Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao chất lượng thu tín hiệu trong đài radar ( Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao chất lượng thu tín hiệu trong đài radar ( Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao chất lượng thu tín hiệu trong đài radar ( Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao chất lượng thu tín hiệu trong đài radar ( Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao chất lượng thu tín hiệu trong đài radar ( Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao chất lượng thu tín hiệu trong đài radar ( Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao chất lượng thu tín hiệu trong đài radar ( Luận án tiến sĩ)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ *********** NGUYỄN VĂN HẠNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THU TÍN HIỆU TRONG ĐÀI RA ĐA LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2014 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ *********** NGUYỄN VĂN HẠNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THU TÍN HIỆU TRONG ĐÀI RA ĐA Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử Mã số : 62 52 02 03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Thị Ngọc Minh TS Chu Xuân Quang Hà Nội – 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN ÁN Nguyễn Văn Hạnh ii LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn: - TS Nguyễn Thị Ngọc Minh, Viện Ra đa/ Viện KH & CNQS - TS Chu Xuân Quang, Viện Vật lý Kỹ thuật/ Viện KH & CNQS trực tiếp hướng dẫn, tận tình bảo, tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Nhà khoa học cho tơi ý kiến đóng góp q báu Tơi xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc Viện KH & CNQS, Phòng Đào tạo tạo điều kiện cho tơi hồn thành nhiệm vụ Tơi xin chân thành cảm ơn Đảng ủy, Thủ trưởng Viện Ra đa, Thủ trưởng Viện Điện tử - Viễn thông tạo điều kiện, giúp đỡ đạt kết mong muốn Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng thí nghiệm Ra đa / Viện Ra đa, nơi trực tiếp công tác học tập, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận án Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên, chia sẻ giúp đỡ tơi hồn thành luận án iii MỤC LỤC Trang Danh mục ký hiệu vii Danh mục từ viết tắt……………………………………………………… ix Danh mục bảng…………………………………………………………… xi Danh mục hình vẽ………………………………………………………… xii MỞ ĐẦU……………………………………………………………………… CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY THU RA ĐA 1.1 Cấu hình cấu trúc máy thu đa 1.1.1 Cấu hình máy thu đa 1.1.2 Phân loại cấu trúc máy thu 10 1.1.2.1 Máy thu siêu ngoại sai 10 1.1.2.2 Máy thu đổi tần trực tiếp…………………………………… 11 1.1.2.3 Máy thu trung tần thấp……………………………………… 11 1.1.2.4 Máy thu đa kênh dải rộng 12 1.1.3 So sánh cấu trúc máy thu 12 1.2 Các yêu cầu kỹ thuật máy thu đa 14 1.2.1 Tạp độ nhạy máy thu ….……………… … ………… 14 1.2.1.1 Tạp máy thu …………………… ………………… 14 1.2.1.2 Độ nhạy máy thu …… …………………………………… 16 1.2.2 Thời gian khôi phục độ nhạy máy thu……………………………… 17 1.2.3 Hệ số khuếch đại, dải động độ tuyến tính…… …………….… 18 1.2.3.1 Hệ số khuếch đại 18 1.2.3.2 Dải động ………………………………………………… 18 1.2.3.3 Độ tuyến tính ……………………………………………… 19 1.2.4 Độ xác độ ổn định tần số 21 1.3 Xây dựng nội dung nghiên cứu luận án 23 1.3.1 Hiện trạng đa Quân đội ta 23 1.3.2 Xu phát triển hệ thống thu đài đa 25 iv 1.3.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu 26 1.3.3.1 Ngoài nước 26 1.3.3.2 Trong nước 26 1.3.4 Về chất lượng thu máy thu đa……………………………… 28 1.3.5 Nội dung nghiên cứu luận án ………………… …………… 29 Kết luận chương 31 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THU TÍN HIỆU TRONG ĐÀI RA ĐA 32 2.1 Hạn chế tín hiệu cường độ mạnh vào máy thu 32 2.1.1 Chức năng, tác dụng hạn chế công suất đa… 35 2.1.2 Bộ hạn chế siêu cao tần bán dẫn 36 2.1.2.1 Bộ hạn chế varactor thụ động 37 2.1.2.2 Bộ hạn chế điốt PIN 39 2.1.2.3 Bộ hạn chế điốt PIN giả tích cực………… ………… 41 2.1.2.4 Bộ hạn chế Varactor PIN………… ……………………… 42 2.1.2.5 Một số mơ hình hạn chế công suất sử dụng thực tế 42 2.1.2.6 Tổng kết…….