دراسة ومحاكاة رادارات الفتحة التركيبية وطرق التشويش عليها الجمهورية العربية السورية المعهد العالي للعلوم التطبيقية والتكنولوجيا قسم االتصاالت

Transcript

1 الجمهورية العربية السورية المعهد العالي للعلوم التطبيقية والتكنولوجيا قسم االتصاالت أطروحة ماجستري دراسة ومحاكاة رادارات الفتحة التركيبية وطرق التشويش عليها تقدمي م. هاني الندى إشراف د. رضوان قسطنطين 2016 دمشق

2 إهداء... أيب إىل من جرع الكأس فارغا ليسقيين قطرة حب إىل من كل ت أنامله ليقدم لنا حلظة سعادة إىل من حصد األشواك عن دريب ليمهد يل طريق العلم... أمي إىل من أرضعتين احلب واحلنان إىل رمز احلب وبلسم الشفاء إىل منكان دعائها سر جناحي وحناهنا بلسم جراحي إىل األمجل واألغلى يف هذه احلياة... مساح أمسى وسام هاين الندى

3 بسم اهلل الرحمن الرحيم و ال م ؤ من و ن} و ر س ول ه ع م ل ك م الل ه ف س ي ر ى اع م ل وا {و ق ل صدق اهلل العظيم

4 كلمة شكر أتقدم بالشكر إىل الدكتور رضوان قسطنطني على املتابعة احلثيثة إلمتام هذا العمل وإىل الدكتور غسان عبد السالم على مالحظاته القيمة وأمشل بالشكر مجيع األخوة الزمالء الذينكانوا معي خالل هذا العمل وساندوين إلمتامه. وختاما هذا جهدي أتقدم به فإن كنت قد وفقت فمن فحسيب أين اجتهدت والكمال هلل وحده. اهلل عز وجل وتوجيه مشريف وإن كنت قد قصرت هاني الندى

5 الملخص يهدف هذا العمل إىل دراسة إمكانية التشويش على رادارات الفتحة الرتكيبية الشرائطية. يعرض هذا العمل دراسة وحماكاة لرادار الفتحة الرتكيبية الشرائطية وخصائص النبضات املعدلة تردديا املستخدمة عموما يف هذا النوع من الرادارات. ومن مث يعرض بعض إجرائيات املعاكسة اإللكرتونية املستخدمة للتشويش على الرادارات مع الرتكيز على املشوشات التكرارية. تبني نتائج الدراسة واحملاكاة أنه ميكن للمشوشات التكرارية تشويه الصورة الرادارية من خالل توليد أهداف خداعية عن طريق تعديل إشارة الرادار تردديا أو طوريا. Abstract The purpose of this thesis is to study SAR jamming techniques, we present a study and simulation of a stripmap SAR, and the properties of LFM chirps used in this type of SAR. Besides, we present some of ECM techniques for Radar systems with focus on repeater jammer. The simulation results show that we can jam the radar image by generating fake targets, which can be achieved by modulating the radar signal in frequency and phase. i

6 المحتويات i ii iv vii viii ix x امللخص... احملتويات... قائمة األشكال... قائمة اجلداول... اإلختصارات... الرموز... مقدمة عامة... الفصل األول: مدخل إلى رادار الفتحة التركيبية... مقدمة تعاريف أساسية مبدا رادار الفتحة الرتكيبية أمناط عمل رادار الفتحة الرتكيبية رادار الفتحة الرتكيبية ذو املسح الشرائطي رادار الفتحة الرتكيبية ذو املسح البقعي رادار الفتحة الرتكيبية ذو املسح املتعدد تطبيقات رادارات الفتحة الرتكيبية اخلامتة الفصل الثاني: رادارات ضغط النبضة... مقدمة مبدا عمل رادارات ضغط النبضة املرشحات املتوافقة وتابع الغموض خصائص تابع الغموض التعديل الرتددي اخلطي قياس املدى يف رادار الفتحة الرتكيبية منوذج نظام قياس املدى الضغط باستخدام مرشح متوافق الضغط باستخدام الرتشيح املتوافق باإلشارة املرجعية اخلامتة ii

7 الفصل الثالث: المعالجة الرقمية إلشارات رادارات الفتحة التركيبية... مقدمة النموذج اهلندسي اخلوارزمية مدى-دوبلر حماكاة رادار stripmap SAR اخلامتة الفصل الرابع: الخداع والتشويش الراداري... مقدمة التشويش امليكانيكي )التشويش غري الفعال( الديبوالت العواكس الزاوية األفخاخ التشويش اإللكرتوين )التشويش الفعال( التشويش الضجيجي التشويش التكراري املشوش التكراري املعتمد على الذاكرة الرقمية املشوش التكراري اللحظي حماكاة التشويش على رادارات الفتحة الرتكيبية تطبيق تعديل ترددي يف حالة هدف نقطي تطبيق تعديل طوري يف حالة مركبة عسكرية اخلامتة... اخلامتة... املراجع... iii

8 قائمة األشكال الشكل 1-1: رمسا توضيحيا يبني املدى واملدى األفقي للرادار... الشكل 1-1: مثال منطي يوضح التمييزية يف املدى املتعامد... الشكل 1-1: مبدأ رادار الفتحة الرتكيبية... الشكل 4-1: هندسية هوائي مصفوفايت تركييب... الشكل 1-1: الدقة يف املدى املتعامد عند استخدام هوائي مصفوفايت تركييب... الشكل 6-1: طريقة عمل الرادار... Stripmap SAR الشكل 7-1: طريقة عمل الرادار... Spotlight SAR الشكل 8-1: طريقة عمل الرادار... Scan SAR الشكل 1-1: نبضة رادار عريضة باستطاعة منخفضة وأخرى ضيقة باستطاعة عالية هلما الطاقة نفسها... الشكل 1-1: مثال توضيحي على تقنية ضغط النبضة... الشكل 1-1: منذجة مستقبل راداري بوجود ضجيج أبيض مجعي... الشكل 4-1: خمطط الغموض املثايل... الشكل 1-1: تقريب واقعي لتابع الغموض املثايل... الشكل 6-1: خمطط الغموض لنبضة مستطيلة غري معدلة... الشكل 7-1: مقطع عرضي ملخطط الغموض لنبضة مستطيلة غري معدلة. )أ( نبضة عريضة. )ب( نبضة ضيقة... الشكل 8-1: نبضة معدلة تعديال تردديا خطيا... الشكل 9-1: التوزين حبالة التعديل الرتددي اخلطي... الشكل 11-1: خرج املرشح املتوافق بدون توزين استجابته )املنحين املتقطع( وخرج املرشح املتوافق بعد توزين استجابته بنافذة تايلور )اخلط املتصل( يف حال إشارة... LFM الشكل 11-1 رمسا ثنائي البعد ملخطط الغموض إلشارة LFM متزايدة يف الرتدد... الشكل 11-1: منوذج هندسي لقياس املدى... الشكل 11-1: اهلدف (a) مثال عن تابع اهلدف املثايل (b).f 0 (t) خرج املرشح املتوافق s M (t) f(t) وتابع الناتج... الشكل 14-1: تنجيز عملية الرتشيح يف املستوي الزمين ويف املستوي الرتددي... الشكل 11-1 الرتدد املرجعي والرتددات الناجتة عن هدفني... على الشكل 16-1: اجلزء احلقيقي لإلشارة املنعكسة عن األهداف يف احلزمة القاعدية... iv

9 الشكل 17-1: اجلزء احلقيقي لإلشارة املرجعية للمرشح املتوافق يف احلزمة القاعدية... الشكل 18-1: خرج املرشح املتوافق وأمدية األهداف... الشكل 1-1: النموذج الرياضي ملنطقة األهداف... الشكل 1-1: شدة اإلشارة املستقبلة عن هدف واحدكتابع للزمن البطيء... الشكل 1-1: شكل توضيحي لكل من و R mo و θ sq... R m (η) الشكل 4-1: اإلشارات املستقبلة من قبل رادار stripmap SAR بتمثيل بياين... الشكل 1-1: املخطط الصندوقي خلوارزمية مدى-دوبلر... الشكل 6-1: صورة حتتوي على هدف نقطي واحد... الشكل 7-1: صورة حتتوي على مركبة عسكرية... الشكل 8-1: اإلشارة املنعكسة عن منطقة حتتوي هدفا نقطيا... الشكل 9-1: خرج عملية الضغط باملدى من أجل هدف نقطي... الشكل 11-1: خرج عملية تصحيح خاليا املدى... الشكل 11-1: خرج عملية الضغط باملدى املتعامد من أجل هدف نقطي... الشكل 11-1: اإلشارة املنعكسة عن منطقة املركبة العسكرية... الشكل 11-1: خرج عملية الضغط باملدى من أجل مركبة عسكرية... الشكل 14-1: خرج عملية تصحيح خاليا املدى... الشكل 11-1: خرج عملية الضغط بالسمت من أجل مركبة عسكرية... الشكل 1-4: طلقات حتتوي على شرائط معدنية من األملنيوم... الشكل 1-4: شكل منطي لعاكس زاوي... الشكل 1-4: فخ مربوط بطائرة مقاتلة... الشكل 4-4: شكال منطيا للتشويش البؤري... الشكل 1-4: طريقة عمل التشويش املنزلق... الشكل 6-4: شكال منطيا للتشويش السدي... الشكل 7-4: مبدأ عمل املشوش التكراري... الشكل 8-4: املخطط الصندوقي للمشوش املكرر املعتمد على الذاكرة الرقمية... الشكل 9-4: اإلشارة على دخل مستقبل رادار SAR حال هدف نقطي و... f j = 50 MHz الشكل 11-4: خرج عملية الضغط باملدى يف حال هدف نقطي... الشكل 11-4: خرج عملية تصحيح اخلاليا باملدى... الشكل 11-4: خرج عملية الضغط باملدى املتعامد يف حال هدف نقطي... الشكل 11-4: اإلشارة على دخل مستقبل رادار SAR حال هدف نقطي و. f j = 50 MHz الشكل 14-4: خرج عملية الضغط باملدى يف حال هدف نقطي... v

