بهبود دقت زاویه ای ردگیری در رادار آرایه فازی

محورهای موضوعی : انرژی های تجدیدپذیر

احسان عسگری ¹ ( کارشناسی ارشد- دانشکده مهندسی برق، واحد شهر قدس، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرقدس، ایران )
مژده مهدوی ² ( استادیار- دانشکده مهندسی برق، واحد شهر قدس، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرقدس، ایران )
روح اله حافظی فرد ³ ( استادیار- دانشکده مهندسی برق، واحد اسلامشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اسلامشهر، ایران )

تاریخ دریافت : 1396/10/18 تاریخ پذیرش : 1397/01/27 تاریخ انتشار : 1397/02/15

کلید واژه: مونوپالس دامنه, دقت ردگیری, رادار آرایه فازی, زاویه لوچی, تغذیه های شیپوری,

چکیده مقاله :

مونوپالس، تکنیکی است که برای استخراج جهت تشعشع امواج، به کار می‌رود. تشعشع، می‌تواند ناشی از منابع فعال همچون آنتن رادار، اخلال‌گر و ... یا منابع غیرفعال همچون صفحات بازتاب‌دهنده‌ی بدنه‌ی یک هواپیما باشد. در حال حاضر تکنیک مونوپالس در بسیاری از سامانه‌های مدرن راداری بکار گرفته شده است. در دقت ردگیری رادار، ملاک ارزیابی عملکرد زاویهیابی، شیب تفاضل است که نیاز به داشتن اطلاعاتی دقیق از ابعاد آنتن، طول موج و تابع روشن سازی است. در این مقاله برای ایجاد عدم وابستگی به دانستن اطلاعات دقیق از آنتن، مقدار شیب تفاضل، نرمالیزه شده است که آنرا می توان بدون اطلاع از شکل و ابعاد دریچه، طول موج و تابع روشن سازی و تنها با استفاده از الگوی تشعشعی اندازه گیری شده آنتن، بدست آورد. با انتخاب تغذیههای چهارشیپوری، بهینه سازی تغذیه بر اساس زاویه ی لوچ انجام می‌گیرد که در این روش نتایج حاصل بیانگر آن است که در تمامی محدوده عملکرد، زاویه لوچی بهینه، دارای کمترین خطای زاویهای میباشد. شبیه سازیها اطمینان ما را از برتری عملکرد رادار ردگیر با زاویه لوچی بهینه در تمامی زاویههای قرار گیری هدف در محدوده الگوی رادار مونوپالس دامنه، حاصل مینماید.

چکیده انگلیسی:

Monopulse is a technique which is used to detect radiation direction of waves. Radiation can be originated from active sources such as radar antennas, disturbances, etc., or passive sources, such as the reflector plates of an aircraft. Nowadays, monopulse technique has been used in many modern radar systems. In radar tracking accuracy, the criterion for evaluating the angulation function is the differential gradient. It needs to have accurate information about antenna dimensions and wavelengths. In this paper, the difference gradient value is normalized and can be completed with knowing the radiation pattern of the antenna without knowing wavelength and gate dimensions. Then, by choosing a four-horns feed, the feed is optimized based on the squint angle. The results indicate that in the whole functional range, the optimum squint angle has the least angular error. Simulations provide us with confidence in the superior performance of the radar tracker with an optimal squint angle for all target angles within the range of the pattern of monopulse radar.

منابع و مأخذ:

[1] I. S. Merrill, "Introduction to radar systems",  3nd.ed., Vol.1, Mc Grow-Hill, pp.14-21, 2001.

[2] W.D. Wirth, "Radar Techniques using array antennas", 2nd.ed., Vol.1,IEE Publishers, London, pp.251-258, 2001.

[3] A.J. Fenn, DH. Temme, W.P. Delaney, W.E. Courtney, "The development of phased-array radar technology", Lincoln Laboratory Journal, Vol. 12, No. 2, pp.321-340, 2000.

[4] M. Aumann, A.J. Fenn, F.G. Willwerth, "Phase array antenna calibration and pattern prediction using mutual coupling measurements", IEEE. Trans. Propagation,Vol. 37, No. 7, pp. 844-850, 1989.

