Nghien cuu radar п 18 trong mang radar canh gioi 5495

Trờng đại học bách khoa hà nội Khoa điện tử viễn thông Báo cáo thực tập tốt nghiệp Đề tàI nghiên cứu radaR -18 mạng RADAR cảnh giới phòng không quân Giáo viên hớng dẫn : PGS TS Nguyễn Đức Thuận Sinh viên thực : Lớp : Hµ néi : 04 – 2004 2004 Mơc lơc Trang Lời mở đầu Chơng I:kháI quát chung radar 1.1Những vấn đề chung radar 1.1.1 nguyên tắc nhận tin tức radar ứng dụng cđa nã……… 1.1.2 TÝn hiƯu radar vµ phỉ cđa 1.1.3 Các hàm tơng quan tín hiệu radar 1.1.4 Quá trình tạo xử lý số loại tín hiệu radar phức tạp 1.2 phơng pháp đo cự ly 21 1.2.1 phơng pháp pha 21 1.2.2 phơng pháp tần số 23 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 1.2.3 phơng pháp đơn xung 25 1.2.4 so sánh phơng pháp đo cự ly 28 1.3 Nguyên lý bám phơng pháp bám cự ly radar xung 29 1.3.1 Nguyên lý bám cự ly 29 1.3.2 Các phơng pháp bám cự ly radar xung. 31 1.4 kết luận chơng37 Chơng II:Tổng quát đài Rađar cảnh giới dẫn đờng 18 quân 2.1 Tác dụng vị trí đài Rađar 18 mạng đa cảnh giới dẫn đờng 38 2 Tính chiến kỹ thuật ®µi Ra®ar kü tht cđa ®µi Ra®ar П 18……………………… ….38 2 Tính chiến thuật 38 2 Tính kỹ thuật..38 Thành phần đài Rađar 18. 40 Chơng III : Sơ đồ khối chức nguyên lý hoạt động chung đài Rađar 18 42 Sơ đồ khối chức toàn đài 43 Cấu hình chức nguyên lý hoạt động chung đài Rađar 18 44 Nguyên lý hoạt động sơ đồ khối chức đài Rađar 18 44 2 Hoạt động sơ đồ khối chức đài Rađar 18 44 Hệ thống ®ång bé thêi gian toµn ®µi…………………………………… 44 HƯ thèng anten phi đơ44 Hệ thống phát 44 Hệ thống thu 45 Hệ thống chuyển tần tự ®éng ®iỊu chØnh tÇn sè…………………… 45 HƯ thèng chèng nhiƠu……………………………………………………46 HƯ thèng hiĨn thÞ…………………………………………………………46 HƯ thèng quay nghiêng anten 47 Hệ thống điều khiển báo hiệu47 10 Hệ thống điều khiển đài anten tơng đơng 48 11.Hệ thống nguồn 48 3.3 kết luận chung 49 Lời mở đầu Trong kỹ thuật đại hệ tự động bám sát đợc sử dụng rộng rÃi lĩnh vực công nghiệp quân Trong lĩnh vực quân sự, đài radar cảnh giới phòng nhiệm vụ phát triển kịp thời nhanh chóng mục tiêu không với yêu cầu độ xác xác định toạ độ mục tiêu không cần cao Trong số trờng hợp đòi hỏi phải xác định toạ độ mục tiêu tốp mục tiêu đà phát cách liên tục xác Bởi mục tiêu chuyển động, cự ly tới đài radar thay đổi, vấn đề đặt phải có phơng pháp đo cự ly mục tiêu chuyển động cách liên tục có độ xác cao Quá trình đánh giá liên tiếp Báo cáo thực tập tốt nghiệp cự ly mục tiêu chuyển động đợc gọi trình bám cự ly đợc thực hệ bám cự ly mục tiêu luôn thay đổi theo thời gian C¸c hƯ b¸m cù ly cã nhiỊu øng dơng radar đại nh radar bám tự mục tiêu theo cự ly góc Các hệ thống bám góc thờng yêu cầu liệu cự ly mục tiêu từ bám cự ly để tách