10 الشكل 11-4: خرج عملية تصحيح اخلاليا باملدى... الشكل 16-4: خرج عملية الضغط باملدى املتعامد يف حال هدف نقطي... الشكل 17-4: اإلشارة على دخل مستقبل رادار SAR يف حال هدف نقطي و f j = 300 MHz الشكل 18-4: خرج عملية الضغط باملدى يف حال هدف نقطي... الشكل 19-4: خرج عملية تصحيح اخلاليا باملدى... الشكل 11-4: خرج عملية الضغط بالسمت يف حال هدف نقطي... الشكل 11-4: اإلشارة على دخل مستقبل رادار SAR يف حال هدف عبارة عن مركبة عسكرية و... T m = 0.08 μs الشكل 11-4: خرج عملية الضغط باملدى يف حال هدف عبارة عن آلية عسكرية... الشكل 11-4: خرج عملية تصحيح اخلاليا باملدى... الشكل 14-4: خرج عملية الضغط باملدى املتعامد يف حال هدف عبارة عن آلية عسكرية... الشكل 11-4: مقارنة بني شكل األهداف اخلداعية وشكل اهلدف احلقيقي... vi

11 قائمة الجداول اجلدول )1-1(: معامالت األهداف... اجلدول )1-1(: معامالت منطقة األهداف... اجلدول )1-1(: معامالت النبضة املرسلة... اجلدول )1-1(: معامالت الرادار... vii

12 االختصارات AF DRFM ECCM ECM EMC LFM NLFM RCMC SAR SNR Ambiguity Function Digital Radio Frequency Memory Electronic Counter-counter Measurements Electronic Counter Measurements Electromagnetic Compatibility Liner Frequency Modulation Non Linear Frequency Modulation Range Cell Migration correction Synthetic Aperture Radar Signal to Noise Ratio viii

13 الرموز عرض النبضة املرسلة الدور التكراري النبضي مدى اهلدف سرعة الضوء الفرق الزمين بني حلظة إرسال النبضة الرادارية واستقبال النبضة املنعكسة عن اهلدف متييزية الرادار يف املدى متييزية الرادار يف املدى املتعامد عرض اجملال الرتددي للنبضة املرسلة عرض حزمة اهلوائي طول املوجة قطر فتحة اهلوائي الطول الكلي للهوائي املصفوفايت الرتكيب زاوية االحنراف الكثافة الطيفية لالستطاعة للضجيج األبيض. هو تردد انزياح دوبلر للهدف تردد عمل الرادار املركزي ثابت التعديل مركز منطقة األهداف يف املدى مركز منطقة األهداف يف املدى املتعامد نبضة دلتا لديراك الفاصل الزمين بني حلظة إرسال النبضة وحلظة استقبال النبضة املنعكسة عن اهلدف انعكاسية األهداف الزمن البطيء الطول الفيزيائي للهوائي سرعة املنصة احلاملة للرادار تردد التشويش n τ T 0 R c t δ r δ cr B θ B λ D D SAR θ sq N 0 f d f 0 α X c Y c δ(. ) t n σ n η L a V p f j ix

14 مقدمة عامة الرادار هو عبارة عن نظام راديوي يتألف من مرسل ومستقبل وهوائي يقوم بكشف األهداف من خالل إرسال موجةكهرطيسية باجتاه حمدد ويف حال وجود هدف يف هذا االجتاه فإن جزء من املوجة املرسلة سوف ينعكس باجتاه الرادار. ج يم ع هوائي االستقبال األمواج املنعكسة وميريرها إىل املستقبل الذي يعمل على معاجلتها واستخالص إشارة األهداف وحتديد املعامالت األساسية هلا مثل: املدى طبيعة األهداف املكتشفة وذلك حسب درجة تعقيد الرادار املستخدم. ولا سرعة واالجتاه.كما ميكن أن يقوم الرادار بتحديد ختتلف أنواع الرادارات حسب تطبييقاهتا واستخداماهتا فمنها ما يستخدم لتطبيقات مدنية كرادارات املرور ورادارات األرصاد اجلوية ومنها يستخدم لتطبيقات عسكرية كرادارات الكشف ورادارات املالحقة. كما تستخدم بعض أنواع الرادارات يف تطبيقات مدنية وعسكرية مثل بشكل خاص. رادارات التصوير بشكل عام ورادارات الفتحة الرتكيبية يعترب رادار الفتحة الرتكيبية من أهم رادارات التصوير حيث يستخدم لتصوير مشاهد أرضية ألغراض مدنية و/ وأ عسكرية وحتديد أماكن املواقع اهلامة للعدو ومواقع متركز قواهتا أثناء فرتات السلم واحلرب. تتميز رادارات التصوير عن أنظمة التصوير الفوتوغرافية بقدرته على العمل ليال وهنارا ويف كافة الظروف املناخية. x تجصنف رادارات الفتحة الرتكيبية ضمن األنظمة الرادارية عالية الدقة )التمييزية(. تستخدم هذه الرادارات تقنية ضغط النبضات الرادارية للحصول على صورة رادارية عالية الدقة. تعتمد هذه التقنية على إرسال نبضة عريضة معدلة طوريا و/أو تردديا ويف املستقبل يري ضغط هذه النبضة العريضة إىل نبضة ضيقة زمنيا من خالل ترشيحها مبرشح متوافق مع النبضة املرسلة والذي ميكننا من احلصول على متييزية عالية للرادار. تعترب الرادارات من أهم األنظمة االلكرتونية العسكرية يف احلرب احلديثة حيث مك نت من التغلب على عنصر املفاجأة لطائرات العدو وساعد يف حشد وسائط الدفاع اجلوي والطائرات املقاتلة باكرا ملواجهتها. يلجأ العدو عادة إىل استخدام إجرائيات معاكسة إلكرتونية electronic Counter measurements (ECM) للتشويش على هذه الرادارات أو خداعها بأهدافكاذبة من أجل إبطال فعاليتها. لم اكانت رادارات ال SAR هي رادارات ذات تطبيقات خاصة فيمكن استخدام إجرائيات املعاكسة اإللكرتونية نفسها املستخدمة إلبطال فعالية الرادارات عموما مع األخذ بعني االعتبار خصائص إشاراهتا من حيث عرض اجملال وغريه. يهدف هذا العمل إىل دراسة بعض إجرائيات املعاكسة اإللكرتونية املستخدمة عموما للتشويش على الرادارات وإمكانية استخدام املكررات للتشويش على رادارات الفتحة الرتكيبية الشرائطية. ميكن هلذه املشوشات التكرارية تشويه الصورة الرادارية من خالل توليد أهداف خداعية عن طريق تعديل إشارة الرادار تردديا أو طوريا.

15 نظرا لعدم وجود خربة أو أعمال سابقة حول رادارات الفتحة الرتكيبية كان لزاما علينا بداية دراسة مبدأ عملها على حنو عام مع الرتكيز على دراسة وحماكاة رادارات املسح الشرائطي. لم اكانت هذه الرادارات تستخدم تقنية ضغط النبضات للحصول على صور عالية الدقة فقد قمنا بدراسة مبدأ عمل هذه التقنية وميزاهتا باملقارنة مع الرادارات التقليدية. تتكون األطروحة يقدم أربعة فصول. من يعرض الفصل األول مدخال إىل رادارات الفتحة الرتكيبية ومفاهيمه األساسية وأمناط عمله وتطبيقاته املختلفة. يقدم الفصل الثاين دراسة مرجعية عن رادارات ضغط النبضات عموما وميزاهتا باملقارنة مع الرادارات التقليدية مع الرتكيز على الرادارات اليت ترسل نبضات معدلة تعديال تردديا خطيا.LFM كما يعرض هذا الفصل خصائص تابع الغموض املستخدم يف تقومي اإلشارات الرادارية املختلفة. وأخريا يعرض هذا الفصل طريقتني لتنجيز عملية ضغط النبضات: باستخدام مرشح متوافق وباستخدام املرشح املتوافق باإلشارة املرجعية. الفصل الثالث دراسة نظرية لرادار الفتحة الرتكيبية من النوع stripmap تتضمن اإلشارات املرسلة واملستقبلة واملعاجلة الرقمية هلذه اإلشارات باستخدام اخلوارزمية مدى-دوبلر بعض أنواع الفصل الرابع التشويش وإجراء حماكاة هلا ضمن بيئة ماتالب. و أخريا يعرض الفعالة وغري الفعالة املستخدمة للتشويش على الرادارات املشوشات التكرارية. ومن مث يقدم الفصل طريقة للتشويش على رادار stripmap عموما مع الرتكيز على مفرتض باستخدام مشوش تكراري آين ي ج عدل إشارة الرادار تردديا أو طوريا وإجراء حماكاة لعمل هذا املشوش ضمن بيئة ماتالب. تنتهي األطروحة اخامتة تتضمن أهم النتائج اليت مت عرضها يف األطروحة وأفاق مستقبلية ملتابعة العمل يف هذا اجملال. xi