[5] C. Fulton, M. Yeary, D. Thompson, J. Lake, A. Mitcheell, " Digital phase array: challenges and opportunities", IEEE. Trans. Radar, Vol. 104, Vol. 3, pp. 487-503, 2016.

[6] S.H. Talisa, T.M. Comberiate, D. Sharp, O.F. Somerlock "Benefits of digital phase array
radars", IEEE. Trans. Radar, Vol. 1, No. 7, pp. 1-14, 2016.

[7] M. Meller, "Radar time budget optimization subject to angle accuracy constraint via cognitive approach", Proceeding of the IEEE/IRS, pp. 1–10, Prague, Czech Republic, June 2017.

[8] Q. Wu, Y. Cheng, X. Li, H.Wang, Y. Qin, "Beam synthesis and target detection based on aperture coding metasurface", Proceeding of the IEEE/PIERS - FALL, pp. 2290–2298, Singapore, Nov. 2017.

[9] S.M. Sherman, D.K. Barton, "Monopulse principles and techniques", 2nd.ed., Vol.1, Artech House, pp.53-71, 2011.

[10] S. Blackman, R. Popoli, "Design and Analysis of Modern Tracking Systems", 1nd.ed., Vol.1, Artech House, Norwood, MA, pp.161-170, 1999.

[11] G.W. Stimson, "Introduction to airborne radar". 3nd.ed., Vol.1, SciTech Pub., pp.82-95, 1998.

[12] Christian Wolff, "The Conical Scan," 2001. [Online]. Available: http://www.radartutorial.eu/06.antennas/Conical Scan.en.html.

[13] G.M. Kirkpatrick, "Development of a monopulse radar system", IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 45, No. 2, pp. 807–818, Apr. 2009.

[14] B. Kulke, B. Rubinger, G.G. Haroules, "Monopulse azimuth measurement in the ATC radar beacon system",1nd.ed., Vol.1, Artech House , pp.102-110, 1971.

[15] B. Liu, W. Chang, X. Li, "Design and implementation of a monopulse radar signal processor", Proceeding of the IEEE/ MIXDES, pp. 484–488, Warsaw, Poland, May 2012.

[16] V. Cojocaru, H. Kurata, D. Humphrey, B. Clarke, T. Yokoyama, V. Napijalo, T. Young, T. Adachi, "A 24GHz low-cost, long-range, narrow-band, monopulse radar front end system for automotive ACC applications", Proceeding of the  IEEE/MTT-S, pp. 1327–1330, Honolulu, HI, USA, June 2007.

[17] D. Bonefacic, J. Jancula, "Laboratory model of a monopulse radar tracking system", Proceeding of the IEEE/ELMAR, pp. 227–230, Zadar, Croatia, June 2006.

[18] L. Haibo, Y. Xiaoqian, J. Han, S. Mengmeng, "The study of mono-pulse angle measurement based on digital array radar", Proceeding of the IET/RC, pp. 1–5, Xi'an, China, April 2013.

[19] L. Pang, M. Zhao, Y. Luo, "A high performance system-on-chip architecture for digital wideband radar receiver", Proceeding of the IEEE/ICSP, pp. 2106–2109, Hangzhou, China, Oct. 2014.

[20] W.D. Wirth, "Radar techniques using array antennas", 2nd.ed., Vol.1, IET, pp.201-208, 2013.

[21] W.P. du Plessis, "Modelling monopulse antenna patterns", Proceeding of the IEEE/ SIECPC, pp. 1–5, Fira, Greece April 2013.

[22] B.R. Mahafza, "Radar systems analysis and design using MATLAB", 3nd.ed., Vol.1, CRC Press, 2013.

[23] D.J. van Rensburg, P. Betjes, "The measurement of monopulse tracking nulls in a planar near-field antenna range", Proceeding of the IEEE/ANTEM-AMEREM,  pp. 1–4, Ottawa, ON, Canada 2010.

[24] G.M. Kirkpatrick, "Development of a monopulse radar system", EEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 45, No. 2, pp. 807-818, Apr. 2009.