This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
شبیهسازی رفتار امواج الکترومغناطیسی در یک موجبر مستطیلی استاندارد مدل WR-90 متصل به آنتن شیپوری که اثبات عینی رفتار موجبرها بعنوان فیلترهای بالاگذر ساختاری است؛آنتن شیپوری هم عامل هدایت و تطبیق امپدانس تدریجی موج از موجبر به بیرون است تا از بازتاب انرژی مایکروویو جلوگیری کند.
@Science_Prime
@Science_Prime
❤🔥4❤1
Science Prime
شبیهسازی رفتار امواج الکترومغناطیسی در یک موجبر مستطیلی استاندارد مدل WR-90 متصل به آنتن شیپوری که اثبات عینی رفتار موجبرها بعنوان فیلترهای بالاگذر ساختاری است؛آنتن شیپوری هم عامل هدایت و تطبیق امپدانس تدریجی موج از موجبر به بیرون است تا از بازتاب انرژی…
در سامانههای مدرن نظامی، هوافضایی و پدافندی، بخش عمدهای از تجهیزات رادیویی در محدوده فرکانسی مایکروویو و موجهای میلیمتری فعالیت میکنند. رادارهای کنترل آتش، رادارهای آرایه فازی فعال (AESA)، سامانههای رهگیری موشکهای بالستیک، جستجوگرهای موشکی، سامانههای جنگ الکترونیک و بسیاری از لینکهای مخابراتی ماهوارهای نظامی معمولاً در باندهایی نظیر L، S، C، X، Ku، Ka و W کار میکنند. با افزایش فرکانس، انتقال توان الکترومغناطیسی به یکی از چالشهای اصلی طراحی این سامانهها تبدیل میشود. در فرکانسهای بالا، تلفات در کابلهای کواکسیال و خطوط انتقال متداول به سرعت افزایش مییابد. این افزایش تلفات ناشی از دو پدیده بنیادی است:
1-اثر پوستی (Skin Effect) که موجب محدود شدن جریان الکتریکی به لایهای بسیار نازک در سطح هادی میشود و در نتیجه مقاومت مؤثر هادی را افزایش میدهد.
2-تلفات دیالکتریک (Dielectric Loss) که بخشی از انرژی میدان الکترومغناطیسی را در ماده عایق به گرما تبدیل میکند.
بنابراین اگرچه کابلهای کواکسیال پیشرفته و نیمهصلب همچنان تا دهها گیگاهرتز قابل استفاده هستند، اما با افزایش فرکانس و طول مسیر، افت سیگنال به اندازهای زیاد میشود که برای انتقال توانهای بالا یا مسیرهای طولانی دیگر گزینه مناسبی محسوب نمیشوند. به همین دلیل، موجبرها بعنوان مؤثرترین وسیله انتقال توان در بسیاری از سامانههای راداری و مخابرات مایکروویوی پرقدرت مورد استفاده قرار میگیرند. موجبر در واقع یک مجرای فلزی توخالی است که امواج الکترومغناطیسی را در قالب مدهای انتشار مانند TE و TM هدایت میکند. برخلاف کابلهای کواکسیال، بیشتر انرژی میدان در فضای داخلی موجبر که معمولاً هوا یا گاز کماتلاف است، منتشر میشود و تنها بخش کوچکی از جریان روی سطح داخلی دیوارههای فلزی جاری میشود. همین ویژگی باعث میشود تلفات انتقال در فرکانسهای مایکروویو بطور قابل توجهی کمتر از کابلهای متداول باشد.
یکی از مهمترین مزایای موجبرها، قابلیت انتقال توانهای بسیار بالا است. در بسیاری از رادارهای پالسی نظامی، توان لحظهای (Peak Power) پالسهای ارسالی ممکن است به چندین مگاوات برسد، هرچند توان متوسط سیستم معمولاً بسیار کمتر است. در چنین شرایطی، کابلهای کواکسیال بدلیل تمرکز میدان الکتریکی در عایق، با خطر شکست دیالکتریک، جرقه الکتریکی (Arcing) و تخریب حرارتی مواجه میشوند. در مقابل، موجبرها بدلیل ساختار توخالی خود از هوا، نیتروژن خشک یا در برخی کاربردهای خاص از گاز SF₆ بعنوان محیط دیالکتریک استفاده میکنند که استقامت الکتریکی بسیار بالاتری دارد و امکان انتقال توانهای بسیار زیاد را با اطمینان فراهم میکند.