16 الفصل األول مدخل إلى رادار الفتحة التركيبية يتضمن هذا الفصل مقدمة ومدخل إىل رادارات الفتحة الرتكيبية ومفاهيمه األساسية وأمناط عمله وتطبيقاته املختلفة 1.1. مقدمة رادار الفتحة الرتكيبية (Synthetic Aperture Radar) هو أحد أنواع رادارات التصوير (Imaging Radars) تركب على طائرة أو قمر صنعي. وتستخدم على حنو أساسي يف تصوير أهداف أو مناطق ألرغرا متنوعة مدنية وعسكرية. ويتميز هذا النوع من الرادارات بإمكانية العمل يف الليل والنهار ويف كافة الظروف املناخية على عكس أنظمة التصوير الفوتورغرافية اليت ال تستطيع العمل ليال وال يف املناخ الغائم. مت تطوير رادار الفتحة الرتكيبية يف اخلمسينيات من القرن العشرين (s 1950) نفسه ألرغرا عسكرية ويف السبعينيات من القرن (1970 s) أصبحت تستخدم أيضا يف التطبيقات املدنية تعاريف أساسية الرادار النبضي يعمل الرادار النبضي على إرسال إشارة كهرطيسية خالل نبضة بعر τ وذلك خالل دور يسمى الدور النبضي T 0 التكراري كما نسمي مقلوبه الرتدد التكراري النبضي وبعد االنتهاء من إرسال النبضة يبدا املستقبل بالعمل حىت بداية إرسال نبضة جديدة. ]4[ تكون أرغلب اإلشارات املستقبلة ناجتة عن الضجيج باإلضافة إىل اإلشارات املنعكسة عن األهداف أو األجسام الثابتة كالتضاريس الطبيعية وأمواج البحار ورغريها نسمي هذه اإلشارات باألصداء. يعطى مدى اهلدف R بالعالقة التالية: R = 1 c. t 2

17 t حيث: c الفرق الزمين بني حلظة إرسال النبضة الرادارية واستقبال النبضة املنعكسة عن اهلدف. سرعة الضوء. الدقة )التمييزية( في المدى :(Range Resolution) النظر نفسه الواصل بني هوائي الرادار ومنطقة اهلدف. ]1[ تعطى متييزية الرادار يف املدى من العالقة: هي قدرة الرادار على التمييز )الفصل( بني هدفني يقعان على خط حيث: δ r = cτ 2 τ عر النبضة املرسلة. وبالتايل لتحقيق متييزية عالية يف الرادار النبضي التقليدي جيب إرسال نبضات ضيقة ولكن إرسال نبضات ضيقة باستطاعة عالية هلا مساوئ عدة يتم التخلص منها بإرسال نبضات عريضة باستطاعة منخفضة بعد تعديلها تردديا أو طوريا -تقنية ضغط النبضة الرادارية سنناقشها الحقا - حيث تعطى التمييزية يف املدى عند استخدام تقنية ضغط النبضات بالعالقة التالية: حيث: δ r = c 2B عر B اجملال الرتددي للنبضة املرسلة. من العالقة السابقة نالحظ أننا نستطيع حتقيق متييزية عالية بزيادة عر اجملال الرتددي للنبضة املرسلة. ]4[ يبني الشكل 1-1 رمسا توضيحيا لكل من املدى واملدى املتعامد تتطلب الرادارات احملمولة على الطائرات أو األقمار الصنعية واملخصصة ألرغرا التصوير األرضية دقة عالية )متييزية عالية( وذلك للحصول على صور عالية الدقة. الشكل 1-1: رمسا توضيحيا يبني املدى واملدى األفقي للرادار الدقة )التمييزية( في المدى Resolution) :(Cross Range المتعامد هي قدرة الرادار على التمييز )الفصل( بني هدفني يقعان يف نفس املستوي األفقي املتعامد مع خط النظر الواصل بني هوائي الرادار ومنطقة اهلدف. ]1[ 2

18 تعطى متييزية الرادار يف املدى املتعامد بالعالقة التالية: CR = R. θ B حيث: θ B عر حزمة اهلوائي. يف حال هوائي قطر فتحته D فإن عر حزمة هذا اهلوائي بالراديان عند طول موجة λ يعطى بالعالقة التالية: θ B λ D وبالتايل ميكن إعادةكتابة التميزية يف املدى املتعامد على النحو التايل: (b) λ. R δ cr D (a) يبني الشكل 2-1 حالتني: األوىل الرادار رغري قادر على التمييز بني اهلدفني يف املدى املتعامد والثانية الرادار قادر على التمييز بني اهلدفني. الشكل 1-2: مثال منطي يوضح التمييزية يف املدى املتعامد مالحظة: عموما نطلق على التميزية العالية بالدقة الناعمة وعلى التميزية املنخفضة بالدقة اخلشنة. على سبيل املثال: يف حال رادار يعمل بطول موجة (X Band) λ = 3 cm 3 قطر وكان هوائي الرادار D = 2 m وكان اهلدف على بعد R = 100 Km فإن متيزية الرادار يف املدى املتعامد تساوي. δ cr = 1.5 Km وهذه التمييزية سيئة ورغري مقبولة يف أنظمة التصوير الراداري. ]2[

19 مبدأ رادار 1.1. الفتحة التركيبية للحصول على متيزية عالية يف املدى وبالتايل جيب فإن صنعي( املتعامد أن تكون أبعاد اهلوائي كبرية جدا. أبعاد اهلوائي الفيزيائية جيب هلذه الرادارات وتشكيل هوائي ضيق احلزمة تباعا من حركة املنصة هوائيات كما يف الشكل 3-1. ]1[ أن يكون عر ملا كانت رادارات التصوير تكون تكون حمدودة بأبعاد باعتبار أن اهلوائي حزمة اهلوائي صغري جدا )أي أن املنصة. احملمول حممولة عادة عمليا ميكن على يف موقع معني يشكل θ B منصة صغرية جدا ( )طائرة أو قمر االستفادة من حركة املنصة من مصفوفة عنصر تطلق صفة "التركيبية" على هذا النوع من الرادارات الشكل 3-1: مبدأ رادار الفتحة الرتكيبية يشكل لكونه مسار املنصة. عند كل موقع يتم إرسال واستقبال النبضات وعند هناية املسار حنو متماسك للحصول على دقة عالية يف املدى املتعامد. مصفوفة هوائيات من هوائي وحيد عند عدة مواقع من يقوم معاجل بتجميع اإلشارات املستقبلة على إن مجيع العناصر يف اهلوائيات املصفوفاتية التقليدية تعمل يف الوقت نفسه يف اإلرسال واالستقبال لذلك يكون مركز حزمة االشعاع يف منتصف البنية الفيزيائية للهوائي املصفوفايت. أما يف اهلوائيات املصفوفاتية الرتكيبية فاألمر خمتلف حيث يف حلظة 4

20 معينة يعمل هوائي عنصري واحد وبالتايل يكون مركز حزمة االشعاع يف منتصف اهلوائي العنصري اإلشعاعي عن املخطط االشعاعي للهوائيات املصفوفاتية التقليدية. خيتلف خمططه ومنه بفر أن لدينا مصفوفة هوائيات خطية منتظمة كما يف الشكل 4-1 البعد بني عنصرين متجاورين فيها يساوي.d وبافرتا أن لدينا هدف بعده R العنصر n يف املصفوفة يساوي بتقريب جيد: عن مركز هذه املصفوفة وهو كبري جدا مقارنة مع حجم اهلوائي فإن ب عد اهلدف عن R n = R ndsin(θ) نفرت أن االشارة املرسلة من اهلوائي العنصري رقم n الشكل 4-1: هندسية هوائي مصفوفايت تركييب هي exp(jωt) هي: فإن االشارة املستقبلة من نفس اهلوائي العنصري y n (t) = exp {jω [t 2 (R ndsin(θ))]} c جرى يف حال جتميع اإلشارات املستقبلة على خمارج عناصر اهلوائي أمكنكتابة إشارة اخلرجكما يلي: +M y(t) = y n (t) = exp {jω [t 2 (R ndsin(θ))]} c n= M +M n= M +M y(t) = e jωt j4πr λ e exp[ jω(r ndsin(θ))] { y(t) = e jωt j4πr λ e n= M 1 sin[(2m + 1)Ωdsin( θ c)] 2M + 1 sin (Ωdsin( θ } c)) 5

21 يف حال اعتربنا أن عر حزمة اهلوائي هو عر الفص الرئيسي لنخطط إشعاع اهلوائي الزاوية األوىل اليت ينعدم عندها خمطط اإلشعاع جبعل زاوية تابع اجليب يف العالقة السابقة مساويا ل حيث: (null-to-null) π sin(θ SAR ) θ SAR = λ 2D SAR D SAR = (2M + 1)d وبالتايل: فيمكننا حساب ميثل الطول الكلي للهوائي املصفوفايت الرتكييب وعمليا يساوي طول مسار المنصة. أي أن عر حزمة اهلوائي املصفوفايت الرتكييب يساوي نصف عر حزمة اهلوائي املصفوفايت التقليدي. بالنتيجة فإن الدقة يف املدى املتعامد يف حال هوائي مصفوفايت تركييب الشكل 5-1 تساوي: δ cr = R. θ SAR δ cr = Rλ 2D SAR الشكل 5-1: الدقة يف املدى املتعامد عند استخدام هوائي مصفوفايت تركييب. على سبيل املثال يف حال رادار يعمل بطول موجة λ = 3 cm ويبعد هذا D SAR = 5 Km وكان طول اهلوائي الرتكييب (X Band) اهلوائي R = 100 Km وهي التمييزية تعترب جيدة جدا! ]2[ عن منطقة اهلدف فإن متييزية هذا الرادار يف املدى املتعامد تساوي δ cr = 30 cm 1.1. أنماط عمل رادار الفتحة التركيبية ميكن أن يعمل رادار الفتحة الرتكيبية وفق عدة أمناط ختتلف عن بعضها البعض باجتاه املخطط اإلشعاعي هلوائي الرادار أثناء عملية التصوير. ميكن أن يكون اهلوائي عبارة عن هوائي وحيد يتم التحكم باجتاه خمططه اإلشعاعي ميكانيكيا أو ممكن أن يكون اهلوائي عبارة عن مصفوفة هوائيات يتم التحكم باجتاه خمططها اإلشعاعي كهربائيا. 6

