Đang tải... (xem toàn văn)
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TIỂU LUẬN TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỆN TỬ THÔNG TIN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. Lâm Minh Long SINH VIÊN: Lê Khánh Duy MÃ SỐ SV: 1853020009 LỚP: 18ĐHĐT01 Thành phố Hồ Chí Minh – 12/2021 HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ BÁO CÁO TIỂU LUẬN Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Họ và tên sinh viên: Lê Khánh Duy MSSV: 1853020009 Lớp: 18ĐHĐT01 1. Tên tiểu luận môn học: Điện tử thông tin 2. Nhiệm vụ của tiểu luận: 3. Ngày giao tiểu luận: 11/12/2021 4. Ngày hoàn thành tiểu luận: 03/01/2022 5. Họ tên người hướng dẫn: TS. Lâm Minh Long T/p Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20... GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) TS. LÂM MINH LONG NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ................................................................................................. ................................................................................................. ................................................................................................. ................................................................................................. ................................................................................................. ................................................................................................. Phần đánh giá: Ý thức thực hiện: Nội dung thực hiện: Hình thức trình bày: Tổng hợp kết quả: Điểm bằng số: (Quy định về thang điểm và lấy điểm tròn theo quy định của Học viện) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20... GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) TS. LÂM MINH LONG Điểm bằng chữ: Mục Lục CHƯƠNG 6: MÁY PHÁT............................................................................1 6.1. Định nghĩa và phân loại máy phát......................................................1 6.1.1. Định nghĩa...................................................................................1 6.1.2. Phân loại......................................................................................2 6.1.2.1. Theo công dụng....................................................................2 6.1.2.2. Theo tần số...........................................................................3 6.1.2.3. Theo phương pháp điều chế.................................................3 6.1.2.3. Theo công suất.....................................................................3 6.2. Sơ đồ khối của các loại máy phát.......................................................4 6.2.1. Sơ đồ khối của máy phát điều biên( AM)...................................4 6.2.2. Sơ đồ khối của máy phát đơn biên SSB......................................6 6.2.3. Sơ đồ khối của máy phát AM đa kênh ghép kênh FDM.............9 6.2.4. Sơ đồ khối của máy phát điều tần FM.......................................11 6.2.5. Sơ đồ khối của máy phát FM chất lượng cao............................12 6.3. Trở kháng và cách phối hợp.............................................................13 6.3.1. Khái niệm trở kháng..................................................................13 6.3.2. Cách phối hợp trở kháng...........................................................14 6.3.2.1. Phối