مزیت مهم دیگر موجبرها، افت انتقال بسیار کم است. در سامانههای راداری، حتی کاهش چند دسیبل از توان ارسالی یا دریافتی میتواند برد کشف هدف را بطور محسوسی کاهش دهد، زیرا طبق معادله برد رادار، توان دریافتی با توان چهارم فاصله نسبت معکوس دارد. بنابراین هر مقدار کاهش تلفات در مسیر انتقال، مستقیماً موجب افزایش برد مؤثر رادار، بهبود نسبت سیگنال به نویز (SNR) و افزایش احتمال کشف اهدافی با سطح مقطع راداری کوچک (RCS) میشود. به همین دلیل، در بسیاری از موجبرهای پرکاربرد، سطح داخلی دیوارهها با فلزاتی مانند نقره یا طلا آبکاری میشود تا مقاومت سطحی کاهش یافته و تلفات رسانایی به حداقل برسد.
از منظر سازگاری الکترومغناطیسی نیز موجبرها عملکرد بسیار مطلوبی دارند. بدنه فلزی بسته آنها مانند یک قفس فارادی عمل میکند و از نفوذ میدانهای الکترومغناطیسی خارجی به داخل مسیر انتقال تا حد زیادی جلوگیری میکند. این ویژگی در محیطهای نظامی که مملو از سامانههای جنگ الکترونیک، جمرها و منابع متعدد تداخل فرکانسی (EMI/RFI) است، اهمیت فراوانی دارد. البته از دیدگاه مهندسی هیچ سامانهای کاملاً مصون نیست و کیفیت آببندی فلنجها، اتصالات و دقت ساخت نیز بر میزان نشتی یا ایزولاسیون تأثیر میگذارد؛ با این حال، موجبرها نسبت به سایر خطوط انتقال، مقاومت بسیار بیشتری در برابر تداخلات خارجی دارند.
از نظر مکانیکی نیز موجبرها برای محیطهای عملیاتی بسیار مناسب هستند. سامانههای نصبشده روی جنگندهها، ناوهای جنگی، سامانههای موشکی یا خودروهای رزمی باید در برابر ارتعاشات شدید، شتابهای زیاد، شوکهای مکانیکی و تغییرات شدید دمایی مقاومت کنند. تغییر شکل مکانیکی در کابلهای فرکانس بالا میتواند موجب تغییر امپدانس مشخصه، افزایش نسبت موج ایستاده (VSWR) و ایجاد بازتاب سیگنال شود، اما موجبرهای صلب بدلیل حفظ دقیق هندسه داخلی خود، عملکرد الکتریکی بسیار پایدارتری در شرایط سخت محیطی ارائه میدهند.
@Science_Prime
1-اثر پوستی (Skin Effect) که موجب محدود شدن جریان الکتریکی به لایهای بسیار نازک در سطح هادی میشود و در نتیجه مقاومت مؤثر هادی را افزایش میدهد.
2-تلفات دیالکتریک (Dielectric Loss) که بخشی از انرژی میدان الکترومغناطیسی را در ماده عایق به گرما تبدیل میکند.
بنابراین اگرچه کابلهای کواکسیال پیشرفته و نیمهصلب همچنان تا دهها گیگاهرتز قابل استفاده هستند، اما با افزایش فرکانس و طول مسیر، افت سیگنال به اندازهای زیاد میشود که برای انتقال توانهای بالا یا مسیرهای طولانی دیگر گزینه مناسبی محسوب نمیشوند. به همین دلیل، موجبرها بعنوان مؤثرترین وسیله انتقال توان در بسیاری از سامانههای راداری و مخابرات مایکروویوی پرقدرت مورد استفاده قرار میگیرند. موجبر در واقع یک مجرای فلزی توخالی است که امواج الکترومغناطیسی را در قالب مدهای انتشار مانند TE و TM هدایت میکند. برخلاف کابلهای کواکسیال، بیشتر انرژی میدان در فضای داخلی موجبر که معمولاً هوا یا گاز کماتلاف است، منتشر میشود و تنها بخش کوچکی از جریان روی سطح داخلی دیوارههای فلزی جاری میشود. همین ویژگی باعث میشود تلفات انتقال در فرکانسهای مایکروویو بطور قابل توجهی کمتر از کابلهای متداول باشد.
