تبلیغات
برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات. - جنگ الکترونیک

برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

مقدمه 



EW هنر و علمی است برای محافظت از استفاده دوستانه از طیف الكترومغناطیسی در عین ممانعت از استفاده خصمانه از آن. طیف الكترومغناطیسی شامل بسامدهای DC طیف مرئی و فراتر از آن است و لذا EW طیف كامل بسامد رادیویی، طیف فروسرخ، نوری و فرابنفش را در بر میگیرد.

 

 

(1-1) بخشهای مختلف جنگ الكترونیك عبارتند از : ESM ، ECM ، ECCM ، سلاحهای ضد تشعشعی

مطابق دسته بندی فوق EW بصورت كلاسیك چنین طبقه بندی میشود : 
- اقدامات پشتیبانی الكترومغناطیسی (ESM) كه بخش گیرنده EW است. 
- اقدامات ضد الكترونیكی (ECM) شامل اخلال، خاشاك (chaff) و فلیر (شعله زن) است كه به منظور مختل كردن سیستمهای راداری، مخابرات نظامی و سلاحهای جستجوگر گرما به كار میروند. 
- اقدامات ضد ضد الكترومغناطیسی (ECCM) كه شامل تمهیداتی است كه در طراحی و عملیات سیستمهای راداری و مخابرات نظامی در نظر گرفته میشود تا با اثرات ECM ....

مقابله كند.

 



 

سلاحهای ضد تشعشع (ARW) و انرژی هدایت شده (DEW) بخشی از EW محسوب نمیشدند با اینكه ارتباط تنگاتنگی با EW دارند. آنها در قسمت سلاحها قرار میگرفتند. 
در سالهای اخیر زیر بخشهای جنگ الکترونیکی مطابق (1-2) در بسیاری از کشورها مجددا تعریف شده اند. در حال حاضر تعریفهای پذیرفته شده در NATO عبارت اند از : 
- پشتیبانی جنگ الکترونیکی (ES) که همان ESM پیشین است. 
- حمله الکترونیکی (EA) که همان ECM پیشین را در بر میگیرد، با این که سلاحهای ضد تشعشع و هدایت شده انرژی نیز به آن اضافه شده اند. 
- حفاظت الکترونیکی (EP) که همان ECC, پیشین است. 
ESM (یا ES) با مباحث جاسوسی سیگنالی (SIGINT) شامل جاسوسی مخابراتی مباحث (COMINT) و جاسوسی الکترونیکی (ELINT) کاملا تفاوت دارد، اگر چه تمام این به دریافت پیامهای ارسالی دشمن مربوط میشود. این تفاوتها که با افزایش پیچیدگی سیگنالها روز به روز نامشخصتر میشوند. مربوط به مقتضیاتی است که با توجه به آنها پیامهای ارسالی دشمن دریافت میشوند. 

(1-2) جنگ الکترونیکی شامل EP یا ECCM پیشین، EA یا ECM پیشین + سلاحهای ضد تشعشع و سلاحهای انرژی هدایت شده، ES یا ESM پیشین است. 

COMINT - سیگنالهای مخابراتی دشمن را به منظور گرفتن اطلاعات جاسوسی از سیگنالهایی که حامل این اطلاعات هستند، دریافت میکند. 

ELINT - سیگنالهای غیر مخابراتی دشمن را به منظور تعیین جزئیات سیستمهای الکترومغناطیسی دشمن دریافت میکند تا بتواند اقدامات الکترومغناطیسی را برای آنها تدارک ببیند. بنابراین سیستمهای ELINT معمولا مقادیر زیادی داده را در مدت زمانهای طولانی جمع آوری میکنند تا بتوانند تحلیلهای مفصلی ارائه دهند.

ESM/ES - از طرف دیگر این قسمت سیگنالهای دشمن (اعم از مخابراتی و غیرمخابراتی) را، با هدف انجام اقدامی عاجل بر روی این سیگنالها و یا سلاحهای مرتبط با این سیگنالها، جمع آوری میکند. سیگنال دریافتی را میتوان مختل کرد و ای اطلاعات دست نخورده را به بخشی با قابلیت پاسخی مرگبار ارجاع داد. سیگنالهای دریافتی را میتوان جهت اطلاع از موقعیت محل استفاده کرد که شامل شناسایی نوع و محل نیروهای دشمن، سلاحها، یا امکانات الکترونیکی او میشود. سیستمهای ESM/ES بطور عمده داده های سیگنالی بسیاری را جمع آوری میکند تا بتواند میزان کارایی بالایی را با پردازشهای کمتری تامین کند. سیستمهای ESM/ES بطور عمده مشخص میکنند کدام یک از گسیلگرهای شناسایی شده در حال کار هستند و موقعیت آنها کجاست. 