hợp trở kháng với các phần tử tập trung (L – networks).........................................................................................14 6.3.2.2. Phối hợp trở kháng dùng đoạn dây chêm........................14 6.3.2.3. Bộ ghép một phần tư bước sóng......................................15 6.4. Các mạch lọc cơ bản trong máy phát...............................................17 6.4.1. Mạch lọc Γ đơn.........................................................................17 6.4.2. Mạch lọc Π đơn.........................................................................18 6.4.3. Mạch lọc Π đôi..........................................................................19 6.5. Khuếch đại công suất cao tần và nhân tần số...................................22 6.5.1. Khuếch đại công suất cao tần....................................................22 6.5.1.1. Các Mode hoạt động của bộ Khuếch đại công suất cao tần lớp C dùng Transistor......................................................................23 6.5.1.2. Bộ khuếch đại công suất cao tần dùng transistor............24 6.5.2. Nhân tần số................................................................................28 6.6. Trung hòa và chống dao động ký sinh.............................................29 6.6.1. Hiện tượng trực thông và hồi ký sinh........................................30 6.6.2. Các biện pháp để chống dao động kí sinh.................................31 6.7. Đo lường máy phát...........................................................................32 CHƯƠNG 7: MÁY THU............................................................................34 7.1. Định nghĩa và phân loại máy thu.....................................................34 7.1.1. Định nghĩa.................................................................................34 7.1.2. Phân loại máy thu......................................................................35 7.2. Sơ đồ máy thu...................................................................................36 7.2.1. Máy thu đổi tần.........................................................................37 7.2.2. Máy thu đổi tần AM..................................................................38 7.2.3. Máy thu đổi tần FM...................................................................38 7.2.4. Máy thu đơn biên SSB..............................................................39 7.3. Mạch vào máy thu............................................................................41 7.3.1. Khái niệm và đặc điểm chung...................................................41 7.3.2. Các yêu cầu của mạch vào máy thu..........................................42 7.3.2.1. Hệ số truyền đạt..................................................................42 7.3.2.2. Độ chọn lọc........................................................................43 7.3.2.3. Dải thông D (BW)..............................................................43 7.3.2.4. Dải tần làm việc..................................................................43 7.3.3. Phân loại mạch vào máy thu.....................................................44 7.3.4. Các tham số mạch vào máy thu.................................................45 7.3.5. Các mạch ghép atenna với mạch cộng hưởng vào....................47 7.4. Đổi