22 نبني فيما يلي أشهر أنواع )أمناط عمل( رادارات الفتحة الرتكيبية: رادار الفتحة التركيبية ذو المسح الشرائطي Stripmap يسمى أيضا Search SAR يف هذا النوع من الرادارات تكون حزمة اهلوائي دوما عمودية على مسار الرحلة وميسح اهلوائي منطقة جغرافية من سطح األر على شكل شريط مواز ملسار الرحلة كما هو مبني يف الشكل 6-1. هذا النوع من الرادارات مفيد يف احلاالت اليت تتطلب تصوير مساحات كبرية من األر بدقة خشنة نسبيا يف املدى املتعامد تساوي نصف قطر اهلوائي ضمن شروط مثالية : و D λ ]3[ :SNR 1 δ cr,stripmap = D 2 الشكل 6-1: طريقة عمل الرادار Stripmap SAR يف حالكانت حزمة اهلوائي رغري عمودية على مسار الرحلة عندها يسمى رادار الفتحة الرتكيبية ب Squinted Stripmap رادار Squinted Stripmap SAR θ sq = 0 7 SAR يف هذه احلالة يصنع الناظم على مسار الرحلة مع حزمة اهلوائي زاوية تدعى زاوية االحنراف تعطى التمييزية يف املدى املتعامد يف هذه احلالة بالعالقة التالية: ]2[ بافرتا أن.(squint angle θ sq ) δ cr,squinted stripmap = Dcos(θ sq) 2 R D SAR درجة. 45 يعترب رادار Stripmap SAR حالة خاصة من أي أن: وزاوية االحنراف ثابتة خالل مرحلة جتميع املعطيات وهذا حمقق إذا كانت زاوية االحنراف أقل من عندما تكون فيه زاوية االحنراف معدومة

23 رادار الفتحة التركيبية ذو المسح البقعي Spotlight يطلق على هذا النوع أيضا اسم Spot SAR وفيه يتم تغيري اجتاه حزمة اهلوائي حبيث تبقى تغطي اهلدف املراد تصويره أثناء مرور املنصة فوقها. ميكن تغيري اجتاه هوائي الرادار إما كهربائيا أو ميكانيكيا كما ذكرنا سابقا. يستخدم هذا النوع من الرادارات من أجل احلصول على صور ذات دقة عالية نسبيا ألهداف أو مناطق حمددة ومعروفة مسبقا. انظر الشكل 7-1. ]3[ الشكل 7-1: طريقة عمل الرادار Spotlight SAR تعطى الدقة يف املدى األفقي يف هذه احلالة بالعالقة التالية: ]2[ يبني املثال التايل تفوق أداء Rλ δ cr,spotlight = 2D SAR cos(θ sq ) على Spotlight Stripmap (X Band) بطول موجة λ = 3 cm 100 Km وزاوية االحنراف معدومة من حيث التمييزية يف املدى املتعامد. بافرتا أن لدينا رادار يعمل وطول اهلوائي الرتكييب D SAR = 5 Km وبعد منطقة اهلدف عن الرادار تساوي = R θ sq = 0 فإن التمييزية يف املدى املتعامد يف حالة هي: Stripmap و Spotlight δ cr,stripmap = 2 m 2 = 1 m δ cr,spotlight = = 0.3 m cos(0) 8

24 رادار الفتحة التركيبية ذو المسح المتعدد Scan يستخدم هذا النوع من الرادارات عندما يكون ارتفاع املنصة كبريا من أجل تغطية مساحة واسعة يتم تقسيم املنطقة املراد تصويرها يف هذه احلالة إىل عدة قطاعات حيث تقوم املنصة بتصوير القطاعات أثناء حركتها على حنو متتايل بطريقة تضمن عدم ترك فرارغات بينهاكما هو موضح يف الشكل 8-1. ]3[.R الشكل 8-1: طريقة عمل الرادار Scan SAR إن اتساع املساحة املراد تصويرها يكون على حساب التمييزية يف املدى املتعامد حيث أهنا تسوء بزيادة املدى 1.1. تطبيقات رادارات الفتحة التركيبية تستخدم رادارات الفتحة الرتكيبية يف العديد من التطبيقات املدنية نذكر منها ]5[: الكشف عن التسريبات اليت حتدث يف احمليطات وتتبع السفن اليت أحدثتها أو الكشف عن التسريبات الطبيعية من حقول النفط. 9

25 دراسة األصداء املنعكسة عن سطح البحر واملرتبطة بالرياح واألمواج والدوامات واألمواج الداخلية. استنتاج تضاريس قاع احمليطات يف املياه الضحلة. مراقبة أمواج البحار واجتاهاهتا من أجل التنبؤ حبال البحر ومناخه. رصد ومراقبة الكتل اجلليدية بالقرب من قطيب الكرة األرضية وتوفري تلك املعلومات للسفن اليت تسري يف تلك املناطق. مراقبة استخدام األراضي الزراعية والغابات وخاصة يف املناطق املدارية. نتيجة قدرة رادارات الفتحة الرتكيبية على العمل يف املناخ الغائم. االستفادة من املعلومات اليت تقدمها رادارات الفتحة الرتكيبية يف حتديث صور األقمار الصناعية لألر. رصد وتقييم األضرار الناجتة عن الفيضانات والزالزل والكوارث األخرى وحتسني االستجابة لنداءات االستغاثة. املساعدة يف ختطيط العمراين للمدن. كما تستخدم يف العديد من التطبيقات العسكرية نذكر منها: مجع املعلومات االستخباراتية عن مواقع وعتاد العدو يف حالة السلم مراقبة أر املعركة وتوجيه القوات الربية والبحرية. مراقبة حتركات القوات الصديقة هبدف التنسيق معها. تزويد أنظمة الصواريخ ورغريها من األسلحة مبواقع العدو. ورصد حتركات العدو يف زمن احلرب خاتمة تعرفنا من خالل هذا الفصل على عملها وتطبيقاهتا. رادارات الفتحة الرتكيبية بشكل عام من حيث مبدأ عمل هذا النوع من الرادارات وأمناط 10

26 الثاني الفصل رادارات ضغط النبضة يتضمن هذا الفصل دراسة نظرية لرادارات ضغط النبضات املعدلة تعديلا ترددياا خطياا.LFM 2.1. مقدمة ميكن لرادار الفتحة الرتكيبية SAR حتسني الدقة يف املدى املتعامد فقط دون أن يؤثر ذلك على دقة الرادار يف املدى. جيب عمليا أن متتلك رادارات SAR دقة عالية يف املدى من أجل احلصول على صور عالية الدقة. ميكن للرادار أن حيقق دقة عالية يف املدى من خلل إرسال نبضات ذات عرض زمين صغري ولكن هذا يتطلب منه إرسال نبضات باستطاعة عالية حىت يزيد من طاقة النبضات املرسلة وبالتايل متكني الرادار من كشف أهداف ذات مقاطع رادارية صغرية. حلسن احلظ فإن متييزية الرادار يف املدى ترتبط بعرض اجملال الرتددي للنبضات املرسلة وليس بعرضها الزمين. ومنه ميكن حتقيق إمكانية كشف جيدة لألهداف الصغرية ومتييزية عالية يف املدى عن طريق إرسال نبضات عريضة بالزمن معدلة تردديا أو طورياا باستطاعة منخفضة نسبيا. عمليا حنصل على نبضات ضيقة على خرج املستقبل بعد مترير النبضات املنعكسة عن األهداف عرب مرشح متوافق مع النبضات املرسلة. تسمى الرادارات اليت تستخدم هذه التقنية برادارات ضغط النبضة. عمل مبدأ رادارات ضغط النبضة.1.1 ت رسللللللل الللللللرادارات النبضللللللية التقليديللللللة نبضللللللات ضلللللليقة )غللللللري م عدلللللللة باسللللللتطاعة عاليللللللة. عمليللللللا كلمللللللا كانلللللل النبضللللللات املرسللللللللة أضللللللليقكلملللللللا ازدادت متييزيلللللللة اللللللللرادار يف امللللللللدى وكلملللللللا ازدادت اسلللللللتطاعة هلللللللذه النبضلللللللاتكلملللللللا ازداد ملللللللدى كشلللللف اللللللرادار. ملللللن ناحيلللللة أخلللللرى يسلللللمح إرسلللللال نبضلللللات ضللللليقة برفلللللع نسلللللبة األهلللللداف إن األصلللللدا وذللللللك نظلللللرا لتنللللاقب نسللللبة األصللللدا ايتللللواة ضللللمن خليللللة التمييزيللللة مقارنللللة مللللع إشللللارة ا للللدف. فضلللللا عللللن ذلللللك فللللإن الللللرادار يكللللون أكثلللللر مقاوملللللة ضلللللد حلللللدو تعلللللدد املسلللللارات تسلللللمح التميزيلللللة العاليلللللة يف امللللللدى لللللللرادار بإمكانيلللللة الفصلللللل بلللللني إشلللللارة الصدى للهدف عن باقي اإلشارات املرتدة عن العواكس األخرى واملسارات املتعددة. 11

