فهرست مطالب

فصلنامه رادار
سال هشتم شماره 2 (پیاپی 24، پاییز و زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/02/21
  • تعداد عناوین: 12
|
  • مریم نیلفروش، روح الله آقاجانی* صفحات 1-8

    این مقاله روی بهبود نسبت سیگنال به نویز به اضافه تداخل در رادارهای چند ورودی-چند خروجی هم مکان متمرکز شده است. در این مقاله الگوریتمی ارایه می شود که بر اساس آن شکل موج های ارسال و ضرایب فیلترهای گیرنده به طور همزمان در راستای آشکار سازی بهتر اهداف در حضور سیگنال تداخل وابسته طراحی شوند.  الگوریتم ارایه شده، یک الگوریتم ترتیبی مبتنی بر بهینه سازی محدب است، که در هر تکرار آن، ماتریس کوواریانس سیگنال های ارسال را برای تمرکز الگوی تشعشعی آنتن بر روی هدف بهینه سازی کرده و نیز در گیرنده سعی می شود بیشترین تعداد تداخل حذف شود. مسئله مورد نظر علاوه بر قید استفاده از مدارات RF یکسان در همه آنتن های ارسال، با محدودیت حداقل توان تداخل برای هر هدف نیز مقید شده است. در تحقیقات قبلی این طرح برای رهگیری یک هدف انجام شده بود، اما در این پژوهش ماتریس کوواریانس به گونه ای طراحی می شود که به منظور به حداکثر رساندن نسبت سیگنال به نویز به علاوه تداخل توان ارسالی آنتن در موقعیت کلیه اهداف به مقدار بیشینه خود رسیده و در موقعیت تداخل ها به کمترین حد ممکن برسد. نتایج شبیه سازی نیز نشان می دهد که با استفاده از روش پیشنهادی می توان به بیشترین مقدار نسبت توان سیگنال به تداخل به علاوه نویز در همه اهداف رسید. همچنین می توان با افزایش تعداد المان های آنتن ارسال و دریافت این مقدار را افزایش داد.

    کلیدواژگان: رادارهای چند ورودی- چند خروجی هم مکان، نسبت سیگنال به تداخل به اضافه نویز، ماتریس کوواریانس، طراحی شکل موج
  • ابوالفضل نصیری، محمدرضا بنائی، سید محمد علوی*، شهرام حسین زاده صفحات 9-20