tần..............................................................................................47 7.5. Khuếch đại trung tần IF và các bộ lọc..............................................47 7.5.1. Định nghĩa.................................................................................47 7.5.2. Các dạng mạch trung tần...........................................................48 7.5.3. Các bộ lọc trung tần..................................................................50 7.6. Tự động điều chỉnh AFC/AGC........................................................54 7.6.1. Mạch tự động điều chỉnh AFC( Automatic Frequency Control) .............................................................................................................54 7.6.2. Mạch tự động điều chỉnh AGC( Automatic Gain Control).......55
HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM Khoa Điện Tử Viễn Thơng HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG MẶT ĐẤT HÀNG KHƠNG SINH VIÊN THỰC HIỆN: LÊ KHÁNH DUY MÃ SỐ SV: 1853020009 LỚP: 18ĐHĐT01 Giảng viên T.S: Nguyễn Thanh Dũng Thành phố Hồ Chí Minh – 9/2021 CHƯƠNG 7: HỆ THỐNG VỆ TINH DẪN ĐƯỜNG TOÀN CẦU GNSS CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Khái niệm GNSS Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu ( GNSS ) hệ thống xác định vị trí thời gian tồn giới, bao gồm hay nhiều hệ vệ tinh, máy thu tàu bay hệ thống kiểm tra mức độ toàn vẹn tăng cường điều cần thiết để hổ trợ đặc tính dẫn đường theo yêu cầu cho hoạt động 1.2 Chức GNSS thực chức cung cấp liệu vị trí thời gian cho tàu bay 1.3 Thành phần GNSS bao gồm thành phần khác đặt mặt đất, vệ tinh tàu bay sau : Hệ thống định vị toàn cầu – GPS Hệ thống vệ tinh dẫn đường qũy đạo toàn cầu – GLONASS Hệ thống vệ tinh dẫn đường tòan cầu – GALILEO Hệ thống tăng cường tàu bay – ABAS Hệ thống tăng cường vệ tinh – SBAS Hệ thống tăng cường mặt đất – GBAS Hệ thống tăng cường mặt đất diện rộng – GRAS Máy thu GNSS tàu bay 1.4 Hệ quy chiếu không gian thời gian GNSS sử dụng hệ quy chiếu không gian thời gian sau: - Hệ quy chiếu không gian: GNSS cung cấp thơng tin vị trí cho người sử dụng theo hệ tọa độ WGS-84 ( World Geodetic System – 1984 ) - Nếu thành phần GNSS sử dụng khác hệ tọa độ WGS – 84, tham số biến đổi thích hợp phải cung cấp b Hệ quy chiếu thời gian: GNSS cung cấp liệu thời gian cho ngừơi sử dụng theo hệ thời gian UTC (Universal Time Coordinated) 1.5 Đặc tính tín hiệu GNSS (GNSS SIS /Signal-in space performance) • Bao phủ tồn cầu • Khơng hạn chế số lượng đối tượng sử dụng • Chuẩn mạng lưới tọa độ chung • Định vị 3D độ xác cao • Vector vận tốc thời gian Sự kết hợp thành phần GNSS máy thu người sử dụng phải đáp ứng yêu cầu tín hiệu không gian sau: Loại Độ Độ Mức thời Mức Mức Loại khai chính độ gian độ liên độ RNP xác xác vẹn báo tục (4) sẳn tương ngang dọc toàn động sàng ứng thác Bay đường dài 95% 95% (1) (1) (2) 3.7 km (2.0 1-10- - /h Nm) (6) (3) (5) 1-10- 0.99 to 1-10- 0.999 99 1-10- 0.999 to 1-10- 0.999 99 1-10- 0.99 to 1-10- 0.999 99 /h to /h 20 đến 10 Đường dài & Trung cận 0.74 km (0.4 PA, hạ /h Nm) 15 s /h 1-10- 220 m (720 ft) /h 10 s NPA với đường dọc (APVI) /h to /h cánh dẫn /h to đến - Tiếp cận đầu/ giữa,N 1-10- 20 m (720 ft) (66 ft) 2x107 lần tiếp cận 0.3 1- 1220 m 0.5 đến 10 s 8x10-6 0.99 / đến khoản g 15s 0.999 99 0.3/125 NPA với 1- 1- dẫn đường 16.0 m 8.0 m (52 ft) (26 ft) dọc (APV- 2x10 lần - 6s tiếp 6.0m xác cấp (8) 16.0 m 4.0m (52 ft) (20 