یکی از مهمترین مزایای موجبرها، قابلیت انتقال توانهای بسیار بالا است. در بسیاری از رادارهای پالسی نظامی، توان لحظهای (Peak Power) پالسهای ارسالی ممکن است به چندین مگاوات برسد، هرچند توان متوسط سیستم معمولاً بسیار کمتر است. در چنین شرایطی، کابلهای کواکسیال بدلیل تمرکز میدان الکتریکی در عایق، با خطر شکست دیالکتریک، جرقه الکتریکی (Arcing) و تخریب حرارتی مواجه میشوند. در مقابل، موجبرها بدلیل ساختار توخالی خود از هوا، نیتروژن خشک یا در برخی کاربردهای خاص از گاز SF₆ بعنوان محیط دیالکتریک استفاده میکنند که استقامت الکتریکی بسیار بالاتری دارد و امکان انتقال توانهای بسیار زیاد را با اطمینان فراهم میکند.
مزیت مهم دیگر موجبرها، افت انتقال بسیار کم است. در سامانههای راداری، حتی کاهش چند دسیبل از توان ارسالی یا دریافتی میتواند برد کشف هدف را بطور محسوسی کاهش دهد، زیرا طبق معادله برد رادار، توان دریافتی با توان چهارم فاصله نسبت معکوس دارد. بنابراین هر مقدار کاهش تلفات در مسیر انتقال، مستقیماً موجب افزایش برد مؤثر رادار، بهبود نسبت سیگنال به نویز (SNR) و افزایش احتمال کشف اهدافی با سطح مقطع راداری کوچک (RCS) میشود. به همین دلیل، در بسیاری از موجبرهای پرکاربرد، سطح داخلی دیوارهها با فلزاتی مانند نقره یا طلا آبکاری میشود تا مقاومت سطحی کاهش یافته و تلفات رسانایی به حداقل برسد.
از منظر سازگاری الکترومغناطیسی نیز موجبرها عملکرد بسیار مطلوبی دارند. بدنه فلزی بسته آنها مانند یک قفس فارادی عمل میکند و از نفوذ میدانهای الکترومغناطیسی خارجی به داخل مسیر انتقال تا حد زیادی جلوگیری میکند. این ویژگی در محیطهای نظامی که مملو از سامانههای جنگ الکترونیک، جمرها و منابع متعدد تداخل فرکانسی (EMI/RFI) است، اهمیت فراوانی دارد. البته از دیدگاه مهندسی هیچ سامانهای کاملاً مصون نیست و کیفیت آببندی فلنجها، اتصالات و دقت ساخت نیز بر میزان نشتی یا ایزولاسیون تأثیر میگذارد؛ با این حال، موجبرها نسبت به سایر خطوط انتقال، مقاومت بسیار بیشتری در برابر تداخلات خارجی دارند.
از نظر مکانیکی نیز موجبرها برای محیطهای عملیاتی بسیار مناسب هستند. سامانههای نصبشده روی جنگندهها، ناوهای جنگی، سامانههای موشکی یا خودروهای رزمی باید در برابر ارتعاشات شدید، شتابهای زیاد، شوکهای مکانیکی و تغییرات شدید دمایی مقاومت کنند. تغییر شکل مکانیکی در کابلهای فرکانس بالا میتواند موجب تغییر امپدانس مشخصه، افزایش نسبت موج ایستاده (VSWR) و ایجاد بازتاب سیگنال شود، اما موجبرهای صلب بدلیل حفظ دقیق هندسه داخلی خود، عملکرد الکتریکی بسیار پایدارتری در شرایط سخت محیطی ارائه میدهند.
