پالس تداخلی و …) در گلبرگ‌های فرعی آنتن به کار گرفته می‌شود. در این روش، رادار از یک کانال کمکی یا محافظ استفاده می‌کند. در اصل، این سیستم شامل یک گیرنده‌ی مجزا است که ورودی آن توسط یک آنتن کوچک (dipole, horn و …) که در نزدیکی آنتن اصلی رادار قرار گرفته، تغذیه می‌شود. این ساختار در شکل (۱۰) نشان داده شده است.

پهنای گلبرگ اصلی آنتن کمکی به اندازه‌ای است که کل ناحیه‌ی تشعشی گلبرگ‌های فرعی آنتن رادار را دربرگرفته و بهره‌ی گلبرگ اصلی آنتن کمکی از هر کدام از گلبرگ‌های فرعی آنتن اصلی رادار بزرگ‌تر است. هر سیگنالی که به گلبرگ‌های فرعی آنتن اصلی وارد می‌شود با بهره‌ی بزرگ‌تری توسط آنتن کمکی دریافت می‌شود. از آنجا که بهره‌ی گلبرگ اصلی آنتن اصلی رادار خیلی بزرگتر از بهره‌ی آنتن کمکی است هر هدفی که در محدوده‌ی گلبرگ اصلی آنتن رادار قرار گیرد خروجی بسیار قوی‌تر در مقایسه با آنتن کمکی ایجاد می‌کند. در نتیجه، با مقایسه‌ی خروجی‌های گیرنده‌ی اصلی و گیرنده‌ی کمکی و انسداد خروجی گیرنده‌ی اصلی، در صورت بزرگتر‌ بودن خروجی گیرنده‌ی کمکی، می‌توان از ظاهر شدن هدف‌هایی که در محدوده‌ی گلبرگ‌های فرعی گیرنده اصلی قرار دارند جلوگیری به عمل آورد.

 

شکل (۴-۲۰) : دیاگرام بلوکی سیستم SLB

 

تأثیر پردازش SLB روی مشخصات رادار :

سیستم‌های SLB باید قادر باشند که بیشترین درصد مسدود کردن گلبرگ‌های فرعی را با کمترین اتلاف روی حساسیت رادار برای هدف‌هایی که در گلبرگ اصلی هستند را فراهم نمایند. پارامترهای مورد استفاده برای ارزیابی پردازش SLB عبارتنداز:

  1. کاهش حساسیت[۵۱]
  2. درصد مسدودی[۵۲]

کاهش حساسیت رادار به صورت مقدار افزایش SNR لازم برای رسیدن به احتمال آشکارسازی یک هدف در محدوده گلبرگ اصلی در مقایسه با حالت بدون SLB تعریف می‌شود. درصد مسدودی نیز به درصدی از سیگنال‌های وارده از گلبرگ‌های فرعی و توزیع شده به طور یکنواخت در زوایای مختلف تعریف می‌شود که توسط SLB حذف شده‌اند.

حضور SLB احتمال آشکارسازی هدف در بیم اصلی رادار را کاهش می‌دهد. زیرا این احتمال (هر چند کم) وجود دارد که هر لحظه نویز حرارتی خروجی کانال مسدود کننده، دامنه‌ای بزرگتر از سیگنال به علاوه نویز در خروجی آنتن گیرنده‌ی رادار داشته باشد. این پدیده باعث کاهش احتمال آشکارسازی رادار می‌شود، در شکل (۱۱) نشان داده شده است. در این حالت نویز کانال کمکی بیشتر از نویز سیگنال به اضافه نویز کانال اصلی بوده است.

 

شکل (۴-۲۱) : کاهش حساسیت رادار در حضور SLB

 

در عمل کاهش حساسیت رادار به مفهوم کاهش برد یا میدان دید رادار بوده و می‌توان نسبت برد رادار در دو حالت با و بدون SLB را به عنوان میزان تقلیل حساسیت رادار در نظر گرفت.

روش‌های پردازش SLB :

در این بخش قصد داریم که اصول کار سیستم SLB را با جزئیات بیشتر بازگو کرده و ساختار و روش‌های پردازشی مناسب را برای این سیستم بیان کنیم. در شکل (۱۲)، پترن بیم آنتن اصلی با بهره ماکزیمم G و پترن تشعشعی آنتن کمکی با بهره‌ی GA که بزرگتر از ماکزیمم بهره گلبرگ‌های جانبی آنتن اصلی است. نشان داده شده است.

