Frequency radio range finders with symmetrical linear frequency modulation

ပံု(၁) Frequency radio range finders with symmetrical linear frequency modulation

Frequency radio range finders with nonsymmetrical linear frequency modulation မွာကၽြန္ေတာ္တို႕ Doppler effect ကိုထည့္မစဥ္းစားထား ေသးတဲ့ အတြက္ ေရြ႕ေနတဲ့ target ေတြရဲ႕ range ကိုရွာလို႔မရႏုိင္ခဲ့ပါဘူး။ ဒါေပမယ့္ ျငိမ္ေနတဲ့ target ေတြရဲ႕ range ေတြကိုေတာ့ တိတိက်က်တြက္ထုတ္ႏုိင္ခဲ့ၿပီျဖစ္ပါတယ္။ အခု ေတာ့ကၽြန္ေတာ္တုိ႕ Doppler effect ကိုထည့္စဥ္းစားထားပါၿပီ။ သူ႕ေၾကာင့္ reflected signal မွာျဖစ္လာမယ့္ beat frequency ဟာ ပံုမွာျပထားတဲ့အတုိင္းရိုးရွင္းလွပါတယ္။ တကယ္လို႔သာ Doppler မရွိခဲ့ဘူးဆိုရင္ signal ကို symmetrical linear frequency modulation လုပ္ထားတာမို႕ beat frequency ဟာတစ္ဘက္ႏွင့္ တစ္ဘက္ ညီေနမွာျဖစ္ပါတယ္။ ဒါေပမယ့္ Doppler ပါလာတဲ့အခါ beat frequency ဟာ ပံုမွာျပထားသလို beat frequency (1) ႏွင့္ beat frequency (2) ဆိုၿပီး ႏွစ္ခုျဖစ္လာပါတယ္။ အဲဒီမွာ တစ္ခုက Doppler effect ေၾကာင့္ နည္းေနၿပီး တစ္ခုကေတာ့ Doppler effect ေၾကာင့္ပဲ ပိုမ်ားေနပါတယ္။ အဲလိုေလးျဖစ္ေနတာကေန beat frequency ေကာ Doppler frequency ေကာ တြက္ထုတ္ထားပါတယ္။ beat frequency ရၿပီဆိုရင္ Frequency radio range finders with nonsymmetrical linear frequency modulation တုန္းကလုိပဲ ကၽြန္ေတာ္တုိ႔ ရည္မွန္းခ်က္ target ရဲ႕ အကြာအေ၀းကိုလြယ္လင့္တကူ တြက္ထုတ္ႏုိင္ၿပီျဖစ္ပါတယ္။ ဒီ system မွာေတာ့ ကၽြန္ေတာ္တုိ႔ ရည္မွန္းခ်က္ target ဟာ ေရြ႕ေနသည္ျဖစ္ေစ ရပ္ေနသည္ျဖစ္ေစ သူ႕ရဲ႕ အကြာအေ၀းကို တုိင္းတာ တြက္ထုတ္ႏုိ္င္ၿပီးျဖစ္ပါတယ္။

Frequency radio range finders

ဒီ system ဟာ linear frequency modulation ကို အေျခခံၿပီး စဥ္းစားထားတာ ျဖစ္ပါတယ္။ ရိုးရိုးရွင္းရွင္းေလးေပမယ့္ ေတာ္ေတာ္ေလးသေဘာက်ဖို႔ေကာင္းပါတယ္။ linear frequency modulation မွာ frequency ဟာ တသတ္မွတ္တည္းမဟုတ္ပဲ ေတာက္ေလ်ာက္က်ခ်င္က်သြားမယ္ ၊ တက္ခ်က္တက္လာမယ္ဆုိတာ သိၿပီးသားျဖစ္ပါ လိမ့္မယ္။ ပံု (၁-က) မွာလုိေပါ့။ အဲဒီလိုျဖစ္ေနတဲ့ properties ေလးကို အေျခခံထား ပါတယ္။ တစ္ကယ္လုိ႔သာကၽြန္ေတာ္တို႕ အသံုးျပဳတဲ့ signal ဟာ တစ္သတ္မွတ္ ထဲျဖစ္မယ္ဆုိရင္ ( linear frequency modulation မဟုတ္ခဲ့ရင္ ) ခုလို frequency ႏွစ္ခုရဲ႕ ျခားနားခ်က္ကို ရွာလုိ႔မရပါဘူး။ ဒါမဲ့ တကယ့္လက္ေတြ႕မွာေတာ့ ပုံ (၁-က) တုန္းကလို႔ signal မ်ိဳးဘယ္လိုမွထုတ္လို႔မျဖစ္ႏုိင္ပါဘူး။ oscillator ကမထုတ္ႏုိင္သလို transmitter ၊ receiver ေတြမွာလဲ အကန္႕အသတ္ limitation ေတြရွိပါတယ္။ ဒါေၾကာင့္ frequency radio range finders ေတြမွာ ပုံ (၁-ခ) မွာျပထားတဲ့အတိုင္း nonsymmetrical linear frequency modulation ၊ symmetrical linear frequency modulation နဲ႕ harmonic linear frequency modulation signal ေတြကိုသာအသံုးျပဳၾကပါတယ္။

