أرسل بواسطة: mayada في مارس 18, 2008, 05:59:37 مساءاً
أقدم إليكم أهم المعلومات عن موضوع مهم و أساسي لمهندسي الإتصالات ألا و هم الرادار , أرجو أن يكون مفيدا
****** مقدمة عن مبدأ عمل الرادار *******
يمثل الرادار الاستخدام التقليدي للميكروويف , و لقد بدأ العمل به في بداية الحرب العالمية الثانية , إن الكلمة RADAR مأخوذة من الأحرف الأولى للمصطلح في اللغة الإنجليزية : Radio Detection And Ranging أي تحديد و كشف المسافة بالأمواج الراديوية .
و بالإمكان تعريف الرادار بأنه : النظام الكهرومغناطيسي الذي يستخدم للكشف عن مواقع الأهداف و تحديد بعدها , و يتم ذلك بإرسال موجة خاصة ترتد عن الهدف راجعة إلى المرسل مرة أخرى " إشارة الصدى " , و تحلل هذه الإشارة للحصول على المعلومات المطلوبة عن الهدف , و من الموجات المستخدمة لهذا الغرض الموجات الجيبية Sin-Waves المعدلة تعديل نبضي Pulse Modulation .
و يتميز نظام الرادار بأن نقطة الإرسال و نقطة الإستقبال تقعان في نفس الجهة , و الإشارة المستقبلة هي الإشارة المرتدة عن الهدف و التي بالتأكيد تختلف عن الإشارة المرسلة . و ليس الهدف في الرادار الحصول على إشارة مستقبلة مطابقة للإشارة المرسلة و إنما تحليل الإختلاف بين الإشارتين .
إن أبسط أنواع الرادارات هو الرادار النبضي Pulse Radar المستخدم في المطارات و الذي يعطي دلالة عن موقع الطائرات من خلال حساب الزمن الذي تحتاجه الموجة الموجهة لتصطدم بالطائرة و تعود إلى الرادار , و هذه الموجة الموجهة هي كناية عن ضوء ضيق النطاق Narrow Beam Search Line , أما عمل رادار دوبلر Doppler Radar أو رادار الموجة المستمرة Continuous Wave يعطي دلالة عن سرعة الأجسام و ليس بعدها عن الرادار كالمستخدم من قبل شرطة المرور .
و يمكن القول أن الرادار ذو أهمية كبيرة سواء في وقت السلم أو وقت الحرب للكشف عن الطائرات و الآليات الأخرى ضمن حدود معينة .
و من خصائص الرادار :
1. لا يستطيع تحليل و إعطاء التفاصيل مثل العين البشرية : إن شاشة العرض Display للرادار لا تبين شكل الهدف " الطائرة مثلا " و إنما قد نميز الهدف على الشاشة كنقطة مضيئة في إحداثيات معينة دون أي معلومات عن شكل أو نوع أو لون أو حجم هذه الطائرة أو حتى إن كان الهدف طائرة أو أي جسم متحرك آخر .
2. الهوائي Antenna المستخدم في الإرسال هو نفس الهوائي المستخدم للإستقبال : و هذا أمر منطقي نسبة إلى وظيفة الرادار , فليس الغرض من استخدامه تأمين اتصال بين نقطتين مختلفتين و بالتالي هوائيين مختلفين , و إنما الهدف إرسال إشارة إلى هدف لا ليتم إستقبال هذه الإشارة المرتدة من قبل هذا الهدف و إنما تحليل الإشارة المرتدة عن هذا الهدف من قبل نفس الجهة المرسلة و بالتالي لا حاجة إلا لهوائي واحد " بالرغم من إختلاف دائرة الإرسال ككل عن دائرة الإستقبال ككل " .
3. القدرة على قياس بعد الهدف أو مدى الهدف : تصمم دائرة الإرسال و الاستقبال في الرادار بحيث تؤدي الغرض الأساسي منه و هي تحديد موقع الهدف .
4. إمكانية العمل خلال الظروف غير الإعتيادية : يمكن تصميم الرادار بحيث يتمكن من العمل خلال الظروف الجوية الصعبة كالضباب و الأمطار و الثلوج و غيرها , و ليتمكن من الكشف عن الهدف خلال الظلام أيضا , و بدون إمكانية العمل في هذه الظروف يفقد الرادار أهميته " مثال على ذلك : ما الفائدة من تحديد إختراق طائرة للغلاف الجوي أثناء النهار إذا لم يكن بالإمكان معرفة حدوث هذا الاختراق ليلا " .
و بعد معرفة طبيعة عمل الرادار يمكن استنتاج الشكل الأولي له و الذي يتكون من :
1.هوائي مرسلة Transmitter Antenna : الذي يقوم بإشعاع الأمواج الكهرومغناطيسية ذات التردد الميكروي .
2. هوائي مستقبلة Receiver Antenna : الذي يستقبل الاشارة المرتدة عن الهدف .
3. دائرة كشف الطاقة المستقبلة : حيث تختلف إشارة الموجة المرسلة عن إشارة الموجة المستقبلة بسبب الخسارة التي تتعرض لها بعد بثها و اصطدامها بالجسم و ارتدادها مرة أخرى للرادار , حيث تنتشر الموجة المرسلة لمساحة واسعة و جزء منها فقط يصطدم بالهدف و يتم إمتصاص جزء من طاقة الإشارة نتيجة الإصطدام ثم ترتد الموجة بجميع الإتجاهات و جزء منها فقط الذي يصل مرة أخرى إلى المستقبلة حيث تمثل طاقة الإشارة المستقبلة و بمعالجة هذه الإشارة يتم تحديد موقع و سرعة الهدف .