 

شکل(۴-۲۲) : پترن آنتن‌های اصلی و کمکی برای پردازشگر SLB

 

در شکل (۱۰)، بلوک دیاگرام سیستم را با دو کانال گیرنده (یکی برای آنتن اصلی و دیگری برای آنتن کمکی)، منطق مسدود کردن و آستانه‌ی آشکارسازی رادار که سیگنال‌های پالسی را به مدارات پردزاشگر بعدی می‌رساند، نشان داده شد. سیستم SLB در هر سلول فاصله، هر پالس را با دو کانال موازی هم دریافت و پردازش کرده، با هم مقایسه می کند. سیستم SLB برای مسدود کردن کانال اصلی رادار، بر مبنای فقط یک بار جاروب برای هر سلول فاصله، تصمیم‌گیری می‌کند. حال اگر هدفی در محدوده‌ی گلبرگ اصلی آنتن رادار واقع شده باشد، یک سیگنال قوی‌تر در کانال اصلی و سیگنال ضعیف‌تر در کانال کمکی را نتیجه می‌دهد.

منطق مسدود کردن صحیح زمانی به سیگنال اجازه‌ی عبور می‌دهد که اختلاف سیگنال‌های دریافتی از دو کانال از آستانه‌ی F بیشتر شود. هدفی که در محدوده‌ی گلبرگ اصلی قرار گرفته، یک سیگنال قوی‌تر در کانال اصلی ایجاد کرده و بنابراین تفاضل دو کانال از آستانه‌ی F بیشتر شده و سیگنال از دروازه[۵۳] عبور خواهد کرد. اما برای اهداف و تداخل‌های واقع در محدوده گلبرگ‌های فرعی، سیگنال قوی‌تر در کانال کمکی ایجاد کرده و بنابراین توسط منطق مسدود کردن[۵۴] فرونشانده می‌شوند. به عبارت دیگر دروازه از عبور سیگنال به سمت آشکارساز رادار جلوگیری می‌نماید. بهره‌ی آنتن کمکی در هر حال از بهره‌ی گلبرگ‌های فرعی بالاتر است. اما نسبت بین بهره‌ی آنتن اصلی و آنتن کمکی به عوامل مختلفی مانند پلاریزاسیون، چند مسیری، ایزولاسیون الکترومغناطیسی بین آنتن‌ها و غیره بستگی دارد. اگر سطح گلبرگ‌های فرعی بالا باشد ایجاد یک کانال کمکی با گلبرگ اصلی گسترده و مناسب در محدوده‌ی گلبرگ‌های فرعی کانال اصلی با یک آنتن ساده میسر نیست. اگر آنتن اصلی گلبرگ‌های فرعی خوبی داشته باشد، باز هم وجود SLB لازم است چون همیشه برخی پالس‌های تداخلی با توان بالا وجود دارند که می‌توانند از طریق این گلبرگ‌ها به رادار وارد شوند.

آنتن‌های با گلبرگ‌های فرعی کوچک (LSA)[55] و خیلی کوچک (ULSA)[56] دارای گلبرگ‌های فرعی با سطح کمتر از بهره‌ی ایزوتروپیک هستند. در این حالت، آنتن کمکی می‌تواند یک آنتن همه‌جهته[۵۷] باشد. با این حال، در بسیاری از موارد عملی طراحی آنتن، گلبرگ‌های فرعی بالاتر از بهره‌ی ایزوتروپیک هستند، بنابراین بهره‌ی آنتن کمکی باید بزرگ‌تر از یک باشد و در نتیجه نمی‌تواند یک آنتن همه جهته باشد. اگر رادار از آنتن آرایه ـ فازی بهره بگیرد، آنتن کمکی می‌تواند یک زیرگروه از المان‌های توزیع شده در سطح آرایه باشد. برای مثال، همانگونه که در شکل (۱۳) نشان داده شده، هر کدام از المان‌های SLB می‌توانند به صورت زیر آرایه ۴× ۴ باشند.

