عنوان پایان‌نامه

مطالعه و بهبود روشهای حذف توان برگشتی در رادارهای FMCW



    دانشجو در تاریخ ۳۱ شهریور ۱۳۹۴ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "مطالعه و بهبود روشهای حذف توان برگشتی در رادارهای FMCW" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی برق-الکترونیک-مدار وسیستم
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3206;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81395;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3206;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81395
    تاریخ دفاع
    ۳۱ شهریور ۱۳۹۴
    دانشجو
    جاوید رمضانی ورزقانی
    استاد راهنما
    ناصر معصومی
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    در بسیاری از ارتباطات مخابراتی و اندازه‌‌گیری‌‌های مبتنی بر فرکانس‌‌های رادیویی (مثل رادارها)، نیاز به ارتباط کاملاً دو طرفه وجود دارد. در این حالت فرسـتنده و گیرنده همزمان مشـغول به کارند که به سیستم‌‌های STAR مشهور هستند. در این نوع ارتباط، چالشی که در نگاه اول نمود پیدا می‌‌کند، وجود امواج مزاحم تولید شده فرستنده در گیرنده است. بنابراین یکی از مهمترین مسائلی که برای عملکرد صحیح چنین فرسـتنده-گیرنده‌‌هایی باید بررسی شود، نشتی سیگنال فرستنده به گیرنده است. توان نشتی از فرستنده به گیرنده باید کنترل شود تا حساسیت گیرنده را خراب نکند. مشکل زمانی شدیدتر می‌‌شود که سیگنال نشتی قوی باشد که می‌تواند طبقه ورودی گیرنده را اشباع کند. از طرفی در اکثر این نوع سیستم‌‌ها تمایل به استفاده از یک آنتن وجود دارد که در این حالت از آنتن، همزمان انتشار و دریافت امواج صورت می‌‌گیرد. با استفاده از یک آنتن مشترک، مسأله‌‌ی نشت توان حادتر شده و نیاز به توجه بیشتری دارد. رادارهای موج پیوسته مدوله شده با فرکانس (FMCW) زیر مجموعه‌‌ی سیستم‌‌های STAR هستند که در حوزه‌های وسیعی از کاربردهای تجاری، صنعتی و نظامی مورد استفاده قرار می‌گیرند. دقت اندازه‌‌گیری یکی از مهمترین مشخصه‌‌های یک رادار است ولی وجود محدودیت‌های نظری برای افزایش دقت اندازه‌گیری و وجود ناایده‌آلی‌‌ها در سیستم رادار، دقت اندازه‌گیری فاصله را کاهش می‌دهند. نویز فاز، جاروب غیر خطی فرکانس و نشتی فرستنده به گیرنده، از مهمترین علل ایجاد ناایده‌‌آلی‌‌ها هستند. مسأله‌‌ی اصلی در این پایان‌‌نامه، نشتی توان از فرستنده به گیرنده است که پس از بررسی اثرات آن، سعی شده، با ارائه راهکارها و روش‌‌های مدار-سیستمی اثرات ناشی از نشت توان را تا حد امکان کاهش و عملکرد رادار را بهبود داد. سعی بر آن است که با ارائه ساختاری، علاوه بر استفاده از یک آنتن برای ارسال و دریافت، بتوان ایزولاسیون بالایی بین فرستنده و گیرنده داشت. دو حذف‌‌کننده با ساختار ساده پیشنهاد شده که بدون استفاده از حلقه فیدبک، ایزولاسیون با پهنای باند زیادی تأمین می‌‌کنند. با ساخت و اندازه‌‌گیری حذف‌‌کننده‌‌ی نیمه‌‌متقارن پشنهادی، نشان داده شده است که ایزولاسیون سرکولاتور مورد مطالعه بیش از dB20 در مرکز باند کاری آن افزایش داشته است. در انتها روش کاری جایگزین برای رادارهای FMCW مرسوم پیشنهاد شده است. در رادارهای FMCW مرسوم با افزایش برد رادار یا با افزایش سرعت رادار (افزایش نرخ جاروب)، فرکانس ضربانی که در باند پایه تولید می‌‌شود، در محدوده‌‌ی وسیعی تغییرات خواهد داشت و این به معنی پهن باند شدن، باند پایه است. بنابراین با بیشتر شدن پهنای باند فیلتر باند پایه، طیف بیشتری از سیگنال‌‌های نشتی وارد باند کاری می‌‌شود. برای کاهش پهنای باند IF، رادار FMCW با فرکانس ضربان باند باریک پیشنهاد شده است. با این روش محدوده‌‌ی تغییرات فرکانس ضربان در باند پایه، در یک محدوده‌‌ی مشخص نگه داشته می‌‌شود. در نتیجه با استفاده از یک فیلتر باند باریک در باند پایه تا حد زیادی اثرات نامطلوب نویز و سیگنال‌‌های نشتی کاهش می‌‌یابد. واژه‌‌های کلیدی: ارسال و دریافت همزمان، رادارهای موج پیوسته مدوله شده با فرکانس (FMCW)، توان نشتی، حذف‌‌کننده‌‌ی توان نشتی
    Abstract
    In many telecommunications and wave-based measurements (such as RADAR) require full duplex communication. In this situation transmitter and receiver are working at the same time which are known Simultaneous Transmission and Reception systems (STAR). The first challenge in the STAR systems is the presence of interference of transmitter to receiver. In other words one of the most important issues in these transceivers is leakage of transmitter to receiver that should be investigated. Leakage power must be controlled which doesn’t reduce the sensitivity of the receiver. The problem becomes more severe when the transmitter leakage signal is strong which saturates the input block of the receiver. On the other hand, in most of the STAR systems there is tendency to use an antenna. In this case the antenna emission and reception are performed simultaneously. Using a common antenna, power leakage problem has become more acute and require more attention. Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) Radars are subset of STAR systems which are widely used in commercial, industrial and military applications. One of the most important characteristics of a radar is range resolution. But despite theoretical limitations and non-idealities of the radar systems deduce the range resolution. Phase noise, non-linear frequency sweep and transmitter leakage to receiver are the most important cause of non-idealities. The main issue in this thesis is leakage power from the transmitter to the receiver. After the investigating the effects of the transmitter leakage has tried to provide circuit-system approaches to be reduced the effects as much as possible. As a result, improved radar performance. An attempt to provide a structure which there is high isolation between transmitter and receiver in addition to using a common antenna. Two open-loop canceller with simple structure are proposed they could improve isolation. After fabricating and measuring the proposed semi-symmetrical canceller is shown that the isolation of used circulator is enhanced more than 20dB on center of its bandwidth. Finally, alternative procedure is proposed for conventional FMCW radars. In conventional FMCW radars with increasing radar range or with increasing radar speed (sweep rate), the beat frequency which produces in baseband will vary in a wide range and this means that the baseband has spreaded. So with increasing the bandwidth of baseband filter, a greater spectrum of leakage signal enters into the working band. FMCW radar with narrow band beat frequency proposed to reduce the IF (Intermediate Frequency) bandwidth. With this method, the variation rate of beat frequency in baseband had held in a specified range. As a result, using with a narrow band filter at IF greatly reduces the adverse effects of noise and leakage signal. Keyword: Simultaneous Transmission and Reception (STAR), Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW), Leakage Signal, Leakage Canceller