 

مفاهیم پایه ای ریاضیات – بخش اول 

1-2) مقادیر و معادلات بر اساس dB 

در تمام فعالیتهای حرفه ای که در آنها مباحث انتشار رادیویی بررسی میشوند، قدرت سیگنالها، بهره ها و اتلافها عمدتا به شکل dB بیان میشوند. بدین ترتیب میتوانیم از شکل dB معادلات که استفاده از آنها راحتتر از شکاعادی معادلات است استفاده کنیم. 
هر عددی که به شکل dB بیان میشود لگاریتمی است و این امر بدان معناست که ما به راحتی میتوانیم اعدادی را که مقدار آنها چند مرتبه با یکدیگر متفاوت است به راحتی با هم مقایسه کنیم. برای راحتی ما اعدادی را که به شکل غیر dB بیان میشوند را «خطی» مینامیم تا بتوانیم آنها را از شکل لگاریتمی dB اعداد متمایز کنیم. اعداد بیان شده بر حسب dB دارای این مزیت هستند که کار کردن با آنها بسیار راحت است: 
- برای ضرب کردن اعداد خطی، لگاریتمهای آنها را با هم جمع کنیم. 
- برای تقسیم کردن اعداد خطی، لگاریتمهای آنها را از هم کم میکنیم. 
- برای محاسبه توان n ام یک عدد خطی، لگاریتم آن را بر n ضرب میکنیم. 
- برای محاسبه ریشه n ام یک عدد خطی، لگاریتم آن را بر n تقسیم میکنیم. 
برای اینکه بیشترین استفاده را از این تسهیلات ببریم، باید اعداد را در همان مراحل اولیه به شکل dB بنویسیم و در مراحل نهایی آنها را به شکل خطی برگردانیم (در صورت نیاز). در بیشتر حالتها در مراحل نهایی نیز جوابها به شکل dB باقی میمانند. 
درک این مطلب مهم است که هر عددی که بر حسب dB بیان میشود باید به صورت یک نسبت باشد (که به صورت لگاریتم در آمده است). مثالهای معمول آن بهره تقویت کننده ها و آنتنها و اتلاف در مولدها یا انتشارهای رادیویی است. 


1-1-2) تبدیل اعداد خطی و لگاریتمی به یکدیگر 

هر عدد خطی (N) به کمک فرمول زیر به شکل dB تبدیل میشود: 

 

N (dB) = 10 Log (N)



اعداد بر حسب dB به کمک فرمول زیر به اعداد خطی تبدیل میشوند: 

 




2-1-2) مقادیر مطلق بر حسب dB 

برای بیان مقادیر مطلق به شکل dB ، ابتدا آنرا بصورت نسبتی از یک مقدار ثابت معلوم در میاوریم. بهترین مثال، محاسبه توان سیگنالها بر حسب dBm است. برای تبدیل توان سیگنال به dBm ، ابتدا آنرا بر 1 میلی وات تقسیم، و سپس آنرا را به شکل dB تبدیل میکنیم. 
مثلا 4 وات معادل 4000 میلی وات است. پس 4000 را به شکل dB تبدیل میکنیم تا مقدار 36 dBm بدست آید. حرف m نشان میدهد که نسبت به میلی وات حساب شده است. 

 

10 Log (4000) = 10 * 3.6 = 36 dBm



سپس برای تبدیل به وات داریم 

 

AntiLog (36 / 10) = 4000 mw = 4 watts




تعاریف عمومی dB 

dBm = 1 میلی وات / توان بر حسب dB ( برای بیان قدرت سیگنال استفاده میشود.) 

dBW = 1 وات / توان بر جسب dB ( برای بیان قدرت سیگنال استفاده میشود.) 

dBsm = 1 متر مربع / مساحت بر حسب dB ( برای بیان مساحت آنتن یا سطح مقطع راداری استفاده میشود.) 

dBi = بهره آنتن بر حسب dB نسبت به بهره آنتن همسانگرد ( صفر dBi بنابه تعریف، بهره آنتن همه جهتی (همسانگرد) است.) 