پدیده‌‌ای که گاهی باعث انحراف سیستم SLB از حالت عملکرد ایده‌آل و مطلوب آن می‌شود، عدم تطبیق کانال‌های اصلی و کمکی می‌باشد. دلایل اصلی عدم تطبیق از بخش RF نشأت می‌گیرد که اتصال بین آنتن رادار با بقیه‌ی سیستم توسط یک موج‌بر انجام می‌شود، در حالی که اتصال آنتن کمکی، معمولاً با کابل کواکسیال صورت می‌گیرد، به علاوه، کانال کمکی فقط در حالت گیرندگی به کار گرفته می‌شود و نیازی به مدارات حفاظت RF ندارد.

شکل (۴-۲۳) : مدل هندسی آنتن‌های کمکی SLB در یک آنتن آرایه ـ فازی

 

وجود نویز گیرنده در هر یک از کانال‌ها، حالت دیگری است که باعث انحراف SLB از عملکرد مطلوب و ایده‌آل می‌شود. با انتخاب صحیح بهره‌ی آنتن SLB و سطوح آستانه (a و F) یک مصالحه‌ی رضایت‌‌بخش بین شرایط و نیازمندی‌های ضد و نقیض به دست خواهد آمد. یعنی، برای یک احتمال هشدار غلط معلوم، خواستار ماکزیمم کردن احتمال آشکارسازی در گلبرگ اصلی، با حداقل نمودن احتمال آشکارسازی گلبرگ‌های فرعی و حداقل کردن اندازه‌ی آنتن SLB، می‌باشیم.

 

 

 

 

 

 

۲) سیستم SLC

 

رادارهای جستجو معمولاً برای دستیابی به اهداف زیر مورد تهاجم جمرهای با دوره ارسال بلند قرار می‌گیرند:

  1. جلوگیری از انجام عملیات مؤثر به وسیله‌ی اشباع کردن آنها،
  2. کاهش دادن فاصله‌ی دید مؤثر آنها،
  3. اشباع کردن ظرفیت آنها با آشکارسازی اهدافی که وجود خارجی ندارند.

حذف این سیگنال‌های تداخلی با پردازش SLB ممکن نیست چرا که باعث حذف توأم سیگنال تداخلی و بازگشتی از هدف خواهد شد. در نتیجه مقابله با سیگنال‌های تداخلی پیوسته زمان که از طریق گلبرگ‌های کناری به آنتن وارد می‌شوند نیاز به روش دیگری جدا از SLB دارد. ایده‌ی اصلی مقابله با تداخل‌های پیوسته زمان، تصحیح پترن آنتن اصلی در مد گیرندگی است به نحوی که در جهت دریافت سیگنال تداخلی در پترن آنتن اصلی یک صفری[۵۸] با عمق بیشتر (نسبت به حالتی که از این تکنیک استفاده نکرده‌ایم) ایجاد شود. SLC ، پردازشی است که در جهت حذف تداخلات وارده به آنتن پترن آن را تصحیح می‌کند.

سیستم SLC، جزء اولین ساختارهایی است که برای حذف سیگنال‌های تداخلی به کار گرفته شد. در سال ۱۹۵۹ میلادی، برای اولین بار سیستم IF-SLC توسط Howells ارائه گردید. آقای Applebaum در ۱۹۶۵ مفهوم آرایه‌های تمام وقفی را مطرح کرده و ساختار SLC را به عنوان یک حالت خاص از آرایه‌های وقفی، مورد بررسی قرار داد. الگوریتم کنترلی که در این کار مورد استفاده قرار گرفت، الگوریتم بالاترین نسبت سیگنال به نویز بود.

سیستم SLC مطابق آنچه در شکل (۱۴) آمده، شامل دو بخش است. بخش اول یک آنتن با بهره‌ی بالاست که پترن اصلی را ایجاد می‌کند و می‌تواند یک آنتن انعکاسی یا یک آرایه با وزن‌های ثابت باشد. بخش دوم شامل المان‌های وفقی است که وزن‌های آنها طی یک پروسه‌ی وفقی تنظیم می‌شود. المان‌های این بخش را آنتن‌های کمکی می‌نامند. در این ساختار سعی بر آن است که با تنظیم مناسب ضرایب آنتن‌های کمکی در جهت خاصی صفر ایجاد کنیم یا از دیدگاه دیگر سطح گلبرگ‌های فرعی را کاهش دهیم.