@Science_Prime
👍5❤1
Science Prime
شبیهسازی رفتار امواج الکترومغناطیسی در یک موجبر مستطیلی استاندارد مدل WR-90 متصل به آنتن شیپوری که اثبات عینی رفتار موجبرها بعنوان فیلترهای بالاگذر ساختاری است؛آنتن شیپوری هم عامل هدایت و تطبیق امپدانس تدریجی موج از موجبر به بیرون است تا از بازتاب انرژی…
یکی دیگر از کاربردهای مهم موجبرها، تغذیه آنتنهای مایکروویوی است. بسیاری از آنتنهای شیپوری، آنتنهای شیاردار، بازتابندههای سهموی، سامانههای کاسگرین و شبکههای تغذیه رادارهای آرایه فازی از موجبرها برای انتقال انرژی استفاده میکنند. طراحی مناسب موجبر و بخش انتقال تدریجی آن به آنتن باعث تطبیق امپدانس میان موج هدایتشده و فضای آزاد شده و بازتاب انرژی را به حداقل میرساند؛ در نتیجه بیشترین توان ممکن به سمت هدف تابش میشود.
البته باید توجه داشت که در رادارهای نسل جدید، تمام مسیر انتقال امواج الزاماً از موجبر تشکیل نشده است. با پیشرفت فناوریهای MMIC، خطوط میکرواستریپ، خطوط کوپلنار (CPW) و بویژه موجبرهای SIW، بسیاری از مدارهای فرکانس بالا مستقیماً روی بردهای مایکروویوی یا تراشههای مجتمع پیادهسازی میشوند. با این وجود، در بخشهایی که انتقال توان زیاد، کمترین تلفات، پایداری مکانیکی بالا یا عملکرد در فرکانسهای بسیار بالا مورد نیاز باشد، موجبرهای فلزی همچنان بهترین گزینه مهندسی محسوب میشوند و جایگاه خود را در سامانههای پیشرفته حفظ کردهاند.
بطور خلاصه، موجبرها بدلیل توانایی انتقال توانهای بسیار بالا، تلفات انتقال بسیار کم، مقاومت عالی در برابر تداخلات الکترومغناطیسی، استحکام مکانیکی زیاد و قابلیت تغذیه مستقیم آنتنهای مایکروویوی، یکی از ارکان اصلی طراحی سامانههای راداری، مخابرات مایکروویوی و تجهیزات پدافندی مدرن به شمار میروند. اگرچه فناوریهای جدیدی مانند MMIC و SIW بخش قابل توجهی از مدارهای فرکانس بالا را متحول کردهاند، اما در کاربردهای پرتوان و حساس، موجبرها همچنان نقشی اساسی و غیرقابل جایگزین در زنجیره انتقال انرژی الکترومغناطیسی ایفا میکنند.
@Science_Prime
البته باید توجه داشت که در رادارهای نسل جدید، تمام مسیر انتقال امواج الزاماً از موجبر تشکیل نشده است. با پیشرفت فناوریهای MMIC، خطوط میکرواستریپ، خطوط کوپلنار (CPW) و بویژه موجبرهای SIW، بسیاری از مدارهای فرکانس بالا مستقیماً روی بردهای مایکروویوی یا تراشههای مجتمع پیادهسازی میشوند. با این وجود، در بخشهایی که انتقال توان زیاد، کمترین تلفات، پایداری مکانیکی بالا یا عملکرد در فرکانسهای بسیار بالا مورد نیاز باشد، موجبرهای فلزی همچنان بهترین گزینه مهندسی محسوب میشوند و جایگاه خود را در سامانههای پیشرفته حفظ کردهاند.
بطور خلاصه، موجبرها بدلیل توانایی انتقال توانهای بسیار بالا، تلفات انتقال بسیار کم، مقاومت عالی در برابر تداخلات الکترومغناطیسی، استحکام مکانیکی زیاد و قابلیت تغذیه مستقیم آنتنهای مایکروویوی، یکی از ارکان اصلی طراحی سامانههای راداری، مخابرات مایکروویوی و تجهیزات پدافندی مدرن به شمار میروند. اگرچه فناوریهای جدیدی مانند MMIC و SIW بخش قابل توجهی از مدارهای فرکانس بالا را متحول کردهاند، اما در کاربردهای پرتوان و حساس، موجبرها همچنان نقشی اساسی و غیرقابل جایگزین در زنجیره انتقال انرژی الکترومغناطیسی ایفا میکنند.