و ترقبوا المزيد و المثير
أرسل بواسطة: ابو يوسف في مارس 18, 2008, 06:40:13 مساءاً
جزاك الله كل خير اختي الكريمة ميادة
وعودا حميدا
أرسل بواسطة: rana في مارس 19, 2008, 01:03:04 مساءاً
اختي الكريمة اشكرك على الموضوع القيم
وارجو منك ان تساعديني : لماذا تكون الموجات المستخدمة في الرادار المتنقل عالية القدرة وكيف تستخدم لحساب سرعة الأجسام المتحركة ؟؟
ارجوووو الافادة
تحياتي
أرسل بواسطة: mayada في مارس 20, 2008, 08:03:02 مساءاً
السلام عليكم أختي رنا , كم سررت بأسئلتك الرائعة , و أنا سعيدة حقا و أنا أحاول الإجابة عنها , سأبدا من استفسارك عن كيفية معرفة سرعة الجسم المتحرك .
أولا :
عندما يكون مصدر الموجة الصوتية ثابت لا يحدث أي إزاحة للتردد , أما إذا كان مصدر الموجة الصوتية أو الطرف الذي يستقبل هذه الموجة في حالة حركة فسوف يحدث إزاحة لتردد الموجة , و هذا ما يعرف بتأثير دوبلر و الذي يمثل مبدأ عمل الرادار ذو الموجة المستمرة .
فإذا كانت المسافة بين الرادار و الهدف تساوي R , فمن الطبيعي أن تساوي تلك المسافة عدد أطوال الموجة n المكونة منها , و بالتالي فإن أطوال الموجة المحتواة في المسار من الرادار إلى الهدف و إلى الرادار مرة أخرى ضعف ذلك العدد , أي :
عدد أطوال الموجة n " لمسار الذهاب و العودة " = 2R/ wavelength
و من اشتقاقات معينة لعلاقات رياضية نصل إلى علاقة هي :
Fd*C=2*Vr*F0
Fd= تردد دوبلر
Vr= سرعة الجسم
F0= التردد المرسل
C= سرعة الضوء و تساوي سرعة انتشار الموجة
إن هذه العلاقة تعد علاقة تقريبية حيث تم فرض تساوي المسافة من الرادار إلى الهدف مع المسافة من الهدف إلى الرادار للتسهيل بالرغم من اختلافهما " زيادة أو نقصان بحسب إتجاه الجسم المتحرك " .
أما التعبير الدقيق لتردد دوبلر Fd من عند هدف متحرك بسرعة نسبية Vr إذا كان التردد المرسل يساوي F0 فيعطى بالعلاقة التالية :
Fd=F0[ ( 1+Vr/C ) / ( 1-Vr/C ) ]
و نلاحظ أن تردد الموجة المرتدة إلى الرادار لا يساوي التردد المرسل تماما , فالجسم المتحرك الذي يصطدم بالموجة و يعكسها يتسبب بإزاحة لتردد الموجة يعتمد على إتجاه حركة الجسم , فيكون تردد الموجة المستقبلة من قبل الرادار مساويا :
1. F0+Fd أي زيادة في قيمة التردد المستقبل عن التردد المرسل بفارق Fd , و يحدث ذلك إذا كان الجسم يتحرك نحو الرادار و بالتالي تقليل المسافة بينه و بين الرادار .
2. F0-Fd أي نقصان في قيمة التردد المستقبل عن التردد المرسل بفارق Fd , و هذا يعني أن الجسم يتحرك بعيدا عن الرادار أي تزداد المسافة بينه و بين الرادار .
ثانيا :
بالنسبة لسؤالك الأول فهذه هي الإجابة :
هناك عوامل مؤثرة على عمل الرادار المتحرك أو ما يعرف بأسباب التشويش المؤثر في النظام , فطبيعة عمل الرادار تعتمد على إرسال إشارة و إستقبال الإشارة المرتدة منها عن الهدف الذي يتم رصده , و بالرغم من إرسال الإشارة بقدرة عالية " إشارة مرسلة قوية " إلا أن هذه الإشارة تنتشر في مساحة واسعة من جهة و من جهة أخرى فإن جزء من قدرتها يفقد نتيجة الإصطدام بالهدف , و بالتالي فإن قدرة الإشارة المستقبلة لا تكون كبيرة بالقدر الكافي أحيانا , و يقوم الهوائي بإلتقاط إشارات التشويش الخارجي و التي قد تكون لها قدرة أعلى من الإشارة المطلوبة في بعض الأحيان , و يمكن التقليل من هذه المشكلة بزيادة قدرة الإشارة المرسلة , و هناك العديد من العوامل التي تفرض علينا إرسال إشارة الرادار بقدرة عالية.
سررت حقا بقراءتك للموضوع , بارك الله في خطاك
أرسل بواسطة: امـــــــــ الله ــــة في مارس 20, 2008, 08:10:29 مساءاً
حودا حميدا نورتى المنتدى
أرسل بواسطة: امـــــــــ الله ــــة في مارس 20, 2008, 08:11:08 مساءاً
أرسل بواسطة: mayada في مارس 20, 2008, 08:52:20 مساءاً
و وظيفة الرادار الرئيسية هي تحديد موقع الهدف , و هذا يعني تحديد المدى Range و الاتجاه Direction و ليس البعد فقط , و الإجراء المتبع لتحقيق ذلك هو :
1. تحديد المدى Range :
يتم قياس الزمن الكلي T الذي يلزم الموجة المرسلة لكي تصل إلى الهدف و ترتد عنه راجعة إلى الرادار , و الذي يساوي :
T = t1 + t2
حيث :
يمثل الزمن الذي تستغرقه الموجة المرسلة للوصول إلى الهدف = t1
يمثل الزمن الذي تستغرقه الموجة المرتدة للوصول إلى الرادار = t2
و لا يتساوى كلا من t1 و t2 , و لكن للتبسيط نفرض تساوي الزمن اللازم للموجة المرسلة للوصول إلى الهدف و الزمن الذي تستغرقه الموجة المرتدة للوصول إلى الرادار , و بالتالي :
Tr = t1 + t2 = 2T
و بالتالي فإن الزمن اللازم لوصول الموجة للهدف يساوي نصف الزمن الكلي المقاس :
T = Tr / 2
و الموجة المرسلة عادة عبارة عن موجة جيبية ذات تردد عالي " في مجال الميكروويف " معدلة بقطار من النبضات المستطيلة Pulse Modulation , و سرعة الموجة في الفراغ يساوي سرعة الضوء " 300000000 m/s " , و بمعرفة الزمن و السرعة يمكن حساب المدى بالقانون الفيزيائي :
R = C* T
من الضروري الكشف عن إشارة الصدى المرتدة قبل إرسال النبضة التالية كي لا يحدث خطأ في قراءة الزمن , و عند قياس ضعف الزمن عوضا عن الزمن الفعلي سيتم حساب المدى بشكل خاطئ و يعد الجسم على بعد مساوي لضعف بعده الحقيقي .
