Tiểu luận hệ thống Định vị vô tuyến hàng không Đề tài Đặc Điểm Đài radar phát xạ tín hiệu dải rộng (cơ sở xây dựng Đài radar cảnh giới)

Radar phát xạ tín hiệu dải rộng là công nghệ tiên tiến và quan trọng trong ngành radar hiện đại, đặc biệt là trong các ứng dụng quân sự, an ninh.. Do khả năng phát hiện và theo dõi mục t

BỘG I A O T H Ô N G V Ậ N T Ả I HỌ

C VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM

KHOAĐIỆN- Đ I Ệ N TỬ

BÁOCÁOTIỂULUẬN HỆTHỐNGĐỊNHVỊVÔTUYẾNHÀNGKHÔNG

ĐỀTÀI:Đặcđiểmđàiradarphátxạtínhiệudảirộng(Cơsở xây dựng đài

Radar Cảnh giới)

GVHD:P H Ạ M HỒNGDŨNG SVTH:P H A N T H A N H H Ù N G

M S S V : 2 2 5 5 1 2 0 0 3 8 LỚP:22ĐHĐT01

TP.HồChíMinh- Th

MỤCLỤC

Mụclục 1

Nhậnxétcủagiảngviên 2

Lờimởđầu 3

I KháiNiệmĐàiRadarPhátXạTínHiệuDảiRộng 4

II Đặcđiểmđàiradarphátxạtínhiệudảirộng 4

1 Dảitầnsốrộng 4

2 Độphângiảicao:Độphângiảikhoảngcách(RangeResolution) 5

2.1 Độphângiảigóc(AngularResolution) 5

2.2 Xửlýtínhiệu(SignalProcessing) 6

2.3 Kíchthướcanten(AntennaSize 6

2.4 Khảnăngpháthiệnvàtheodõichínhxác 7

2.5 Độnhạycủahệthống(SystemSensitivity) 7

2.6 Độphângiải(Resolution) 7

2.7 Tốcđộcậpnhật(UpdateRate) 8

2.8 Chốngnhiễu(Anti-jammingCapability) 8

3 Khảnăngchốngnhiễutốt 8

3.1 Kiếntrúcantenvàphânbốnănglượng 9

3.2 Côngnghệxửlýtínhiệu 9

3.3 Điềuchỉnhtầnsố(FrequencyAgility) 9

3.4 Hệthốnglọctínhiệu(SignalFiltering) 10

4 Ứngdụng 11

BàiTập 14

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

….………

Radar phát xạ tín hiệu dải rộng là công nghệ tiên tiến và quan trọng trong ngành radar hiện đại, đặc biệt là trong các ứng dụng quân sự, an ninh Do khả năng phát hiện và theo dõi mục tiêu chính xác, radar băng thông rộng là chìa khóa để giám sát biên giới, kiểm soát không lưu và nhiều ứng dụng thương mại khác Nghiên cứu và phát triển hệ thống radar băng thông rộng đã trở thànhmộtvấnđềanninhcấpbáchhơn vàyêucầunghiêm ngặtvề hiệuquả và độ chính xác

Bài tiểu luận này xem xét các tính năng chính của đài radarp h á t x ạ t í n

h i ệ u d ả i r ộ n g , b a o g ồ m d ả i t ầ n s ố r ộ n g , đ ộ

p h â n g i ả i c a o , k h ả n ă n g p h á t h i ệ n v à t h e o d õ i

c h í n h x á c , k h ả n ă n g c h ố n g n h i ễ u t ố t v à t í n h

l i n h h o ạ t c ủ a ứ n g d ụ n g B ằ n g c á c h p h â n t í c h

c á c y ế u t ố n à y , c h ú n g t a c ó t h ể h i ể u r õ h ơ n v ề

l ợ i í c h v à t h á c h t h ứ c c ủ a c ô n g n g h ệ r a d a r b ă n g

t h ô n g r ộ n g c ũ n g n h ư t ầ m q u a n t r ọ n g c ủ a n ó

t r o n g v i ệ c x â y d ự n g v à v ậ n h à n h c á c t r ạ m

r a d a r h i ệ n n a y

Hy vọng qua tiểu luận này, giúp người đọc sẽ hiểu biết toàn diện và sâu sắc hơn về công nghệ radar băng thông rộng, từ đó thúc đẩy việc nghiên cứu và ứng dụng thực tế công nghệ này