27 علللللادةا ملللللا تسلللللتخدم هلللللذه اللللللرادارات صلللللمامات لتوليلللللد نبضلللللات باسلللللتطاعة عاليلللللة ]6[. إن عمليلللللة اسلللللتخدام الصلللللمامات يف الرادارات النبضية له العديد من املساو نذكر منها على سبيل املثال: مثنها الباهظ وصعوبة تأمنيها وقصر عمرها التشغيلي. احتياجهلللللللا إن دارات تغذيلللللللة عاليلللللللة ا هلللللللد واللللللللذي يزيلللللللد ملللللللن تعقيلللللللد مسلللللللا ل الوثوقيلللللللة التكلفة واحلجم والوزن. واألملللللللان وزيلللللللادة يرتبط مدى كشف الرادار بطاقة النبضات املرسلة وليس فقط باستطاعتها. لذلك ميكننا تأمني مدى كشف كبري للرادار عن طريق إرسال نبضات عريضة باستطاعة منخفضة نسبيا عوضاا عن إرسال نبضات ضيقة باستطاعة عالية انظر الشكل 1-2. الشكل 1-2: نبضة رادار عريضة باستطاعة منخفضة وأخرى ضيقة باستطاعة عالية ما الطاقة نفسها. إن متييزية رادار تقليدي -كما ذكرنا يف الفصل األول- يف املدى يرسل نبضات بعرض τ تساوي δ r = cτ حيث c سرعة 2 الضو. وبالتايل فإن إرسال نبضات عريضة يؤدي إن تقليل متييزية الرادار باملدى. ولكن حلسن احلظ حت د د متييزية الرادار يف املدى من خلل عرض النبضة على خرج املستقبل وليس من خلل عرض النبضة املرسلة. أكثر من ذلك إن عرض النبضة على خرج املستقبل األمثلي يتناسب عكسا مع عرض ايتوى الرتددي للنبضات املرسلة وليس مع عرضها الزمين. تستفيد الرادارات احلديثة من هذه اخلاصية وتعرف هذه الرادارات برادارات ضغط النبضة] 6 [. جتمع تقنية ضغط النبضة بني ميزات النبضات الضيقة )متييزية عالية 12 يف املدى وميزات النبضات العريضة )مدى الكشف الكبري إضافة إن تفاديها إرسال نبضات باستطاعات عالية جدا. يف هذه التقنية جيري إرسال نبضات عريضة باستطاعة منخفضة نسبياا ولكنها معدلة من أجل زيادة عرض جما ا الرتددي. ويف املستقبل يتم ضغط النبضات املستقبلة بعد متريرها عرب مرشح متوافق مع النبضات املعدلة املرسلة األمر الذي يؤدي إن ضغط النبضات املستقبلة إن نبضات ضيقة جدا ذات 1 B حيث B عرض اجملال الرتددي للنبضات استطاعة عالية [1]. إن عرض النبضة الرادارية على خرج املرشح املتوافق تساوي 1 املرسلة. نسمي نسبة عرض النبضة τ املرسلة إن عرض النبضة املضغوطة بنسبة ضغط النبضة ]6[. تقدم رادارات ضغط B

28 النبضة ربح معا ة تساوي النسبة السابقة أي.Bτ كلما كان هذه النسبةكبرية كلماكان أدا الرادار أفضل. يبني الشكل 2-2 مثاالا توضيحيا على شكل النبضات املرسلة واملستقبلة يف رادار ضغط نبضة وشكل النبضة املضغوطة على خرج املرشح املتوافق. الشكل 2-2: مثال توضيحي على تقنية ضغط النبضة. تسمح رادارات ضغط النبضة باحلصول على أغلب ميزات النبضة القصرية والتخلب من القيود العملية واليت تقضي بتحديد االستطاعة العظمى. باإلضافة لذلك فإن رادارات ضغط النبضات تتمتع بتوافقية كهرطيسية Electromagnetic compatibility (EMC) عالية فيما بينها ومقاوما للتداخلت البينية ومناعة عالية ضد املشوشات الضجيجية نظرا لكون املرشح املتوافق يف املستقبل الراداري ميرر اإلشارات املتوافقة معه فقط المرشحات المتوافقة وتابع الغموض ي سلللللتخدم املرشلللللح املتوافلللللق اسلللللللتطاعة اإلشلللللللارة إن اسلللللللتطاعة Matched Filter عللللللى حنلللللو واسلللللع يف نظلللللم االتصلللللاالت واللللللرادارات ملللللن أجلللللل تعظللللليم نسلللللبة الضلللللللجي (Signal to Noise Ratio) SNR عللللللللى خلللللللرج املسلللللللتقبل. حيقلللللللق املرشلللللللح املتوافللللق أعلللللى نسللللبة SNR علللللى خرجلللله بوجللللود ضللللجي أبللللية يللللتم إضللللافته إن إشللللارة الللللدخل وذلللللك باملقارنللللة مللللع أي مرشح خطي آخر ]7[. علللللادة يلللللتم اذجلللللة اإلشلللللارة عللللللى دخلللللل مسلللللتقبل راداري x(t) عللللللى أشلللللا اإلشلللللارة الراداريلللللة املنعكسلللللة علللللن األهلللللدف r(t) مضلللللللللللللافا إليهلللللللللللللا ضلللللللللللللجيجا أبيضلللللللللللللا ( n(t أي: املنعكسللللللة عللللللن هللللللدف مللللللا هللللللي نسللللللخة مللللللؤخرة )هللللللدف ثابلللللل n(t).x(t) = s(t) + سلللللللللللللنفرتض للتبسلللللللللللللط أن اإلشلللللللللللللارة وخممللللللدة عللللللن اإلشللللللارة الراداريللللللة اللللللللمرسلة td). r(t) = as(t وللتبسيط سنفرتض أن = 0 d t و = 1 a انظر الشكل.3-2 s(t) أي 13

29 الشكل 3-2: اذجة مستقبل راداري بوجود ضجي أبية مجعي تعطى االستجابة النبضية للمرشح املتوافق مع اإلشارة الرادارية املرسلة بالعلقة التالية: h(t) = s ( t) وبالتايل ميكنكتابة خرج املرشح املتوافق y(t) على النحو التايل: y(t) = x(t) h(t) = (s(t) + n(t)) s ( t).convolution حيث يشري الرمز إن جدا الطي )التلف ت عطى نسبة استطاعة اإلشارة إن استطاعة الضجي العظمى اللحظية بالعلقة التالية: SNR = 2E N 0 حيث N 0 الكثافة الطيفية للستطاعة للضجي األبية. ربلللللح املعا لللللة اللللللذي يضللللليفه املرشلللللح املتوافلللللق واللللللذي ي سلللللمى أيضلللللا بلللللربح الضلللللغط compression gain يسلللللاوي نسلللللبة اسلللللللتطاعة اإلشلللللللارة إن اسلللللللتطاعة الضلللللللجي عللللللللى خلللللللرج املرشلللللللح SNR 0 إن نسلللللللبة اسلللللللتطاعة اإلشلللللللارة إن اسلللللللتطاعة الضجي على دخل املرشح SNR i ويساوي: ي سلللللللمى املقلللللللدار SNR 0 SNR i = 2E N 0 E N 0 BT = 2BT BT با لللللللدا زملللللللن-علللللللرض احلزملللللللة. يف حلللللللال أرسلللللللل اللللللللرادار نبضلللللللات غلللللللري معدللللللللة فلللللللإن B 1/T وبالتلللللايل: 1.BT ملللللن أجلللللل زيلللللادة ربلللللح املعا لللللة تقلللللوم رادارات ضلللللغط النبضلللللة بزيلللللادة علللللرض جملللللال اإلشلللللارة املرسللللللة عن طريق تعديلها تعديلا تردديا أو طوريا. يف حللللال كانلللل اسللللتطاعة اإلشللللارة أكللللرب بكثللللري مللللن اسللللتطاعة الضللللجي وكللللان دوبلللللر ا للللدف معللللدوما فللللإن خللللرج املرشللللح 14

30 يساوي تابع الرتابط الذايت لإلشارة املرسلة أي: y(t) = R ss (t) حيللللدد هلللللذا التلللللابع خصلللللا ب إشلللللارة اللللللرادار املرسللللللة ومتييزيتللللله يف املللللدى. خيتللللللف شلللللكل اإلشلللللارة عللللللى خلللللرج املرشلللللح تبعلللللا للنبضللللة املرسلللللة. نرغللللب عمليللللا بللللأن يقللللرتك خللللرج املرشللللح املتوافللللق مللللن شللللكل النبضللللة الواحديللللة )نبضللللة ديللللرا لسلللللو احللللللظ فلللللإن شلللللكل اإلشلللللارة عللللللى خلللللرج املرشلللللح املتوافلللللق يبلللللدي عموملللللا نبضلللللة ر يسلللللية إضلللللافة إن فصلللللو زمنيللللة. تللللؤثر هلللللذه الفصللللو. ولكللللن جانبيلللللة ا انبيلللللة سلللللبا علللللى أدا اللللللرادار. إضللللافة إن ذللللللك فللللإن اإلشللللارة املنعكسلللللة عللللن األهلللللداف تكلللللون مزاحلللللة تردديلللللا علللللن اإلشلللللارات الراداريلللللة املرسللللللة يف حلللللالكانللللل هلللللذه األهلللللداف متحركلللللة للللللذا فلللللإن املرشلللللح للللللن يكلللللون يف هلللللذه احلاللللللة متوافقلللللا متاملللللا ملللللع إشلللللارات دخلللللله وهلللللذا سيسلللللبب فقلللللدانا يف SNR وتشلللللوها يف شلللللكل اإلشلللللارة علللللى خللللرج املرشللللح. نسللللتخدم عمومللللا تللللابع الغمللللوض لدراسللللة وتقللللوو شللللكل اإلشللللارة علللللى خللللرج املرشللللح املتوافللللق بوجللللود انزياح دوبلر وملقارنة أدا وخوا يسللللللتخدم تللللللابع الغمللللللوض خمتلف اإلشارات الرادارية املستخدمة يف رادارات ضغط النبضة ]4[. Ambiguity Function (AF) علللللللى حنللللللو أساسللللللي مللللللن ق ص ب م للللللل مصللللللممي الللللللرادار لتقللللللوو أدا اإلشللللارات الراداريللللة املختلفللللة. يسللللاعد هللللذا التللللابع يف معرفللللة خللللوا هللللذه اإلشللللارة ومللللدى مل متهللللا لتطبيللللق معللللني كمللللا أنه ي ستخدم أيضا لتحديد متييزي يت دوبلر واملدى للرادار. وهو بطبيعته تابع للتأخري الزمين والنزياح دوبلر ]4[. ي عللللللر ف تللللللابع الغمللللللوض إلشللللللارة s(t) ونسخة عنها مزاحة تردديا برتدد دوبلر أي: بأنلللللله مربللللللع طويلللللللة تللللللابع الللللللرتابط املتبللللللادل ثنللللللا ي البعللللللد (d 2 χ(τ, f بللللللني إشللللللارة + 2 χ(τ, f d ) 2 = s(t) s (t τ)e j2πf dt dt حيث f d هو تردد انزياح دوبلر للهدف. يف هذه احلالة نفرتض أن ا دف يقع عند مبدأ االحداثيات خصائص تابع الغموض يتمتع تابع الغموض باخلوا الريسية التالية: 4E 2 القيمة األعظمية لتابع الغموض تقع عند املبدأ أي عندما (τ, fd) = (0,0) ألن وتساوي max[ χ(τ, f d ) 2 ] = max[ χ(0,0) 2 ] = (2E) 2 لذا فإن: 15