riêng theo dõi bám sát mục tiêu cần quan tâm vùng có nhiều mục tiêu Trong loại vũ khí trang bị khí tài radar quân chủng phòng không- không quân, hệ bám cự ly đà đợc sử dụng rộng rÃi, cung cấp thông tin xác, liên tục cự ly tốc độ mục tiêu cho hệ thống điều khiển hoả lực (tên lửa, đạn tự dẫn, pháo phòng không,) Vì với đề tài: nghiên cứu radaR -18 mạng RADAR cảnh giới phòng không quân sự, với hớng dẫn thầy giáo Nguyễn Đức Thuận môn Công nghệ điện tử ,đồ án tiến hành nghiên cứu nguyên lý phơng pháp đo, bám cự ly radar xung, sâu nghiên cứu thành phần chức đàI radar -18 quân Trên sở nghiên cứu giải pháp hợp lý để xây dựng tạo xung định vị nguồn nhiễu ứng dụng kỹ thuật số góp phần nâng cao độ ổn định độ xác việc xác định toạ độ cự ly mục tiêu nh tăng khả chống nhiễu đài radar Trong mạng cảnh giới phng không không quân Chơng I Khái quát chung radar 1.1 vấn đề chung rađar RADAR : Radio detection And Ranging VËy radar lµ kü thuật tìm kiếm xác định vị trí mục tiêu thông qua việc thu phát xử lý sóng điện từ Mục tiêu radar : Loại khí động lực (Máy bay tên lửa có cánh )loại v ợt đại châu vũ trụ (đầu đạn hạt nhân, vệ tinh), mục tiêu mặt đất (xe tăng , Ôtô),trên mặt n ớc (tàu thuyền )mục tiêu có nguồn gốc tự nhiên (đám mây , đồi núi , địa vật) Quá trình nhận tin tức radar nhiều trờng hợp chia thành bớc sau: phát mục tiêu Đo toạ độ tham số chuyển động Phân biệt Nhận biết -Phát đoán có hay mục tiêu vung không gian với xác xuất đoán sai cho phép - Đo lờng đánh giá toạ độ tham số chuyển độngcủa mục tiêu với sai số cho phép đó.Khi dùng hệ thống toạ độ cầu ngời ta thờng đo cự ly đến mục tiêu D,góc phơng vị , góc tà (hình 1.1 ) hớng chuẩn bắc mục tiêu Báo cáo thùc tËp tèt nghiƯp  D H ®é cao  ĐàI radar Hình 1.1 Các tham số chuyển động mục tiêu đạo hàm toạ độ hay tham số khác quỹ đạo mục tiêu Phân biệt toán phát đo đạc tham số mục tiêu gần mục tiêu có mục tiêu khác Thờng có phân biệt mục tiêu theo cự ly , theo toạ độ góc, theo tốc độ Nhận biết phân biệt đợc mục tiêu loại nào,của ta hay địch với yêu cầu đòi hỏi độ xác cao Báo cáo thực tập tốt nghiệp 1.1.1 Những nguyên tắc nhận tin tức radar -Đối với đài radar chủ động Năng lợng sóng điện từ có tần số cao công xuất lớn từ máy phát đài radar sơ cấp đợc phát vào không gian Khi gặp mục tiêu lợng sóng điện từ phản xạ trở đài radar chủ động sơ cấp , đài radar thứ cấp đài tín hiệu phản xạ đợc máy thu khuyếch đại biến đổi, xử lý, gia công để trở thành tin tức radar hay gọi tín hiệu mục tiêu Đối với đài radar thứ cấp sau thu đợc tín hiệu phát sơ cấp (tín hiệu hỏi) tín hiệu đợc khuyếch đại biến đôỉ thành tín hiệu phát đài thứ cấp (tín hiệu tr¶ lêi ) øng dơng cđa radar rÊt réng r·i lĩnh vực