2. تحديد الإتجاه Direction :
يتم تحديد اتجاه الهدف بالنسبة للرادار بتحديد الزاوية Angle التي يشكلها خط البعد " المدى " مع الأفق Horizon , و تحدد من زاوية الموجة المنعكسة عن الهدف المرتدة إلى هوائي المستقبلة في الرادار , و عادة تستخدم موجات ذات حزم ضيقة لحساب الإتجاه .
******** تذبذب و عرض النبضة **********
********Frequency Of The Pulse ***********
عندما يرسل هوائي الرادار النبضة يجب أن ينقضي زمن كافي يسمح لإشارة الصدى بالعودة إلى هوائي المستقبلة , و من الضروري الكشف عن إشارة الصدى المنعكسة و المرتدة عن الهدف قبل إرسال النبضة التالية كي لا يحدث خطأ في قراءة الزمن الضروري لتحديد المدى .
و بناء على ذلك فإن معدل الموجة النبضية المرسلة يتحدد بأطوال المدى المتوقع وجود الأهداف عندها , و إذا كان معدل التردد التكراري للنبضات عالي فمن الممكن أن تصل إشارة الصدى عن بعض الأهداف بعد إرسال النبضة الثانية و يحدث إلتباس في قياس الزمن " بأن يحسب ين لحظة إرسال النبضة الثانية و لحظة وصول إشارة الصدى , بالرغم من أن الزمن الحقيقي في هذه الحالة يكون بين لحظة إرسال النبضة الأولى و لحظة وصول إشارة الصدى " .
و يسمى الصدى الذي يصل إلى هوائي المستقبلة في الرادار بعد إرسال النبضة الثانية Second Time Around Echo أو Multiple Time Around Echo , إن هذا الصدى يسبب الخطأ في تقدير مدى الهدف إذا لم يتم التعرف أنه Second Time Around Echo , حيث يعد الزمن المقاس أقل من الزمن الحقيقي و بالتالي فإن قيمة المدى المحسوبة ستكون أقل من القيمة الحقيقية لبعد الهدف . و يسمى المدى الذي يبين بعد الهدف وفق إشارة الصدى Second Time Around Echo بأقصى مدى غير غامض " غير ملتبس فيه " .
أما بالنسبة لشكل الموجة المستخدمة من قبل الرادار , فإنه يرسل أمواج معدلة Modulated Waves بنبضات بسيطة , و يستخدم أنواع التعديل Modulation التي تساهم في حل مشكلة Second Time Around Echo , فالموجة الحاملة " حامل نبضي " ذات التردد الميكروي تعدل تعديل ترددي FM أو تعديل طوري PM , لغرض ضغط الإشارة المرتدة " إشارة الصدى " زمنيا بعد الإستقبال في هوائي المستقبل للرادار .
تضغيط النبضات هي طريقة تستخدم فيها نبضة معدلة طويلة للحصول على تحليل لنبضة قصيرة و لكن بطاقة نبضة طويلة , و يستفاد من هذه الطريقة في تحليل المسافات البعيدة بدون الحاجة لنبضة قصيرة .
أرسل بواسطة: mayada في مارس 20, 2008, 08:53:40 مساءاً
أختي الغالية على قلبي أمة الله , أتمنى حقا أن أسمع أخبارك الجديدة , و أن أعرف أحوال دراستك .المنتدى منور بوجودك أختي
أرسل بواسطة: rana في مارس 21, 2008, 11:17:42 صباحاً
أشكرك اختي ميادة جزيل الشكر
جزاك الله خيرا
أرسل بواسطة: mayada في مارس 21, 2008, 03:42:28 مساءاً
لك أنت أختي القديرة
أرسل بواسطة: mayada في مارس 21, 2008, 05:41:52 مساءاً
******** Block Diagram Of Radar **********
من المتوقع فرق أساسي و كبير بين المخطط الصندوقي Block Diagram لنظام الرادار و المخطط الصندوقي لأنظمة الاتصالات بشكل عام , و السبب في ذلك أن نقطة الإرسال و الاستقبال في نظام الرادار تقعان في جهة واحدة و هوائي الإرسال هو نفسه هوائي الاستقبال .
و الشكل التالي يوضح المخطط الصندوقي للرادار :
معدل نبضي -----> مرسلة ------> مزدوج --------->< هوائي
|
|
|
مكبر IF <----- مازج< - ---- مكبر RF
| ^
| |
| |
| مهتز محلي
|
|
كاشف ثاني ------ > مكبر ترددات مرئية ------- > عارض
و يشكل كل من :
المعدل النبضي Pulse Modulator , و المرسلة Transmitter , و الهوائي Antenna , أجزاء دائرة الإرسال .
بينما يشكل كل من :
الهوائي , المكبرات Amplifier , المازج Mixer , الكاشف Detector , و العارض Display , أجزاء دائرة الاستقبال للرادار و الذي غالبا ما يكون من النوع السوبر هيتروديني .
