17953

17953

بهبود ، طراحي و ساخت اجزاي رادار UWB پالسي جهت كاربرد در اندازه گيري مشخصات سيالات چند لايه داخل مخازن فلزي

كارشناسي ارشد

مخابرات ميدان

ارديبهشت ماه 1396

دكتر احمد چلداوي

دكتر مجيد طيراني

برق

استفاده از رادار فرا پهن باند (UWB) براي سنجش ارتفاع و ضريب گذردهي الكتريكي سيالات چند لايه درون مخازن فلزي، به دليل وجود بازتاب¬هاي دروني چند¬گانه، بازتاب از ديواره هاي كناري و افت سيگنال در محيط تلفاتي، چالش¬هاي خاص خود را دارد. به همين دليل، سيستم¬هاي تجاري كنوني فقط سطح لايه بالايي را اندازه¬گيري مي¬كنند. يكي از راه¬حل¬هاي اين مسئله، استفاده از رادار پالسي فرا پهن باند با آنتن آرايه¬اي است. به اين دليل از رادار پالسي استفاده مي¬شود كه بازتاب¬هاي داخلي در زمان از هم جدا مي¬شوند و تداخلي ندارند. آنتن آرايه اي دامنه سيگنال را در جهت بيم اصلي افزايش مي¬دهد و توان و همبستگي سيگنال را در زواياي ديگر كاهش مي¬دهد و از تداخلي كه در اثر بازتابش از ديواره¬هاي كناري مخزن فلزي رخ مي¬دهد، مي¬كاهد. بنابراين مهمترين بخش¬هاي يك رادار پالسي سنجش سطح مايعات درون مخازن فلزي، آرايه آنتن فراپهن باند و سازنده پالس فراپهن باند هستند. در اينجا ابتدا يك روش ساده و ارزان براي افزايش بهره آنتن ويوالدي ارائه شده است و سپس مقسم توان فراپهن باند 1 به 4 و آرايه آنتن فراپهن باند طراحي و ساخته شده است. همچنين يك مدار توليد كننده پالس فراپهن باند به كمك ديود بازيابي پله ) (SRD طراحي و شبيه سازي شده است كه مونوپالس خروجي عرض 388 پيكوثانيه و دامنه قله تا قله¬ي 5 ولت را داراست. همچنين كل سيستم رادار كه از آرايه آنتن UWB مقابل مخزن حاوي سيالات چندلايه و مقسم توان و سازنده پالس UWB تشكيل مي¬شود، شبيه سازي شده است تا عملكرد رادار بررسي شود. در نهايت مشخصات سيالات فرضي چندلايه درون مخازن فلزي(ارتفاع و ضريب گذردهي الكتريكي نسبي لايه¬ها) به دست آمده از شبيه سازي با مقادير واقعي مقايسه شده است.

1396/08/02

10/24/2017 12:00:00 AM

The use of UWB radar in liquid level and parameter measurement in tanks provides its own unique challenges because of the presence of multiple internal reflections, reflections from side walls, and the decay of the signal in lossy media .For these reasons, current commercial systems, typically only measure the level of the top layer.One of the answers to this problem is using pulsed UWB radar with UWB antenna array. The use of pulsed radar is therefore desirable because internal reflections are separated in time and unlikely to interfere .UWB antenna array increases signal amplitude along the main-beam direction with reduced signal correlation and power along off-broadside angles and results in reduced interference from sidewall reflections in a metallic tank environment. Therefore the most important parts of a pulsed radar for measuring level of liquids in metallic tanks are UWB antenna array and UWB pulse generator. Here, first of all a simple and cost effective method for increasing the gain of Vivaldi antenna is introduced. Then an UWB power divider and an UWB antenna array is designed and fabricated. Also an UWB pulse generator circuit using Step Recovery Diode (SRD) is designed and simulated.