پترن آرایه کمکی به ضرایب مجهول بستگی دارد. این ضرایب به نحوی مقدار می‌گیرند که خروجی آرایه سیگنال جمر دریافتی توسط آنتن اصلی را شبیه‌سازی نماید. در این صورت با کم کردن خروجی آرایه کمکی از خروجی آنتن اصلی سیگنال تداخلی حذف شده و فقط سیگنال دریافتی از کانال اصلی باقی می‌ماند. این کار معادل با آن است که در پترن مجموعه آنتن جدید (آنتن کمکی و آنتن اصلی) یک صفر در جهت جمر ایجاد شود. از این جهت به این الگوریتم صفرگذاری وفقی نیز اطلاق می‌شود.

شکل(۴-۲۴) : ساختار کلی تکنیک SLC

 

 

 

۴-۵-۶- Multi-beam Antenna

 

استفاده از آنتن چند بیم (آنتن‌های آرایه ـ فاز) به جای آنتن تک‌ بیم، برای جستجوی فضای راداری، باعث کاهش اثر جمینگ می‌شود.

در رادارهای تک بیم، انرژی رادار در سطح وسیعی توزیع می‌شود بنابراین سیگنال بازتاب شده از هدف انرژی پایینی دارد و جمر می‌تواند با ارسال یک انرژی نسبتاً بالا در فرکانس کاری رادار، سیگنال دریافتی توسط رادار را تغییر داده و مانع از آشکارسازی صحیح هدف، توسط رادار گردد.

در طرف مقابل در رادارهایی با آنتن های چند بیم (آرایه-فاز) انرژی رادار در سطح بسیار کوچکتری نسبت به حالت قبل ،توزیع شده و در نتیجه چگالی انرژی بسیار بالاست و جمر نمی تواند به راحتی رادار را فریب بدهد.

 

شکل(۴-۲۵) : سیستم Multi-beam Antenna

 

نظرات و پیشنهادات :

 

 

متاسفانه در این پروژه زمینه ی لازم جهت بررسی سیستمی تر مسئله ی رادار و روش های ایجاد اختلال در آن فرآهم نشد اما امید است که این پروژه بتواند آشنایی نسبی را در مورد روش های جنگ و دفاع الکترونیکی به خواننده آن منتقل کرده و راه را برای طراحی سیستم های (ECM) و (ECCM) در داخل کشورمان ، ایران عزیز فراهم نماید .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

۲ ۱- منابع و مراجع :

 

(۱) اصول علمی و عملی رادار- مسعود میر شکار و سعید داداش زاده-۱۳۵۹

(۲) تو می جی سی-اصول رادار- محمد سلیمانی – انتشارات دانشگاه علم و صنعت- ۱۳۷۰

(۳) اسکولنیک و مریل ایوان- مقدمه ای بر سیستم های رادار محمد سلیمانی – پژوهشکده الکترونیک و مخابرات شهید بهشتی- ۱۳۷۰

(۴) www.sandia.gov/radar

(۵)www.army technology.com

(۶).W. F. Bahret, “The beginnings of stealth technology,” IEEE Truns.

Aerocpcice Elcclron. S y l . , vol. 29, no. 4, pp. 1376-1385.

 

(۷).J. A. Adam. “How to design an ‘invisible’ aircraft,” IEEE Specrrum,

vol. 25. no. 4, pp. 26-31.

(۸).A.K. Bhattacharyya and D.L. Sengupta Radar Cross Section Analysis & Control Artech House.

(۹)Merrill I. Skolnik,”Radar Hand Book”,Third Edition,McGraw-Hill,2008

(۱۰) W.P. Plessis, J.W. Odendaal, and J. Joubert, “Extended Analysis of RetrodirectiveCross-Eye Jamming,” IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS ۵٧, ٢٠٠٩, pp. ٢٨٠٣-٢٨٠۶. AND PROPAGATION, vol.

(۱۱). H. McCall, “Space Surveillance,” Unclassified Presentation, Peterson AFB, CO, SpaceCommand, US Air Force, 23 January, 2001.