و لكل جزء من هذه الأجزاء وظيفة معين يقوم بها , و في ما يلي تعريف بكل جزء في نظام الرادار:
1. المرسلة Transmitter :
قد تتكون من مهتز يولد ترددات ميكروية " مثل Magnetron الأكثر شيوعا بين مولدات الأمواج الراديوية " , حيث يتم إنتاج قطار من النبضات المتتابعة .
إن الرادارات النموذجية التي تستخدم للكشف عن الطائرات في مسافات تتراوح بين 100 – 2—nmi تستخدم نبضات ذات عرض يساوي أجزاء من المليون من الثانية و معدل نبضة تكراري عدة مئات من النبضات في الثانية الواحدة , و يمكن أن تبلغ القيمة القصوى لقدرة الإشارة المولدة المليون واط , أو متوسط قدرة يساوي عدة آلاف واط Kilo Watts .
2. الهوائي Antenna :
لنظام الرادار هوائي واحد للإرسال و الاستقبال , و بالتالي فإن وظيفة الهوائي هنا إشعاع الموجة Wave Radiation الناتجة من المرسلة إلى الفراغ و استقبال الموجة المرتدة عن الهدف الراجعة إلى الرادار .
3. المزدوج Duplexer :
يقوم بحماية المستقبلة من القدرة العالية للإشارة الخارجة من المرسلة و توجيهها فقط إلى الهوائي , حيث تصمم دوائر الاستقبال للعمل مع قدرة الإشارات المستقبلة و هي عادة قدرة قليلة تكبر من خلال المكبرات اللاحقة في المستقبلة . و من جهة أخرى تحويل الإشارة المستقبلة " المرتدة عن الهدف " إلى المستقبلة دون المرسلة .
و يتكون هذا المزدوج من قطعتين مفرغتين من الغاز :
أ . قطعة إرسال استقبال Transmit – Receive ' TR ' : و هي المسئولة عن حماية المستقبلة أثناء عملية الإرسال من خلال توجيه الإشارة المرسلة نحو الهوائي دون دائرة الاستقبال .
ب . قطعة عكس الإرسال و الاستقبال Anti Transmit – Receive ' ATR ' : وظيفتها توجيه الإشارة التي يلتقطها الهوائي نحو دائرة الاستقبال و حجزها عن دائرة الإرسال .
كما و تستخدم أيضا دوارات Circulators و حاميات للمستقبلة مع باقي أدوات TR و/أو محددات من خلال استعمال الوصلة الثنائية Diodes كمزدوجات Duplexers .
4. مكبر Radio Frequency ' RF ' :
يمثل المرحلة الأولى في دائرة الاستقبال في الرادار و يكون من النوع الحساس للتشويش Noise , مثال على ذلك Parametric Amplifier أو ترانزيستور حساس للتشويش البسيط , و يقوم بتكبير قدرة الإشارة المستقبلة بواسطة الهوائي .
و يعد استخدام مكبر حساس للتشويش في المرحلة الأولى للرادار أمر غير مرغوب فيه خاصة في التطبيقات العسكرية التي تكون مصحوبة عادة بوسط صاخب و ضوضاء عالية , و بالتالي تكون قدرة إشارة التشويش Noise عالية و تنافس في قوتها إشارة الصدى المطلوبة .
5. المهتز المحلي Local Oscillator :
توليد موجة ذات تردد عالي لغر مزجها بالإشارة المستقبلة و الحصول على الإشارة ذات التردد المتوسط Intermediate Frequency ' IF ' .
6. المازج Mixer :
مزج إشارة المهتز المحلي بالإشارة المستقبلة و الحصول على الإشارة ذات التردد المتوسط و الذي تتراوح قيمته بين 30 – 60 MHz .
و من خصائص مدخل المازج المستخدم في أنظمة الرادار :
أ. ذو مجال ديناميكي كبير .
ب. أقل عرض للحمل الزائد .
ج. أقل عرض للتداخل الإلكتروني .
7. مكبر الموجة المتوسطة IF Amplifier :
هو مكبر نموذجي يعمل عند الترددات المتوسطة , و بعرض نطاق يساوي 1 MHz , و يقوم بتكبير موجة الترددات المتوسطة الناتجة من المازج .
و يصمم مكبر الموجة المتوسطة IF بخصائص المصفى المتوافق بحيث يزيد منحنى الاستجابة للمكبر من قيمة أقصى قيمة للإشارة إلى متوسط قدرة التشويش على المخرج , و يتم ذلك في حالة تساوي كل من اتساع الطيف الترددي لإشارة الصدى و اتساع منحنى الاستجابة للمكبر .
8. الكاشف الثاني Detector :
يقوم باستخلاص النبضة المعدلة Modulating Pulse بعد تكبير إشارة الصدى إلى مستوى الضجيج .
9. مكبر الترددات المرئية Video Amplifier :
تكبير النبضة الناتجة من المرحلة السابقة إلى المستوى الكافي لعرضها على شاشة العرض الخاصة .
10. العارض Display :
تحويل الإشارة الكهربائية إلى إشارة مرئية تتناسب مع طبيعة ذلك العارض , و الذي يكون راسم كهربائي أو راداري , و تزود إشارات الوقت للمؤشر Pointer لإعطاء المدى الصفري , كما يتم الحصول على القيمة الزاوية من إتجاه التأشير الهوائي .
أرسل بواسطة: mayada في مارس 23, 2008, 05:52:58 مساءاً
كم تمنيت حقا بوضع المزيد من المعلومات الهامة عن الرادار و لكني مشغولة في هذا الأسبوع , فلدي المسابقة الهندسية و علي التجهيز لها , و لكني وجدت هذا الرابط المفيد و الذي يحتوي على معلومات رائعة و منظمة عن ما يتعلق بالرادار .
الرابط هو :
http://hazemsakeek.com/magazin....emid=90
و من الضروري معرفة متى بدأ ظهور الرادار ؟ و يمكن من معرفة ذلك من الرابط التالي :
http://www.arabicwarfare.com/2007/12/blog-post_14.html
و لكني سأعود مرة أخرى لإستكمال ما بدأت به , فأنا أحتاج الوقت لتنظيم المعلومات و كتابتها بطريقة مفيدة و سهلة .