Frequency radio range finders with nonsymmetrical linear frequency modulation

ကၽြန္ေတာ္တုိ႕ ဖမ္းမိတဲ့ signal ဟာ လႊင့္ထုတ္လုိက္တဲ့ signal နဲ႕ယွဥ္မယ္ဆုိရင္ အခ်ိန္ အတုိင္းအတာတစ္ခု ေနာက္က်ေနပါလိမ့္မယ္။ အဲလို အခ်ိန္တစ္ခု ေနာက္က် ရတာဟာ target ကိုသြားထိၿပီး ျပန္လာရတာေၾကာင့္ပဲ ျဖစ္ပါတယ္။ အဲဒီေၾကာင္းကို radio range finder အေၾကာင္းေျပာတုန္းက ေျပာခဲ့ၿပီးပါၿပီ။ အဲေတာ့ အဲဒီအခ်ိန္ဟာ ကၽြန္ေတာ္တုိ႕ လုိခ်င္တဲ့ range ပါပဲ။ အဲဒီအခ်ိန္ ကို frequency ႏွစ္ခုျခားနားထားတဲ့ beat frequency ( fd ) ကေနတြက္ထုတ္ယူႏုိင္ ပါတယ္။

ခက္တာက beat frequency က ႏွစ္ခုျဖစ္ေနတာပါပဲ။ တစ္ခုတက္သြားရင္ တစ္ခုက် သြားတယ္။ ဒီလိုျဖစ္ ေနေတာ့ td ကလည္းႏွစ္ခုျဖစ္ေနျပန္ေရာ။ ပုံ (၂) မွာေသခ်ာၾကည့္ေစ လုိပါတယ္။

အဲေတာ့ ဘယ္ td ကိုေရြးရမလဲဆုိတာျပသနာျဖစ္လာပါတယ္။ ဒါေၾကာင့္ ဒီ system မွာ Tm ≫ tdmax ျဖစ္ေအာင္လုပ္ထားပါတယ္။ အနည္းဆံုး ဆယ္ဆေလာက္ ပိုႀကီးေအာင္ လုပ္ထားပါတယ္။ ဒီေတာ့ graph ႏွစ္ခုျဖတ္ၿပီး ေနာက္ပိုင္းမွရလာတဲ့ td ကိုယူစရာမလုိ ေတာ့ဘူးေပါ့။

ဒီလိုဆုိရင္ေတာ့ ကၽြန္ေတာ္တို႕လုိခ်င္တဲ့ beat frequency ကိုရၿပီျဖစ္တဲ့အတြက္ range ကိုတြက္ထုတ္ႏုိင္ၿပီျဖစ္ပါတယ္ခင္ဗ်ာ။ ဒီ system ဟာ ေရြ႕ေနတဲ့ target ေတြရဲ႕ range ကိုေတာ့ရွာလို႔မရေသးပါဘူး။ Doppler ဆိုတာၾကီးကိုထည့္မစဥ္းစားထား ေသးတဲ့ အတြက္ျဖစ္ပါတယ္။ ဒါေပမယ့္ ျငိမ္ေနတဲ့ target ေတြရဲ႕ range ေတြကိုေတာ့ တိတိက်က် တြက္ထုတ္ႏုိင္ၿပီျဖစ္ပါတယ္။ radar system with symmetrical linear frequency modulation က်ရင္ေတာ့ ေရြ႕ေနတာေကာ ၿငိမ္ေနတာေကာ အားလံုးရဲ႕ range ကို တိုင္းတာတြက္ထုတ္လို႔ရမွာျဖစ္ပါတယ္။ အခ်ိန္ရရင္ရသလို ကၽြန္ေတာ္တင္ျပ ေပးသြား ပါမယ္ခင္ဗ်ာ။

radio range finders

Radar system တစ္ခုမွာ target ရွိမရွိဆိုတာသိရံုနဲ႕ မလံုေလာက္ ေသးပါဘူး။ အဲဒီ target ရဲ႕ အကြာအေ၀း ၊ အလ်င္ ၊ ေထာင့္ စတာေတြကိုအတိအက်တိုင္းတာ ေပးႏိုင္ဖို႔ လိုအပ္ပါတယ္။ ဒါမွသာ ဒီ target ရဲ႕ တည္ေနရာ ၊ လုပ္ေဆာင္မႈ နဲ႕ ရည္ရြယ္ခ်က္ ကိုတိတိက်က်ေျပာႏုိင္မွာျဖစ္ပါတယ္။ ပထမဦးစြာ အကြာအေ၀းတိုင္းတာျခင္းအပိုင္း ကေန စတင္ရေအာင္။
radio range finder ဆိုတာ radio နညး္ပညာဆုိင္ရာ ပစၥည္းတစ္ခုျဖစ္ပါတယ္။ reflected signal ရဲ႕ time delay ကေန target အထိအကြာအေ၀းကို တုိင္းတာျခင္းပဲ ျဖစ္ပါတယ္။

t=2R/c ; ဒီအေျခခံေဖာ္ျမဴလာေလးကေနတြက္ထုတ္သြားတာပဲျဖစ္ပါတယ္။ ေဖာ္ျမဴလာ ေလးက ရွင္းရွင္းေလးပါ။ ကၽြန္ေတာ္တုိ႕ signal တစ္ခုကိုလႊင့္ထုတ္လိုက္တဲ့အခ်ိန္ကေန ျပန္မိတဲ့ အခ်ိန္ၾကားက time taken ေလးကိုတြက္ထားတာပါ။ signal ျပန္ေရာက္ဖို႕ဆိုရင္ အသြားေကာအျပန္ေကာလိုတာမို႕ 2R ျဖစ္ေနတာပါ။ R က ကၽြန္ေတာ္တုိ႕ ေရဒါနဲ႕ target ၾကားကအကြာအေ၀းပါ။ ကၽြန္ေတာ္တို႕ေရဒီယိုေ၀့ဖ္ေတြဟာ အလင္းအလ်င္ နီးပါးနဲ႕ သြားတာမုိ႕ c နဲ႕ျပန္စားထားတာပါ။ ဒီေတာ့ ဒီေဖာ္ျမဴလာေလးမွာ reflected signal ရဲ႕ time delay ကုိသာသိရင္ကၽြန္ေတာ္တို႕ range ( R ) ကိုသိၿပီေပါ့ဗ်ာ။ ဒီလို time delay ကိုရွာတဲ့အခါ နည္းအမ်ိဳးမ်ိဳးနဲ႕ရွာၾကပါတယ္။ ဒါေၾကာင့္ေအာက္ပါအတုိင္း radio range finders မ်ားကိုအမ်ိဳးအစားခြဲျခားႏိုင္ပါတယ္။