    این مقاله، به طراحی مدولاتور توان برای راه اندازی لامپ مگنترون پرداخته است. ساختار مدولاتور توان ارایه شده، مبدل نیم پل، با تشدید سری و کنترل تغییر فاز می باشد. در این طرح با کنترل تغییر فاز کلیدزنی، شرایط تعادل جریان مغناطیس گنندگی برآورده شده و از مقدار حداکثر جریان اشباع هسته کاسته می شود. در نتیجه تنش جریان کلید ها کم شده و تلفات کلیدزنی و تلفات هسته کاهش می یابد. بنابراین حجم، وزن و قیمت هسته ی ترانسفورماتور قدرت کاهش می یابد. به علاوه با استفاده از اندوکتانس نشتی ترانسفورماتور قدرت، مدار تشدید سری ایجاد نموده و ضمن کاهش تلفات ترانسفورماتور، شرایط کلیدزنی نرم تامین می شود. مدولاتور توان پیشنهادی، حداکثر و متوسط توان خروجی را در شرایط حداقل تلفات ​​کنترل می کند. حداکثر توان مورد نیاز W1000 و توان متوسط آن W 250 است که متناسب با زمان فعال بودن مبدل کنترل می گردد. از دیگر مزایای طرح ارایه شده، می توان به سادگی مدار قدرت، کاهش تعداد قطعات کلیدزنی، کاهش تلفات کلیدزنی و کاهش اندوکتانس نشتی ترانسفورماتور قدرت اشاره کرد. نتایج طراحی توسط نرم افزار شبیه ساز PSCAD و تست های آزمایشگاهی مورد تایید قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: تشدید سری، تغییر فاز، لامپ مگنترون، مبدل نیم پل، مدولاتور توان
  • شهرام صمدی، مرتضی ولی زاده*، مهدی چهل امیرانی صفحات 21-30
    استفاده از حسگری فشرده در سیستم های راداری باعث حذف فیلتر منطبق از گیرنده و کاهش پهنای باند مورد نیاز مبدل آنالوگ به دیجیتال در گیرنده می شود. بنابراین در گیرنده به نرخ اطلاعات کمتری از نرخ نایکوییست نیاز است. یکی از پارامترهای حسگری فشرده ماتریس اندازه گیری است. ماتریس اندازه گیری حسگری فشرده برای سیگنالهای راداری معمولا ماتریس تصادفی انتخاب می شود. گرچه بازیابی دقیق سیگنال با استفاده از ماتریس تصادفی با احتمال بالایی ممکن است و این ماتریس ناهمدوسی بالایی با هر ماتریس پایه ای دارد ولی پیاده سازی آن در عمل تقریبا غیرممکن است. بنابراین بهتر آن است که از ماتریس های معین به عنوان ماتریس اندازه گیری استفاده شود. ماتریس Alltop یکی از این ماتریس های معین است که از دنباله Alltop به دست می آید. استفاده از این ماتریس در حسگری فشرده دارای محدودیت هایی است. در این مقاله ضمن برطرف کردن محدودیت های آن، یک جایگزین مناسب تر برای بلوک فیلتر منطبق بر مبنای حسگری فشرده ارایه خواهد شد که در مقایسه با فیلتر منطبق کارایی بهتری دارد و هدف های راداری را با متوسط خطای کمتری نسبت به فیلتر منطبق بازسازی می نماید.
    کلیدواژگان: حسگری فشرده، رادار، ماتریس اندازه گیری، فیلتر منطبق، ماتریس Alltop
  • فاطمه همدانی گلشن*، احسان یزدیان صفحات 31-45
    پردازش مایکروداپلر برای استخراج ویژگی های هدف در سالیان اخیر مورد توجه پژوهشگران متعدد قرار گرفته است. علاوه بر سرعت شعاعی اهداف نسبت به رادار، که باعث شیفت فرکانسی داپلر در فرکانس سیگنال بازگشتی به رادار می شود، حرکات دیگری نیز در بعضی از اهداف وجود دارد که مدولاسیون فرکانسی سوار بر فرکانس داپلر اصلی را ایجاد می کند. لرزش های بدنه و موتور هواپیما و چرخش پره های بالگرد نمونه هایی از این حرکت اندکه باعث تولید جابجایی فرکانسی متناوب در زمان می شوند که به آن مایکروداپلر می گوییم. بر مبنای اطلاعات مایکروداپلر دریافتی از سیگنال بازگشتی رادار، اطلاعات زیادی از مشخصات هدف قابل استخراج بوده و می توان پارامترهای مختلف هدف را تخمین زد. در این مقاله به طور خاص به سیگنال مایکروداپلر بالگرد پرداخته شده است. تخمین پارامترهای بالگرد در زمینه تعداد پره ها، طول و سرعت زاویه ای دوران آن ها که درنهایت می تواند منجر به شناسایی کامل مدل بالگرد شود از اهداف این تحقیق است. بدین منظور روش های ارایه شده برای تخمین پارامترهای بالگرد معرفی، دسته بندی و مرور می شوند.
    کلیدواژگان: مایکروداپلر، بالگرد، تخمین پارامتر، رادار
  • علی جبار رشیدی*، رضا محمدی صفحات 47-59

    تصویربرداری با استفاده از رادار روزنه مصنوعی معکوس (ISAR) از اهداف چندگانه یکی از مسایل مهم و چالش برانگیز در تصویربرداری راداری محسوب می شود. همچنین آشکارسازی و تصویربرداری از اهداف در ارتفاع پست و نزدیک سطح به دلیل وجود کلاتر سطوح نیز از موضوعات تحقیقاتی در این حوزه است. اگر اهداف هوایی در محیط دریا درارتفاع کم در حال پرواز باشند، کلاتر دریا نیز بر سیگنال های دریافتی رادار از این اهداف تاثیر زیادی گذاشته و بر دشواری موجود در تصویربرداری ISAR خواهد افزود. در این مقاله که از نتایج یک پروژه تحقیقاتی استخراج شده، الگوریتمی کارآمد ارایه شده است که بتوان با وجود چالشهای پیش گفته، تصویربرداری ISAR از اهداف چندگانه در ارتفاع پست را در حضور کلاتر دریا انجام داد. در این الگوریتم  با عنوان گروه بندی اهداف، مبتنی بر پردازش وفقی فضا-داپلر (SDAP) از اثر کلاتر دریا کاسته و سپس با جبران سازی حرکت انتقالی اهداف به صورت گروهی، تصویر آن ها تشکیل می شود. خوشه بندی(گروه بندی) اهداف مبتنی بر شباهت پارامترهای حرکت انتقالی و تشکیل تصویر هرگروه در یک قاب از مهمترین بخشهای این الگوریتم می باشند. نتایج پیاده سازی نرم افزاری و شبیه سازی نشان می دهد که می توان به طور موثری با استفاده از روش SDAP اثر کلاتر دریا را کاهش و با الگوریتم ارایه شده تصویر گروهی اهداف در خوشه ها با موفقیت تشکیل داد. این نتیجه در مسایل کاربردی از جمله آشکارسازی و شناسایی اهداف هوایی در محیط دریا بسیار حایز اهمیت می باشد.