أرسل بواسطة: عاشقة الأقصى في مارس 25, 2008, 11:33:36 صباحاً
شُكرًا لكـ عَلى هذه المعلومــات القيمــة التي تنثريها هُنــا وهُنــاكْـ
...
هَذا النهــار سأكتفي بالقراءة حول هذا الموضوع باستمتــاع.. وسأعود بإذن الله في وقت قادِمـ
دُمتِ نقيَّــــة
أرسل بواسطة: mayada في مارس 25, 2008, 11:35:53 صباحاً
أرسل بواسطة: mayada في مارس 31, 2008, 05:44:11 مساءاً
أرجو أن يكون الكل بصحة و عافية
نستكمل رحلتنا المثيرة
********* معادلة الرادار الرئيسة *************
إن معادلة الرادار الرئيسية هي المعادلة التي تربط أقصى مدى يستطيع الرادار قياسه , و ربط قيمته بالعوامل المؤثرة فيه , و يمكن تلخيص هذه العوامل :
1.قدرة الإشارة المرسلة
2.قدرة الإشارة المستقبلة
3.كسب الهوائي G " المستخدم للإرسال و الإستقبال " و المساحة الفعالة Aperture Area
4.نوع الهدف و حجمه
5.العوامل المحيطة " مثل العوامل الجوية "
6.التردد المستخدم أو الطول الموجي
و تتحقق الفوائد التالية من معادلة الرادار الرئيسية :
1. تعد طريقة لتحديد قيمة المدى القصوى التي يستطيع الرادار الكشف عن الأهداف عندها
2. يعتمد على هذه المعادلة في تصميم الرادار Design
3. تعطي المعادلة فكرة عن العوامل المؤثرة في القيمة القصوى للمدى كما تسهل فهم و شرح طبيعة عمل الرادار
و في البداية نعرف الهوائي Isotropic , فهو الهوائي الذي يقوم بإشعاع Radiation الطاقة بالتساوي في جميع الإتجاهات و بشكل منتظم , و يتم عادة مقارنة أي هوائي نسبة لهوائي Isotropic
و كما نعرف أن العلاقة عكسية بين شدة المجال و المسافة , أو بكلمات أخرى فإن العلاقة بين كثافة القدرة Watt / m^2 للإشارة المرسلة من الرادار عند نقطة معينة تتناسب عكسيا مع مربع البعد عن تلك النقطة و طرديا مع قيمة القدرة المرسلة حسب العلاقة التالية :
Intensity = Transmitted Power / Area
= Pt / 4(3.14)R^2
حيث :
تمثل القدرة المرسلة من الرادار بوحدة Watt = Pt
تمثل المسافة بين الرادار و النقطة المحسوب عندها الكثافة I , بوحدة m
مرة أخرى , إن العلاقة أعلاه صحيحة عند الحديث عن الهوائي موحد الخصائص Isotropic , أما عند الحديث عن هوائي موجه و الذي يعمل على توجيه الموجة باتجاه معين " و ليس التوزيع المنتظم للطاقة في جميع الإتجاهات " فيجب حساب كسب ذلك الهوائي المستخدم .
و يعرف كسب الهوائي Gain ( G ) بأنه : النسبة بين القدرة المشعة Radiation Power من الهوائي في اتجاه معين و القدرة المشعة من هوائي Isotropic في نفس ذلك الاتجاه " و الذي يمثل بالطبع اتجاه الهدف " , أو أنه النسبة بين أقصى كثافة إشعاع من الهوائي الموجه و كثافة الإشعاع من هوائي Isotropic عديم الفقد ذو نفس القدرة الداخلة , أي أن المرجع المثالي الذي تقارن به فعالية أي هوائي عادي .
إن المقصود بكثافة الإشعاع هو القدرة المشعة لكل وحدة زاوية باتجاه معين و بذلك فإن كثافة القدرة عند الهدف من هوائي له كسب إرسال يساوي : G = 4( 3.14) Ae / wavelength^2
و أثناء بحثي وجدت هذه المعلومات عن معادلة الرادار الأساسية :
=== معادلة الرادار ===
[[كمية]] [[الطاقة]] لل[[إشارة]] المرتدة إلى الرادار المرسل تعطى ب[[المعادلة]] التالية:
:
حيث أن
*''P''t = الطاقة المرسلة
*''G''t = زيادة إرسال الهوائي
*''A''r = مساحة الهوائي المرسل
*''σ'' = المقطع العرضي للرادار
*''F'' = عامل الانتشار
*''R'' = [[المسافة]] أو المدى بين المرسل والهدف
من المعادلة نرى أن [[كمية]] [[طاقة]] [[الإشارة]] المرتدة تضعف إلى مستوى أقل من ربع [[طاقة]] المدى مما يعني أن قوة الإشارة المستلمة تكون ضعيفة جدا.
عامل الانتشار=1 في حالة [[الفراغ]] و يعني إنه لا وجود لأي تشويش، وهذا العامل ينسب إلى تأثير الانتشار والتضليل وطبيعة [[البيئة]] المحيطة وحتى الفقدان خلال الطريق تؤخذ بالحسبان. بعض [[رياضيات|المعادلات الرياضية]] التي تطور [[الإشارة]] الرادار تضيف [[تصنيف]] [[زمن]] [[التردد]] ([[المويجة]]) ويستخدم للأهداف المتحركة.
المعلومات السابقة تحصلت عليها من موقع الموسوعة العلمية .