I KháiNiệmĐàiRadarPhátXạTínHiệuDảiRộng

Radar phát xạ tín hiệu dải rộng (Wideband Radar) là một loại radar sử dụng tín hiệucóbăngthôngrộngđểpháthiện,theodõivànhậndiệncácđốitượngtrong không gian Các tín hiệu này có tần số trải dài qua một dải tần rộng, cho phép radar cải thiện độ phân giải và khả năng phát hiện mục tiêu

Hình1:mànhìnhradarvàAntenParabol

II Đặcđiểmđàiradarphátxạtínhiệudảirộng

1 Dảitầnsốrộng

Dảitầnsốrộng(Wideband)trongradarđềcậpđếnviệcsửdụngcácbăngtần rộng hơn so với radar thông thường Thay vì hoạt động ở một tần số cụ thể, radar dải rộng có khả năng hoạt động trên một khoảng tần số lớn, từ vài megahertz (MHz) đến vài gigahertz (GHz), hoặc thậm chí cao hơn

Hình2:Radarbăngtầnsiêurộnghoạtđộng

2 Độphângiảicao:

Tínhiệudảirộngcungcấpđộphângiảicaohơn,giúpnhậndiệncácmụctiêu nhỏ và phân biệt rõ ràng hơn giữa các đối tượng gần nhau

2.1 Độphângiảikhoảngcách(RangeResolution):

Đâylàkhảnăngcủaradarđểphânbiệthaimụctiêucáchnhaumộtkhoảngcách rất nhỏ trong không gian Độ phân giải khoảng cách phụ thuộc vào băng thông của radar

và thường được tính bằng cách xác định khoảng cách tối thiểu mà radar có thể phân biệt giữa hai mục tiêu

Hình3:RangeResolution

2.2 Độphângiảigóc(AngularResolution):

Đây là khả năng của radar để phân biệt các mục tiêu nằm gần nhau trên mặt phẳng ngang.Độ phân giải góc phụ thuộc vào kích thước của anten radarvà góc quansát,vớiantenlớnvàgócquansáthẹpsẽcungcấpđộphângiảigóctốthơn

Hình4:AngularResolution

2.3 Xửlýtínhiệu(SignalProcessing):

Các thuật toán xử lý tín hiệu phức tạp trong radar giúp cải thiện độ phân giải bằngcáchphântíchvàtáicấutrúcdữliệutừsóngradarnhậnvề,từđócảithiện khả năng phân biệt mục tiêu

2.4 Kíchthướcanten(AntennaSize):

Kích thước của anten radar ảnh hưởng đến cả độ phân giải khoảng cách và góc Antenlớnhơncóthểtạoramộtvùngphảnxạtínhiệulớnhơnvàtậptrungnăng lượng radar hơn vào mục tiêu, do đó cải thiện độ phân giải

Hình6:Antenmôtả

2.5 Khảnăngpháthiệnvàtheodõichínhxác:

Nhờvàokhảnăngxửlýtínhiệumạnhmẽ vàphầnmềmđiềukhiểnthôngminh, radar dải rộng có khả năng phát hiện và theo dõi các mục tiêu di chuyển nhanh và khó bị phát hiện

2.6 Độnhạycủahệthống(SystemSensitivity):

Đây là khả năng của radar để phát hiện các tín hiệu yếu từ các mục tiêu, bao gồmcảmụctiêunhỏvàxa.Độnhạycủaradarphụthuộcvàocôngsuấtphátcủa radar và độ nhạy của bộ thu tín hiệu

