... HỆ THỐNG RADAR THỨ CẤP TRẠM CÀ MAU 3.1 Sơ đồ tổng qt hệ thống Radar trạm Cà Mau Hình 3.1 Sơ đồ tổng qt hệ thống Radar Cà Mau 3.2 Chức khối Khối CMS: CMS: có vai trò giám sát điều khiển hệ thống. .. lí hoạt động đài Radar, chia radar làm loại radar sơ cấp (radar chủ động trả lời thụ động) radar thứ cấp (radar chủ động trả lời chủ động) 2.1.2 Phân biệt radar sơ cấp radar thứ cấp: • Radar sơ... gian thực tập trạm radar Cà Mau quan trọng, cần thiết bổ ích em, giúp em có điều kiện áp dụng kiến thức học vào thực tế giám sát, điều khiển hệ thống Đề tài thực tập trạm radar Cà Mau nhiều, thời
HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HÀNG KHÔNG BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG RADAR ANTEN VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ANTEN CỦA RADAR TRẠM CÀ MAU Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Th.S NGUYỄN MINH TÙNG TRẦN XUÂN GIANG Nguời hướng dẫn: Mã số SV: 1051020052 KS. TRẦN VĂN HÓA Lớp: DV1-K4 TP. Hồ Chí Minh – 2014 LỜI CẢM ƠN Trước khi vào nội dung bài báo cáo, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Quý Thầy Cô giáo học viện Hàng Không Việt Nam, em xin cảm ơn thầy NGUYỄN MINH TÙNG đã tận tình hướng dẫn em thực hiện bài báo cáo thực tập này. Em xin cảm ơn ban lãnh đạo và các anh chị trong Công ty Quản lí bay miền Nam nói chung và Trạm radar thông tin Cà Mau nói riêng đã tạo điều kiện thuận lợi cho em được thực tập tại trạm, được tiếp xúc thực tế. Và em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến kĩ sư TRẦN VĂN HÓA đã giải đáp những thắc mắc, giúp em thêm hiểu biết về công việc thực tế và cách áp dụng những kiến thức đã học vào công việc cụ thể. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện TRẦN XUÂN GIANG LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan rằng báo cáo thực tập này là do chính tôi thực hiện, các số liệu thu thập và kết quả phân tích trong báo cáo là trung thực, không sao chép từ bất cứ đề tài nghiên cứu khoa học nào Ngày 03 tháng 03 năm 2014 Sinh viên thực hiện TRẦN XUÂN GIANG NHẬN XÉT CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... Ngày …. tháng …. năm 2014 Thủ trưởng đơn vị (ký tên và đóng dấu) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... Ngày …. tháng …. năm 2014 Giáo viên hướng dẫn NGUYỄN MINH TÙNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... Ngày …. tháng …. năm 2014 Giáo viên phản biện (ký và ghi họ tên) MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐƠN VỊ...................................................................................................9 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ RADAR.................................................................................................12 2.1.3 Sơ đồ khối tổng quát của đài radar thứ cấp :.................................................................15 Chương 3: HỆ THỐNG RADAR THỨ CẤP TRẠM CÀ MAU.................................................................26 KẾT LUẬN.........................................................................................................................................43 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ACP (Azimuth Change Pulse) : Xung thay đổi điểm dấu phương vị AFTN (Aeronautical Fixed Telecommunication Network) : Mạng viễn thông cố định hàng không AIS (Airtraffic Information System) : Hệ thống tin tức hàng không AMDU (Antenna Motor Driver Unit) : Hệ thống điều khiển anten ATCC (Air Trafic Control Center) : Trung tâm điều hành bay CMS (Control and Monitoring System) : Hệ thống giám sát và điều khiển EDR (Encoder Driver Receiver) FRUIT (False Replíe Unsynchronised