ارایه یک شکل موج جدید جهت کاهش تزویج در رادارهای پالس و دهانه مصنوعی مبتنی بر کدینگ فرکانسی تصادفی مثبت و منفی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای، دانشگاه صنعتی مالک اشتر ، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر ، تهران، ایران

چکیده

رادارهای پالس و دهانه‌ی مصنوعی (SIAR) از دسته رادارهای چند‌ ورودی و چند خروجی می‌باشند. در این رادارها از فرکانس‌های حامل متفاوت و متعامد استفاده می‌شود. SIAR یک رادار چهاربعدی (4-D) محسوب می‌شود. آن‌ها دارای ویژگی‌هایی مانند قابلیت کشف و آشکارسازی اهداف RCS کم، احتمال کشف کم، مقاوم در مقابل موشک‌های ضد انتشار و کشف و ردگیری هم‌زمان چندین هدف می‌باشند. در SIAR فاز سیگنال‌های دریافتی رابطه‌ی غیرخطی با برد و زوایای هدف دارد لذا یک تزویج بین برد و زوایای هدف وجود دارد. به‌گونه‌ای که بروز خطا در استخراج برد موجب بروز خطا در استخراج زاویه و برعکس می‌شود. برای مقابله با این چالش از روش طراحی شکل موج مناسب مبتنی برکدهای فرکانسی در ارسال استفاده می‌شود. تاکنون روش‌‌هایی مانند طراحی شکل موج‌های مبتنی بر کدهای فرکانسی ترتیبی، ترتیبی مثبت و منفی و تصادفی ارایه شده است. در این مقاله یک روش جدید به همراه روابط ریاضی برای یک آرایه‌ی خطی تحت عنوان کدهای فرکانسی تصادفی مثبت و منفی پیشنهاد می‌شود. با شبیه‌سازی نشان می‌دهیم که نتایج در مقایسه با روش‌های قبلی در کاهش تزویج حداقل به میزان 3dB بهبود پیداکرده است. همچنین نشان خواهیم داد عملکرد روش پیشنهادی پس از انجام انتگرال‌گیری و تجمیع پالس‌ها در گیرنده در مقایسه با روش‌های قبلی به شکل محسوسی بهتر می‌باشد. به‌عنوان‌مثال میزان تزویج پس از 10 دوره انتگرال‌گیری بیش از 5dB در مقایسه با روش ترتیبی مثبت و منفی کاهش می‌یابد. در ضمن در این روش جدید به دلیل تغییر تصادفی کد‌های فرکانسی از مزایای چابکی کدهای فرکانسی نیز بهره می‌بریم. همچنین این بهبودها درروش جدید بدون تحمیل محاسبات جدید و پیچیده حاصل می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A Novel SIAR Transmitting Waveform to Reduce Coupling Based on Positive and Negative Random Carrier Frequency Coding

نویسندگان [English]

  • قاسم Asadi 1
  • Reza Fatemi Mofrad 2
1 PhD student, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Malik Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

The Synthetic Impulse and Aperture Radar (SIAR) considered as a Multi Input and Multi Output (MIMO) radar with different orthogonal carrier frequencies. SIAR is a four-dimensional (4-D) radar and has abilities such as safety against anti-radiation missiles (ARM), stealth targets detection, low probability of interception (LPI), multi targets detection and tracking and etc. In these radars, the phase of the received signals in the receiver is a non-linear function of range and angles, thus there is a coupling between the range and the angles. One of the most important challenges in these radars is coupling between range and angle. Due to this coupling, the range error causes the angle error and vice versa. To reduce coupling, radar designers usually design transmitting waveform based on carrier frequency coding. Previously, some methods such as designing waveforms based on sequential carrier frequency coding, positive and negative sequential carrier frequency coding and random carrier frequency coding were presented. In this article a new method under title of positive and negative random frequency coding is proposed. The geometrical and mathematical equations of coupling for a linear array are presented. Based on simulation results, it’s shown that proposed method reduces coupling and side lobe level by at least 3dB more than previous methods. It’s shown that the performance of the proposed method after integration in the receiver will be significantly better than previous methods. For example, after 10 pulses integration, the coupling decreases by more than 5 dB compared to the positive and negative sequential method. These improvements in the proposed method are achieved without imposing excessive and complex calculations. In addition, the frequency codes have a random distribution between transmitters, so the benefits of frequency agility are also obtained. Also, these improvements are achieved without imposing new and complex calculations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • MIMO
  • SIAR
  • Coupling of Angle and Distance
  • Transmitting Waveform
  • Carrier Frequency Coding
  • DBF