……………………………………………… 44 2.1.3 Đề xuất hạn chế công suất cho hiệu cao ……… 44 2.1.4 Tính tốn tham số hạn chế công suất 49 2.2 Nâng cao độ ổn định tần số giảm mức tạp pha 52 dao động chỗ 2.2.1 Độ ổn định tần số dao động VCO 54 2.2.2 Sự phát sinh tạp dao động…… ……………… 55 2.2.3 Khảo sát tạp điều biên (AM) điều pha (PM) đầu dao động dùng transistor 55 2.2.3.1 Tạp chuyển đổi điều chế dao động……… 55 2.2.3.2 Điều chế tín hiệu tạp……… ……… …………… 56 2.2.3.3 Các mơ hình tạp dao động.…… …………………… 57 v 2.2.3.4 Cách tiếp cận phi tuyến để tính tốn, phân tích tạp dao động 64 2.2.3.5 Tạp chuyển đổi………… ……… 67 2.2.3.6 Tạp điều chế……… …………………………… 70 2.2.4 Tạp dao động với mạch PLL…… ……………… 74 2.2.4.1 Giới thiệu chung vòng khóa pha 74 2.2.4.2 Mật độ phổ công suất tạp pha 75 2.2.4.3 Phổ tạp pha PLL 82 Kết luận chương 84 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 86 3.1 Bộ hạn chế công suất bảo vệ máy thu đài đa 86 3.1.1 Đánh giá công suất lọt sau đèn cặp nhả điện đài đa 86 3.1.2 Mô hạn chế công suất phần mềm thiết kế mạch siêu cao tần ADS 87 3.1.3 Kết đo thực tế 90 3.1.3.1 Đo Phòng thí nghiệm 90 3.1.3.2 Đo làm việc đài đa 93 3.2 Bộ dao động sử dụng vòng khóa pha 95 3.2.1 Chức dao động đài đa trinh sát mặt đất 95 3.2.2 Nguyên lý làm việc dao động đài đa trinh sát mặt đất 95 3.2.3 Kết đo thực tế 98 3.2.3.1 Đo, đánh giá phổ dao động 98 3.2.3.2 Đo, đánh giá tạp pha 98 3.2.3.3 Đo, đánh giá độ ổn định tần số 101 3.3 Bộ dao động sử dụng nhiều vòng khóa pha 103 3.3.1 Chức dao động LO1 LO2 104 3.3.2 Nguyên lý làm việc dao động LO1 LO2 104 3.3.3 Máy thu đài đa băng tần VHF 109 3.3.4 Kết đo thực tế 111 vi Kết luận chương 114 KẾT LUẬN CHUNG…………………………………………… 116 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………… 121 PHỤ LỤC: CÁC SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH VÀ ẢNH CHỤP SẢN PHẨM vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Ý nghĩa Thứ nguyên aE Hằng số tạp nhấp nháy mạch khuếch đại lặp Ap Tổn hao điốt PIN không cấp nguồn aR Hằng số tạp nhấp nháy mạch cộng hưởng As Tổn hao điốt PIN cấp nguồn [dB] B Dải thông máy thu [Hz] C Điện dung C •k,-k(ω) C ckPM − AM (ω ) [dB] [F] Hệ số tương quan dải biên hài thứ k Hệ số tương quan PM- AM hài thứ k E Vector phần thực phần ảo tất lỗi HB EB Vector phụ lỗi sinh dải biên EH Vector phụ lỗi sinh hài sóng mang F Hệ số tạp [dB] fC Tần số sóng mang [Hz] fco Tần số góc tạp nhấp nháy transistor [Hz] fIF Tần số trung tần [Hz] fLO Tần số ngoại sai [Hz] fm Tần số điều chế [Hz] fo Tần số trung tâm [Hz] fRF Tần số tín hiệu [Hz] fs Tần số lấy mẫu [Hz] G Hệ số khuếch đại [dB] Id Dòng điều khiển điốt PIN [mA] K0 Hệ số khuếch đại điện áp dao động [lần] L Điện cảm [H] M Ma trận Jacobian lỗi HB N Hệ số chia mạch PLL Nk(ω), N-k(ω) Mật độ phổ công suất tạp dải biên [lần] [dBc/Hz] hài thứ k Nth Công suất tạp nhiệt [dBm] viii Ký hiệu Psav Ý nghĩa Cơng suất trung bình đầu dao động Q Hệ số phẩm chất Rf Điện trở thuận điốt PIN Thứ nguyên [dBm] [Ω] RFin Tín hiệu vào [dBm] RFout Tín hiệu [dBm] RL Điện trở tải [Ω] Rp Điện trở điốt PIN không cấp nguồn [Ω] Rs Điện trở điốt PIN cấp nguồn [Ω] Rx Thu XB Vector biến trạng thái bao gồm thành phần dải biên XH Vector bao gồm thành phần hài sóng mang Y Dẫn nạp [S] Z0 Trở kháng đường truyền [Ω] ζ ( fm ) Tạp pha VCO [dBc/Hz] 〈•〉 Trung bình chung ε Hằng số điện môi [F/m] ω Tần số [rad/s] λ Bước sóng β Chỉ số điều chế tín hiệu điều chế θ Pha tín hiệu [rad] τ Hằng số thời gian [s] ⊗ Liên hợp hoán vị * Liên hợp phức [m] ... *********** NGUYỄN VĂN HẠNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THU TÍN HIỆU TRONG ĐÀI RA ĐA Chuyên ngành : Kỹ thu t điện tử Mã số : 62 52 02 03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THU T NGƯỜI HƯỚNG DẪN... 1.3.5 Nội dung nghiên cứu luận án ………………… …………… 29 Kết luận chương 31 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THU TÍN HIỆU TRONG ĐÀI RA ĐA 32 2.1 Hạn chế tín hiệu cường độ... gần (từ năm 1990) với số lượng không đáng kể (chỉ chiếm khoảng 10%), thu c hệ thứ sử dụng tín hiệu cấu trúc phức tạp, thu nén xung, xử lý tối ưu, bám tự động bán tự động [8] Nhu cầu cải tiến,