ft đến 13 2x10lần tiếp cận ft) (7) đến khoản 0.03/50 0.999 99 1- 17 / II) đến 0.99 g 15s cận Tiếp cận 8x10-6 6s 8x10-6 0.99 / đến khoản g 15s 0.02/40 0.999 99 Bảng 1: Đặc tính tín hiệu GNSS Giải thích ý: (1) : Các giá trị 95% lỗi vị trí tín hiệu GNSS yêu cầu cho hoạt động điểm có cao độ thấp thềm (HAT) cung cấp (2): Định nghĩa mức độ vẹn toàn bao gồm yêu cầu thời gian báo động thời gian chậm phải đưa cảnh báo kể từ phát thấy lỗi (vượt qúa giới hạn báo động) hệ thống Các giới hạn báo động là: Loại khai thác Giới hạn báo Giới hạn báo Loại RNP tương động ngang động dọc (VAL) ứng (HAL) Bay đường dài 7.4 km N/A 20 đến 10 N/A đến N/A N/A 0.5 đến 0.3 556 m 50 m 0.3/125 (0.3 Nm) (164 ft) 40.0 m 20.0 m (130 ft) (66 ft) Tiếp cận 40.0 m 15.0 m đến 10.0 xác Cấp (130 ft) m (4 NM) Bay đường dài 3.7 km (2 Nm) Bay đường dài 1.85 km trung cận (1 Nm) NPA 556 m (0.3 Nm) APV-I APV- II 0.03/50 0.02/40 (50 ft đến 33 ft) Bảng 2: Các mức giới hạn báo động (3) : Các yêu cầu độ xác thời gian báo động bao gồm đặc tính danh định máy thu không lỗi (4) : Giá trị phụ thuộc vào hệ số khai thác bao gồm mật độ khơng vận, tính phức tạp khơng phận, mức độ sẳn sàng phương tiện dẫn đường khác (5) : Giá trị phụ thuộc vào hệ số khai thác bao gồm: tần suất khai thác, điều kiện mội trường, phạm vi thời gian yếu kém, tầm phủ Radar, mật độ không vận phương thức khai thác, mức độ sẳn sàng phương tiện dẫn đường khác (6) : Yêu cầu chặt chẽ độ xác địi hỏi dạng RNP kết hợp (7) : Một giải giá trị mơ tả tiếp cận xác cấp I (8) : Các yêu cầu đặc tính tín hiệu GNSS cấp II & III phát triển sau 1.6 Các ứng dụng GNSS môi trường CNS/ATM: o Dẫn đường theo đường bay, khu vực trung tận tiếp cận khơng xác o Tiếp cận xác o Dẫn đường theo chiều đứng o Dẫn đường chiều o Khai thác đường băng song song o Tiếp cận cong xác o Cung cấp thời gian xác o Các ứng dụng cho giám sát (ADS) Sự cần thiết tăng cường GNSS + Để đáp ứng yêu cầu tính khai thác (độ xác, tính tồn vẹn, độ sẵn sàng liên tục) cho tất giai đoạn chuyến bay, GPS GLONASS yêu cầu mức độ tăng cường khác Để khắc phục hạn chế hệ thống vốn có, tăng cường đề xuất loại chính: tàu bay, mặt đất vệ tinh Thông tư 267-AN/159 ICAO Hình 1: Cấu trúc GNSS + Các loại tăng cường: Các hệ thống tăng cường mặt đất (GBAS), hệ thống tăng cường vệ tinh (SBAS), hệ thống tăng cường máy bay (ABAS) + Các hệ thống tăng cường chính: Hệ thống tăng cường cục bộ( LAAS), Hệ thống tăng cường diện rộng ( WAAS), Tự giám sát tính tồn vẹn thu ( RAIM), Tự giám sát tính tồn vẹn máy bay ( AAIM), Hệ thống tăng cường khu vực mặt đất (GRAS) Hình 2: Hệ thống tăng cường máy bay HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 2.1 GPS gì? - GPS viết tắt "Global Positioning System" (hệ thống định vị toàn cầu), thực chất mạng lưới bao gồm 27 vệ tinh quay xung quanh trái đất Trong số 27 vệ tinh này, 24 vệ tinh hoạt động, vệ tinh cịn lại đóng vai trò dự phòng trường hợp số 24 vệ tinh bị hư hỏng Dựa vào cách đặt vệ tinh này, đứng mặt đất, bạn nhìn vệ tinh bầu trời thời điểm - Hệ thống định vị toàn cầu GPS hệ thống định vị sử dụng vệ tinh, máy thu thuật tốn để đồng hóa liệu vị trí, vận tốc thời gian cho phương tiện hàng không, biển đường - Hệ thống bao gồm 24 vệ tinh quay quanh Trái Đất, chia làm quỹ đạo, quỹ đạo có vệ tinh Quỹ đạo vệ tinh nằm độ cao 20.000 km so với Trái Đất tốc độ bay vệ tinh lên tới 14.000 km/h - Để xác định vị trí Trái Đất cần tới