၁။ frequency radio range finders ၊

၂။ phase radio range finders ၊

၃။ impulse radio range finders ၊

၄။ radio range finders with complex signals ။

ဒီ range finders ေတြကို ကၽြန္ေတာ္အခ်ိန္ရရင္ ရသလို ေရးသြားမွာျဖစ္ပါတယ္ ခင္ဗ်ာ။

A radar with moving target system against the background of passive jamming (2)

ပံု(၁) blog diagram of a radar with moving target system

ဆက္ၾကရေအာင္ဗ်ာ။ Mixer 3 ကေနထြက္လာတဲ့ reference signal ကို phase detector 1 နဲ႕ 2 ထဲကုိထည့္ပါတယ္။ တစ္လိုင္းကိုတုိက္ရိုက္ထည့္ေပမယ့္ တစ္လိုင္း ကိုေတာ့ phase inverter နဲ႕ phase ၉၀ ဒီဂရီခ်ိန္းၿပီးမွထည့္လိုက္ပါတယ္။ အဲဒီေတာ့ တစ္လုိင္းက sin( ω o - ω local oscillator ) တစ္လုိင္းက cos( ω o - ω local oscillator ) ေပါ့။ phase detector ရဲ႕အဓိကအလုပ္ကေတာ့ phase ျခားနားခ်က္ကိုရွာေပးတာပါ။ signal ႏွစ္ခုသူ႕ထဲကိုထည့္ လိုက္တယ္။ အဲဒီ့ signal ႏွစ္ခုရဲ႕ phase ျခားနားခ်က္ရွိတဲ့ resultant signal ကိုထုတ္ေပးတာပါ။ phase detector အထြက္ဘယ္လို ထြက္တယ္ဆိုတာကို ေအာက္ကပံုမွာ vector diagram နဲ႕ေကာ time domain မွာေကာ ျပထားပါတယ္။

ပံု(၂) output signal from phase detector

where...

Vr - resultant vector , Vre - vector of reference signal , Vc - vector of usefull signal , Vd - out put signal from phase detector ။                                            Phase dector ကိုဘာလို႔သံုးသလဲဆိုေတာ့ ကၽြန္ေတာ္တုိ႔ system က moving target system မဟုတ္လား။ ကၽြန္ေတာ္တို႕ရဲ႕ target ဟာေရြ႕ေနမွာေလ။ ဒီလိုဆိုေသခ်ာေပါက္ Doppler effect ပါလာၿပီေပါ့။ ဒါေပမယ့္ passive jamming ကေတာ့ ေရြ႕လ်ားေနတာ မဟုတ္တဲ့အတြက္ သူတို႔ကိုထိၿပီးျပန္လာတဲ့ reflected signal မွာ Doppler effect ပါမလာပါဘူး။

ပံု(၃) functional diagram of rejector filter

Rejector filter ရဲ႕ functional diagram ကို ပံု(၃) မွာျပထားပါတယ္။ သူရဲ႕အလုပ္ကေတာ့ ၀င္လာတဲ့ signal ကို period တစ္ခုေရႊ႕ၿပီး ေရႊ႕မထားတဲ့ signal ထဲကႏွဳတ္ေပးပါတယ္။ ပံု(၆)မွာ b(t) နဲ႕ f(t) ဟာ phase detector ႏွစ္ခုကထြက္လာတဲ့ signal ေတြကို period တစ္ခုေရႊ႕ထားတဲ့အေနအထားပါ။ အဲလိုႏွဳတ္လိုက္တဲ့အခါ jamming ေတြကို ရိုက္ၿပီးျပန္လာတဲ့ signal ဟာ အားလံုးနီးပါးတစ္ခုကေနတစ္ခု ႏွဳတ္ၿပီး ေက်သြားပါတယ္။ ပံု(၄) မွာၾကည့္ပါခင္ဗ်ာ။

ပံု(၄) output signal of rejector filter , reflected from the passive jamming

rejector filter ကဒီ system မွာအဓိကအက်ဆံုးလို႔ေျပာလို႔ရပါတယ္။ သူ႕ရဲ႕ transfer function နဲ႕ jamming ရဲ႕ spectrum နဲ႕ ကိုတြဲၾကည့္လို္က္ပါ။ ဘယ္လိုျဖတ္ထုတ္ လိုက္သလဲဆိုတာ ရွင္းသြားပါ လိမ့္မယ္။

ပံု(၅) transfer function of rejector filter and spectrum diagram of jamming

ေနာက္ပိုင္းကေတာ့ သိပ္ခက္ခက္ခဲခဲမရွိ ေတာ့ပါဘူး။ ခါတုိင္းတြက္ထုတ္ေနၾက ပံုစံအတိုင္းပါပဲ။ rejector filter ကထြက္လာတဲ့ signal ကို ႏွစ္ထပ္တင္ ၊ channel ႏွစ္ခုမို႔ ျပန္ေပါင္း ၊ square root ရွာ ၊ ထြက္လာတဲ့ signal ရဲ႕ အင္နာဂ်ီကို integrator ကေန အင္တီဂရိတ္လုပ္ၿပီး သတ္မွတ္ထားတဲ့ threshold နဲ႕ျဖတ္ ။ ဒီလိုျဖတ္ၾကည့္လုိ႔ threshold ထက္ေက်ာ္ရင္ target ရွိတယ္ ၊ မေက်ာ္ရင္ target မရွိဘူးေပါ့။ ဒါပါပဲ။ ပံု(၆) မွာ သူ႔ အမွတ္နဲ႕သူထြက္လာမဲ့ signal ေတြကိုဆြဲျပထားပါတယ္။ ဒီ moving target system against the background of passive jamming နဲ႕ပတ္သတ္ၿပီး calculation ေတြ estimation အပိုင္းေတြေလ့လာလုိရင္ ကၽြန္ေတာ့္ ဂ်ီေမးလ္ကေနတဆင့္ ေတာင္းယူႏုိင္ပါတယ္ ။ အဆင္ေျပေျပေလ့လာႏုိင္ၾကပါေစခင္ဗ်ာ…

