دانلود سمینار کارشناسی ارشد مهندسی مخابرات سیستم: رادارهای فرکانس بالا

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی مخابرات – سیستم

عنوان:

رادارهای فرکانس بالا

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

در این تحقیق به بیان کلیات و کاربردهای دسته خاصی از رادارها به نام رادارهای فرکانس بالا پرداخته می شود. ویژگی خاص امواج HF در انعکاس بر اثر برخورد با لایه های یونیسفر اطراف زمین باعث افزایش برد رادار می گردد. از طرفی با توجه به محدوده طول موج این امواج امکان بررسی امواج و جریان های سطح اقیانوس امکانپذیر است. این ویژگی ها زمینه کاربردهای منحصر به فردی برای این نوع رادارها ایجاد نموده است. به این منظور ابتدا مشخصات رادارهای فرکانس بالا تشریح می گردد، سپس نحوه عملکرد رادارهای فرکانس بالا و ویژگی های آنها مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه چند کاربرد رادارهای فرکانس بالا از قبیل WERA و CODAR و PISCES HF SuperDARN که در مراکز تحقیقاتی و دانشگاهی مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند بیان می گردد. در هر مورد سعی شده تا مشخصات فنی هریک از رادارها به صورت کلی شرح داده شود. در برخی موارد موقعیت جغرافیایی و محل نصب آنتن های رادار مورد نظر و نحوه آرایش آنتن ها به صورت مصور مشخص شده است. از آنجا که یکی از کاربردهای مهم رادارهای فرکانس بالا بررسی وضعیت دریا می باشد در ادامه روش اندازه گیری ارتفاع و جهت امواج اقیانوس با رادارهای فرکانس بالا بررسی می شود. در نهایت، به بیان مقاله ای در زمینه تشخیص سونامی با استفاده از رادارهای فرکانس بالا پرداخته می شود. صحت روابط به دست آمده در مقاله مذکور با بررسی شکل ها و نمودارهای به دست آمده از سیستم سی سوند دانشگاه روتگر که در توکرتون نیوجرسی قرار دارد مورد تایید قرار می گیرد.

مقدمه:

رادار، سیستمی الکترومغناطیسی است که برای تشخیص و به دست آوردن موقعیت اشیا به کار می رود. این دستگاه موج خاصی از خود متصاعد می کند (به عنوان مثال به شکل مدولاسیون پالسی با یک موج سینوسی). این موج پس از برخورد با جسم موردنظر برمی گردد. این موج را اکو می نامیم رادار با پردازش اکو اطلاعاتی از جسم به دست می آورد.

رادار مخفف کلمات Radio Detection & Ranging است و برای اولین بار در جنگ جهانی دوم برای تشخیص هواپیماهای دشمن و نشانه گیری سلاح های ضد هواپیما به کار گرفته شد. رادارها برای شناسایی اجسامی به کار می روند که چشم ما قادر به دیدن آنها نیست. مثلا اجسام در فواصل دور یا اجسام در مه. این یکی از مهمترین کاربردهای رادار است. یک رادار ابتدایی از یک فرستنده، آنتن گیرنده و یک آشکارساز انرژی تشکیل شده است.

رادارها در زمین، هوا و دریا استفاده می شوند. در ادامه به چند مورد از کاربردهای رادار اشاره می کنیم:

• کنترل ترافیک هوایی
• ناوبری هواپیما
• کاربردهای هواشناسی
• امنیت کشتی ها
• کاربردهای فضایی
• کنترل سرعت در جاده ها
• کاربردهای نظامی که تقریبا بیشترین استفاده از رادار در این قسمت است.

کارکردهای اصلی رادار:

• تشخیص وجود جسم
• تشخیص فاصله جسم: این کار معمولا به کمک اندازه گیری زمان رفت و برگشت موج انجام می شود.
• تشخیص ثابت یا متحرک بودن جسم: این کار به کمک دنبال کردن جسم یا استفاده از اثر داپلر انجام می شود.
• تشخیص سرعت جسم: در واقع هر سیستم راداری که قادر به تشخیص فاصله باشد، به کمک یک حافظه می تواند سرعت جسم را تعیین کند. اما معمولا از اثر داپلر استفاده می شود.
• دنبال کردن جسم.

از آنجا که امواج HF (فرکانس 3 تا 30 مگاهرتز) پس از برخورد با یونیسفر منعکس می شوند، از رادارهایی که فرکانس آنها در محدوده HF است و به رادارهای فرکانس بالا و یا HF رادار معروف هستند برای بررسی فواصل خیلی زیاد استفاده می شود. از سویی دیگر همان گونه که بعدا خواهیم دید در بررسی سطح اقیانوس ها باید طول موج امواج ارسالی توسط رادار دو برابر طول موج امواج اقیانوس باشد و با توجه به طول موج امواج HF بهترین گزینه برای بررسی سطح اقیانوس ها HF رادارها می باشند.

HF رادارها در زمینه های مختلفی از جمله مشاهده جریان های اقیانوس به کار برده می شوند. این مشاهده برای دنبال کردن اجسام متحرک بر روی آب، تشخیص جریان های گردابی، نظارت بر یخ دریاها، اخطار برای وجود سونامی و نظارت بر آلودگی های دریا به کار می روند.

رادارهای فرکانس بالا در دو مد امواج – آسمانی و امواج – زمینی کار می کنند. در رادارهای امواج – آسمانی، رادار مانند ایستگاه های مخابراتی HF امواج را در یک زاویه باریک در سطح افق و در یک زاویه عمودی بزرگ بین 5 تا 25 درجه منتشر می کنند. امواج تابیده شده با زاویه عمودی کم تا زاویه بزرگ بحرانی (که به فرکانس امواج ارسالی و چگالی الکترون های یونیسفر وابسته است) بازتاب می شوند به طوری که به سمت زمین برگشت داده می شوند.

با توجه به اهمیت رادارهای فرکانس بالا و ویژگی های منحصر به فرد آن، در این سمینار سعی شده تا در فصل دوم ویژگی های کلی رادارهای فرکانس بالا بررسی شود. در آن فصل ابتدا انواع روش های بکارگیری این رادار شرح داده می شود و سپس با تفصیل بیشتری به نحوه عملکرد رادارهای موج – آسمانی و چگونگی شکست امواج HF در اثر برخورد با یونیسفر تشریح می گردد و رابطه مربوط به شکست این امواج ارائه می شود. در ادامه این فصل نحوه عملکرد رادارهای موج – زمینی بیان شده و رابطه طول موج ارسالی و طول موج امواج اقیانوس شرح داده می شود.

در فصل سوم چند نوع از رادارهای فرکانس بالا و کاربردهای آنها شرح داده می شود و در فصل چهارم روش اندازه گیری ارتفاع و جهت امواج دریاها توسط رادارهای فرکانس بالا شرح داده می شود. در فصل پنجم روش آشکارسازی سونامی که یکی از کاربردهای مهم رادارهای فرکانس بالا در سال های اخیر است بیان می شود.