و يتضح من ذلك أن العوامل المهمة للمعادلة هي كسب الهوائي في الإرسال و مساحة المساحة الفعالة في الاستقبال , من هذه المعادلة يمكن تحديد العوامل المؤثرة على أقصى مدى للرادار على النحو التالي :
1.يتناسب أقصى مدى للرادار R تناسب طرديا مع الجذر الرابع مع أقصى قيمة لقدرة النبضة المرسلة من هوائي الرادار ( Pt^.25 )
2.مع بقاء الطول الموجي ثابت يتناسب أقصى مدى تناسب طرديا مع الجذر التربيعي للمساحة الفعالة لهوائي الاستقبال , و بالتالي يزيد المدى إلى الضعف مثلا بزيادة قطر الهوائي المستقبل إلى الضعفين , كما يمكن القول أنه بتثبيت قطر الهوائي للمستقبل فإن المدى يتناسب عكسيا مع الجذر التربيعي للطول الموجي للنبضة المرسلة
3.كلما ازدادت مساحة الهدف كان أكثر وضوحا و كان من الأيسر الكشف عنه على مسافات بعيدة
4.يعتمد أقصى مدى على مساحة الهدف , فكلما كان الهدف أكبر كان من السهل الكشف عنه و لو على مسافات بعيدة
5.يؤثر التداخل الأرضي على أقصى مدى Ground Interference
6التشويش , حيث يحدد أقل قدرة لإشارة المدى التي يستطيع المستقبل في الرادار تمييزها
7.كسب الهوائي G , نتيجة التعامل مع هوائي موجه فإن قدرته على تركيز الطاقة في حزمة ضيقة صوب الهدف تؤثر في قيمة المدى القصوى
8.و بالتأكيد يؤثر صفاء الجو و وضوح الرؤية تأثير كبير , فمع وجود الضباب و الثلوج تحجب الرؤية و لو على مسافات قليلة في بعض الأحيان
هذا كل ما لدي عن معادلة الرادار , و بالمناسبة الرادار من المواضيع البارزة و المهمة لنا لذلك قررت وضعه هنا , إلى اللقاء
أرسل بواسطة: mayada في أبريل 09, 2008, 12:42:49 مساءاً
أعتذر لكم عن التقصير في كتابة هذا الموضوع و هذا يرجع إلى انشغالي الدائم , و لكني على وعدي لكم بإكماله بنهاية هذا الأسبوع .
هنا سأعرض لكم أنواع الرادارت التي يكثر استخدامها و انتشارها .
************ نظام الرادار ذو الموجة المستمرة ************
******** Continuous Wave Radar *****************
يستخدم هذا الرادار موجة معدلة أو غير معدلة , و هو رادار مهم لما له من تطبيقات عديدة و مهمة في الحياة العملية , و من الملاحظ أن الشكل العام لهذا الرادار يتشابه مع الرادار النبضي , حيث يتكون من هوائي واحد للإرسال و الاستقبال معا و احتوائه على دائرة إرسال و استقبال .
و من الأمثلة على رادارات الموجة المستمرة رادار Proximity ( VT ) Faze و رادار FM-CW Altimeter .
و وظيفة مكونات رادار الموجة المستمرة التي تشكل مبدأ عمله يمكن تلخصها بما يلي :
1. المرسلة Transmitter :
تقوم بتوليد موجة اهتزاز مستمرة بتردد F0 , و يتم إرسال هذه الموجة عبر الهوائي نحو الهدف الذي يمتص جزء من طاقتها و يعكس الباقي في جميع الاتجاهات فيعود جزء منها مرة أخرى إلى الرادار .
إن تردد الموجة المرتدة إلى الرادار لا يساوي التردد المرسل تماما , فالجسم المتحرك الذي يصطدم بالموجة و يعكسها يتسبب بإزاحة لتردد الموجة يعتمد على اتجاه حركة الجسم " إذا كان الجسم يتحرك باتجاه الرادار أو عكس اتجاه الرادار " , فيكون تردد الموجة المستقبلة من قبل الرادار مساويا :
1. F0 + Fd : أي زيادة في قيمة التردد المستقبل عن التردد المرسل بفارق Fd , و يحدث ذلك إذا كان الجسم يتحرك نحو الرادار و بالتالي تقليل المسافة بينه و بين الرادار .
2. F0 – Fd : : أي نقصان في قيمة التردد المستقبل عن التردد المرسل بفارق Fd , و يحدث ذلك إذا كان الجسم يتحرك بعيدا عن الرادار و بالتالي تزداد: أي زيادة في قيمة التردد المستقبل عن التردد المرسل بفارق Fd , و يحدث ذلك إذا كان الجسم يتحرك نحو الرادار و بالتالي تقليل المسافة بينه و بين الرادار المسافة بينه و بين الرادار.
2. الكاشف المازج Detector Mixer :
الحصول على موجة تردد متوسط حيث يقوم بمزج الإشارة المستقبلة ( ذات التردد F0 + Fd OR F0 – Fd ) بجزء من اشارة المرسلة ( ذات التردد F0 ) , فتنتج نغمة تسمى Doppler Beat Note و التي هي نغمة دقة دوبلر .
3. مكبر دوبلر Doppler Amplifier :
للمكبر وظيفتين أساسيتين :
الأولى تكبير إشارة مدى دوبلر إلى المستوى القياسي المطلوب الذي يسمح بتحليل الإشارة و تمييزها عن التشويش , و من جهة أخرى يعمل المكبر عمل مصفى تمرير حزمة حسب خصائص انتقالية محددة .
4. المؤشر Pointer :
بالرغم من اختلاف أنواع المؤشرات إلا أن طبيعة عملها يبقى واحد , و هو عرض تردد الإشارة الناتجة من المكبر , فإذا لم يكن من حاجة للمعرفة الدقيقة بقيمة تردد دوبلر الناتج فيمكن استخدام السماعات Speakers لسماع النغمة " حيث تقع ترددات دوبلر ضمن الترددات المسموعة من قبل الإنسان Audio Signals " , أما إذا كان المطلوب عرض تردد دوبلر فيمكن استخدام مؤشر ترددي Frequency Meter في هذه الحالة .