ပံု(၆) အမွတ္တစ္ခုခ်င္းဆီတြင္ထြက္ေသာ signal ပံုစံမ်ား

A radar with moving target system against the background of passive jamming (1)

ပံု(၁) blog diagram of a radar with moving target system

ကၽြန္ေတာ္တို႔ passive jamming ေတြရဲ႕ေႏွာင့္ယွက္မႈကိုပယ္ဖ်က္ႏိုင္တဲ့ ေရဒါစနစ္ တစ္ခုကိုအေသးစိတ္ေလး ေလ့လာၾကည့္ရၾကရေအာင္။ transmitter ပိုင္းကေတာ့ ခါတိုင္းလိုပါပဲ။ သိပ္ေထြေထြထူးထူးမရွိပါဘူး။ အားလံုး သိထားၾကတဲ့အတိုင္း master oscillator ဟာ radio frequency oscillation အတြက္ အဓိက source ပါပဲ ။ ဒါေၾကာင့္ master oscillator ကေန ကိုယ္လိုအပ္တဲ့ stability ျဖစ္တဲ့ frequency ကို လိုအပ္တဲ့ range အတြင္းထုတ္ေပးပါလိမ့္မယ္။ synchronized လုပ္ခ်င္တဲ့ frequency ကိုရေအာင္ divisor ကေနေလ်ာ့ခ်၊ Synchronizer ထဲကိုထည့္ၿပီး စနစ္တစ္ခုလံုးကို synchronized လုပ္ထားပါတယ္။ master oscillator ကေနထုတ္ေပးလိုက္တဲ့ frequency ဟာ ကၽြန္ေတာ္တို႔လုိအပ္တဲ့ RF မဟုတ္ေသးဘူး ၊ အရမ္းနည္းေနေသးတယ္ ဆိုရင္ Multiplier အသံုးျပဳၿပီးကုိယ္လုိအပ္တဲ့ frequency ထိေရာက္ေအာင္ ျမွင့္တင္ေပးပါတယ္။ ဥပမာ - ကၽြန္ေတာ္တို႔ oscillator ကေန 200 MHz ေလာက္ထုတ္ေပးတယ္ဆိုပါဆို႕။ ကၽြန္ေတာ္တုိ႔ လႊင့္မယ့္ RF က 10 GHz ေလာက္ရွိတယ္ဆိုရင္ အဆငါးဆယ္ေလာက္တင္လုိ႔ရမယ့္ Multiplier အသံုးျပဳရမွာ ျဖစ္ပါတယ္။ ကိုယ္လုိအပ္တဲ့ frequency ရေအာင္လုပ္တဲ့ နည္းလမ္းေတြအမ်ားႀကီး ရွိပါတယ္။ mixer သံုးၿပီး filter နဲ႕ျပန္ျဖတ္ယူတာမ်ိဳးလည္းရွိပါ တယ္။ ကိုယ္အသံုးျပဳမယ့္ frequency ရၿပီးတဲ့ေနာက္ modulation လုပ္ပါတယ္။ ထြက္လာတဲ့ modulated signal ရဲ႕ ပါ၀ါကို power amplifier နဲ႕တင္ေပးၿပီး လႊင့္ထုတ္လုိက္ပါတယ္။ ဒါဆိုရင္ transmitter အပိုင္းကိုအၾကမ္းဖ်ဥ္း အေနနဲ႕ ၿပီးၿပီလို႔ ေျပာလုိ႔ရပါတယ္။

ဒီမွာကၽြန္ေတာ္တို႔ အန္တန္နာ တစ္ခုပဲအသံုးျပဳထားပါတယ္။ ဒီလုိဆိုရင္ ေသခ်ာေပါက္ antenna switch (antenna changer) ကိုအသံုးျပဳရပါမယ္။ အန္တန္နာကို ႏွစ္ခုအသံုးျပဳခ်င္ရင္လည္းျဖစ္ပါတယ္။ ဒါေပမယ့္ အီကိုေနာ္မီအရ ျဖစ္ႏိုင္မယ္ဆိုရင္ အန္တန္နာတစ္ခုပဲတပ္ဆင္ၿပီး antenna switch ရဲ႕အကူအညီနဲ႕ transmitter တစ္လွည့္ receiver တစ္လွည့္ အသံုးျပဳပါတယ္။ ျဖစ္ႏိုင္မယ္ဆိုရင္လို႔ေျပာရတာက တစ္ခ်ိဳ႕ system မွာ အန္တန္နာႏွစ္ခုကို သံုးမွကိုျဖစ္တာမ်ိဳးလည္းရွိတတ္ပါတယ္။

Mixer 1 ကဘာလုပ္သလဲ။ ကၽြန္ေတာ္တို႔ receiver ထဲမွာ radio frequency ေလာက္ႀကီး ျမင့္တဲ့ frequency နဲ႕အလုပ္ မလုပ္ႏုိင္ပါဘူး။ Mixer 1 က ကၽြန္ေတာ္တုိ႔အလုပ္လုပ္မယ့္ intermediate frequency ကိုေလ်ာ့ခ်ေပးပါတယ္။ ဘယ္လိုေလ်ာ့သလဲဆိုရင္ လြယ္လြယ္ ေလးပါ။ တကယ္က frequency Mixer ဆိုတာက multiplier တစ္ခုပါပဲ။ သူ႔အလုပ္က frequency ႏွစ္ခုကိုေျမွာက္မွာပါ။ ၿပီးရင္ အဲဒီႏွစ္ခုရဲ႕ႏွဳတ္လဒ္ ဒါမွမဟုတ္ ေပါင္းလဒ္ကို filter နဲ႕ဆစ္ထုတ္ပါတယ္။ အၾကမ္းဖ်ဥ္းေပါ့ေနာ္။ ေျမွာက္တယ္လည္းေျပာေသးတယ္ ႏွဳတ္လဒ္ေတြ ေပါင္းလဒ္ေတြေျပာေနတယ္ျဖစ္ေနမလားမသိဘူး။ reference signal ကို phase တူတာေပးတာမို႔ အဲဒါေလးေတြ ထြက္လာပါတယ္။ trigo အရပါ။ equation ေလးၾကည့္လုိက္ရင္ရွင္းသြားမွာပါ။ ၀ီကီပီးဒီးယား မွာရွင္းရွင္းလင္းလင္း ေရးထားပါတယ္။ http://en.wikipedia.org/wiki/Frequency_mixer ဒီလင့္ေလးမွာဖတ္ၾကည့္လိုက္ပါ။ ကၽြန္ေတာ္တို႔အခု အေျခအေနမွာ ၀င္လာတဲ့ frequency က အျမင့္ၾကီး။ ေလ်ာ့ခ်ရမယ္။ 10 GHz ၀င္လာတယ္ဆိုပါစို႔ရဲ႕။ ကၽြန္ေတာ္တို႔က 500 MHz ေလာက္ထိေလ်ာ့ခ်မယ္ဆိုေတာ့ ႏွဳတ္ပစ္ရမယ္။ 10 GHz ထဲက reference signal ကိုႏွဳတ္ရင္ 500 MHz ရေအာင္ႏွဳတ္မယ္ဆိုေတာ့ reference signal ရဲ႕ frequency က 9.5 GHz ရွိကိုရွိရမယ္။ အဲေတာ့ ကၽြန္ေတာ္တို႔ Local oscillator ကေန 9.5 GHz ရွိတဲ့ reference signal ကို Mixer 1 ထဲထည့္ၿပီး ရတဲ့ frequency ႏွဳတ္လဒ္ကို filter နဲ႕ဆစ္ထုတ္လုိက္ရင္ရၿပီေပါ့။ အဲဒီအလုပ္လုပ္မဲ့ frequency ကို intermediate frequency လို႔ေခၚပါတယ္။ ဟုတ္ပါၿပီ။ Mixer 1 ကေတာ့ဟုတ္ပါၿပီ။ Mixer 2 နဲ႕ 3 ကဘာလုပ္သလဲဆိုတာကို ဆက္လုိက္ၾကရေအာင္။ ကၽြန္ေတာ္တုိ႕ transmitter ကေနထုတ္လိုက္တဲ့ signal ကသိၿပီးသားျဖစ္လို႔ (ကိုယ္လႊင့္ထုတ္လိုက္တာပဲ ၊ကိုယ္သိတာေပါ့ :) ) အဲဒါကို reference signal အေနနဲ႕အသံုးျပဳပါမယ္။ ဘယ္အက်ိဳးအတြက္ ဘယ္လိုသံုးတယ္ဆိုတာ ေနာက္ပိုင္းဆက္ဖတ္ရင္း နားလည္လာပါလိမ့္မယ္။ အဲဒီ reference signal ရဖို႔အတြက္ transmitter ကထုတ္တဲ့ center frequency ကို Mixer 2 ထဲထည့္ပါတယ္။ Local oscillator ကေနလည္း IF frequency ရဖို႔အတြက္ႏွဳတ္ရမဲ့ frequency ကိုထည့္ပါတယ္။ ဒါဆိုခုဏလိုပဲ အလုပ္လုပ္မဲ့ intermediate frequency ရၿပီေပါ့ေနာ္။ ကြာျခားတာက ခုဏေကာင္က reflection ျဖစ္ၿပီးျပန္လာတဲ့ usefull signal ၊ ခုေကာင္က အဲဒီ usefull signal ကေန target ပါမပါ သိရေအာင္ operation လုပ္တဲ့အခါ သံုးမယ့္ reference signal ပါ။ အဲေတာ့ usefull signal မွာ noise ေတြပါလာမယ္ ၊ doppler effect ေတြပါလာမယ္ ၊ target ရွိမရွိပါလာမယ္။ reference signal မွာေတာ့ဘာမွမပါဘူး။ လႊင့္ထုတ္လိုက္တဲ့ မူရင္းပံုစံမ်ိဳးပဲရွိမယ္။ ဒါဆိုရင္ Mixer 2 ကိုသေဘာေပါက္ေလာက္ပါၿပီ။ passive jamming ေလးေတြက်လာတဲ့အခါ ေလတိုက္ႏွဳန္းေၾကာင့္ အေရြ႕ရွိပါမယ္။ အဲလိုေရြ႕လို႔ doppler effect သက္ေရာက္ပါတယ္။ Mixer 3 ကေတာ့ အဲလိုျဖစ္ျခင္းေၾကာင့္ usefull signal မွာေျပာင္းလဲသြားမဲ့ frequency အတုိင္း reference signal ကိုလည္းလိုက္ညွိေပးတာပါ။ လုပ္ပံုလုပ္နည္းေတြကအတူပဲမို႔ Mixer အေၾကာင္းနားလည္ ေလာက္ၿပီထင္ပါတယ္။ ကဲ…. Receiver ရဲ႕အေရးႀကီးတဲ့ အဓိကအပိုင္းကိုေရာက္လာပါၿပီ။ ဒီအပိုင္းကိုကၽြန္ေတာ္ ဘေလာ့ဒ္ တစ္ခုခ်င္းဆီရဲ႕ output ေလးေတြနဲ႕ပါတြဲၿပီးအေသးစိတ္ေဖာ္ျပခ်င္လို႔ေနာက္ပို႔စ္ တစ္ခုအေနနဲ႕တင္ေပးပါမယ္။ A radar with moving target system against the background of passive jamming (2) ဆိုတဲ့လင့္နဲ႔ တင္ပါမယ္ခင္ဗ်ာ။

Signal processing algorithm against the passive jamming

passive jamming ရွိေနတဲ့ အေျခအေနမွာပဲဆက္စဥ္းစားၾကမယ္ေနာ္။ signal ရဲ႕ parameter ေတြ အားလံုးသိတယ္ဆိုပါစို႔။ အဲဒီအေျခအေနမွာ optimal processing ကေတာ့ whitening filter နဲ႔ matched filter ကို circuit မွာ series ခ်ိတ္ၿပီးထားတာပါပဲ။ ဒါဆို ဘာေၾကာင့္အဲလိုလုပ္ထားတာက optimal processing ျဖစ္ရသလဲဆုိတာသိဖို႔လုိလာၿပီေပါ့။ passive jamming ေတြရဲ႕ spectrum ကို ေရွ႕ပို႔စ္မွာ ကၽြန္ေတာ္ဆြဲျပထားပါတယ္။ Passive jamming ရဲ႕ fluctuation spectrum ဟာ Gaussian curve ျဖစ္ပါတယ္။ white noise လို flat spectrum မဟုတ္ပါဘူး။ ကၽြန္ေတာ္တို႔ေရဒါစနစ္ေတြ အားလံုးမွာ white noise ကအျမဲရွိတာမို႔ ရွိသမွ် detection စနစ္ေတြကို white noise ကိုဆန္႔က်င္ေအာင္ ဒီဇိုင္းဆြဲ ထားပါတယ္။ ဒီေတာ့ ကၽြန္ေတာ္တို႔ရဲ႕ passive jamming ရဲ႕ sepctrum မွာသာ white noise မွာလို flat spectrum ရွိမယ္ဆိိုခဲ့ရင္ ဇာတ္လမ္းကအဲမွာတင္ျပတ္ၿပီမဟုတ္လား။ အဲေတာ့ ကၽြန္ေတာ္တို႔ passive jamming ရဲ႕ sepctrum ကို flat spectrum ျဖစ္ေအာင္လုပ္ဖို႔ လိုလာပါတယ္။ ရွင္းေအာင္ေျပာရရင္ passive jamming ကို white noise ျဖစ္ေအာင္လုပ္တဲ့ သေဘာေပါ့။ အဲလုိလုပ္ဖို႔ whitening filter နဲ႔ matched filter ကို circuit မွာ series ခ်ိတ္ရတာပါပဲ။ ဒါေပမယ့္ တကယ္တမ္း circuit တည္ေဆာက္တဲ့အခါက်ေတာ့ technology အခက္အခဲေၾကာင့္ တည္ေဆာက္ရတာအလြန္ခဲယဥ္းေနပါတယ္။ ကၽြန္ေတာ္တို႔လုိအပ္တဲ့ frequency မွာဒီ filter ေတြလုပ္ဖို႔ဆိုတာအရမ္းခက္ခဲပါတယ္။ ဒါေၾကာင့္ လက္ေတြ႔မွာ ဒီ optimal processing circult ကိုအသံုးမျပဳပဲ quasi-optimal circuit ကိုပဲအသံုးျပဳၾကရပါတယ္။
quasi-optimal circuit ကိုဘယ္လိုတည္ေဆာက္ ထားလည္းဆိုတာ ကၽြန္ေတာ္ဆက္ေျပာပါမယ္။ whitening filter ကို တည္ေဆာက္ရာမွာ အကုန္အက် အရမ္းမ်ားမွာျဖစ္တဲ့အတြက္ အဲဒီ့ filter ေနရာမွာ လိုအပ္တဲ့ frequency charicteristic ရွိတဲ့ rejector filter ကိုအသံုးျပဳပါတယ္။ block schematic diagram of quasi-optimal detector ကို ပံု (၁) မွာေဖာ္ျပထားပါတယ္။

ပံု (၁) block diagram of quasi-optimal detector with coherent accumulative filter

Intensity of passive jamming

Passive jamming ေတြရဲ႕ intensity ဟာ လႈိင္းအလ်ား ၊ signal ရဲ႕ polarization ၊ ကၽြန္ေတာ္တို႔ေရဒါနဲ႔ jamming နဲ႔ တည္ရွိေနတဲ့ angle၊ ၿပီးေတာ့ passive jamming ရဲ႕ ဓာတု - ရူပအရည္အေသြး ေပၚမွာမူတည္ ေနပါတယ္။ ဒီ passive jamming ေတြထဲမွာမွ ကၽြန္ေတာ္အခုအဓိက ေလ့လာခ်င္တာက chaff cloud ( dipole ရွိေသာ သတၱဳေခ်ာင္းကေလး မ်ား တိမ္တိုက္ကဲ့သို႔ စုေ၀း ေနေသာ အစုအေ၀း ) ေတြအေၾကာင္းပဲ ျဖစ္ပါတယ္။ chaff jamming လုိ႔လည္းေခၚေလ့ရွိပါတယ္။ အဲေတာ့ chaff jamming ေတြရဲ႕ intensity ေပါ့ဗ်ာ။

Chaff cloud ထဲမွာပါရွိတဲ့ dipole သတၲဳေခ်ာင္းေလးေတြဟာ λ/2 အလ်ား ရွိပါတယ္။ ဒီေကာင္ေတြအတြက္ သီးသန္႔ calculation လုပ္မထားတဲ့ေရဒါမွာဆိုရင္ အဲဒီ dipole ေလးေတြတစ္ခုခ်င္းဆီဟာ ကၽြန္ေတာ္တို႔ reciver မွာ target တစ္ခုခ်င္းဆီအေနနဲ႔လာေပၚေအာင္အထိ သူ႔ကိုထိမွန္ၿပီးျပန္လာတဲ့ signal က strong ျဖစ္ပါတယ္။ အဲဒီလို λ/2 အလ်ားရွိတဲ့ dipole ေလးေတြကို ေလထဲကိုျဖန္႔က်ဲပစ္ေလ့ရွိပါတယ္။ ေရဒါကမဖမ္းမိေစခ်င္တဲ့ ေလယာဥ္လာမဲ့လမ္းေၾကာင္းမွာေပါ့ဗ်ာ။ အဲလိုလုပ္လိုက္ရင္ receiver မွာက တားကတ္ေတြ အမ်ားႀကီးကို ျဖစ္သြားေရာဗ်ာ။ အဲဒီလုိျဖစ္သြားတဲ့ အေျခအေနမွာေရဒါေတြက တားကတ္ကို သီးျခားျပန္ျမင္ရေအာင္ လုပ္ထားတဲ့စနစ္ေတြရွိပါတယ္။ အဲဒီစနစ္ေတြအေၾကာင္းကို ကၽြန္ေတာ္ ေရးခ်င္လို႔လည္းခုလို dipole ေလးေတြရဲ႕ intensity ကိုဘယ္လို တြက္ေလ့ ရွိၾကလဲ ဆိုတာကိုအရင္ေျပာတာပါ။ dipole တစ္ခုရဲ႕ scattering cross-section ဟာ

Average angle အတြက္ကေတာ့

အဲေတာ့ dipole တစ္ခုခ်င္းဆီကေနမွတဆင့္ dipole အေရအတြက္ကို သိမယ္ဆိုခဲ့ရင္ dipole တိမ္တို္က္တစ္ခုလံုးမွာရွိတဲ့ dipole အားလံုးရဲ႕ intensity ကိုတြက္လို႔ရပါၿပီ။

η - dispersion factor
N – number of dipole

ဒါကေတာ့အရိုးရွင္းဆံုးတြက္တဲ့နည္းလမ္းေလးတစ္ခုပါပဲ။ဒုတိယ method ေလးကေတာ့ dipole အေခ်ာင္းေလးေတြကို အထုပ္ေလးေတြနဲ႔ ထည့္ေလ့ ရွိပါတယ္။အထုပ္တစ္ထုပ္မွာ dipole အေရအတြက္ ငါးေသာင္းကေန တစ္သိန္းအတြင္းထည့္ေလ့ရွိၾကပါတယ္။ ငါးေသာင္းကေနစလို႔ ငါးေသာင္း တစ္ေထာင္ ၊ငါးေသာင္းႏွစ္ေထာင္ အစရွိတဲ့အတိုင္း ေထာင္ဂဏန္း အလိုက္တိုးတိုးသြားတတ္ၿပီး အမ်ားဆံုးတစ္သိန္း အထိထည့္ေလ့ရွိပါတယ္။ ဒီလို dipole ထည့္ထားတဲ့အထုပ္ေတြ ကိုေလယာဥ္ေပၚကေနပစ္ခ်တာျဖစ္ ပါတယ္။ ဒီလိုပစ္ခ်တဲ့အခါ ၁ ကီလိုမီတာကို ၁၀ ထုပ္ကေန အထုပ္ ၂၀ အထိခ်ႏိုင္ပါတယ္။ ဒါဆိုရင္ ၁ ကီလိုမီတာကို dipole ဘယ္ႏွစ္ေခ်ာင္း ပစ္ခ်မလဲဆိုတာတြက္လို႔ရၿပီေပါ့ေနာ္။ ဒါနဲ႔တင္မၿပီးေသးဘူးခင္ဗ်။ ပံုေလး ၾကည့္လိုက္ပါအံုး။ ၿပီးရင္ဆက္တြက္ၾကတာေပါ့။
ကၽြန္ေတာ္တို႔ ဒီ method မွာ dipole ေတြရဲ႕ intensity ကိုရွာမယ္ဆိုရင္ range resolution ကိုပါ ထည့္စဥ္းစားရမွာျဖစ္ပါတယ္။ဆိုလိုခ်င္တာ ကေတာ့ ∆R တစ္ခုအတြင္းမွာရွိတဲ့ intensity ကိုပဲရွာတဲ့ သေဘာပါပဲ။ ဒါေၾကာင့္ formula မွာ ∆R ကိုပါထည့္ေျမွာက္ထားတာျဖစ္ပါတယ္။

M ကိုေတာ့ အထုပ္တစ္ထုပ္မွာပါတဲ့ dipole အေရအတြက္ရယ္ ၁ ကီလိုမီတာ မွာပစ္ခ်တဲ့ အထုပ္အေရအတြက္ရယ္ dispersion factor ကို ေျမွာက္ၿပီးရွာရပါတယ္။

အကြာအေ၀း မ်ားတဲ့အခ်ိန္မ်ိဳးမွာ ဒါနဲ႔တင္လံုေလာက္ပါၿပီ။ ဒါေပမယ့္ အကြာအေ၀းနီးလာတဲ့အခါမွာေတာ့ ပံုမွာျပထားတဲ့အတိုင္း antenna ရဲ႕ diagram က်ဥ္းလာတာေၾကာင့္ ပိုၿပီးရႈပ္ေထြးလာပါတယ္။ ပံုမွာ မ်ဥ္းေစာင္းေလး ေတြခ်ယ္ထားတဲ့အပိုင္းကိုခ်န္ထားရမယ္ေလ။

A – Antenna
pj – passive jamming
ေနာက္ထပ္ method တစ္မ်ိဳးကေတာ့ ၁ ယူနစ္ထုထည္မွာ dipole ဘယ္ေလာက္ပါသလဲဆိုတာမ်ိဳးသိတဲ့အေျခအေနမွာတြက္ထုတ္ပါတယ္။ သူကေတာ့ antenna diagram နဲ႔ range resolution တို႔အတြင္း ထုထည္တစ္ခုအတြင္းမွာရွိတဲ့ dipole ေတြရဲ႕ intensity ကိုရွာေဖြ တြက္ခ်က္ျခင္းပဲျဖစ္ပါတယ္။ ရွင္းရွင္းလင္းလင္းျမင္ေစဖို႔အတြက္ ပံုနဲ႔ေဖာ္ျပ ထားပါတယ္။

ပံုမွာျမင္ေတြ႕ရတဲ့အတိုင္းကၽြန္ေတာ္တို႔လုိအပ္တဲ့ ထုထည္ဟာ စလင္ဒါ ပံုသ႑ာန္ျဖစ္ေနပါတယ္။အဲဒီ့ထုထည္ကိုအရင္ရွာထားရပါမယ္။အဲဒီ ေနာက္ ဒီ method ရဲ႕ intensity ကိုရွာလို႔ရပါၿပီခင္ဗ်ာ။

Passive jamming

Disturbance ရွိတဲ့အေျခအေနမွာ ေရြ႕လ်ားေနတဲ့ target ကိုရွာေဖြမႈ ဟာ ေရဒါစနစ္ေတြမွာ အေရးႀကီးတဲ့ျပသနာတစ္ခု အျဖစ္တည္ရွိေနပါတယ္။ passive jamming ဆိုရင္ ကၽြန္ေတာ္တို႔ေရဒါမွာ ဒီေကာင့္အတြက္ calculation မပါပဲနဲ႔ ဘယ္လိုမွ detect လုပ္လို႔မရပါဘူး။ ဘာေၾကာင့္လဲ ဆိုရင္ ဒီ passive jamming ကိုယ္တိုင္ကိုက target ကေနျပန္လာတဲ့ reflected signal လိုျဖစ္ေနပါတယ္။ ဒါေၾကာင့္ ကၽြန္ေတာ္တို႔ေရဒါကေန detection လုပ္လုိ႔မရေတာ့ပါဘူး။ သူရွိတဲ့အေျခအေနမွာ ကၽြန္ေတာ္တို႔ ေရဒါကေန အျမဲတမ္း target ရွိေနတယ္လို႔ပဲျပေနပါေတာ့တယ္။ ဒါေၾကာင့္သူ႔အတြက္ သီးသန္႔ calculation လုပ္ေပးရပါတယ္။

Characteristics of passive jamming

Passive jamming ေတြကို သဘာ၀အေလ်ာက္ျဖစ္ေနတာေတြနဲ႔ လူေတြ က တမင္ဖန္တီးျပဳလုပ္ထားတာေတြရယ္လို႔ ႏွစ္မ်ိဳးခြဲျခားလုိ႔ရပါ တယ္။ ပထမအုပ္စုထဲမွာ ေျမမ်က္ႏွာျပင္၊ ရာသီဥတုကဖန္တီးသည့္ အရာ ၀တၱဳမ်ား ( မိုး ၊ ႏွင္း ၊ မိုးသီး ၊ ျမဴ ၊ တိမ္တိုက္မ်ား ) ၊ insect အစုအေ၀း ၊ ပ်ံသန္းေနေသာငွက္မ်ား၏ေတာင္ပံမ်ား အစရွိတာေတြကေနျဖစ္လာတဲ့ reflected signal ေတြပါ၀င္ပါတယ္။ ဒုတိယအုပ္စုထဲမွာေတာ့ chaff cloud ( dipole ရွိေသာ သတၱဳေခ်ာင္းကေလးမ်ား တိမ္တိုက္ကဲ့သို႔ စုေ၀း ေနေသာ အစုအေ၀း ) ၊ metal tape ၊ ေျမျပင္ေပၚမွႀကီးမားေသာ အေဆာက္အဦးမ်ား အစရွိတာေတြကေနျဖစ္လာတဲ့ reflected signal ေတြပါ၀င္ပါတယ္။ ေရြ႕လ်ားေနတဲ့ target ကေနျပန္လာမဲ့အသံုး၀င္တဲ့ signal နဲ႔ Passive jamming ကေနျပန္လာမဲ့ noise တို႔႔ရဲ႕ frequency-time characteristic ကြဲျပားမႈရဲ႕ calculation ပါ၀င္တဲ့ processing unit ကို unit of moving-target indication လို႔ေခၚပါတယ္။ Passive jamming ဟာ normal process ျဖစ္ၿပီး သူ႔ရဲ႕ပ်မ္းမွ်တန္ဖိုးဟာ သံုညပဲ ျဖစ္ပါတယ္။ amplitude fast fluctuation ျဖစ္တဲ့အေျခအေနမွာ Passive jamming ရဲ႕ fluctuation spectrum ဟာ Gaussian curve ျဖစ္ပါတယ္။

∆fp - level 0.5 မွာရွိတဲ့ jamming ရဲ႕ bandwidth