@Science_Prime
👏3❤1
Forwarded from Science Prime Books & Articles
Principles of Modern Radar III @Science_Prime.pdf
10.4 MB
مجموعه سه جلدی Principles of Modern Radar اثر مارک ریچاردز، جیمز شیر و ویلیام ملوین
یکی از کاملترین و جامعترین مراجع تخصصی مهندسی رادار، روند تکامل رادار را از اصول پایه تا تکنیکهای پیشرفته پردازش و کاربردهای عملیاتی پوشش میدهد.
در جلد اول، تمرکز بر فیزیک، سختافزار، تئوریهای پایه و محاسبات فرستنده/گیرنده مانند نحوه محاسبه برد، افتهای سیگنال، و رفتار سطح مقطع راداری اهداف، زیرسیستمهای RF، تئوری آنتنها و پردازش سیگنال مقدماتی است.
در جلد دوم، الگوریتمهای پردازش سیگنال، آرایههای فعال و روشهای نوین و لایه نرمافزاری و پردازشی رادارهای مدرن مانند پردازش تطبیقی فضا/زمان، شکلدهی پرتو دیجیتال، تفکیک هدف و طراحی موج و فشردهسازی پیشرفته مورد بحث است.
در جلد سوم، پیادهسازی عملیاتی، معماری سیستم و بررسی رادارهای دنیای واقعی مانند رادارهای اخطار زودهنگام، زمینی، کنترل آتش، هوابرد و... تبیین شده است.
@Science_Prime_Books
یکی از کاملترین و جامعترین مراجع تخصصی مهندسی رادار، روند تکامل رادار را از اصول پایه تا تکنیکهای پیشرفته پردازش و کاربردهای عملیاتی پوشش میدهد.
در جلد اول، تمرکز بر فیزیک، سختافزار، تئوریهای پایه و محاسبات فرستنده/گیرنده مانند نحوه محاسبه برد، افتهای سیگنال، و رفتار سطح مقطع راداری اهداف، زیرسیستمهای RF، تئوری آنتنها و پردازش سیگنال مقدماتی است.
در جلد دوم، الگوریتمهای پردازش سیگنال، آرایههای فعال و روشهای نوین و لایه نرمافزاری و پردازشی رادارهای مدرن مانند پردازش تطبیقی فضا/زمان، شکلدهی پرتو دیجیتال، تفکیک هدف و طراحی موج و فشردهسازی پیشرفته مورد بحث است.
در جلد سوم، پیادهسازی عملیاتی، معماری سیستم و بررسی رادارهای دنیای واقعی مانند رادارهای اخطار زودهنگام، زمینی، کنترل آتش، هوابرد و... تبیین شده است.
@Science_Prime_Books
❤🔥3❤1
یک اصل بنیادی در فیزیک نیمههادیها، رابطه معکوس توان قابل تحمل و فرکانس سوییچینگ است.
افزایش تحمل توان باعث افزایش ابعاد فیزیکی لایههای نیمههادی مانند لایه Drift region و زمان بازیابی پایدار و خازنهای داخلی میشود؛ که نتیجۀ آن افزایش تلفات سوییچینگ و افت فرکانس کاری است. با توجه به این تضاد در الکترونیک قدرت، با ترکیب دنیای MOSFET و دنیای BJT دنیای IGBT متولد شد که از بیرون مانند یک MOSFET کنترل میشود، اما در داخل رفتار هدایتی آن تا حد زیادی شبیه یک ترانزیستور دوقطبی است. به همین دلیل نام آن Insulated Gate Bipolar Transistor انتخاب شده است. ساختار یک Field-Stop Trench Gate IGBT، بعنوان یکی از پیشرفتهترین نسلهای IGBTهای سیلیکونی که امروزه بخش بزرگی از اینورترهای صنعتی، درایوهای موتور، سامانههای انرژی تجدیدپذیر، خودروهای الکتریکی و مبدلهای توان بالا بر پایه همین ساختار ساخته میشوند.