31 χ(τ, f d ) 2 χ(0,0) 2 تابع الغموض متناظر حول مبدأ اإلحداثيات (0,0) = fd) τ ), أي: χ(τ, f d ) 2 = χ( τ, f d ) 2 احلجم الكلي الذي حيصره تابع الغموض ثاب [2] ويساوي: χ(τ, f d ) 2 d τ df d = 4E 2 نسللللللللللمي التمثيلللللللللللل ثلثلللللللللللي األبعلللللللللللاد لتلللللللللللابع الغملللللللللللوض كتابعلللللللللللا للتلللللللللللأخري اللللللللللللزمين وللللللللللللرتدد دوبللللللللللللر خطلللللللللللط الغملللللللللللوض.ambiguity diagram ميكلللللن متثيلللللل خمطلللللط الغملللللوض املثلللللايل سلللللمار عرضللللله متنلللللاهي بالصلللللغر أي لللللله قملللللة وحيللللللدة عند مبدأ اإلحداثيات وقيمه معدومة عند غري ذلك ] 6 [ كما هو مبني يف الشكل 4-2. الشكل 4-2: خمطط الغموض املثايل. ي عطللللي تللللابع الغمللللوض املثللللايل متييزيللللة تامللللة بللللني األهللللداف القريبللللة جللللدا مللللن بعضللللها الللللبعة باملسللللافة أو بللللرتدد دوبلللللر وال يبلللللدي غموضلللللا يف قيلللللا ملللللدى أو دوبللللللر ا لللللدف نظلللللرا لكلللللون تلللللابع الغملللللوض يف هلللللذه احلاللللللة حيلللللوي عللللللى قملللللة وحيلللللدة عنلللد املبلللدأ. ولكلللن لسلللو احللللظ فلللإن تلللابع الغملللوض املثلللايل غلللري موجلللود عمليلللا وذللللك بسلللبب أنللله ينبغلللي أن يكلللون لللذا التللللابع قملللللة منتهيلللللة تسلللللاوي 4E 2 وحيصلللللر حجمللللا منتهيلللللا يسلللللاوي أيضلللللا 4E 2 وتلللللابع الغمللللوض املثلللللايل غلللللري قلللللادر عللللللى حتقيللللللللق هللللللللذين املتطلبللللللللني معللللللللا ]6[. يبللللللللني الشللللللللكل 5-2 تقريبللللللللا لتللللللللابع الغمللللللللوض ا يللللللللد. يف هللللللللذه احلالللللللللة ال تبللللللللدي اإلشللللللارات غموضللللللا لكوشللللللا حتتللللللوي علللللللى قمللللللة وحيللللللدة. عمومللللللا عنللللللدما يبللللللدي تللللللابع الغمللللللوض قمللللللة وحيللللللدة كمللللللا يف الشللللكل 4-2 فللللإن هللللذا القمللللة ميكللللن أن تكللللون عريضللللة علللللى ايللللورين الللللزمين والللللرتددي. حيللللدد عللللرض الفللللب الريسللللي لتللللابع الغمللللوض علللللى ايللللور الللللزمين التمييزيللللة ودقللللة القيللللا يف املللللدى يف حللللني حيللللدد عللللرض الفللللب الريسللللي علللللى ايللللور 16

32 الللللرتددي متييزيلللللة ودقلللللة القيلللللا يف دوبللللللر. للللللذا فلللللإن تلللللابع الغملللللوض يف الشلللللكل 5-2 لللللله دقلللللة ومتييزيلللللة ضلللللعيفتني. عمليلللللا تبلللللللدي اإلشلللللللارات عموملللللللا اسلللللللتجابة غلللللللري مهمللللللللة لتلللللللابع الغملللللللوض خلللللللارج املنطقلللللللة القريبلللللللة ملللللللن املبلللللللدأ. باختصلللللللار إن اإلشارات العملية ليس ا خمطط غموض قريب من املثايل أو حىت ذا املبني يف الشكل 5-2. يبللللني الشللللكل )6.2 الشكل 5-2: تقريب واقعي لتابع الغموض املثايل. خمطللللط الغمللللوض لنبضللللة مسللللتطيلة غللللري معدلللللة. ميكللللن أن نلحللللظ مللللن هللللذا الشللللكل املثلثللللي خلللللرج املرشلللللح املتوافلللللق عللللللى ايلللللور اللللللزمين أي عنلللللدما = 0 d f. كملللللا ميكلللللن ملحظلللللة شلللللكل تلللللابع اللللللل على ايور الرتددي أي عندما sinc x = sin x x.τ = 0 الشكل 6-2: خمطط الغموض لنبضة مستطيلة غري معدلة. ميكللللن إجيللللاد املعلومللللات األساسللللية يف خمطللللط الغمللللوض ببسللللاطة مللللن رسللللم ثنللللا ي البعللللد للللله أو مللللن رسللللم حللللواف مقطللللع 17

33 عرضلللللي contour لللللذا املخطلللللط. يبلللللني الشلللللكل 6-2 مقطلللللع عرضلللللي ملخطلللللط الغملللللوض لنبضلللللة مسلللللتطيلة غلللللري معدللللللة عنلللللد -3dB ملللللن قمتللللله. تبلللللني املسلللللاحات املهرشلللللة بشلللللدة يف هلللللذا الشلللللكل املنلللللاطق الللللليت يكلللللون فيهلللللا لتلللللابع الغملللللوض قيم عالية يف حني تبني املساحات أقل هتريشا املناطق اليت يكون فيها لتابع الغموض قيم منخفضة. f d f d 1/T τ 0 1/T τ 0 ك) )أ الشكل 7-2: مقطع عرضي ملخطط الغموض لنبضة مستطيلة غري معدلة. )أ نبضة عريضة. )ك نبضة ضيقة. كمللللا هللللو واضللللح مللللن الشللللكل 7-2 فللللإن املقطللللع العرضللللي لتللللابع الغمللللوض لنبضللللة مسللللتطيلة يأخللللذ شللللكلا بيضللللويا )قطللللع نلللللاقب. يتناسلللللب العلللللرض اللللللزمين لللللذا املقطلللللع ملللللع علللللرض النبضلللللة املرسللللللة T يف T حلللللني يتناسلللللب اتسلللللاعها عللللللى ايلللللور الللللرتددي عكسللللا مللللع عللللرض النبضللللة. لللللذلك فللللإن خطللللأ قيللللا زمللللن التللللأخري يف هللللذه احلالللللة يتناسللللب مللللع عللللرض النبضللللة يف حللللللني يتناسللللللب خطللللللأ قيللللللا دوبلللللللر مللللللع T/1. وبالتللللللايل فللللللإن النبضللللللة العريضللللللة الشللللللكل 7-2 -أ تبللللللدي دقللللللة قيا جيدة لرتدد دوبلر ا دف ودقة قيا سيئة للتأخري الزمين على عكس النبضة الضيقة 7-2 -ك. إن متييزيللللة الللللرادار يف املللللدى يف حللللال نبضللللة مسللللتطيلة غللللري معدلللللة تتعلللللق بعللللرض نبضللللة اإلرسللللال ]6[. يسللللتطيع الللللرادار التمييللللز بللللني هللللدفني يصللللل صللللداما إن الللللرادار بتللللأخري مللللن رتبللللة عللللرض نبضللللة اإلرسللللال لللللذا فللللإن متييزيللللة الللللرادار يف املللللدى أفضللللللكلملللللاكانللللل النبضلللللات املرسللللللة أضللللليق. ملللللن ناحيلللللة أخلللللرى فلللللإن النبضلللللات الضللللليقة تبلللللدي احيلللللة أكثلللللر للللللرتدد دوبلللللللر T T doppler tolerance باملقارنللللللة ملللللللع النبضللللللات العريضلللللللة أي ميكللللللن باسلللللللتخدام مرشللللللح متوافلللللللق وحيللللللد احلصلللللللول عللللى خلللرج جيلللد يف حلللالكانللل قلللليم انزيلللاح دوبللللركبلللرية يف حلللني سللليكون خللللرج املرشلللح املتوافلللق خمملللدا يف حلللال نبضللللة عريضة. نسللللتنت قللللا سللللبق أنلللله يف حللللال إرسللللال نبضللللات مسللللتطيلة غللللري معدلللللة فللللإن هنللللا ارتباطللللا وثيقللللا بللللني متييزيللللة الللللرادار يف 18

34 امللللللدى ويف دوبللللللر. ميكلللللن بتعلللللديل هلللللذه النبضلللللات فلللللك هلللللذا االرتبلللللا. نتيجلللللةا لتعلللللديل النبضلللللات الراداريلللللة فلللللإن متييزيلللللة اللللللرادار يف امللللللدى تلللللرتبط بعلللللرض اجمللللللال اللللللرتددي للنبضلللللات املرسللللللة يف حلللللني أن متييزيتللللله يف دوبللللللر تلللللرتبط بلللللالعرض اللللللزمين ذه النبضات. إن من أكثر التعديلت استخداما للنبضات الرادارية هي التعديل الرتددي والتعديل الطوري. جيري يف التعديل الرتددي تغيري تردد النبضات الرادارية اللم رسلة مع الزمن وفق قانون معني وغالبا ما يتم زيادة تردد النبضة على حنو خطي مع الزمن. جيري يف التعديل الطوري تقسيم النبضة الرادارية إن عدة نبضات جزية ومن مث جيري تعديل كل نبضة جزية وفق سلسلة معينة تعديلا طورياا اثنانيا أو تعديل متعدد الصفحة. للم ا كان خطيا التعديل. (LFM) Linear Frequency Modulation فسوف 2.1. التعديل الترددي الخطي أغلب رادارات الفتحة الرادارية ترسل نبضات معدلة تعديلا ترددياا نعرض يف الفقرة التالية خصا ب وميزات هذا النوع من جيري يف هذا التعديل إرسال نبضة رادارية ترددها يتغري ضمن النبضة على حنو خطي مع الزمن. تسمى النبضة املعدلة تردديا خطيا بنضة.chirp ميكن أن يزداد الرتدد مثاالا اطيا عن نبضة up-chrip LFM حيث (up-chrip) T أو يتناقب (down-chrip) خطيا ضمن النبضة يبني الشكل 8-2 العرض الزمين للنبضة و B عرض التعديل الرتددي للنبضة املرسلة ويساوي B = f 2 f 1 حيث أن f 1 هو تردد اإلشارة عند بداية النبضة و f 2 هو تردد اإلشارة عند شايتها. نسمي BT جبدا زمن-عرض حزمة النبضة. تزداد كفا ة الطيف يف اإلشارة LFM بزيادة هذا ا دا. ميتاز هذا التعديل بسهولة توليده ]8[ إضافة إن أنه غري حسا لوجود انزياح دوبلر األمر لذلك جنده شا ع االستخدام يف رادارات البحث. ميكن حتليلياكتابة نبضة LFM ذات االمتداد الزمين T p بالشكل التايل: و p(t) = exp(j2πf 0 t + jπαt 2 ) 0 t T p f 0 تردد عمل الرادار املركزي و ثاب α يعطى الرتدد اللحظي لنبضة LFM بالعلقة التالية: التعديل ويساوي.α = B T p f i (t) = 1 d 2π dt (2πf 0t + παt 2 ) 0 t T p f i (t) = f 0 + αt 0 t T p 19

35 الشكل 8-2: نبضة معدلة تعديلا تردديا خطيا ميتلك تابع الرتابط الذايت إلشارة LFM فصو جانبية مرتفعة نسبيا األمر الذي ميكن أن يؤدي إن طمس إشارة هدف صغري جبوار هدف كبري وإن حصول إنذارات كاذبة نتيجة جتاوز هذه الفصو عتبة القرار. إن مستوى أعلى فب زمين جانيب بالنسبة ملستوى الفب الريسي يساوي db ميكن خفة مستوى هذه الفصو عن طريق توزين إشارة الل LFM )حيث ي قصد بالتوزين استخدام النوافذ [10]. ميكننلللللا إجلللللرا عمليلللللة التلللللوزين إملللللا يف املسلللللتوى اللللللزمين )تلللللوزين مطلللللايل أو يف املسلللللتوى اللللللرتددي )تلللللوزين تلللللرددي. اهتمينلللللا يف عملنللللا بللللالتوزين املطللللايل نظللللرا لكللللون نتللللا التللللوزين يف كلتللللا احلللللالتني متقاربللللة. حللللىت يكللللون املرشللللح يف املسللللتقبل متوافقللللا مللللع النبضللللة املرسلللللة فإنلللله جيللللب تللللوزينكللللل مللللن مطللللال النبضللللة املرسلللللة ومطللللال االسللللتجابة النبضللللية للمرشللللح املتوافللللق كمللللا يف أعلللللللى الشللللللكل 9-2. ولكللللللن تللللللوزين النبضللللللة املرسلللللللة غللللللري مرغللللللوك بلللللله عمليللللللا يف الللللللرادارات لكونلللللله يسللللللبب ضللللللياع يف طاقللللللة النبضللللللة املرسلللللللة ولكللللللون أغلللللللب املكللللللربات املسللللللتخدمة يف الللللللرادارات هللللللي مللللللن الصللللللنف C واللللللليت تنللللللت إشللللللارات طلللللاالت ثابتلللللة ]9[]4[. عمليلللللا نقلللللوم فقلللللط بتلللللوزين االسلللللتجابة النبضلللللية للمرشلللللح املتوافلللللق كملللللا هلللللو مبلللللني يف أسلللللفل الشكل

36 الشكل 9-2: التوزين حبالة التعديل الرتددي اخلطي. يبللللني الشللللكل 11-2 خللللرج املرشللللح املتوافللللق بللللدون تللللوزين اسللللتجابته )املنحللللين املتقطللللع وخللللرج املرشللللح املتوافللللق بعللللد تللللوزين اسلللللللللتجابته بنافلللللللللذة تلللللللللايلور )اخللللللللللط املتصلللللللللل. يبلللللللللني هلللللللللذا الشلللللللللكل اىلفلللللللللاض مسلللللللللتوى الفصلللللللللو ا انبيلللللللللة إن أقلللللللللل من -38dB ولكن ذلك على حساك زيادة عرض الفب الريسي خلرج املرشح. الشكل 11-2: خرج املرشح املتوافق بدون توزين استجابته )املنحين املتقطع وخرج املرشح املتوافق بعد توزين استجابته بنافذة تايلور )اخلط املتصل يف حال إشارة.LFM ميكن بتغري الرتدد مع الزمن تغريا غري خطيا (Non Linear Frequency Modulation) NLFM خفة مستوى الفصو ا انبية الزمنية خلرج املرشح املتوافق على حنوكبري وبالتايل ال حنتاج يف هذه احلالة إن توزين استجابة املرشح املتوافق كما يف حال إشارة ]11[]11[. LFM رغم أن تابع الرتابط الذايت )خرج املرشح املتوافق إلشارات NLFM له مستوى فصو جانبية منخفة مقارنة ستوى الفصو ا انبية يف إشارات LFM فإشا تبدي حساسية أكرب النزياح دوبلر من إشارات LFM قا يؤدي إن تشوه خرج املرشح من أجل قيم لدوبلر غري مهملة. من ناحية أخرى إن توليد إشارات NLFM أكثر تعقيدا من إشارات LFM وإن كان مشاكل التعقيدات أصبح أقل أمية بتقدم تكنولوجيا املعا ات 21

37 ودارات اللل FPGA واملركبات الرتددية. من ا دير بامللحظة أن التعديل NLFM املتبعة الطرا ق بني من األعقد الطريقة ي عد يف ضغط النبضة. ميكنكتابة تابع الغموض إلشارة LFM حتليلا على الشكل التايل: χ(τ, f d ) τ sin [πt p (f d + ατ) τ (1 )] T p = (1 ) T p [πt p (f d + ατ) τ ; τ < T p, zero otherwise (1 )] T p جنللللللد مللللللن العلقللللللة السللللللابقة أن القلللللليم العظمللللللى لتللللللابع الغمللللللوض الللللللذي للللللله شللللللكل تللللللابع f d + حيللللللد عنللللللدما sinc τ = ± f d T. للللللذا يف حلللللال نقلللللول أنللللله هنلللللا علللللدم توافلللللق يف دوبللللللر p f d 0 أي أشلللللا تقلللللع عللللللى املسلللللتقيم B بلللللللللني إشلللللللللارة LFM املسلللللللللتقبلة ملللللللللن هلللللللللدف متحلللللللللر واملرشلللللللللح املتوافلللللللللق. إن قملللللللللة التلللللللللابع يف 22 ατ = 0 Doppler mismatch( العلقللللة السلللللابقة للللللن حتلللللد عنلللللد دوبلر ا دف τ = 0 )يف حلللللال كلللللان دوبلللللر ا لللللدف معلللللدوما بلللللل سلللللتنزاح قلللللدار τ s τ s = ± f d T B أي: f d نسلللللللمي هلللللللذه الظلللللللاهرة بازدواجيلللللللة ملللللللدى-دوبللللللللر يتناسلللللب ملللللع.Range-Doppler coupling يعتملللللللد قيلللللللا ملللللللدى ا لللللللدف عللللللللى مكللللان هللللذه القمللللة علللللى ايللللور الللللزمين لللللذلك فإنلللله يف احلالللللة اللللليت ال يكللللون فيهللللا دوبلللللر ا للللدف لإلشللللارة LFM معللللدوما فإنللللله يوجلللللد خطلللللأ يف قيلللللا امللللللدى يتناسلللللب ملللللع االنزيلللللاح اللللللزمين ايلللللدد يف العلقلللللة السلللللابقة. ملللللن ناحيلللللة أخلللللرى فلللللإن مطال القمة على خرج املرشح املتوافق يف هذه احلالة سيتناقب عامل يساوي: δ δ = 1 τ s] T = 1 f d s B. رغم أن وجود خطأ يف قيا مدى و/أو دوبلر ا دف يف إشارة LFM فإن احية دوبلر ميزة هامة يف بعة التطبيقات مثل رادارات الكشف اليت تتطلب كشف أهداف غري معروفة السرعة مسبقا وهذا يبسط معا ة اإلشارة وعتاديات الكشف يف املستقبل الراداري. يف احلالة املغايرة أي يف حال عدم وجود احية بدوبلر يتطلب كشف أهداف جمهولة السرعة استخدام جمموعة من املرشحات املتوافقة كل واحد منها متوافق مع انزياح دوبلر حمدد كما هو احلال يف إشارة التعديل الطوري اإلثناين bi-phased-coded signal( يبلللللني الشلللللكل 11-2 ر لللللا ثنلللللا ي البعلللللد ملخطلللللط الغملللللوض إلشلللللارة LFM متزايلللللدة.كملللللا هلللللو واضلللللح ملللللن هلللللذا الشلللللكل