2.7 Độphângiải(Resolution):

Độ phângiải caogiúpradar phânbiệtvà nhậndạngcác mục tiêu gầnnhau một cáchchitiết.Độphângiảiđượccảithiệnbởibăngthôngrộngvàcácthuậttoán xử lý tín hiệu hiệu quả

Hình8

2.8 Tốcđộcậpnhật(UpdateRate):

Tốc độ cập nhật của radar ảnh hưởng đến khả năng theo dõi các mục tiêu di chuyểnnhanh.Radarcầncótốcđộcậpnhậtđủcaođểđảmbảokhôngbỏsótcác mục tiêu di chuyển nhanh

2.9 Chốngnhiễu(Anti-jammingCapability):

Khảnăngcủaradarchốnglạicácnhiễutínhiệutừmôitrườngxungquanhlàrất quan trọng Các hệ thống chống nhiễu hiệu quả giúp radar duy trì khả năng hoạt động

ổn định và phát hiện chính xác mục tiêu trong môi trường nhiễu

Hình9:thiếtbịgâynhiễuvớihaiphươngtiệnkhôngvàđượcbảovệchốngnhiễu

3 Khảnăngchốngnhiễutốt:

3.1 Kiếntrúc antenvàphânbốnănglượng:

Antencủaradardảirộngthườngđượcthiếtkếđểtậptrungnănglượngvàtăng cường độ nhạy, giúp phân biệt các tín hiệu từ mục tiêu và nhiễu môi trường

3.2 Côngnghệxửlýtínhiệu:

Công nghệ xử lý tín hiệu trong radar là tập hợp các phương pháp và thuật toán đượcápdụngđểphântích,xửlývàtríchxuấtthôngtintừcáctínhiệuradarthu

được.Côngnghệnàyđóngvaitròquantrọngtrongviệccảithiệnkhảnăngphát hiện, nhận dạng và theo dõi các mục tiêu, đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu và tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống radar

3.3 Điềuchỉnhtầnsố(FrequencyAgility):

Điều chỉnh tần số (Frequency Agility) trong radar đề cập đến khả năng của hệ thống radar để nhanh chóng thay đổi hoặc điều chỉnh tần số hoạt động để đáp ứngcácyêucầucụthểcủamôitrườnghoặcđểtránhcáccuộctấncôngđiệntừ

Hình11:FrequencyAgilityinradar

3.4 Hệthốnglọctínhiệu(SignalFiltering):

Sửdụngcácbộlọctínhiệuchuyênbiệtđểloạibỏcáctínhiệunhiễukhông mong muốn và chỉ giữ lại các tín hiệu từ các mục tiêu quan trọng

4 Ứngdụnglinhhoạt:

Quân sự:Radar dải rộng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng quân sự

như giám sát không gian không quân, phát hiện và theo dõi các mục tiêu di độngtrênmặtđấtvàtrênbiển,cũngnhưtrongcáchoạtđộngtácchiếnđiệntử

Hình13:chiếcxeP-401S12

An ninh và giám sát biên giới:Radar dải rộng cung cấp khả năng giám sát

liêntụcvàhiệuquảtrêncáckhuvựcbiêngiớiquantrọng,giúppháthiệnsớm các hoạt động bất thường và ngăn chặn các mối đe dọa tiềm tàng

Quảnlýmôitrường:Radardảirộngcóthểđượcsửdụngđểgiámsátvàphân tích các

biến đổi trong môi trường như thời tiết, thay đổi khí hậu, và giám sát dòng chảy thủy văn

Hình15:radartàukhaithácxabờ

Điềukhiểnkhônglưu:Radardảirộngcũngcóthểđượcsửdụngđểhỗtrợ điều

khiển không lưu, bao gồm cả điều khiển các máy bay không người lái (UAV) và các phương tiện bay không người lái khác

Ngoài các ứng dụng quân sự và an ninh, radar dải rộng cũng có thể áp dụng trongcác lĩnhvựcthương mại như hệthống điều khiển không gianhàng không, giám sát và dự báo thời tiết, cũng như trong các công nghệ giao thông và vậntải

Đài radar phát xạ tín hiệu dải rộng đóng một vai trò quan trọng trong việc xây dựng hệ thống Radar Cảnh giới hiện đại Với những đặc điểm nổi bật như dải tần số rộng, độ phân giải cao, khả năng phát hiện và theo dõi chính xác, khả năng chống nhiễu tốt và tính linh hoạt trong ứng dụng, radar dải rộng đã chứng minh được hiệu quả vượt trội của mình

Dải tần số rộng cho phép radar xử lý nhiều thông tin đồng thời, tăng cường khả năng nhận diện mục tiêu trong môi trường phức tạp Độ phân giải cao giúpr a d a r p h â n b i ệ t đ ư ợ c c á c m ụ c t i ê u n h ỏ v à g ầ n n h a u m ộ t

c á c h c h í n h x á c K h ả n ă n g p h á t h i ệ n v à t h e o d õ i c h í n h x á c

đ ả m b ả o r ằ n g r a d a r c ó t h ể t h e o d õ i c á c m ụ c t i ê u d i c h u y ể n

n h a n h m ộ t c á c h h i ệ u q u ả K h ả n ă n g c h ố n g n h i ễ u t ố t g i ú p

r a d a r h o ạ t đ ộ n g ổ n đ ị n h n g a y c ả t r o n g đ i ề u k i ệ n m ô i t r ư ờ n g

n h i ễ u l o ạ n T í n h l i n h hoạt trong ứng dụng cho phép radar dải rộng được

sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ quân sự, an ninh quốc phòng đến các ứng dụng dân sự

Những đặc điểm này không chỉ làm tăng cường khả năng giám sát và bảo vệ biên giới, mà còn đóng góp vào việc đảm bảo an ninh quốc gia và trật tự xã hội

Để phát huy tối đa tiềm năng của radar dải rộng, việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển, cùng với sự hợp tác giữa các cơ quan liên quan, là cần thiết

Tómlại,đàiradarphátxạtínhiệudảirộnglàmộtcôngcụmạnhmẽvàlinhhoạt, có khả năng đáp ứng các yêu cầu khắt khe của các nhiệm vụ giám sát và bảo vệ hiện đại Việc triển khai và sử dụng công nghệ này sẽ góp phần quan trọng vào việc nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống Radar Cảnh giới, đảm bảo an ninh và an toàn cho quốc gia\

Câu 21: a Tìm Tần số lặp lại của Radar để đạt được cự ly phát hiện cực đại là 60 NM ( Nautical miles –dặm).

b Tìm thời gian tín hiệu Radar phát đi và phản xạ lại đài Radar với cự ly cực đại trên.

c Nếu Radar có độ rộng xung là 1,5 µs ( Micro giây), thì độ rộng năng lượng của xung ( mét) chiếm trong không gian là baonhiêu.

d Khoảng cách theo cự ly cách nhau là bao nhiêu ( mét) của hai mục tiêu có kich thước như nhau để đài Radar hoàn toàn xử lý phân biệt được ,khi đài có độ rộng xung là 1,5 µs ( Miro giây).

e Nếu đài Radar có công suất đỉnh là 800 KW , tính công suất trung bình của đài.

f Tínhhệsốlấpđầy(Dutycycle)củađàiRadar.

Bàilàm

a.

s

PRF=

2𝑎 = 2.1111203.108 ≈1350𝑧

b T=2𝑎=2.111120= 7,408.10−4=740,8

3.108

c =1,5=1,5.10−6

∆R=.=1,5.10−6.3.108=450

d.

=.=1,5.10−6.3.10 8

=225

𝑒𝑎𝑘= 8 0 0 𝐾 = 800000

f.Dutycycle== =1,5.10−6.1350=0,002025

e. 𝑎𝑣 =<=> = = 0,002025.800000=1620