3-1-2) معادلات dB 

برای راحتی کار ما از تعدادی از معادلات dB استفاده میکنیم. این معادلات یکی از شکلهای زیر را دارد، اما میتواند هر تعداد جمله ای داشته باشد: 

 

A (dBm) ± B (dB) = C (dBm) 

A (dBm) – B (dBm) = C(Db) 

A (Db) = b (dB) ± N Log (عددی که بر حسب dBنیست)



که در آن، N مضربی از 10 است. 
معادله آخر در جایی که لازم است مربع (یا توانهای بالاتر) عدد ضرب شود استفاده میشود. 
مثال مهم معادله آخر ، معادله اتلاف پخشی در انتشار رادیویی است: 

 



که در آن،  ، اتلاف پخشی (بر حسب dB) – d ، طول مسیر مخابراتی (بر حسب km) – f ، بسامد ارسال (بر حسب هرتز) است. 
عامل 32 سبب میشود عدد خروجی با توجه به واحد ورودیها بصورت عددی با واحد مطلوب بدست آید. این عامل در واقع از مربع عدد π4 (4 ضربدر عدد پی) تقسیم بر مربع سرعت نور و ضرب و تقسیم بر عاملهایی که تغییر واحد را پدید میاورند و سپس تبدیل به dB و گرد کردن آن بصورت یک عدد صحیح بدست میاید. نکته مهم در مورد ضریب 32 (و معادله ای که آنرا در بر میگیرد) این است که این عدد هنگامی درست است که بقیه ورودیها دقیقا بر اساس واحدهای مورد نظر بیان شوند. فاصله باید بر حسب کیلومتر و بسامد کار بر اساس مگاهرتز باشد وگرنه عامل اتلاف مقدار درستی نخواهد داشت.

 

 

2-2) معادله پیوند (لینک) برای تمام عملکردهای EW 

عملکرد تمامی انواع رادار ، مخابرات نظامی ، جاسوسی سیگنالها و سیستمهای اخلالگر را میتوان بر اساس پیوندهای جداگانه مخابراتی تحلیل کرد. هر پیوند مخابراتی شامل یک فرستنده و یک گیرنده و هر وسیله ای است که مابین فرستنده و گیرنده بر سر راه انرژِی الکترومغناطیسی هنگام عبور آن از فرستنده به سمت گیرنده قرار میگیرد. فرستنده ها و گیرنده ها میتوانند اشکال متفاوتی داشته باشند. برای مثال هنگامی که یک پالس راداری از بدنه هواپیمایی منعکس میشود، مکانیسم انعکاس را میتوان مشابه یک فرستنده تصور کرد. هنگامی که پالس منعکس شده از بدنه هواپیما جدا شد ، از همان قوانین انتشاری پیروی میکند که هر دستگاه گیرنده – فرستنده با کلید مکالمه تلفنی هنگام ارسال مکالمات از آن بهره میگیرد. 


2-2-1) پیوندهای یک طرفه 

پیوند پایه مخابراتی و یا به عبارتی دیگر پیوند یک طرفه مخابراتی از یک فرستنده (XMTR) ، یک گیرنده (RCVR) ، آنتنهای گیرنده و فرستنده ، و مسیر انتشار مابین دو آنتن تشکیل شده است. شکل 2-1 اتفاقاتی را که برای قدرت سیگنال رادیویی در مسیر بین فرستنده و گیرنده میافتد ، نشان میدهد. این شکل قدرت سیگنال را بر حسب dBm و افزایش و کاهش قدرت سیگنال را بر حسب Db نشان میدهد. 

شکل 2-1 پیوند مخابراتی واقع در خط دید و در هوای مطلوب را نشان میدهد ( آنتنهای فرستنده و گیرنده میتوانند همدیگر را «ببینند» و بعلاوه مسیر انتشار بین آن دو خیلی به زمین و یا آب نزدیک نیست ). سیگنال با قدرتی معلوم بر حسب dBm فرستنده را ترک میکند ، سپس قدرت آن به میزان بهره آنتن فرستنده «افزایش» میابد ( اگر آنتن از یک ، یعنی صفر dB ، کمتر باشد ، قدرت سیگنال خروجی از آنتن کمتر از قدرت سیگنال خروجی از فرستنده است ) قدرت سیگنال خروجی آنتن فرستنده را قدرت موثر تشعشعی (ERP) مینامند و عمدتا بر حسب dBm بیان میشود. سیگنال تشعشع شده هنگام انتشار مابین آنتنهای فرستنده و گیرنده تحت تاثیر عوامل زیادی تضعیف میشود. 