إن الخاصية في رادار دوبلر ذو الموجة المستمرة التي تميزه عن الوسائل الأخرى المستخدمة في قياس السرعة هي عدم الحاجة إلى اتصال فيزيائي بين جهاز القياس و بين الجسم المراد قياس سرعته .
إن للرادار ذو الموجة المستمرة تطبيقات عملية كثيرة متعددة تعتمد على مبدأ عمله في قياس السرعة النسبية لجسم متحرك منها :
1.الرادار المراقب للسرعة المستخدم من قبل شرطة السير .
2.جهاز قياس Meter لقياس معدل الصعود للطائرات عند إقلاعها نحو الأعلى .
3.التحكم في الإشارات الضوئية لتنظيم حركة السير .
4.يستعمل كبديل لمقياس السرعة Fifth – Wheel لقياس و تنظيم الدقات في الحجرات على العربات , حيث يستفاد منه في فحص العربات في أنظمة الفرامل و تجنب الاصطدام .
5.يستعمل كمقياس للسرعة لاستبدال محور العجلة في جهاز قياس سرعة الدوران التقليدية في مجال السكك الحديدية , و في حالة التسارع أو ضبط الفرامل يحدث انزلاق للعجلات التي تسبب أخطاء قد تؤثر في القياس .
6.قياس سرعة عربات الشحن لسكك الحديد في عمليات الحمل الزائد .
7.للرادار تطبيقات في مجال الصناعة , حيث يستخدم كجهاز قياس اهتزازات التوربينات و سرعة عجلات المطحنة , كما يستخدم في مراقبة الاهتزازات في كوابل الجسور المتعلقة .
8.استخدام الرادار في أنظمة متطورة مثل أنظمة صواريخ هوك , فيتم استخدامه للكشف عن الطائرات و الصواريخ و الذخائر الحربية و غيرها من الأجسام الطائرة و المتحركة .
ان التطبيقات السبعة الأولى تستخدم فيها موجة لها طاقة قليلة تقاس بوحدة mwatt , أما التطبيق الأخير فتستخدم فيه موجة ذات قدرة عالية .
لقد حددت تطبيقات كثيرة لرادار الموجة المستمرة CW على المسافات البعيدة نتيجة الصعوبة في فصل الإشارة المرسلة عن الإشارة المستقبلة .
*********** نظام رادار دوبلر النبضي *************
********** Pulsed Doppler Radar************
يعمل رادار دوبلر النبضي على كشف الأهداف المتحركة في وسط ذو درجة عالية من الضوضاء من خلال استخلاص تردد دوبلر , فما يحدث في الرادار النبضي عدم الوضوح " الغموض " في قياس تردد دوبلر و المدى , و يمكن معالجة ذلك كما يلي :
1.الغموض في قياس تردد دوبلر " السرعة النسبية " : و يتم تجنب حدوث هذا باستخدام معدل تجزئة عالي " معدل نبضة تكراري قليل " .
2.الغموض في قياس المدى " تأخير الوقت " : و يتم تجنب حدوث هذا باستخدام معدل تجزئة قليل .
و يتضح من ذلك أن معالجة أحد الأمرين يرجع سلبا على الآخر. و لكن من الممكن عمل نوع من التوافق بينهما , و بناء على نوع التوافق المستخدم فإن الرادار يكون :
أ.رادار MTI : حيث يكون لهذا الرادار معدل نبضة تكراري قليل يسمح بمعالجة الالتباس في قياس المدى , فلا يتم ملاحظة أكثر من مدى لا يحدث Multiple Time Around Echo , و لكن كما ذكر سابقا فان هذا التوافق يرجع سلبا على قياس السرعة , فبالرغم من عدم قراءة مديات متعددة إلا أنه يحدث قراءة لسرعات متعددة مضللة .
ب. رادار دوبلر النبضي Pulse Doppler Radar : على العكس من النوع الأول فان لهذا الرادار معدل نبضة تكراري عالي يسمح بمعالجة الالتباس في قياس السرعة و تجنب قراءة القياسات المضللة لها , و لكن فان هذا التوافق يرجع سلبا على قياس المدى حيث يتم ملاحظة أكثر من مدى أي حدوث ظاهرة Multiple Time Around Echo .
و بالإضافة لتميز رادار دوبلر النبضي بالعمل في محيط ضوضائي فهو أيضا أكثر استعمالا لمصفوفات مصفيات دوبلر ذات البوابات المنتظمة و مكبرات قدرة مثل Klystron أكثر من استعمال مهتزات قدرة مثل Magnetron , و لذلك فان لرادار دوبلر النبضي معدل نبضة تكراري عالي " أو يمكن القول أن له Duty Cycle أعلى من رادار MTI " .
و بالمقارنة بين رادار دوبلر النبضي و رادار الموجة المستمرة CW , فيمكن تمييز نقطتين للمفاضلة :
1. أداء الكاشف في رادار دوبلر النبضي غير محدود بالإشارات المنعكسة من الضوضاء القريبة أو جزء الإشارة المنعكس عن الهدف و الراجع إلى المستقبلة حيث يوقف عملها أثناء الإرسال .
2. قابلية الكشف عن الأهداف في رادار دوبلر النبضي تقل بسبب البقع المضللة في المدى الناتج من الترددات الراديوية ذات القدرة العالية .
أرسل بواسطة: mayada في أغسطس 26, 2008, 08:44:30 مساءاً
أعتذر لكم عن هذه الغيبة الطويلة و نواصل مشوارنا و الذي تبقى منه خطوات يسيرة لنصل إلى ختامه .
هذا آخر شئ أستطيع كتابته هنا و أعتقد بأن الموضوع أصبح متكامل و لكن سأعمل على إضافة بعض الروابط المدعمة للمادة العلمية المحتواة هنا و ستكون بإذن الله تعالى باللغة الإنجليزية لأنها تشتمل على كل المعلومات و كما يقول أستاذنا القدير في الجامعة لا يوجد كتاب هندسي مكتوب باللغة العربية إلا و كان فيه الكثير من أخطاء الترجمة .