@Science_Prime
افزایش تحمل توان باعث افزایش ابعاد فیزیکی لایههای نیمههادی مانند لایه Drift region و زمان بازیابی پایدار و خازنهای داخلی میشود؛ که نتیجۀ آن افزایش تلفات سوییچینگ و افت فرکانس کاری است. با توجه به این تضاد در الکترونیک قدرت، با ترکیب دنیای MOSFET و دنیای BJT دنیای IGBT متولد شد که از بیرون مانند یک MOSFET کنترل میشود، اما در داخل رفتار هدایتی آن تا حد زیادی شبیه یک ترانزیستور دوقطبی است. به همین دلیل نام آن Insulated Gate Bipolar Transistor انتخاب شده است. ساختار یک Field-Stop Trench Gate IGBT، بعنوان یکی از پیشرفتهترین نسلهای IGBTهای سیلیکونی که امروزه بخش بزرگی از اینورترهای صنعتی، درایوهای موتور، سامانههای انرژی تجدیدپذیر، خودروهای الکتریکی و مبدلهای توان بالا بر پایه همین ساختار ساخته میشوند.
@Science_Prime
👍3❤1
ماژول پردازشی ITT یک نمونه برجسته از مدار مجتمع هیبرید گرید نظامی و هوافضا در دهه 1980، بعنوان مغز سیستم پدافند خودکار و جنگ الکترونیک AN/ALQ-136 بر روی بالگرد تهاجمی AH-1F Cobra طراحی شد تا از آن در برابر موشکهای پدافندی هدایتراداری و رادارهای کشف پالس محافظت کند. قلب این پردازنده از 4 پردازنده 4 بیتی AMD AM2901B تشکیل شده است. این 4 چیپ 4 بیتی بصورت موازی در کنار هم آرایش یافتهاند تا در مجموع یک پردازنده 16 بیتی پرسرعت را شکل دهند. تراشه AM2901B شامل یک ALU و یک ماتریس ثبات (Register File) شامل 16 ثبات دو پورت است. این تراشه انعطافپذیری بالایی در اجرای موازی دستورات در کلاکهای بالا (حدود 15 الی 16 مگاهرتز در استاندارد نظامی) ارائه میداد. پردازش سیگنالهای راداری نیاز به کلاکهای قطعی و پهنای باند بالا داشت؛ کاری که میکروکنترلرهای همهمنظوره آن زمان مثل خانواده اینتل 8051 هرگز قادر به انجامش نبودند. بنابراین، رویکرد هیبرید شرکت ITT با استفاده از فناوری Bit-slice به ارتش این امکان را داد که یک ابررایانه کوچک، اختصاصی و فوقالعاده سریع را دقیقاً در ابعاد یک سیستم دفاعی هوانوردی جای دهد.
@Science_Prime
@Science_Prime
❤🔥4❤1
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
این فیلم مستند از جج2 و نیروی هوایی بریتانیا، گذار مهندسی رادار از سیستمهای آنتن ثابت به سیستمهای اسکن مکانیکی را نشان میدهد. این مکانیزمها (اسکن مارپیچی و اسکن مخروطی) پیشزمینه حیاتی برای ساخت رادارهای هدایت آتش پیشرفته و در نهایت رادارهای مدرن آرایه فازی امروزی بودند.
@Science_Prime
@Science_Prime
👍5❤1🫡1
عزیزان دزدی نکنید، شرافتمندانه زندگی کنید؛ دزدی محتوای دیگران شرافتمندانه نیست.
👍22🤔4❤3
Science Prime pinned «عزیزان دزدی نکنید، شرافتمندانه زندگی کنید؛ دزدی محتوای دیگران شرافتمندانه نیست.»
یکی از رفقای قدیمی فرمودند، باز هم از اخترفیزیک، کیهان شناسی و.... مطلب بزارم؛ نظر شما چیه؟
Anonymous Poll
65%
بله
37%
خیر
تراشه M82720 نسخه گرید نظامی تراشه Intel 82720، یکی از کلیدیترین و نخستین پردازندههای گرافیکی مجتمع در ابتدای دهه 1980 میلادی و نسخه تحت لیسانس معماری انقلابی NEC µPD7220 با استاندارد نظامی (احتمالاً MIL-STD-883) برای کار در محدودۀ −55 تا +125 است و عموماً در بستهبندیهای C.DIP یا Cerquad برای مقاومت در برابر رطوبت، فشار و تنشهای شدید مکانیکی و همچنین مقاومت بالا در برابر نویزهای EMI و تغییرات ولتاژ در محیطهای عملیاتی سخت عرضه شده است. از اینرو پایداری بالایی برای استفاده در سامانههای اویونیک، سامانههای راداری و کنترل آتش دارد.
@Science_Prime
@Science_Prime
👍4❤1