 



برای محاسبه سطح سیگنال دریافتی باید قدرت فرستنده (بر حسب dBm) را بر حسب dBm با بهره آنتن فرستنده جمع (بر حسب dB) ، اتلاف پیوند (بر حسب dB) را کم ، و بهره آنتن گیرنده را (بر حسب dB) اضافه کرد. 

برای یک پیوند در خط دید و در هوای مطلوب ، عوامل تضعیف کننده صرفا اتلاف پخشی و فضای آزاد و اتلاف اتمسفر است. قدرت سیگنال به کمک بهره آنتن گیرنده افزایش میابد ( که بسته به نوع آنتن میتواند عددی مثبت یا منفی باشد ). سیگنال در نهایت با «توان گیرنده» به گیرنده میرسد. 

فرایندی که در شکل نشان داده شده است ، «معادله پیوند» و یا «معادله پیوند به شکل dB» نام دارد. اگر چه «معادله پیوند» در واقع به مجموعه ای از چند معادله اطلاق میشود که به کمک آن میتوان قدرت سیگنال را در هر نقطه در فرایند انتقال بر اساس سایر اجزا محاسبه کرد. 

مثال: 
توان فرستنده ( 1 W) = +30 dBm 
بهره آنتن فرستنده = +10 dB 
اتلاف پخشی = 100 dB 
اتلاف اتمسفر = 2 dB 
بهره آنتن گیرنده = +3 dB 

 

توان گیرنده = +30 dBm + 10 dB – 100 dB – 2dB + 3dB = -59 dBm




2-2-2) اتلافهای انتشار 

دو جز مهم در معادله پیشگفته اتلاف پخشی (اتلاف فضایی) و اتلاف اتمسفر است. هر دوی این عاملهای اتلاف انتشار با فاصله انتشار و بسامد ارسال تغییر خواهد کرد. ابتدا اتلاف پخشی را از نوموگراف شکل 2-2 استخراج میکنیم. برای استفاده از این شکل ، خطی را از بسامد در سمت چپ به فاصله در سمت راست رسم میکنیم. محل تقاطع این خط با مقیاس میانی اتلاف پخشی را برحسب dB نشان میدهد. برای مثال بسامد 1 گیگاهرتز و فاصله 20 کیلومتر ، اتلاف 119 dB را نشان میدهد. همچنین فرمول ساده ای برحسب dB برای محاسبه اتلاف پخشی وجود دارد: 

Ls(Db) = 32.4 + 20 log ( فاصله به کیلومتر ) + 20 log ( بسامد به مگاهرتز ) 

در نظر داشته باشید این محاسبات برای انتشار در خط دید و هوای مطلوب است. عامل 32.4 با توجه به انواع تبدیل واحدها جور میشود تا جواب نهایی درست باشد و فقط در حالتی که فاصله برحسب کیلومتر و بسامد برحسب مگاهرتز باشد معتبر است. وقتی معادله پیوند با تقریب 1 dB مدنظر باشد ، عامل 32.4 نوعا 32 نوشته میشود. 

نکته دیگر در ارتباط با اتلاف پخشی این است که اتلافی که توسط نوموگراف و فرمول پیشگفته به دست می آید مربوط به اتلاف پخشی بین دو آنتن همسانگرد ( با بهره واحد یا صفر دسیبل) است. این مساله کار را راحت تر میکند زیرا بهره آنتنهای گیرنده و فرستنده جداگانه به حاصل اضافه میشود. این فرمول با توجه به این حقیقت به آمده است که آنتن همسانگرد فرستنده انرژی خود را بطور یکنواخت روی یک کره پخش میکند بطوری که انرژی ERP روی سطح کره بزرگ شونده بطور یکنواخت پخش میشود. یک آنتن گیرنده همسانگرد دارای سطح موثری است که تابعی از بسامد است. سطح موثر آنتن گیرنده مقدار سطح کره ای (با شعاع برابر با فاصله بین فرستنده و گیرنده) را مشخص میکند که یک آنتن با با بهره واحد میتواند جمع آوزی کند. فرمول اتلاف پخشی نسبت به سطح کل کره مورد نظر به سطح آنتن همسانگرد در بسامد کار است. (این فرمول را خودتان پیدا کنید!) 