Smiley face

مراجع

[1]     M. Ahmadi, K. Mohamed-pour, M. Alaee and M. A. Sebt, “Moving Target Detection in Airborne Widely Separated Phased MIMO Radar Using Generalized Subspace Detector,”  Journal of  Radar, 6 Vol. 2, No. 1, 2014. (In Persian)
[2]     DUOFANG, Chen; BAIXIAO, Chen; SHOUHONG, Zhang. Multiple-input multiple-output radar and sparse array synthetic impulse and aperture radar. In: 2006 CIE international conference on radar. IEEE, 2006. p. 1-4.‏   
[3]     A.S luse, H. Monina, D. muller et al., Experimental results on RIAS digital beam forming radar, international radar conference on radar, Landan, Uk, (1996), pp. 505-510
[4]     BAIXIAO, Chen, et al. Analysis and experimental results on sparse-array synthetic impulse and aperture radar. In: 2001 CIE International Conference on Radar Proceedings (Cat No. 01TH8559). IEEE, 2001. p. 76-80
[5]     CHEN, Baixiao; WU, Jianqi. Synthetic impulse and aperture radar (SIAR): a novel multi-frequency MIMO radar. John Wiley & Sons, 2014.‏ 
[6]     ZHANG, Q. W.; BAO, Z.; ZHANG, Y. H. A novel method to from transmitting beam based on receiving array. Mod. Rad., 1992, 14.3: 41-51 
[7]     JIANQI, Wu, et al. Researches of a new kind of advanced meter wave radar. In: 2001 CIE International Conference on Radar Proceedings (Cat No. 01TH8559). IEEE, 2001. p. 71-75
[8]     JIANQI, Wu; RUILONG, He; KAI, Jiang. Researches of a new kind of advanced metric wave radar. In: Proceedings of the 1999 IEEE Radar Conference. Radar into the Next Millennium (Cat. No. 99CH36249). IEEE, 1999. p. 194-197
[9]     BAIXIAO, Chen, et al. Experimental system and experimental results for coast-ship Bi/multistatic ground-wave over-the-horizon radar. In: 2006 CIE International Conference on Radar. IEEE, 2006. p. 1-5
[10] BAIXIAO, Chen; HONGLIANG, Liu; SHOUHONG, Zhang. Long-time coherent integration based on sparse-array synthetic impulse and aperture radar. In: 2001 CIE International Conference on Radar Proceedings (Cat No. 01TH8559). IEEE, 2001. p. 1062-1066
[11] CHEN, Baixiao. Researches on 4-Dimensional Tracking and Long-time Coherent Integration for Synthetic Impulse and Aperture Radar. Doctoral Dissertation (in Chinese), 1997
[12] BAO, Zheng; ZHANG, Qingwen. A new style metric wave radar–synthetic impulse and aperture radar. Modern Radar, 1995, 17.1: 1-13
[13] CHEN, Baixiao; ZHANG, Shouhong. Performance analysis of pulse compression using phase-coded signals for sparse-array synthetic impulse and aperture radar. Journal of Electronics (China), 1998, 15: 332-338
[14] CHEN, Baixiao, et al. The applications and future of synthetic impulse and aperture radar. In: 2016 CIE International Conference on Radar (RADAR). IEEE, 2016. p. 1-5
[15] WU, Jian-qi; XU, Jin. Some issues in the development of metric surveillance radar. In: 2013 International Conference on Radar. IEEE, 2013. p. 6-10
[16] CHEN, B.; ZHANG, S. 4-Dimensional ambiguity function and resolution of sparse-array synthetic impulse and aperture radar. Signal Processing, 1998, 44: 33-37
[17] CHEN, Baixiao; ZHANG, Shouhong. Study of frequency coding of transmitting signals for sparse-array synthetic impulse and aperture radar. ACTA Electronica Sinica, 1997, 25: 64-68
[18] ZHAO, Yongbo; LIU, Maocang; ZHANG, Shouhong. The grating lobe induced by the coupling of range and direction in siar and its elimination. Electronics and Information Technology Magazine, 2001, 23.4: 360-364
[19] ZHANG, Xue, et al. A SIAR transmitting waveform design approach based on positive and negative sequential carrier frequency coding. In: IECON 2018-44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. IEEE, 2018. p. 2795-2801 
[20] ALIABAD, Pourya Yaghoubi; SOLEIMANI, Hossein. A New Method for SIAR Transmitting Waveforms to Reduce the Range-Angle Coupling. IEEE Sensors Letters, 2021, 5.11: 1-4.
[21] YAGHOUBI ALIABAD, Pourya; SOLEIMANI, Hossein; SOLEIMANI, Mohammad. A new method for Synthetic Impulse and Aperture Radar transmitting waveform design based on non‐sequential positive, negative and random carrier frequency coding with dot product approach. IET Radar, Sonar & Navigation, 2022, 16.1: 170-181
رادار
دوره 10، شماره 2 - شماره پیاپی 28
شماره پیاپی 28، فصلنامه پاییز و زمستان
دی 1401

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 26 شهریور 1401
  • تاریخ بازنگری: 29 آذر 1401
  • تاریخ پذیرش: 18 بهمن 1401
  • تاریخ انتشار: 01 دی 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار