چرپ
چِرپ (به انگلیسی: chirp) سیگنالی است که در آن، فرکانس با گذشت زمان افزایش مییابد (چرپ-بالارونده) یا کاهش مییابد (چرپ-پایینرونده). در برخی منابع، اصطلاح چرپ به جای سیگنال جاروب استفاده میشود.[۱] معمولاً برای سامانههای سونار، رادار، و لیزر و سایر کاربردها، مانند مخابرات طیف گسترده (به طیف گسترده چرپ مراجعه کنید) استفاده میشود. این نوع سیگنال از نظر بیولوژیکی الهام گرفته شده است و به عنوان یک پدیده به دلیل پراکندگی (وابستگی غیرخطی بین فرکانس و سرعت انتشار مولفههای موج) رخ میدهد. معمولاً با استفاده از یک فیلتر تطبیقشده، که میتواند بخشی از کانال انتشار باشد، جبران میشود. با این حال، بسته به معیار عملکرد خاص، فنون بهتری هم برای رادار و هم برای مخابرات وجود دارد. از آنجایی که در رادار و فضا مورد استفاده قرار گرفت، برای استانداردهای مخابراتی نیز مورد استفاده قرار گرفت. برای کاربردهای رادار خودرو، معمولاً شکلموج مدولهشده با فرکانس خطی (LFMW) نامیده میشود.[۲]
تعاریف[ویرایش]
تعاریف پایه در اینجا به عنوان کمیتهای فیزیک رایج، موقعیت (فاز)، سرعت (سرعت زاویه ای)، شتاب (چرپینگی) ترجمه میشوند. اگر شکلموج به صورت زیر تعریف شود:
چرپینگی عادی لحظهای (نماد c) یک نسخه بهنجارشده است که به عنوان نرخ تغییر فرکانس لحظهای تعریف میشود:[۳]
انواع[ویرایش]
خطی[ویرایش]
در یک چرپ فرکانس خطی یا به سادگی چرپ خطی، فرکانس لحظهای دقیقاً به صورت خطی با زمان تغییر میکند:
در اینجا فرکانس شروع (در زمان ) و نرخ چرپ، ثابت فرض شده است:
تابع حوزه-زمان متناظر برای فاز هر سیگنال نوسانی، انتگرال تابع فرکانس است، زیرا انتظار میرود فاز مانند رشد کند؛ یعنی مشتق فاز فرکانس زاویه ای است.
برای چیپ خطی، این نتیجه به شرح زیر است:
تابع حوزه زمان متناظر برای یک چرپ خطی سینوسی، سینوسِ فاز برحسب رادیان است:
نمایی[ویرایش]
در یک چرپ هندسی، که به آن چرپ نمایی نیز میگویند، فرکانس سیگنال با یک رابطه هندسی در طول زمان تغییر میکند. به عبارت دیگر، اگر دو نقطه در شکل موج انتخاب شود، و ، و فاصله زمانی بین آنها ثابت نگه داشته شده، نسبت فرکانس نیز ثابت خواهد بود.[۴][۵]
در یک چیپ نمایی، فرکانس سیگنال به صورت نمایی بر حسب زمان تغییر میکند:
تابع حوزه زمان متناظر برای یک چیپ نمایی سینوسی، سینوس فاز برحسب رادیان است:
هذلولی[ویرایش]
چرپهای هذلولی در کاربردهای رادار استفاده میشود، زیرا حداکثر پاسخ فیلتر تطبیقشده را پس از اعوجاج توسط اثر داپلر نشان میدهند.[۶]
در یک چرپ هذلولی، فرکانس سیگنال به صورت هذلولی برحسب زمان تغییر میکند:
تابع حوزه زمانی متناظر برای یک چرپ هذلولی سینوسی، سینوس فاز برحسب رادیان است:
تولید[ویرایش]
یک سیگنال چرپ را میتوان با مدار آنالوگ از طریق یک نوسانساز کنترلشده با ولتاژ (VCO) و یک ولتاژ کنترلی به صورت خطی یا نمایی تولید کرد.[۷] همچنین میتوان آن را به صورت دیجیتالی توسط یک پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) و مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC)، با استفاده از یک ترکیبکننده دیجیتالی مستقیم (DDS) و با تغییر گام در نوسانگر عددی کنترلشده تولید کرد.[۸] همچنین میتواند توسط یک نوسانگر YIG تولید شود.[نیازمند شفافسازی]
تغییر در فرکانس کد مورس از فرکانس مورد نظر، به دلیل پایداری ضعیف در نوسانگر RF، به عنوان چرپ شناخته میشود،[۹] و در سامانه آراستی یک حرف ضمیمه C داده میشود.
جستارهای وابسته[ویرایش]
- طیف چرپ - تحلیل طیف فرکانس سیگنالهای چرپ
- فشردهسازی چرپ - اطلاعات بیشتر در مورد فنون فشردهسازی
- طیف گسترده چرپ - بخشی از استاندارد مخابرات بیسیم IEEE 802.15.4a CSS
- آینه جیرپ
- تقویت پالس چرپ
- تبدیل چرپلت - یک نمایش سیگنال بر اساس یک خانواده از توابع چرپ موضعی.
- رادار موج پیوسته
- پاشش (اپتیک)
- فشردهسازی پالس
- انتشار رادیویی § اندازهگیری انتشار HF
منابع[ویرایش]
- ↑ Weisstein, Eric W. "Sweep Signal". From MathWorld--A Wolfram Web Resource. http://mathworld.wolfram.com/SweepSignal.html
- ↑ Lee, Tae-Yun; Jeon, Se-Yeon; Han, Junghwan; Skvortsov, Vladimir; Nikitin, Konstantin; Ka, Min-Ho (2016). "A Simplified Technique for Distance and Velocity Measurements of Multiple Moving Objects Using a Linear Frequency Modulated Signal". IEEE Sensors Journal. 16 (15): 5912–5920. Bibcode:2016ISenJ..16.5912L. doi:10.1109/JSEN.2016.2563458.
- ↑ Mann, Steve and Haykin, Simon; The Chirplet Transform: A generalization of Gabor's Logon Transform; Vision Interface '91.
- ↑ Li, X. (2022-11-15), Time and Frequency Analysis Methods on GW Signals, retrieved 2023-02-10
- ↑ Mamou, J.; Ketterling, J. A.; Silverman, R. H. (2008). "Linear chirp". NCBI. 55 (2): 508–513. doi:10.1109/TUFFC.2008.670. PMC 2652352. PMID 18334358.
- ↑ Yang, J.; Sarkar, T. K. (2006). "Doppler-invariant property of hyperbolic frequency modulated waveforms". Microwave and Optical Technology Letters. 48 (6): 1174–1179. doi:10.1002/mop.21573.
- ↑ "Chirp Signal - an overview | ScienceDirect Topics". www.sciencedirect.com. Retrieved 2023-02-10.
- ↑ Yang, Heein; Ryu, Sang-Burm; Lee, Hyun-Chul; Lee, Sang-Gyu; Yong, Sang-Soon; Kim, Jae-Hyun (2014). "Implementation of DDS chirp signal generator on FPGA". 2014 International Conference on Information and Communication Technology Convergence (ICTC). pp. 956–959. doi:10.1109/ICTC.2014.6983343. ISBN 978-1-4799-6786-5. S2CID 206870096.
- ↑ The Beginner's Handbook of Amateur Radio By Clay Laster
پیوند به بیرون[ویرایش]
- مولد آنلاین تن چرپ (خروجی فایل WAV)
- سونار CHIRP در فیشفایندر
- سونار CHIRP در فیشفایندر