نواصل الحديث عن :
العوامل المؤثرة على عمل الرادار الإبتدائي و الثانوي
ذكرنا أن عدد من المعاملات تحدد أقصى مدى يكشف فيه الرادار الأهداف في السابق . لكن يوجد عدة عوامل تؤثر على عمل الرادار بشكل عام " سواء الإبتدائي أو الثانوي " و الراجعة إلى الأشكال المختلفة من التشويش الممكن حدوثه و التي لها تأثير بسبب القدرة القليلة للإشارة المرتدة نتيجة امتصاص جزء و تشتت جزء آخرمن الإشارة المرسلة , و بالتالي أي قيمة محسوسة للتشويش تؤثر سلبا على النظام ككل . و من العوامل المؤثرة على عمل الرادار " أو أسباب التشويش المؤثر في النظام " :
1.التشويش المولد في المستقبلة :Noise generated within the receiver
طبيعة عمل الرادار تعتمدعلى إرسال إشارة و إستقبال الإشارة المرتدة منها عن الهدف الذي يتم رصده . و بالرغم من إرسال الإشارة بقدرة عالية " إشارة مرسلة قوية " إلا أن هذه الإشارة تنتشر في مساحة واسعة من جهة و من جهة أخرى فإن جزء من قدرتها يفقد نتيجة الإصطدام بالهدف . و بالتالي فإن قدرة الإشارة المستقبلة لا تكن كبيرة بالقدر الكافي أحيانا , و يقوم هوائي دائرة الإستقبال بإلتقاط إشارات التشويش الخارجي و التي قد تكون لها قدرة أعلى من الإشارة المطلوبة في بعض الحيان , و يتم تكبير إشارة التشويش بنفس قيمة التكبير لإشارة المدى كما يمكن أن ينتج تشويش من مكونات دائرة الإستقبال نفسها " كالتشويش الحراري " , و يمكن التقليل من هذه المشكلة بتقليل عرض النطاق للموجة المرسلة .
و بشكل علمي يتم التوفيق بين استخدام عرض حزمة ضيقة للتخلص من التشويش و استخدام عرض حزمة واسع يضمن الحصول على شكل إشارة جيد .
2.التشويش الخارجي الناتج من الظواهر الطبيعية : External noise caused by natural phenomena
الكثير من الظواهر الطبيعية مثل التفريغ الكهربائي و الإشعاعات الشمسية و الإشعاعات الكونية تسبب التداخل مع الإشارة المرتدة و التي كانت تؤثر في الأنظمة ذات الطول الموجي الكبير , لكنها لا تعرقل عمل الرادارات ذات التقنية العالية المستخدمة في هذه الأيام لأنها تستخدم إشارات ذات طول موجي صغير جدا .
3.التشويش الخارجي الناتج عن الإنسان : External man noise made
غالبية مصادر التردد " الإشارة " سواء من المرسلات أو من آلات كهربائية من أنواع متعددة حيث تدخل هذه الإشارات إلى الهوائي و تدخل إلى المستقبلة و منها إلى الشاشة حتى عندما يعمل جهاز الرادار بجانب جهاز آخر " رادار " بنفس التردد .
4.التشويش الناتج عن ارتداد الإشارات بواسطة ظواهر طبيعية : Signals reflected by natural phenomena
تؤثر بعض الظواهر الطبيعية كالعواصف و الغيوم و الأمطار على عمل الرادار , حيث تقوم بعكس بعض الإشارات الناتجة عن الرادار , و تدخل دراسة هذه الظواهر ضمن اهتمامات رجال الأرصاد الجوية ,لأنها تعمل على تغطية الإشارة المرتدة ومنعها في بعض الأحيان من الوصول إلى المستقبلة مرة أخرى .
5.التشويش الناتج عن ارتداد الإشارات عند التضاريس الأرضية :
Signals reflected by land masses
عندما يكون الهدف مجاور لقطعة أرضية كبيرة نسبيا فإن الأرض تكون بمثابة عائق للإشارة للوصول إلى الهدف و بالتالي لا نحصل على إرتداد إشارة جيد .
6.التشويش الناتج عن تكور سطح الأرض :
Curvature of the earth
الأرض لسيت مسطحة و إنما كروية " منحنية " مما يسبب عدم وصول الإشارة إلى الهدف في بعض الأحيان إذا كان بعيد بشكل كبير عن الرادار و على إرتفاع غير كافي .
7.التشويش الناتج عن حجم و شكل الهدف و المادة المصنوع منها :
The size and shape of the object and the material it is made of
ترتد الموجة المرسلة ذات القدرة العالية عن سطح الجسم راجعة إلى الرادار , بقدرة كبيرة أو صغيرة أو متوسطة و هذا يعتمد على طبيعة الهدف من حيث :
1.عندما يكون الهدف معدني فإن الطاقة المرتدة تكون كبيرة , حيث يعمل المعدن أو الفلز كسطح عاكس جيد للأمواج .
2.عندما يكون الهدف ذو مساحة أكبر فإن الطاقة المرتدة تكون كبيرة , فكلما كان الهدف كبير الحجم و المساحة السطحية كان من الأيسر الكشف عنه حيث تزداد احتمالية اصطدام الموجة المرسلة به .
3.عندما يكون الهدف قريب فإن الطاقة المرتدة تكون كبيرة ,فالعلاقة عكسية بين كثافة الموجة و مربع البعد عن الهدف فكلما صغرت المسافة بين الرادار و الهدف كلما ازدادت كثافة الموجة عند النقطة التي يقع عندها الهدف .
4.عندما يكون وجه الهدف المقابل للرادار أملس فإن الطاقة المرتدة تكون كبيرة , فالسطح الخشن يسبب تشتت للأمواج المنعكسة إلى جميع الاتجاهات بشكل غير منتظم .
و بذلك أكون قد انتهيت من كل ما لدي عن موضوع الرادار , لا تنسوني من دعائكم في رمضان