(۱۲). AN/FPS-85 Space track Radar, – http://www.globalsecurity.org /Systems/an fps-85.htm

(۱۳). AN/FPS-11 PAVE PAWS Radar, http://www.fas.org/spp/military/pavepaws.html.

(۱۴). Missile Early Warning System, http://www.radomes.org/documents/BMEWS.html.

(۱۵). Alfonso Farina, Fulvio Gini, “Calculation of Blanking Probability for the Sidelobe Blanking for Two Interference Statistical Models,” IEEE Signal Processing Letters, Vol. 5, No. 4, April1998

(۱۶). J.E. Chin, P.M. Liebman, J.E. Fleming, “Reducing The Interference Between Side LobeCancellers And Side Lobe Blankers In Electronic Scanning Array Radars,” IEEE Unisys Corporation Great Neck, 1989.

 

(۱۷). Alfonso Farina, Fulvio Gini, “Interference Blanking Probabilities for SLB in Correlated Gaussian Clutter Plus Noise,” IEEE, 2000.

(۱۸). Christ D. Richmond, “Performance of the Adaptive Sidelobe Blanker Detection Algorithmin Homogeneous Environments,” IEEE, 2000.

(۱۹). Fan Mingyi, Ge Jianjun, Qiu Wei Wu, “Manqing Side-Lobe Blanking In Doppler DomainFor An Airborne Side-Looking Phased Array PD Radar,” IEEE, 2006.

(۲۰). David A. Shnidman, Shawn S. Toumodge, “Side lobe Blanking with Integration and TargetFluctuation,” IEEE Transactions on AEROSPACE and Electronic Systems Vol. 38, NO. 3 JULY 2002.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[۱] . Electronic Countermeasures

[۲] . Electronic Counter Countermeasures

[۳] .celater

[۴] .stealth technology

[۵] . gamming

[۶] .radar

[۷] . Navigation

[۸]. Fire control system

[۹]. Tracking

[۱۰] . Synthetic Aperture Radar

[۱۱] . ROTHR

[۱۲] . Syntheric Aperture radar

[۱۳] . Syntheric Aperture

[۱۴] . High Resolution

  1. ۱٫ Pulse Compression

[۱۶] . duplexer

[۱۷] . dish

[۱۸] . Antenna servo

[۱۹] .stealth

[۲۰]. Technology observable low

[۲۱]. infrared

[۲۲].sonar

[۲۳] .radar stealth

[۲۴]. Infrared stealth

[۲۵].acoustic stealth

[۲۶] . Visual Stealth

[۲۷] . radar cross-section

[۲۸] . radar-absorbent material

[۲۹]. Elastomers

[۳۰] . Foams

[۳۱]. Coatings

[۳۲] . Fabrics

[۳۳]. Honeycomb

[۳۴] . radar absorbing materials

[۳۵]. frequency selective materials

[۳۶] . passive radar

[۳۷]. Bistatic radar

[۳۸]. ladar

[۳۹]. Infrared

[۴۰] . Electronic Counter Measure

[۴۱] . Self Protect Jamming (SPJ)

[۴۲] . Radar cross section

[۴۳] . tracking

[۴۴] . Chaff

[۴۵] . Flare

[۴۶] .. Decoy

[۴۷] . corner reflector

[۴۸] . searcher

[۴۹] . Side Lobe Blanking

[۵۰] . Side Lobe Canceller

[۵۱] . Sensitivity Reduction or Delectability loss

[۵۲] . Blanking Percentage

[۵۳] . Gate

[۵۴] . Blanking logic

[۵۵] . low-side lobe antenna

[۵۶] . ultra low-side lobe antenna

[۵۷] . omni directional

[۵۸] . Null

۱۳۹۴-۹-۹ ۰۴:۲۳:۳۴ +۰۳:۳۰آبان ۲۱ام, ۱۳۹۴|Categories: عمومی|۱ ديدگاه

ثبت ديدگاه

پرداخت

1-پرداخت آنلاین
برای پرداخت آنلاین از لینک زیر استفاده کنید
پرداخت آنلاین
2- پرداخت آفلاین
برای پرداخت آفلاین مبلغ مورد نظر را به یکی از شماره کارت
6037997245888723بانک ملی