khác nhau: đo tốc độ phơng tiện giao thông đờng bộ, dẫn đờng cho phơng tiện giao thông hàng không , hàng hải, đờng bộ, viễn thám, dự báo khí tợng thuỷ văn, thăm dò địa chất, quân dùng để cảnh giới , dẫn đờng, đIều kiển tên lửa 1.1.2 Tín hiệu radar phổ Đại lợng vật lý thay đổi theo thời gian ,mang thông tin có ích đợc gäi lµ tÝn hiƯu.TÝn hiƯu U lµ hµm cđa thêi gian đợc viết U =u(t) Tập hợp tín hiệu ui(t) đợc xác định nguyên tắc xây dựng thống đợc gọi hệ thống tín hiệu Chúng ta xét mô hình tín hiệu đợc mô tả dới dạng U(t) =A(t)coso + (t) (1.1) A(t) đờng bao tín hiệu o =2fo - tần số mang (t) - pha tín hiệu Các tín hiệu phát đài radar gọi tín hiệu thăm dò,hay tín hiệu thẳng Việc lựa chọn dạng tín hiệu thăm dò phụ thuộc vào nhiều yếu tố, xuất phát từ tính kỹchiến thuật đài, trình độ công nghệ trình tạo xử lý tín hiệu Hiện để phân biệt ngời ta thờng đa hai dạng tín hiệu radar là: tín hiệu liên tục ,tín hiệu xung Các tín hiệu lại đợc phân theo tiêu chuẩn sau (hình 1.2) giai đoạn đầu phát triển , tín hiệu liên tục đợc sử dụng rộng rÃi (kể việc sử dụng tín hiệu đài phát quốc gia) giai đoạn phát triển trởng thành ngành radar , tín hiệu xung đơn đà đợc dụng Điều gắn liền với trình độ phát triển công nghệ tạo xử lý tín hiệu ,đặc biệt dao động làm việc chế độ tự dao động sử dụng đèn cực tháp magnhetron Trong năm gần đây, gắn liền với yêu cầu tăng tiềm năng lợng đài radar nâng cao khả phân biệt nh việc xác đo cự ly,tín hiệu phức tạp có điều chế độ rộng xung đà đợc áp dụng rộng rÃi Việc điều chế thêm pha tần số sóng mang độ rộng xung cho phép đạt đợc khả phân biệt ca , không phụ thuộc vào độ rộng xung điều đồng thời cho phép đạt đợc lợng phát xạ lớn nhờ mở rộng độ rộng xung phát không nâng cao công xuất xung Điều có ý nghĩa lớn công xuất xung đài đà hàng mê ga oát hàng trục mê ga oát, tức gần nh đạt tới ngỡng vật lý tới hạn thiết bị phát truyền tải lợng Việc tìm dạng tín hiệu , u việt tín hiệu có trình liên tục , dựa sở phát triển không ngừng công nghệ tạo xử lý tín hiệu , đáp ứng yêu cầu cao hệ thông radar PHổ tín hiệu U(t) xác định biến đổi phurie Tín hiệu radar Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 1.2 Nhiễu tần số Điều pha độ rộng xung Điều tần độ rộng xung Đơn giản Tín hiệu xung Giả tạp Điều chế pha Điều chế tần số Nhiễu tần số Không điều chÕ TÝn hiƯu liªn tơc ∞ g(ω)= ∫ u(t )e−jωtωt dt (1 2) Phổ hàm tần số góc (=2f, f tần số mang tín hiệu).Giới hạn vô tích phân trờng hợp chung , trờng hợp tín hiệu tồn khoảng thời gian định, cần xem xét đến phân bố tín hiệu trục thời gian phổ đợc biểu diễn dới dạng: g ()= g() expi() (1.3) g() - phổ biên độ , () phổ pha tín hiệu u(t) Mối liên hệ gia hàm thời gian hàm phổ tín hiệu đợc xác định biến đổi phurie ngỵc u(t )= ∫ g(ω).e jωtωt dω (1.4) Đổ rộng phổ tín hiệu F đặc trng quan trọng tín hiệu Việc xác định tuỳ thuộc trờng hợp cụ thể có cách khác Nh với xung đơn , độ rông mặt lý thuyết vô cïng, tong thùc tÕ ngêi ta cã thĨ coi ®é rộng phổ miền tần số mà tập trung chủ yếu phần lớn lợng tín hiệu Năng lợng tín hiệu đợc xác định miền thời gian, miền tần số nhờ công thức pa-xê-val: E= u (t )dt= ∫ |g( ω)|2 dω 2π −∞ −∞ Năng lợng tập trung chủ yếu độ rông phổ tín hiệu F mặt phẳng tần số-thời gian nằm hình chữ nhật với cạnh F theo (1.5) tần số T theo thời gian Để truyền xử lý tín hiệu với dải thông F thời gian hoạt ®éngT f f B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiƯp fo+F/2 fo fo- F/2 o (b) T t o a- ®èi víi tÝn hiƯu v« tun T t b- ®èi với tín hiệu thị tần Hình1.2 phân bố lợng mặt phẳng thời gian kỹ thuật đài Rađar tần số 1.1.3 Các hàm tơng quan tín hiệu radar Năng lợng tín hiệu đợc phân bố theo trục thời gian theo trục tần số,vì việc tạo xử lý tín hiệu phải xem xét theo hai trục Để có công phân tích trình xử lý,chúng ta xem xét số đặc trng tơng quan tín hiệu 1.1.3.1- hàm bất định 1 (1.6) R jtk (τ Ω)= ∫ u jωt (t ).u k (t−τ ).e jωtΩ t dt= G jωt ( ω−Ω).Gk (ω).e jωtωτ d 2E E uj(t), uk(t), Gj(), Gk() kỹ thuật đài Rađar tín hiệu phổ tơng ứng chúng E- lợng tín hiệu - khoảng dịch thời gian hai tín hiệu - dịch chuyển tần số đốp le (.)- dấu hiệu liên hợp phức 1.1.3.2 Hàm tơng quan hàm tự tơng quan Hàm tơng quan mặt cắt hàm bất định = 0,thay giá trị = vµo (1.6) ta cã: ∞ ∞ 1 R jωtk (τ )= ∫ u jωt (t ).uk (t−τ).dt= G jωt (ω−Ω).G K (ω).e IωTωT dω ∫ 2E −∞ πE −∞ (1.7) Trong trêng hỵp j =k, ta cã hàm tự tơng quan (hàm tơng quan tín hiệu víi chÝnh nã) ∞ ∞ 1 R(t )= ∫ u(t ).u(t−τ )dt= ∫ |G(ω)|2 e iωtωt dω E E (1.8) Từ (1.8)hàm tự tơng quanchính biến đổi phuriecủa phổ lợng tín hiệu Vậy phổ lợng tín hiệu tìm ®ỵc qua biÕn ®ỉi phurie ngỵc theo biĨu thøc ∞ |G(ω)| =2 E ∫ R(t).e−iωtωt dt −∞ (1.9) 1.1.3.3 Hàm tơng quan tần số Hàm tơng quan tần số mặt cắt hàm bất định = Thay giá trị = vào biểu thức (1.6) ta nhận đợc Báo cáo thực tËp tèt nghiÖp ∞ ∞ 1 R(ω)= ∫ |u(t )|2 e iωtΩt dt= ∫ G(ω−Ω)G(ω)dω E −∞ E (1.10) Hàm tơng quan tần số biến đổi phu rie bình phơng biên độ đờng bao không phụ thuộc vào pha tín hiệu 1.3.4 Một số tính chất hàm tơng quan Các hàm bất định, hàm tơng quan đợc sử dụng réng r·i lý thut läc phèi hỵp tÝn hiƯu, cho phép đánh giá tiềm năng lợng ,cũng nh khả phân biệt tiềm tín hiệu theo cự ly tốc độ -Cực đại hàm tơng quan : giá trị cực đại hàm tơng quan nhận đợc j = k,  = 0, Ω = ThËt vËy thay giá trị vào (1.6), (1.7).(1.10) ta có nhận xét sau: Rj(0,0)= Rk(0,0) =1 Còn giá trị khác Rjk(,)jk