vệ tinh vệ tinh thứ thường sử dụng để xác thực thông tin từ vệ tinh Ứng phó khẩn cấp: Trong trường hợp khẩn cấp bão lũ, đội phản ứng nhanh dùng GPS để lập đồ, theo dõi dự báo thời tiết theo dõi nhân viên cứu hộ Mỗi tai nạn xe xảy ra, tín hiệu GLONASS (một giải pháp thay GPS) tự động gửi tới quan chức Giải trí: GPS tích hợp vào trị chơi Pokemon Go Geocaching Sức khỏe thể dục: Smartwatch thiết bị đeo thơng minh theo dõi hoạt động thể dục khoảng cách chạy, đạp xe nhờ hỗ trợ GPS 2.5 Ưu Nhược điểm GPS Ưu điểm: Chính xác dễ sử dụng: Người dùng thông báo cụ thể đường ngã rẽ để đến điểm đích yêu cầu Hoạt động tốt điều kiện khí hậu: Thời tiết không gây cản trở cho chức GPS Miễn phí: Các chức GPS đáp ứng hầu hết nhu cầu thông thường người dùng, chí với độ xác ngang số hệ thống định vị đắt tiền khác Phủ sóng tồn cầu: Đây tính bật GPS Chức tìm kiếm địa điểm tiện ích: Khi người dùng đến địa điểm mới, tìm kiếm nhà hàng, trạm xăng dầu, v.v quanh GPS Dễ dàng tích hợp: GPS tích hợp điện thoại, thuận tiện cho người sử dụng Cập nhật thường xun: Các tính GPS ln cập nhật thường xuyên với công nghệ tiên tiến Điều hướng nước: GPS hỗ trợ điều hướng người dùng nước khơng thể tìm lối Nhược điểm: Có thể có trường hợp GPS ngừng hoạt động, đó, người dùng nên mang theo đồ dự phòng Các thiết bị hỗ trợ GPS hết pin q trình sử dụng, người dùng cần trang bị nguồn điện dự phòng chuyến dài Nếu có chướng ngại vật cối, cơng trình xây dựng có bão, tín hiệu từ GPS khơng xác Một số yếu tố làm giảm độ xác GPS gồm: Vật cản địa lý: Các phép đo thời gian đến dự tính bị sai lệch vật cản địa lý lớn núi đồi, tòa nhà, cối Hiệu ứng khí quyển: Tầng điện ly khiến sóng truyền qua chậm, bão lớn hay bão mặt trời ảnh hưởng tới độ xác vị trí Hệ thống: Mơ hình quỹ đạo bên vệ tinh khơng xác lạc hậu Ngày nay, vấn đề gặp Sai số tính tốn: Điều xảy thiết bị phần cứng không thiết kế theo thông số kỹ thuật chuẩn Nhiễu nhân tạo: Bao gồm thiết bị gây nhiễu làm giả tín hiệu GPS ☞ Độ xác GPS cao khu vực khơng có nhà cao tầng chặn tín hiệu Ở thị đơng đúc nhiều tịa nhà cao tầng, vị trí máy GPS thường khơng xác cho May mắn cơng nghệ GPS ngày cải thiện Máy GPS độ xác cao xác định vị trí thiết bị nằm bán kính 2,5 mét xác tới 95% Trong đó, với bán kính mét, độ xác lên tới 99% HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH TOÀN CẦU GLONASS 3.1 Khái quát GLONASS: a Giới thiệu: - Giữa năm 1970, Nga tiến hành xây dựng hệ thống GLONASS - 1982, vệ tinh GLONASS phóng lên quỹ đạo nhóm - 1955, giai đoạn phóng vệ tinh hồn tất - Hoạt động quản lý điều khiển quốc phòng Nga hệ thống dẫn đường quốc gia Liên Bang Nga - Phục vụ cho nhu cầu quân ứng dụng dân sự, nước quốc tế b Thành phần hệ thống GLONASS: - Hệ bao gồm thành phần: Phần điều khiển, giám sát (Monitor and Control Segment) + Trung tâm điều khiển (Ground Control Center) đặt Moscow + Trạm giám sát cập nhật liệu (Command Tracking Station) đặt Moscow + Vị trí tức thời vệ tinh quỹ đạo xác dịnh rada với sai số tối đa 3m Ngoài ra, trạm theo dõi quang lượng tử (Quantum Optical Tracking Station) thường xuyên hiệu chỉnh liệu tọa độ vệ tinh phương pháp phân xạ laser (các vệ tinh GLONASS trang bị gương phản xạ laser) Phần không gian (Space Segment) + 24 vệ tinh bố trí quỹ đạo gần tròn + Quỹ đạo bay độ cao 19100km so với trái đất + Góc nghiêng quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo 64,8 + Các quỹ đạo vệ tinh GLONASS