    کلیدواژگان: رادار روزنه مصنوعی معکوس(ISAR)، اهداف چندگانه، SDAP، کلاتر دریا
  • حسین محمدزاده*، محمدحسین صدرارحامی، محمدحسین شمس صفحات 61-71

    یکی از مهم ترین مسایل مورد بحث در طراحی تجهیزات نظامی، اختفا و مخفی شدن آن ها از دید رادارهای دشمن است. عموما این اختفا درمقابل امواج با فرکانس های مایکروویو صورت گرفته و کمیتی که کمینه می شود سطح مقطع راداری (RCS) است. به منظور اندازه گیری این کمیت لازم است هدف موردنظر را در یک محیط بدون بازتاب تحت تابش امواج الکترومغناطیس قرار داده و سپس نسبت به اندازه گیری امواج بازتاب شده از آن و درنتیجه تعیین RCS اقدام کرد. در اغلب موارد RCS یک جسم در عدم حضور زمین مورد نظر است. لیکن جسم مذکور به واسطه ی قرارگیری بر روی یک نگهدارنده (که پیلون نامیده می شود) در معرض اثر زمین بوده و در اندازه گیری علاوه بر جسم واقعی، تصویر آن نیز مشاهده می شود. یکی از روش های کاهش اثر زمین استفاده از فنس های فلزی است. با این وجود تفرق از لبه ها و سطح بزرگ گلبرگ های کناری موج بازتاب شده از این فنس ها، استفاده ی از آن ها را دچار مشکل کرده است. همانطور که نشان داده می شود، استفاده از فنس های با تیپر مقاومتی هر دو مشکل فوق را برطرف می کند. در این مقاله برای اولین بار با استفاده از 7عدد فنس با تیپرینگ مقاومتی و طراحی یک چیدمان مطلوب برای آن ها در قالب پنج مثال، این اثر تا حد زیادی حذف شده است. از آنجاییکه طول فنس ها درحد چندین متر و چند ده طول موج است، در اینجا کل ساختار به صورت دوبعدی درنظر گرفته شده و لذا از یک کد ممان (MoM) دوبعدی، علاوه بر حل مجانبی نرم افزار CST، برای تحلیل ساختار مذکور استفاده شده است.