38 فلللللإن متييزيلللللة ودقلللللة قيلللللا امللللللدى باسلللللتخدام هلللللذه اإلشلللللارة تتناسلللللب ملللللع B/1 يف حلللللني أن دقلللللة قيلللللا دوبللللللر ا لللللدف تتناسلللللب ملللللع T. ومللللللاكلللللان باإلمكلللللان اختيلللللار قيملللللة B و T عللللللى حنلللللو مسلللللتقل فلللللإن دقلللللة قيلللللا امللللللدى و دقلللللة قيلللللا دوبللللللر ا لللللدف يف هلللللذه احلاللللللة مسلللللتقلتان علللللن بعضلللللهما اللللللبعة عللللللى عكلللللس حاللللللة نبضلللللة مسلللللتطيلة غلللللري معدللللللة )انظلللللر الشكل. 6.2 الشكل 11-2 ر ا ثنا ي البعد ملخطط الغموض إلشارة LFM متزايدة يف الرتدد 2.1. قياس المدى في رادار الفتحة التركيبية نموذج نظام قياس المدى إن اخلطوة األون يف خوارزمية مدى-دوبلر املستخدمة يف رادارات الفتحة الرتكيبية هي خوارزمية كما سنبني ذلك يف الفصل القادم هي عملية ضغط اإلشارة الرادارية يف املدى. ميكن تنجيز عملية الضغط هذه إما برجميا باستخدام مرشح متوافق مع اإلشارة املرسلة أو عتاديناا ]12[ من خلل ضرك اإلشارة املستقبلة مع إشارة مرجعية. قبل شرح هاتني hardware الطريقني سنعرض بداية اوذج ملنطقة هدف حتتوي على عدة أهداف. بفرض أنه لدينا جمموعة أهداف تقع ضمن فضا مكاين ثنا ي البعد عند مدى متعامد معلوم وليكن الشكل سنفرتض إن مدى تقع ضمن منطقة حمدودة يف املدى y x n يقع عند املدى املتعامد لألهداف نفسه كما هو مبني يف وانعكاسيته )املقطع الراداري σ n كل هدف جمهولني. أخريا سنفرتض أن األهداف x n [X c X 0, X c + X 0 ] مركز املنطقة و X c حيث 2X 0.y عرضها وأن الرادار 23

39 ن عرف تابع األهداف املثايل يف اجملال املكاين )املدى كما يلي: f 0 (x) = σ n δ(x x n ) (2 1) n حيث: δ(x) هو نبضة دلتا لديرا الشكل 12-2: اوذج هندسي لقيا املدى T p بافرتاض أن الرادار يرسل p(t) نبضة ذات االمتداد الزمين باجتاه منطقة األهداف فيمكن كتابة املستقبلة اإلشارة املنعكسة عن األهداف s(t) على النحو التايل: s(t) = σ n p(t t n ) (2 3) n حيث: هو الفاصل الزمين بني حلظة إرسال النبضة وحلظة استقبال النبضة املنعكسة عن ا دف c سرعة و n t n = 2x n c الضو. باستخدام التحويل اخلطي بني ايور t: )املدى والزمن x x = ct 2 24

40 ميكن باستخدام تابع ا دف املثايلكتابة اإلشارة املستقبلةكما يلي: s(t) = f 0 (x) p(t) s(t) = f 0 ( ct 2 ) p(t) النموذج السابق هو تبسيط للحالة احلقيقة حيث يفرتض أن منطقة ا دف حتتوي على عدد حمدود من األجسام العاكسة املنفصلة يف حني أن منطقة ا دف حتتوي عمليا على منطقة متصلة من العواكس الضغط باستخدام مرشح متوافق يعطى املرشح املتوافق مع النبضة الرادارية املرسلة p(t) ومنه ميكنكتابة خرج املرشح املتوافق بإمال الضجي بالعلقة التالية: h(t) = p ( t) s M (t) على النحو التايل: s M (t) = s(t) p ( t) s M (t) = f ( ct.p(t) 2 ) R(t) حيث ( t) R(t) = p(t) p تابع الرتابط الذايت لإلشارة حال كان ميكن التعبري عن هذا التابع يف املدى بل.R(x) p(t) نبضة LFM فإن R(x) يأخذ شكل تابع.sinc ميكن احلصول على استعادة تابع ا دف f(x) s M (t) بإجرا حتويل ct/2 x = فتحصل على: يف من f(x) = σ n R[(x x n )] n يبني الشكل 13-2 مثال عن تابع ا دف املثايل (t) f 0 وخرج املرشح املتوافق s M (t) وتابع ا دف f(t) النات. 25

41 الشكل 13-2: (a) مثال عن تابع ا دف املثايل.f 0 (t) (b) خرج املرشح املتوافق s M (t) وتابع ا دف f(t) النات. تسمح املبدالت التماثلية-الرقمية يف حال قيم صغرية نسبيا لل B بتقطيع اإلشارة الرادارية املنعكسة عن األهداف ومتثيلها رقميا. يف هذه احلالة ميكن حساك خرج املرشح املتوافق إما يف املستوي الزمين أو يف املستوي الرتددي انظر الشكل الشكل 14-2: تنجيز عملية الرتشيح يف املستوي الزمين ويف املستوي الرتددي. يتطلب احلساك يف املستوي الزمين حساك جدا التلف بني االستجابة النبضية للمرشح املتوافق h[n] x[n] حيث واليت ت عطى بالعلقة التالية: N 1 y[n] = x[n] h[n] = x[m]h[n m] m=0 N طول.h[n] يف حال قيم كبرية للل BT واإلشارة املستقبلة فإن طول االستجابة النبضية للمرشح املتوافق يكون كبريا وبالتايل ستغرق 26

42 تنجيز عملية الرتشيح املباشر يف املستوى الزمين زمنا كبريا. ميكن تسريع هذه العملية عرب االنتقال إن املستوي الرتددي يف هذه احلالة حنتاج مسبقا وملرة واحدة إن إجرا حتويل فورييه للستجابة النبضية للمرشح وختزينها يف الذاكرة ومن مث لرتشيح اإلشارة املستقبلة x(t) حنسب حتويل فورييه له ونضربه باالستجابة الرتددية للمرشح. وأخريا حنسب حتويل فورييه العكسي لنات الضرك فنحصل على خرج املرشح.y(t) ميكن استخدام حتويل فورييه السريع لتسريع تنجيز هذه التحويلت. يف حال قيم كبرية لل B تصبح العمليات السابقة صعبة التحقيق لذلك تستخدم رادارات ضغط النبضة يف هذا احلالة تقنية االتساع.stretch جيري يف هذه التقنية توليد إشارة الرادار املرسلة عن طريق مزج إشارة LFM ضيقة اجملال مع إشارة LFM عريضة اجملال ويف املستقبل جيري مزج اإلشارة املستقبلة مع إشارة LFM عريضة اجملال نفسها للحصول على إشارة ضيقة اجملال. تفرتض هذه التقنية معرفة مسبقة ملكان ا دف وبالتايل فهي تناسب رادارات امللحقة أو رادارات الدقة العالية املستخدمة لتصنيف األهداف وال تناسب رادارات الكشف املطلوك منها البحث عن أهداف ضمن أمديةكبرية ]4[ الضغط باستخدام الترشيح المتوافق باإلشارة المرجعية على الرغم من أن عملية الضغط باستخدام املرشح املتوافق مع اإلشارة املرسلة صحيحة متاما فيمكن استخدام طريقة أخرى تدعى الرتشيح املتوافق باإلشارة املرجعية النموذج ا ندسي املبني أعله لقيا املدى. يف حال إرسال نبضة معدلة تعديلا تردديا خطيا املبني أعله تعطى بالعلقة التالية: reference signal matched filtering فإن LFM Chirp ]12[. تنسجم هذه الطريقة مع اإلشارة املنعكسة عن األهداف وفق النموذج الرياضي s(t) = σ n a(t t n ) exp(j2πf 0 (t t n ) + jα(t t n ) 2 ) n s(t) = σ n a(t t n ) exp[j2πf 0 (t t n )] exp[j(αt 2 2αt n t + αt n 2 )] n بعد استقبال اإلشارة املنعكسة عن األهداف يتم ضرك مرافقها العقدي بطور النبضة املرسلة فنحصل على: تدعى حيث s c (t) = s (t) exp(j2πf 0 t + jαt 2 ) s c (t) = σ n a (t t n ) exp(j2πf 0 t n jαt n 2 ) exp(j2αt n t) n s c (t) باإلشارة املضغوطة signal) (Compressed ونلحظ exp(j2αt n t) تردداهتا احلاملة هي.2αt n ترتبط t n مع مدى ا دف n من العلقة بالعلقة األخرية t n = 2x n. c وجود مركبات ترددية هي وبالتايل نلحظ وجود علقة تربط بني الرتدد املركبة الرتددية ومدى ا دف املوافق وبالتايل ميكن استنتاج مدى ا دف من طيف اإلشارة املضغوطة 27

43 حيث يعطى حتويل فورييه لإلشارة املضغوطة بالعلقة: من S c (w) = σ n exp(j2πf 0 t n + jαt 2 n jwt n ) psf w (w 2αt n ) n S c (w) = σ n exp(j2πf 0 t n + jαt n 2 jwt n ) n psf w (w 4αx n c ) (2 17) حيث: (w) psf w حتويل فورييه للمرافق العقدي لإلشارة a(t) أي أن: علقة حتويل فورييه لإلشارة املضغوطة جند أن أثر ا دف psf w (w) = F (t) [a (t)] يظهر عند الرتدد n w = 4αx n c وهي علقة خطية تربط بني الرتدد واملدى وبالتايل كلما زاد مدى ا دف ظهر أثره عند تردد أعلى وكلما نقب مدى ا دف ظهر أثره عند تردد أخفة. يبني الشكل 15-2 الرتدد املرجعي والرتددات الناجتة عن هدفني والفرق الرتددي بني الرتدد املرجعي وترددات األهداف. الشكل 15-2 الرتدد املرجعي والرتددات الناجتة عن هدفني. نفرتض جمموعة من األهداف ا أمدية نسبية بالنسبة ملركز املنطقة ومقاطع رادارية خمتلفة مبينة يف ا دول )1-2. Range reflectivity X X X ا دول )1-2 : معاملت األهداف وتتوضع هذه األهداف ضمن منطقة حمدودة املدى معاملهتا موضحة با دول )2-2 : 28