bố trí lệch 120 khơng gian + Mỗi quỹ đạo có vệ tinh, cách 45 + Các vệ tinh GLONASS hoàn tất chu kì quỹ đạo 11 15 phút Phần người sử dụng (User Segment): Bao gồm số lượng khơng giới hạn máy thu, có khả tương tự máy thu GPS, máy thu GLONASS giá thành cao, không phong phú chủng loại, thị trường giới hạn phạm vi nước cộng đồng quốc gia độc lập c Cấu trúc tín hiệu GLONASS - Các vệ tinh hệ GLONASS liên tục phóng tín hiệu định vị theo dạng: tín hiệu định vị xác chuẩn (Ch) tần số L1 (1,6 GHz) tín hiệu định vị xác cao (C) tần số L1 L2 (1,2 GHz) Thơng tin, cung cấp tín hiệu định vị Сh, mở cho tất người dùng toàn cầu liên tục đảm bảo dùng máy thu GLONASS - Tín hiệu C bản, định dành cho nhu cầu Bộ Quốc phòng Nga - Vệ tinh GLONASS sử dụng kỹ thuật FDMA thay kỹ thuật CDMA, băng tần L1 L2 chia thành nhiều kênh d Các ưu điểm hệ GLONASS: GLONASS cung cấp tín hiệu dẫn đường kênh tiêu chuẩn (CSA), có độ xác theo yêu cầu sau: 95% thời gian 99,99% thời gian Lỗi vị trí theo phương ngang 28m 140m Lỗi vị trí theo phương dọc 60m 585m GLONASS nâng cấp để trở thành hệ thống GLONASS đại (hệ thống GLONASS-M) e GLONASS hoạt động nào? * Hệ thống huy động 24 vệ tinh làm việc, cịn lãnh thổ Nga cần 18 vệ tinh Khi muốn xác định tọa độ vật, cần tín hiệu vệ tinh, dùng liệu vệ tinh, khả sai số cao * Các chòm vệ tinh mạng lưới định vị mặt đất tạo thành lưới tam giác để xác định vị trí thiết bị nhận thông qua kết nối tới máy chủ * Lưới tam giác (để đo đạc vị trí) thực loạt tính tốn dựa nội dung tín hiệu gửi từ vệ tinh xử lý Các tín hiệu gửi khoảng thời gian xác với thời gian mà thiết bị cần định vị phát 3.2 Hệ quy chiếu thới gian: Thới gian GLONASS trì khoảng sai lệch 1ms so với thang thời gian quốc gia Nga UTC (SU): |tGLONASS – (UTC + 03 00 phút) | Máy bay -> Máy bay khác, trạm mặt đất -> ATC (hệ thống kiểm sốt khơng lưu) - Thơng tin gửi từ trạm mặt đất thời tiết không lưu ADS-B out (trạm): phát liên tục thông tin chuyến bay (định danh, tọa độ, độ cao, tốc độ, … ) cho máy bay mặt đất theo thời gian thực ADS-B ADS-B IN (phi công): cho phép máy bay nhận thông tin thời tiết, không lưu từ trạm ADS-B mặt đất từ máy bay khác Dựa hệ thống thành phần Nguồn định vị GPS Datalink Hoạt động phổ biến tần số 1090 MHz hay 978 MHz Cung cấp nhiều lợi ích, giúp chuyến bay an toàn hiệu Xem lớp phủ địa hình buồng lái nhiều thơng tin chi tiết khác chuyến bay ADS-B dự đoán thay hệ thống dị tìm máy bay radar thập niên Các đường bay PBN xác định dựa tính tồn vẹn, độ xác, tính liên tục tính yêu cầu phạm vi Về phần mềm khai thác GNSS việc khảo sát trắc địa, mơi trường Có ý nghĩa quan trọng ngành Đo đạc Bản đồ việc phát triển mạng lưới GNSS phục vụ công tác xây dựng sở khống chế đo vẽ Các hệ thống GNSS Khu vực châu Á - Thái Bình Dương có mật độ phủ sóng vệ tinh GNSS cao giới, Việt Nam nằm vùng trung tâm mật độ cao Cho đến thời điểm tất phần mềm xử lý liệu đo GNSS cạnh ngắn sử dụng rộng rãi Việt Nam nhập từ nước GPSurvey, Trimble Geomatic Office Trimble Business Center hãng Trimble (Mỹ), Leica Geo Office hãng Leica(Thụy Sỹ), Topcon Tools cúa Topcon (Nhật) Hình:Máy thu GNSS Trimble R8 Đây loại máy thu hai tần số xác cao, có khả thu tín hiệu đồng thời từ hai hệ thống vệ tinh GPS GLONASS Leica Geo Office phần mềm kết hợp liệu từ tất công cụ để quản lý hiệu dự án Nó hỗ trợ tính tốn, xử lý liệu GNSS, chế biến TPS, tính tốn khối lượng, điều chỉnh mạng lưới kết hợp nhiều