    کلیدواژگان: اندازه گیری سطح مقطع راداری، سنتز توزیع امپدانس، کاهش اثر زمین، فنس های با تیپرینگ مقاومتی
  • مرضیه نصری، داود ظریفی* صفحات 73-78
    این مقاله به طراحی و شبیه سازی یک اتصال چرخان موجبری با استفاده از فناوری موجبر شکافی برای کاربردهای موج میلی متری می پردازد. ساختار اتصال چرخان از دو مبدل مود TE10 به TM01 و یک قسمت چرخان بین دو موجبر دایروی تشکیل می شود. در موجبر دایروی، از مود TM01 که دارای تقارن چرخشی است استفاده شده است. مهم ترین مزیت استفاده از این تکنولوژی قابلیت آن برای کاهش پیچیدگی و هزینه ساخت به خصوص در فرکانس های موج میلی متری است؛ زیرا نیازی به اتصال بین قسمت های مختلف ساختار اتصال چرخان نیست. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در زوایای چرخش مختلف در محدوده فرکانسی GHz 5/58 تا GHz 61، تلفات جایگذاری و بازگشتی بهتر از dB 4/0 و dB 10 می باشد.
    کلیدواژگان: اتصال چرخان موجبری، فناوری موجبر شکافی، باند 60 گیگاهرتز
  • محمد آبشت، نیما آزادی طینت*، همایون عریضی صفحات 79-88
    تمرکز این مقاله بر طراحی و توسعه ی یک آنتن مایکرواستریپ آرایه ای با تغذیه تزویج روزنه ای با بهره بالا، پهنای باند زیاد، سطح گلبرگ جانبی بسیار کم است. این مشخصات و ویژگی ها از آنتن، کاربرد گسترده ای در صنایع نظامی و راداری و همچنین پروژه های فضایی دارد. شروع کار با طراحی تک عنصر به صورت بهینه آغاز شده و سپس آرایه ی کامل 512 عنصری با تغذیه و توزیع یکسان توان بین همه عناصر انجام شد و بهره بیش از 30 dB به دست آمد. برای کاهش سطح گلبرگ جانبی، شبکه تغذیه با استفاده از توزیع تیلور طوری طراحی شده تا دامنه مشخص مورد نیاز هر عنصر که متفاوت با سایر عناصر است، به دست آید و همچنین تمام عناصر آرایه به صورت هم فاز تغذیه شده اند. عناصری که در میان آرایه هستند بیش ترین توان و عناصری کناری توان کم تری را دریافت می کنند. این ساختار با 512 عنصر به صورت آرایه ی 16×32 طراحی شده و فرکانس کاری این آنتن از 12/5 تا 14/9 گیگاهرتز، معادل 17 درصد پهنای باند در باند Ku است. بهره این آنتن 29 dB و تغییرات بهره در تمام طول بازه فرکانسی اندک بوده که مطلوب ما است و همچنین سطح گلبرگ جانبی بینdB -22  تا -29 dB در دو صفحه E و H است. در نهایت برای کاهش سطح گلبرگ پشتی از یک صفحه ی بازتابنده ی فلزی استفاده شد که سطح F/B به بیش از 35 dB رسید. ابعاد کلی آنتن 576 mm × 287 mm است.
    کلیدواژگان: آنتن های آرایه ای، رادار، پهن باند، بهره بالا، سطح گلبرگ جانبی، توزیع غیر یکنواخت
  • سید میلاد حسینی، سید محمد هاشمی*، پیمان حسنی صفحات 89-96

    در سال های اخیر تحقیقاتی در زمینه کاهش سطح گلبرگ فرعی (SLL) آنتن های بازتابنده سهموی برای اهداف نظامی و غیر نظامی صورت گرفته است. در این تحقیقات از روش های مختلف از جمله لبه دادن به آنتن بازتابنده، تغییر امپدانس صفحه در لبه ها، قرار دادن قرص فلزی در سطح بازتابنده و یا عناصر تشدیدی و غیر تشدید در لبه ها استفاده شده است. در این مقاله تاثیر فاصله کانونی و قطر آنتن بازتابنده سهموی بر کاهش سطح گلبرگ فرعی بررسی شده و بدون استفاده از ساختارهای پیچیده و پر هزینه، با استفاده از بهینه سازی ساختار  اصلی آنتن کاهش گلبرگ فرعی محقق شده است. بسته به نیاز به بهره بیشینه، کوچک ترین اندازه و یا کم ترین سطح گلبرگ فرعی طراحی می تواند صورت گیرد. با توجه به هدف کم ترین سطح گلبرگ فرعی، آنتن پیشنهادی در این مقاله دارای فرکانس کاری 5/12 گیگاهرتز، بهره dB 07/39، عمق λ 967/4 (Cm 9/11)، قطر λ 24/39 (Cm 11/94)، فاصله کانونی λ 375/19 (Cm 47/46) و سطح گلبرگ فرعی  dB 91/44- و dB 5/43- به ترتیب در صفحات E و H است. این آنتن در فرکانس های 5/6 و 5/18 گیگاهرتز، به ترتیب سطح گلبرگ فرعی 76/30- و 15/47- را داراست.

    کلیدواژگان: آنتن بازتابنده سهموی، سطح گلبرگ فرعی، بهینه سازی پارامترهای بازتابنده، فاصله کانونی و قطر بازتابنده
  • مرضیه گلابی*، عباس شیخی، مهرزاد بیغش صفحات 97-109
    آرایه های با چندگانگی فرکانسی (FDA)، آرایه هایی هستند که در آن ها یک شکل موج واحد روی تمامی المان ها با اختلاف ناچیزی در فرکانس حامل اعمال می شود. همین اختلاف اندک در فرکانس حامل، منجر به ایجاد یک الگوی پرتوی وابسته به برد می گردد که برخلاف الگوی پرتوی مستقل از برد رایج در رادار آرایه فازی می باشد. در این مقاله، سیگنال دریافتی ناشی از یک آرایه خطی با چندگانگی فرکانسی مدل سازی و شبیه سازی شده و نشان داده شده است که این سیگنال، تابعی از برد و زاویه است. در ادامه و با بررسی عمیق تر سیگنال دریافتی در آرایه FDA، قابلیت زاویه سنجی اهداف تنها با یک المان گیرنده در این آرایه ها اثبات شده و درنهایت الگوریتمی مبتنی بر خاصیت تزویج برد-زاویه ذاتی موجود در آرایه های با چندگانگی فرکانسی به منظور تخمین زاویه هدف تنها با یک المان در دریافت، در سناریوهای تک هدفه و چندهدفه پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازی کارایی الگوریتم پیشنهادی را تایید می کنند.
    کلیدواژگان: آرایه های با چندگانگی فرکانسی، تخمین زاویه، مکان یابی، تزویج برد-زاویه، فیلتر منطبق
  • محمدرضا اسکندری* صفحات 111-119