اتلاف اتمسفر عنصری غیرخطی است ، لذا بهترین کار این است که مقدار آن را به کمک شکل 3-2 به دست آوریم. در این مثال ، بسامد ارسالی 50 گیگاهرتز است. خطی را در بسامد 50 گیگاهرتز به سمت نمودار رسم کرده و سپس از نقطه تماس به سمت چپ حرکت کنید تا مقدار اتلاف اتمسفر بر حسب dB بر km بدست آید. در این مثال مقدار بدست آمده 0.4 dB است لذا عبور سیگنال 50 گیگاهرتز در فاصله 20 کیلومتر معادل 8 Db اتلاف اتمسفر دارد. توجه داشته باشید که در بسامدهایی که عمدتا در پیوندهای نقطه به نقطه در مخابرات تاکتیکی استفاده میشود ، اتلاف اتمسفر در بسامدهای ریز و موجی و موجهای میلی متری و در انتقال رفت و برگشتی بین زمین و ماهواره بسیار مهم میشود. 


2-2-3) حساسیت گیرنده 

اگر چه حساسیت گیرنده را بطور کامل در مطالب بعدی بررسی خواهیم کرد ، لازم به ذکر است که حساسیت گیرنده به عنوان کوچکترین سیگنالی (از نظر قدرت) تعیین میشود که گیرنده هنوز قادر است خروجی صحیحی را تولید کنید. 

اگر توان دریافتی دست کم برابر با حساسیت گیرنده باشد ، ارتباط مخابراتی بر روی پیوند امکان پذیر میشود. مثلا اگر توان دریافتی 59- dBm و حساسیت گیرنده 65- dBm باشد ارتباط مخابراتی امکان پذیر میشود. به علت اینکه سیگنال دریافتی از نظر توان 6 dB بالاتر از مشخصات حساسیت گیرنده است ، میگوئیم حاشیه امنیت پیوند 6 dB است. 


2-2-4) برد موثر 

در حداکثر مسافت ممکن برای پیوند ، توان دریافتی با حساسیت گیرنده برابر خواهد بود. بنابراین میتوان توان گیرنده را برابر با حساسیت قرار داد و معادلات را برای تعیین طول حداکثر پیوند حل کرد. برای سادگی مثال میزنیم. یک پیوند را در بسامد 100 مگاهرتز در نظر بگیرید که در آن اتلاف اتمسفر در برابر طولهای معمول پیوندهای زمینی ناچیز فرض شده است. 

توان فرستنده 10 وات (+40 dBm) ، بسامد کار 100 MHz ، بهره آنتن فرستنده 10 dB ، بهره آنتن گیرنده +3 dB و حساسیت گیرنده -65 dBm است. یک خط دید مابین دو آنتن وجود دارد. طول حداکثر پیوند مخابراتی چه مقدار است؟ 

 

Pr = Pt + Gt – 32.4 – 20 log (f) – 20 log (d) + Gr



که در آن Pr توان دریافتی ، Pt توان خروجی فرستنده ، Gt بهره آنتن فرستنده ، f بسامد ارسالی ، d مسافت ارسال و Gr بهره آنتن گیرنده است. 

بنابه فرض حساسیت گیرنده Pr = Sens و معادله را برای 20 log (d) حل میکنیم: 

 

Sens = Pt + Gt – 32.4 – 20 log (f) – 20 log (d) + Gr 

20 log (d) = Pt + Gt – 32.4 – 20 log (f) + Gr – Sens 

20 log (d) = + 40 + 10 – 32.4 – 20 log (100) + 3 – (– 65) 

= + 40 + 10 – 32.4 – 40 + 3 + 65 = 45.6



حال مساله را برای d حل میکنیم ، مسافت موثر است برابر است با: 

 

d = - log (20 log (d) / 20) = - log (45.6 / 20) = 191 km





تهیه کننده: سعید ، وب سایت میلیتاری 
http://www.Military.ir

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :