چکیده :


رادار یك سیستم الكترومغناطیسی است كه برای تشخیص و تعیین موقعیت هدف بكار می رود . با رادار می توان درون محیطی را كه برای چشم ،غیر قابل نفوذ است دید مانند تاریكی ،باران،مه.برف،غبار و غیره . اما مهمترین مزیت رادار توانایی آن درتعیین فاصله یا حدود هدف می باشد .كاربرد رادارها در اهداف زمینی ، هوایی،دریایی، فضایی و هواشناسی می باشد.

امواج رادار چیزی است كه در تمام اطراف ما وجود دارد، اگر چه دیده نمی‏شود. اما مركز كنترل ترافیك فرودگاهها برای ردیابی هواپیماها چه آنها كه بر روی باند فرودگاه قرار دارند و چه آنها كه در حال پرواز هستند، از رادار استفاده می‏كنند. در برخی از كشورها پلیس از رادار برای شناسایی خودروهای با سرعت غیر مجاز استفاده می‏‏كند. ناسا از رادار برای شناسایی موقعیت كرة زمین و دیگر سیارات استفاده می‏كند، همین طور برای دنبال كردن مسیر ماهواره ‏ها و فضاپیماها و برای كمك به كشتی‏ها در دریا و مانورهای رزمی از آن استفاده می‏شود. مراكز نظامی نیز برای شناسایی دشمن و یا هدایت جنگ افزارهایشان از آن استفاده می‏كنند.

هواشناسان برای شناسایی طوفانها، تندبادهای دریایی و گردبادها از آن استفاده می‏برند. شما حتی نوعی خاص از رادار را در مدخل ورودی فروشگاهها می‏بینید كه در هنگام قرار گرفتن اشخاص در مقابلشان، درب را باز می‏كنند. بطور واضح می‏بینید كه رادار وسیله‏ ای بسیار كاربردی می‏باشد.

"Nature laughs at the difficulties of integration" - Pierre-Simon de Laplace

طبيعت مسائل مشکل رياضی را به سخره می گيرد! (سیمون لاپلاس)

در بيشتر زمينه های علمی، نقش رياضیات ایجاد مدل هایی دقيق و قابل بررسی برای پديده های فيزیکی است و اين ابزار کارآمد امکان مطالعه ی کمی و پیش بینی پدیده ها ی طبيعی را به انسان می دهد. با اين وجود در شرايطی که به برخی زمینه های کاربردی در مهندسی، به ابزارهای ریاضی به ديده ای صلب و کاربردی نگریسته شود امکان درک شهودی و در نتیجه ایجاد خلاقیت از محقق سلب شده و استعدادهای بالقوه کمتر مجال بروز می یابند.

نوشته ی فوق مقدمه ای بود برای ترغیب دوست داران ریاضیات زنده به مطالعه ی کتاب ارزنده ی:

The Scientist and Engineer's Guide to

Digital Signal Processing

در اين کتاب که تمام فصول آن به رايگان در اینترنت منشر شده، مولف کوشيده است تا با ايجاد دیدگاهی بنیادی مطالب عمدتا سنگین پردازش سیگنال دیجیتال یا DSP را از زوایای فیزیکی به خواننده تفهیم کند. 13 فصل ابتدایی این کتاب مباحث مربوط به سیگنال سیستم و همچنين پیش نیارهای پردازش سیگنال دیجیتال را با زبانی شیوا پوشش داده و بعد از آن تا فصل 21 ام فیلتر دیجیتال به تفصیل بحث شده است. 8 فصل بعد آن شامل مباحث کاربردی از قبیل: پردازش صوت و تصویر، شبکه های عصبی، فشرده سازی اطلاعات و غیره می باشد. 4 فصل پایانی که به نوعی ادامه ی 13 فصل ابتدایی می باشند، ابزارهای پردازش را در حوزه ی اعداد مختلط پوشش می دهند.

لیست فصول در زیر آورده شده است.

برای دانلود به این آدرس مراجعه کنید.

Chapter 1. The Breadth and Depth of DSP

Chapter 2. Statistics, Probability and Noise

Chapter 3. ADC and

Chapter 4. DSP

Chapter 5. Linear Systems

Chapter 6. Convolution

Chapter 7. Properties of Convolution

Chapter 8. The Discrete Fourier Transform

Chapter 9. Applications of the DFT

Chapter 10. Fourier Transform Properties

Chapter 11. Fourier Transform Pairs

Chapter 12. The Fast Fourier Transform

Chapter 13. Continuous Signal Processing

DIGITAL FILTERS

Chapter 14. Introduction to Digital Filters

Chapter 15. Moving Average Filters

Chapter 16. Windowed-Sinc Filters

Chapter 17. Custom Filters

Chapter 18. FFT Convolution

Chapter 19. Recursive Filters

Chapter 20. Chebyshev Filters

Chapter 21. Filter Comparison

APPLICATIONS

Chapter 22. Audio Processing

Chapter 23. Image Formation and Display

Chapter 24. Linear Image Processing

Chapter 25. Special Imaging Techniques

Chapter 26. Neural Networks (and more!)

Chapter 27. Data Compression

Chapter 28. Digital Signal Processors

Chapter 29. Getting Started with DSPs

COMPLEX TECHNIQUES

Chapter 30. Complex Numbers

Chapter 31. The Complex Fourier Transform

Chapter 32. The Laplace Transform

Chapter 33. The z-Transform

شايد جالب باشد تا از تاريخچه نام Bluetooth هم اطلاع داشته باشيم. اين نام از نام يك پادشاه دانماركى به نام Harald Blaatand گرفته شده است. كلمه Blaatand پس از انتقال به زبان انگليسى به شكل Bluetooth تلفظ شد كه به معنى دندان آبى است. اين پادشاه كه بين سال هاى ۹۴۰ تا ۹۸۶ مى زيست، توانست دانمارك و نروژ را كه در جنگ هاى مذهبى با هم مشكل پيدا كرده بودند متحد كند و از آن پس شهرت زيادى كسب كرد. در واقع تكنولوژى Bluetooth هم بر پايه اتحاد يكپارچه سيستم هاى كامپيوتر در قالبى بدون سيستم تاكيد دارد كه نماد كار و تلاش پادشاه دانماركى است.

ايده اصلى ايجاد اين سيستم در سال ۱۹۹۴ توسط شركت موبايل Ericsson ارائه شد. اين شركت به همراه چند شركت ديگر به دنبال يك سيستم ارتباطى بين وسايل الكترونيكى مختلف بودند تا قادر به هماهنگى و سازگارى با هم باشند. امروزه بسيارى از وسايل ارتباطى مانند PC ،PDA، موبايل، پرينتر و... از پروتكل هاى متفاوت و ناسازگار با يكديگر استفاده مى كنند و همين امر باعث عدم ارتباط مناسب بين آنها خواهد شد. بنابراين شركت هاى مربوطه تصميم به ايجاد يك استاندارد مشترك براى انواع وسايل ارتباطى گرفتند تا ارتباط ميان آنها تحت يك پروتكل ثابت و مشخص برقرار شود. در حال حاضر Ericsson، Intel، Nokia، IBM و Toshiba از پديدآورندگان و توسعه دهندگان اين تكنولوژى هستند. اين شركت ها با تشكيل گروهى به نام Bluetooth (Special Interest Group) SIG موفق شدند استاندارد مورد نظر را ايجاد كنند.

هر وسيله اى كه از سيم براى انتقال اطلاعات خود استفاده نمى كند از امواج راديويى بهره مى گيرد در واقع امواج راديويى سيگنال هايى هستند كه توسط فرستنده در هوا پخش مى شود. امواج راديويى قادر به انتقال صدا، تصوير و هر نوع Data هستند. تلفن هاى بى سيم، موبايل، ماهواره ها، اداره تلويزيون و غيره جزء وسايلى هستند كه ارتباط خود را از طريق اين امواج فراهم مى كنند. حتى دزدگير اتومبيل شما هم از طريق امواج راديويى كنترل مى شود. Bluetooth  نوعى از ارتباطات امواج راديويى ولى با برد كوتاه است و از پروتكل خاصى براى ارسال اطلاعات خود استفاده مى كند و به همين دليل است كه شركت هاى معتبر سازنده دستگاه هاى ارتباطى و كامپيوترى علاقه زيادى دارند تا در اين پروژه شركت كنند.

در واقع تمام دستگاه هايى كه بر پايه Bluetooth ايجاد مى شود بايد با استاندارد مشخصى سازگارى داشته باشند. همان طور كه مى دانيد فركانس هاى امواج راديويى با استفاده از واحد هرتز محاسبه مى شوند. فرستنده اين فركانس ها كه Transmitter نام دارد امواج مورد نظر را در يك فركانس خاص ارسال مى كند و دستگاه گيرنده در همان طول موج اقدام به دريافت اطلاعات مى كند و دامنه آن GHZ2.40 تا GHZ2.48 است.

همانطور که می دانید، در دنیای دیجیتال تمام اطلاعات تبدیل به اعداد در مبنای 2 یا همان 0 و 1 می شوند و این اعداد به وسیله ولتاژ 0 یا 5 ولت در الکترونیک شبیه سازی می شوند و در خانه های حافظه که بیت نام دارند ذخیره می شوند.

بنابر این ما همواره برای انتقال این اطلاعات بایستی از مسیرهای عبور جریان الکتریکی استفاده کنیم. هر زمان که در یک سیم، جریان برقرار باشد ارزش آن معادل 1 و هر زمان جریان برقرار نباشد ارزش آن معادل 0 خواهد بود و زمانی که ما این اطلاعات یا 0 و 1 ها را پشت سرهم انتقال می دهیم ، در واقع ارتباط دیجیتال و یا گسسته ای را برقرار کرده ایم.

قدمت ارتباط دیجیتال به قدمت کامپیوتر ها نیست، بلکه بسیار از آن قدیمی تر است. بشر اولیه هنگامی که از راه دور بوسیله نور آتش به دوستان خود علامت می داد از این روش استفاده می کرد. به این شکل که پارچه ای را در مقابل آتش جابجا می کرد، هر زمان پارچه را مقابل آتش می گرفت آتش دیده نمی شد و یا معادل 0  ما بود و هر زمان آتش دیده می شد معادل 1، به این ترتیب آنها حرف های خود را که بوسیله 0 و 1 ها کد کرده بودند به همدیگر از راه دور می فهماندند. ارتباط مورس هم یک نمونه دیگر ارتباط دیجیتال است.

یک دستگاه مورس

در کامپیوتر ارتباط دیجیتال به دو صورت شکل می گیرد:

·        سریال

·        موازی

ارتباط سریال چیست؟

انتقال بیت به بیت اطلاعات به طور پشت سر هم از طریق یک کانال یا یک سیم را

اساس مخابرات ماهواره ای به منظور دریافت تصاویر تلویزیونی بر مبنای ماهواره ایست که برنامه هایی را برای مناطقی از کره زمین( که توسط آنتنهای سطحی قابل پوشش نیست) رله مینماید. ماهواره هایی که برای این منظور به کار می آیند به طریقی در مدار خود قرار می گیرند تا همواره با سرعتی معادل سرعت زمین حرکت نموده و پیوسته بر روی نقاطی از زمین پایدار بمانند. در نتیجه این امکان را به وجود می آورد تا بتوان از آنتنهای گیرنده ای (آنتنهای بشقابی )که همواره بر روی مو قعیت خاصی مستقر شده اند استفاده نمود.

بدین ترتیب هر آنتنی که در محدوده تشعشع ماهواره قرار داشته باشد میتواند اصوات و تصاویر را با کیفیتی بالا دریافت نماید. ماهواره های متعددی به منظور مخابره برنامه های تلویزیونی در نظر گرفته شده اند. این ماهواره ها در اصطلاح به نام ماهواره های مخابرات مستقیم مطرح گردیده اند. فرستنده چنین ماهواره هایی به حدی قوی ست که تنها با بشقابک های کو چکی می توان امواج ان را به راحتی در یافت نمود.

بسیاری از کشور های اروپایی از جمله فرانسه/ آلمان در صدد برنامه ریزی جهت ارسال ماواره های مخابرات مستقیم در مدار های متفاوتی به دور زمین هستند. البته انگلستان نیز طرحهایی در این زمینه در دست داشت که به دلیل مخارج بسیار بالای آن به فراموشی سپرده شد.

تا زمانیکه ماهواره های مخابرات مستقیم هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته باشند نتیجتا دست اندرکاران از ظرفیت آزاد ماهواره های مخابراتی برای مخابره برنامه های تلویزیونی استفاده می نمایند.
فرستنده های اینگو نه ماهواره ها ضعیف تر از فرستنده های ماهواره های مخابرات مستقیم می باشند. ولی با استفاده از آنتن های بشقابی بزرگتر به قطر 1.8 متر می توان از قابلیت در یافت خوبی بر خوردار شد.

در حال حاظر دو ماهواره از این نوع به منظور مخابره بر نامه های تلویزیونی برای نواحی غربی اروپا مورد استفاده می باشد. این دو ماهواره بر نامه های مخابراتی خود را بر روی 18 کانال مختلف که اکثرا به زبان انگلیسی ست ارسال می دارند. هر دو ماهواره از انواع ماهواره های مخابراتی هستند که به منظور بر قرار نمودن خطوط تلفن معمولی بین اروپا و آمریکا به کار می آیند.

اخیرا سیستم جدیدی به نام سیستم NESAT توسط کار خانه NEC طراحی و ساخته شده که مزیت کاربردی ان در این است که با اتصال آن به تلویزیون های معمولی می توان از کانال های مختلف ماهواره ای استفاده نمود. اهمیت این سیستم به علت عدم نیاز به سیم کشی جهت دریافت برنامه های ماهواره ایست.

به علاوه با کاربرد سیستم مد نظرنیاز به استفاده از سیستم های ماهوارهای مخابرات مستقیم برای بر نامه های تلویزیونی منتفی می شود. سیستم از مزایا و مشخصات میژه ای بر خوردار است که این عوامل می توانند موجب شوند تا این پدیده نوظهور به سادگی در رقابت با هر گو نه وسایل مشابهی همچنان در زمینه تغذیه بر نامه های تلویزیونی پیش تاز بوده و با استاندارد های بالای بازار های انگلیس و کل ارو پا هماهنگ بوده و مورد استقبال چشمگیر واقع شود.

سیستم NESAT از سه قسمت عمده تشکیل یافته است: آنتن بشقابی / مبدل نویز پایین و تیو نر داخلی .
البته در حال حاضر به منظور نصب سیستم نامبرده باید از مجوز قانونی بهره مند بود . لیکن پیش بینی می شود که در آینده نزدیک امکانات و ازادی بیشتری برای نصب و کاربر خانگی سیستم فوق فراهم آید.

به همین شکل بسیاری از قوانین مربوط به مخایرات تلویزونی حاضر در گذشته ای نه چندان دور محدو دیت بیشتری برای استفاده کنندگان آن اعمال می نمود و ابن در حالی بود که استفاده از مخاربرات ماهواره ای در آن لحظه خوابی بیش قلمداد نمی شد!!