    کیفیت تصویر مناسب یکی از مهم ترین چالش های روش های بازیابی در رژیم مایکروویو است. این مقاله به بررسی و مقایسه تصویر بازیایی شده از روش اصلاحی مجموعه تراز (MLSM)‏ با چهار روش‏ تکرار برن معوج‏ (DBIM)، منبع کانتراست‏ (CSI)، نمونه برداری خطی (LSM)‏ و موزیک (MUSIC) تمرکز دارد. همچنین سه معیار مهم یک سیستم تصویر برداری یعنی صحت‏، وضوح و کانتراست تصویر به صورت کمی برای روش های مرسوم معرفی شده، بررسی می گردد. سه روش بازیابی کمی DBIM، CSI و MLSM با یک حدس اولیه شروع و با اصلاح آن طی یک فرایند تکرار به پراکنده ساز واقعی نزدیک می شوند. اگر چه حجم محاسبات در این روش ها بالاست اما وضوح و کانتراست تصویر بالایی در مقایسه با دو روش دیگر دارند به گونه ای که مشاهده می شود روش DBIM و CSI توانایی تفکیک کامل دو جسم در فاصله λ 4/0 و MLSM در فاصله 15/λ را دارد. با توجه به این که ناحیه تحت بررسی به وسیله روش MLSM به یک ناحیه کوچک تر محدود می شود صحت بازیابی آن در بین دو روش کمی دیگر بیشتر است.

    کلیدواژگان: تصویربرداری مایکروویو، پراکندگی الکترومغناطیس، روش های بازیابی، پراکندگی معکوس
  • امید مهدی یار، محمدعلی پور مینا*، امیرهوشنگ مزینان، محمدناصر مقدسی صفحات 121-129

    در این مقاله از پالس تحریک گاوسی اصلاح یافته برای بهبود دقت تشخیص تومور درون یک فانتوم پستان دو بعدی در سامانه رادار تصویربرداری ریزموج استوانه ای استفاده شده است. هدف اصلی این مقاله پیشنهاد یک پالس تحریک جدید برای تشخیص زود هنگام تومور از یک فانتوم بیولوژیکی جهت نتایج حوزه زمان است. شکل پالس پیشنهادی؛ با توجه به پهنای باند وسیع تر؛ در مقایسه با رادارهای پالسی متداول که از تحریک پالس گاوسی بهره می برند، نتایج بهتری را از نقطه نظر تفکیک پذیری فضایی بالاتر فرآهم می آورد. افزایش نسبی پهنای باند پالس تحریک، منجر به دستیابی به دقت بالاتر مکان یابی فضایی تومور به عنوان هدف می گردد. به علاوه قابلیت ساخت پالس تحریک پیشنهادی نیز یکی دیگر از مزایای مورد توجه آن به شمار می رود.  به منظور دستیابی به این هدف، مزایای اجرای یک الگوریتم بازیابی تصویر کانفوکال نوین به کار گرفته شده است. نتایج شبیه سازی های ارایه شده، اعتبار سنجی موثر روش پیشنهادی را برای محاسبه دقیق محل و جنس تومور در فانتوم پستان، نشان می دهد.

    کلیدواژگان: سامانه رادار تصویربرداری ریزموج فراپهن باند با تفکیک پذیری بالا، الگوریتم بازیابی تصویر کانفوکال، گوناگونی شکل موج، پالس گاوسی. تشخیص سرطان پستان
|
  • Maryam Nilforoosh, Rouhollah Aghajani * Pages 1-8

    This paper focuses on improving the signal-to-noise plus interference ratio on multi-input multi-output radars. Here, an algorithm is proposed, whereby the waveform of the transmitter and the receiver filter coefficients are designed simultaneously to better detect the targets in the presence of the dependent interference signal. The proposed algorithm is a convex optimization-based sequential algorithm, in which each iteration optimizes the covariance matrix of the transmitted signals to concentrate the antenna radiation pattern on the target and also attempts to eliminate the maximum number of interferencein the receiver. The problem is in addition to limiting the use of identical RF circuits to all transmitting antennas, with the limitation of minimum interference power for each target. In previous research this scheme was designed to intercept a target, but in this study the covariance matrix is designed to maximize the signal-to-noise and interference ratio and the antenna transmit power at the maximum position of all targets and at the interference position as low as possible. The simulation results also show that the proposed method can achieve the maximum signal-to-interference plus noise ratio in all targets. This value can also be increased by increasing the number of antenna elements.

    Keywords: Co-Located MIMO Radar, SINR, Covariance Matrix, Waveform Design
  • Abolfazl Nasiri, MohammadReza Banaei, Seyyed Mohammad Alavi *, Shahram Hosseinzadehm Pages 9-20

    This article studies the design of a power modulator for driving a magnetron tube. In this design thepower modulator works with the half-bridge structure, series resonator and phase shift control method.In this scheme, by controlling the switching phase shift,the balance condition of magnetization current issatisfied and the maximum amount of core saturation current is reduced. As a result, the current stress of switches is reduced and switching and core losses are reduced. So, the size, weight and the cost of thecore of the power transformer will reduce. Also, using leakage inductance of the power transformer, the series-resonance circuit is provided soft switching condition is guaranteed. Suggested power modulator,is able to control the peak and average output power with the minimum loss. The maximum power of a microwave oven is about 1000 w and its average power is 250 W which is controlled proportionally to theinverter on-state periods. Other advantages to the proposed design are simplicity of the power circuit,decrease in the number of switching elements, decrease in the switching losses, and decrease in the leakage inductance of the power transformer. The design results have been verified through simulated ofthe PSCAD software and laboratory tests.

    Keywords: Half-Bridge Converte, Power Modulator, Magnetron tube, Phase Shift, Series Resonant
  • Shahram Samadi, Morteza Valizadeh *, Mehdi Chehel Amirani Pages 21-30
    Using of compressive sensing in radar systems caused to eliminate the matched filter from receiver, and to reduce the required receiver analog-to-digital conversion bandwidth in radar systems. One of compressive sensing parameters is measurement matrix. Measurement matrix for radar systems is usually random matrix. Although exact recovery of signal using random matrices is possible with high probability and this matrix is incoherent with every basis matrix but implementation of that is impossible in practice. So it is useful to use deterministic matrices as measurement matrix. One of these matrices is Alltop matrix that obtained from Alltop sequence. There are limitations in use of this matrix for compressive sensing. We not only will resolve These limitations in this article but also will present a suitable alternative for matched filter block based on compressive sensing that has better performance in comparison to matched filter and can reconstruct radar targets with lower error than matched filter.
    Keywords: Compressive Sensing, Radar, Measurement Matrix, Matched Filter, Alltop Matrix
  • Fatemeh Hamedanigolshan *, Ehsan Yazdian Pages 31-45
    Microdoppler is a new subject in radar signal processing with a research history of about twenty years. Radial velocity of targets relative to radar position, causes doppler frequency shift of return signal to radar. In addition to radial velocity of target fuselage, many targets consist of components which have small scale motions which results in frequency modulation around the main doppler frequency shift. Vibrations of the motor components and fuselage of airplanes and blade rotation of helicopters are some examples of these types of small scale motions which produce periodic doppler shifts known as microdoppler. Extraction of microdoppler shift and its properties is very important in target classifications and estimating many parameters of the target. In this study we focus on microdoppler properties of return signal of radar from helicopter. Estimation of helicopter parameters such as number of blades, their length and velocity of angular rotation and finally identification of helicopter type are aims of this research. For this purpose, the previous methods for estimating the helicopter parameters are reviewed and classified.
    Keywords: MicroDoppler, Helicopter, Parameter Estimation, Radar
  • Ali Jabar Rashidi *, Reza Mohammadi Pages 47-59

    Multi-target ISAR imaging is one of the most important and challenging issues in radar imaging. Detection and imaging of targets at low altitudes and near the surface due to the presence of surface clutter is also a research topic in this area. If air targets are flying at low altitudes in the sea environment, the sea clutter will greatly affect the radar signals received from these targets and this problem will increase the difficulty of ISAR imaging. In this paper, that extracted from the results of a research project, an efficient algorithm is presented that can perform ISAR imaging of multiple targets at low altitude in the presence of sea clutter, despite the aforementioned challenges. In this algorithm, called target grouping, based on space-doppler adaptive processing (SDAP), the effect of sea clutter is reduced and then by compensating the translational motion of each target group, its image is formed. Target clustering (grouping) based on the similarity of translational motion parameters and image formation of each group in a frame are the most important parts of this algorithm. The results of software implementation and simulation show that it is possible to effectively reduce the effect of sea clutter using the SDAP method and successfully form a group image of targets in clusters with the proposed algorithm. This result is very important in practical issues such as detection and identification of air targets in the sea environment.

    Keywords: Inverse Synthetic Aperture Radar (ISAR), Multi-Target, SDAP, Sea Clutter
  • Hossein Mohammadzadeh *, MohammadHossein Sadrearhami, MohammadHossein Shams Pages 61-71

    Concealment and hiding of military equipment from the enemy is one of the most important issues in the design of this equipment. This hiding generally performed against microwave frequencies, and the quantity that minimized is the radar cross section (RCS). In order to measure the mentioned quantity, it is necessary to expose the target in an environment without reflection to electromagnetic waves and then to measure the reflected waves from it and thus determine the RCS. In most cases, RCS of an object is the desired in the absence of the ground effect. However, the object is exposed to the ground effect due to its position on the pylon, and in addition to measuring the real object, its image also be seen. One way to reduce the ground effect is to use metal fences. However, the edges diffraction and the large side lobe level of the reflected wave from these fences has made their use difficult. As shown, the use of resistive tapered fences solves both of the above problems. In this paper, for the first time, using 7 fences with tapered resistance and designing a desired arrangement for them, this effect has been removed in the form of five examples. Since the length of the fences is several meters and several tens of wavelengths, here the whole structure considered two-dimensional and therefore a two-dimensional moment code (2D-MoM), in addition to the asymptotic solution of CST software, used to analyze the structure.

    Keywords: Radar cross section measurement, impedance distribution synthesis, ground effect removal, impedance fences
  • Marzieh Nasri, Davoud Zarifi * Pages 73-78
    This paper deals with the design and simulation of a waveguide rotary joint using gap waveguide technology for millimeter wave applications. It contains two TE10 to TM01 mode converters and rotary junction between two circular waveguides. The mode used along the circular waveguide for rotational symmetry purpose is TM01.The most important advantage of using gap waveguide technology is its ability to decrease complexity and cost of fabrication especially in millimeter wave frequencies because there is no requirement of contact between the different parts of the rotary joint structure. The Simulation results show that at different rotation angles the insertion and return loss are better than 0.4 dB and 10 dB over 58.5 GHz to 61 GH frequency band.
    Keywords: Waveguide Rotary Joint, Gap Waveguide Technology, 60 GHz Band
  • Mohammad Abesht, Nima Azadi Tinat *, Homayoon Oraizi Pages 79-88
    The purpose of this article is design and development of an aperture coupling microstrip array antenna with high gain, high bandwidth, low side-lobe level. work with optimally design of element started. Then, the complete 512 element array was fed to all the elements by feeding and distributing the same power and gain was obtained over 30 dB. To reduce the side-lobe level, the feed network is designed with Taylor distribution so that the specific range required for each element, which is different from the other elements, is obtained and also, all elements of the array are fed in phase. The elements that are in the middle of the array receive the most power and the elements that are in the besides of the array receive the least power. This structure is designed with 512 elements in an array of 32 × 16, and the operating frequency of the antenna is 12.5 to 14.9 GHz, equivalent to 17% of bandwidth in the Ku band. The gain of this antenna is 29 dB and gain variations over the entire frequency range is low, which is desirable and the side-lobe level also varies between -22 dB and -29 dB on both of the E-plane and H-plane. Finally, a metal reflector plate was used to lower the Backlobe level, reaching F/B levels above 35 dB. The overall dimensions of the antenna are 576 mm × 288 mm.
    Keywords: Antenna Array, Radar, wideband, High Gain, Sidelobe Level, Nonuniform Distribution
  • Seyed Milad Hoseini, Seyed Mohammad Hashemi *, Peyman Hasani Pages 89-96

    In recent years, different researches have been done in the context of the sidelobe level suppression for the military and civilian porposes. In these studies, various methods have been considered to reduce the sidelobe level, such as: edging the antenna in different cases, surface impedance tuning, placing metal pills on the reflector surface, placing resonant and non-resonant elements on the edges around the antenna. In this article, the effect of focal length and diameter of parabolic reflector antenna on the suppression of the sidelobe level has been investigated and obtained by optimization without the use of complex and costly structures. Depending on the need for the maximum gain, the small size or the minimum sidelobe level, the antenna can be designed. According to the purpose of the minimum sidelobe level, the proposed antenna has a working frequency of 12.5GHz, gain of 39.07dBi, 4.967λ (11.9 Cm) depth, 39.24λ (94.11 Cm) diameter, 19.375λ (46.47 Cm) focal length, -44.91dB and -43.5dB Sidelobe level in E and H-Plane respectively. This antenna has sidelobe levels of -30.76 and -47.15 at frequencies of 6.5 and 18.5GHz.

    Keywords: Reflector Antenna, Sidelobe Level, reflector parameter optimization, focal length, diameter of reflector
  • Marziye Golabi *, Abbas Sheikhi, Mehrzad Biguesh Pages 97-109
    Frequency Diverse Arrays (FDAs), are kind of arrays in which a unique waveform is transmitted from each element by a small carrier frequency offset across the array elements. This small carrier frequency offset in frequency diverse array (FDA) radars leads to the interesting range-angle-time dependent beampattern of FDA radars which is different from the angle only dependent beampattern of phased arrays. In this paper, the received signal from a linear frequency diverse array radar is modeled and simulated and it is shown that this signal is a function of range and angle. Then by investigating the received signal from FDA radars more deeply, the possibility of target localization using one element receiver in these arrays is proved. Finally, based on the intrinsic coupling between the range and angle in FDA radars, the algorithm for target localization by one element receiver in one-target and multiple-target scenarios is proposed. The simulation results show the validity of the proposed algorithm.
    Keywords: Frequency Diverse Arrays, DOA estimation, Target Localization, range-angle coupling, Matched Filter
  • MohammadReza Eskandari * Pages 111-119

    Acquiring acceptable image qualitiy in microwave imaging is one of the challenging task in this field. This paper aims to investigate and compare modified level set method (MLSM) with four s‎tate-of-the-art methods i.e., distorted born iterative method (DBIM), contrast source inversion (CSI) method, linear sampling method (LSM) and multiple signal classification (MUSIC) method in image reconstruction and focuses on ‎quantitative ‎comparison ‎of them. Furthermore, three important criteria of image quality, namely accuracy, resolution and contrast, are quantitatively investigated for the aforementioned methods. The three quantitative methods of DBIM, CSI, and MLSM start with an initial guess of the scatterer profile and changing during an iterative process close to the actual scatterer. In spite of high amount of numerical computation in these methods, the resolution and contrast are high compared to the other two methods. As will be seen, the DBI and CSI methods are capable of completely resolving the two objects at 0.4λ and MLSM at 0.07λ. And also, MLSM provides more accurate reconstructions than the two others since the investigation domain is deformed to a smaller one.

    Keywords: microwave imaging, Electromagnetic Scattering, Reconstruction Methods, Inverse Scattering
  • Omid Mahdiyar, MohammadAli Pourmina *, AmirHooshang Mazinan, MohammadNaser Moghaddasi Pages 121-129

    In this paper a modified Gaussian pulse stimulus is employed to improve the accuracy of tumor detection inside breast phantom for 2D reconstructed image results in cylindrical setup of the microwave imaging system. This pulse shaping puts more energy at higher frequencies in contrast with conventional Gaussian in impulse radar. Hence a wider bandwidth is available to achieve higher accuracy for precise spatial localization. In the following a simulated cylindrical setup of the microwave imaging system with a modified stimulated pulse will be generated. The main purpose of this paper is employing a new stimulating pulse to detect a tumor from a biological phantom for 2D visualization of time-domain results. In order to achieve the goal the advantages of generating a novel confocal image-reconstructing algorithm based on back-projection method will be employed. The advantage conferred by “high resolution imaging” is that more energy is used at reflected signal than with conventional confocal imaging, subsequently a relatively lower spatial resolution in identifying the reflected signal is achieved. Simulated results are presented to validate the effectiveness of the proposed method for precisely calculating the time-dependent location of targets.

    Keywords: Radar, High-Resolution UWB Microwave Imaging System (UWB-MIS), Confocal Microwave Imaging Algorithm (CMIA), Gaussian Derivatives