In Time) : Tín hiệu trả lời không đồng bộ trong cùng một lúc. ICAO ( International Civil Aviation Organization) : Tổ chức Hàng Không dân dụng quốc tế ISLS (Interrogation Side Lobe Suppression): Triệt tín hiệu hỏi từ búp sóng phụ MTI (Moving Taget Indicator) : Tách mục tiêu di động NRP (North Reference Pulse) : Xung chuẩn phương Bắc NM (Nautical Mile) : Dặm radar PRF (Pulse Repeat Frequency) : Tần số lặp lại xung PRT (Pulse Repeat Frequency) : Chu kì lặp lại tín hiệu PRI (Pulse Repetition Interval) : Khoảng lặp lại xung PSR (Primary Surveillance Radar) : Radar giám sát sơ cấp STC (Sensitivity Time Control) : Điều khiển độ nhạy theo thời gian SLS (Side Lobe Suppression) : Chế áp búp sóng cạnh SSR (Secondary Surveillance Radar) : Radar giám sát thứ cấp RF (Radio Frequency) : Tần số vô tuyến (cao tần) RHP (Radar Head Processor) : Trung tâm xử lý dữ liệu radar RMM (Radar Maintenance Monitor) : Hệ thống giám sát bảo trì radar RSLS (Reception Side Lobe Suppression): Triệt tín hiệu thu ở búp sóng phụ RPM (Revolution Per Minute) : Số vòng quay trong một phút BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐƠN VỊ 1.1 Cơ cấu nhân sự. ĐÀI KIỂM SOÁT KHÔNG LƯU CÀ MAU BAN LÃNH ĐẠO ĐÀI CHỨC NĂNG NHIỆM VỤ NHÂN SỰ TỔ TỔ TỔ TỔ KHÔNG LƯU RADAR THÔNG TIN ĐIỆN NGUỒN BẢO VỆ VÀ TẠP VỤ ĐÀI CHỈ HUY Hình 1.1 Cơ cấu nhân sự đài kiểm soát không lưu Cà Mau 9 TRẠM RADAR BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 1.2 Chức năng nhiệm vụ 1.2.1 Đài chỉ huy Điều khiển cất, hạ cánh những chuyến bay đến và đi từ sân bay Cà Mau. Hình 1.2 Mô hình hoạt động của đài chỉ huy tại sân bay Cà Mau Hình 1.3 1.2.2 Cơ cấu thiết bị Đài kiểm soát không lưu Cà Mau Trạm Radar Truyền tín hiệu giám sát (Radar), tín hiệu điều khiển (VHF) về kiểm soát viên không lưu ở trung tâm (Hồ Chí Minh) và phát tín hiệu giám sát và điều khiển cho 10 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP phi công bay trong vùng trời phía Nam từ Hồ Chí Minh đến Cà Mau (kể cả phần biển Đông và biển Tây). Hình 1.4 Mô hình hoạt động của trạm radar Cà Mau + Radar thứ cấp đơn xung Alennia – Ý: có chức năng định vị,giám sát và xác định quỹ đạo tàu bay. + VHF: gồm 2 thiết bị VHF - VHF làm việc với tần số 120.9 Mhz có chức năng liên lạc giữa mặt đất - và phi công. VHF làm việc với tần số 121.5 Mhz là kênh tần số khẩn nguy. + Vệ tinh VSAT: có chức năng truyền thông tin từ trạm radar Cà Mau đến trạm kiểm soát không lưu Miền Nam (ATCC Hồ Chí Minh). + Cáp quang Megplex 2104: có chức năng truyền thông tin từ trạm radar Cà Mau đến trạm kiểm soát không lưu miền Nam (ATCC Hồ Chí Minh). + Cáp quang Viettel: có chức năng truyền thông tin từ trạm radar Cà Mau đến trung tâm ATCC Hồ Chí Minh. (Dự phòng cho vệ tinh VSAT). + Nguồn: cung cấp nguồn điện áp phù hợp cho tất cả các thiết bị máy móc trong hệ thống. 11 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Chương 2: TỔNG QUAN VỀ RADAR. 2.1 Nguyên lí Radar : 2.1.1 Radar (Radar radio detection and ranging): Nghĩa là dò tìm và định vị bằng sóng vô tuyến, là tên gọi chung cho những thiết bị Vô tuyến điện bảo đảm nhận những tin tức từ mục tiêu nhờ việc thu và phân tích năng lượng điện từ phát ra hoặc phản xạ trực tiếp từ những mục tiêu đó. Hình 2.1 Sơ đồ khối của một radar sơ cấp xung • Máy phát Radar tạo nên một xung cao tần hẹp, công suất lớn. • Duplexer (chuyển mạch anten) chuyển mạch luân phiên để nối máy phát hoặc máy thu tới Anten. Khi phát, nó ngắt đường vào máy thu, còn khi thu nó ngắt đường vào máy phát. • Anten biến đổi năng lượng của máy phát thành tín hiệu trong không gian với sự phân bố và hiệu suất được yêu cầu. 12 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP • Các xung phát được bức xạ vào không gian bởi Anten như một sóng điện từ. Sóng này truyền thẳng với tốc độ không đổi là 300000 km/s và sẽ phản xạ bởi mục tiêu. • Anten thu tín hiệu sóng dội • Tín hiệu sóng dội (rất yếu) qua chuyển mạch anten đưa vào máy thu. • Máy thu độ nhạy cao khuếch đại và biến đổi tín hiệu cao tần thu được thành các tín hiệu video ở đầu ra của nó. • Thiết bị chỉ thị (Display) trình bày cho người xem toàn cảnh không gian Radar, rất dễ hiểu về vị trí của các mục tiêu. • Tất cả các mục tiêu đều tạo nên sự phản xạ khuếch tán (phản xạ về mọi hướng) hay còn gọi là sự tán xạ. • Các tín hiệu sóng về của radar có thể được thể hiện trên màn hình loại cổ điển hay trên các màn hình kỹ thuật số. Dựa vào nguyên lí hoạt động của đài Radar, có thể chia radar làm 2 loại là radar sơ cấp (radar chủ động trả lời thụ động) và radar thứ cấp (radar chủ động trả lời chủ động). 2.1.2 Phân biệt giữa radar sơ cấp và radar thứ cấp: • Radar sơ cấp có đặc điểm chính là nó làm việc với tín hiệu sóng về thụ động (Tín hiệu của nó phát đi, gặp máy bay phản xạ về). • Radar thứ cấp lại làm việc với tín hiệu sóng về chủ động. Nó phát tín hiệu đi song lại nhận tín hiệu về là của một máy phát khác, có tần số mang khác. Do hai radar làm việc theo hai nguyên lý khác nhau nên mỗi loại Radar có một ưu điểm, nhược điểm riêng: • Radar sơ cấp do không cần đến ai khác cho nên chủ động trong mọi tình huống, áp dụng trong nhiều lĩnh vực. Còn radar thứ cấp chỉ hoạt động được khi trên mục tiêu có trang bị máy trả lời hoạt động ở cùng một hệ thống code, nếu có máy trả lời mà không biết code ở thời điểm đó thì cũng không thể trả lời được. • Radar sơ cấp có thể biết được các tham số của mục tiêu như góc phương vị, khoảng cách từ radar đến mục tiêu, độ cao của mục tiêu so với mặt đất còn radar thứ cấp còn có thể cung cấp thêm các thông tin như tín hiệu nhận dạng, độ cao so với mặt biển… 13 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP • Cùng một cự ly hoạt động thì radar thứ cấp chỉ cần một công suất phát nhỏ hơn rất nhiều so với radar sơ cấp. Đó là do tín hiệu trong radar thứ cấp chỉ đi một lần quãng đường R để đến mục tiêu (lượt về là tín hiệu của máy trả lời), còn trong radar sơ cấp, tín hiệu quay về máy thu phải đi hai lần quãng đường R, tức là PtxPSR ~ R4 còn PtxSSR ~ R2. • Do không cần công suất phát lớn nên máy phát radar thứ cấp đơn giản hơn, nhỏ gọn hơn. Máy thu cũng đơn giản hơn do không cần có độ nhạy cao (do tín hiệu trả lời có công suất phát lớn hơn tín hiệu phản xạ nhiều lần), vì tần số tín hiệu hỏi và tần số trả lời khác nhau lại được mã hóa, do vậy không có nhiễu nên không cần có hệ thống lọc mục tiêu di động MTI. 14 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 2.1.3 Sơ đồ khối tổng quát của đài radar thứ cấp : Hình 2.3 Sơ đồ tổng quát Radar thứ cấp Sơ đồ khối gồm hai bộ phận: máy hỏi và máy trả lời. - Máy hỏi gồm: khối đồng bộ, bộ mã hóa, máy phát, chuyển mạch anten, máy thu, bộ giải mã, khối phối hợp, khối điều khiển anten, máy - kiểm tra tuyển thu. Máy trả lời gồm: anten, chuyển mạch anten, máy thu, bộ giải mã, bộ mã hóa và máy phát. 15 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 2.2 Kỹ thuật đơn xung. Mục đích chính của kỹ thuật đơn xung là để đạt được thông tin chính xác về phương vị của mục tiêu từ việc xử lý một xung trả lời duy nhất, trong khi các radar cổ điển thường cần ít nhất từ 6 đến 8 xung trả lời mới có thể biết được phương vị của mục tiêu. Kỹ thuật đơn xung là một bước nhảy vọt trong việc nâng cao độ chính xác về phương vị của mục tiêu đối với hệ thống radar thứ cấp. Kỹ thuật đơn xung sử dụng kênh tổng (Σ) và kênh hiệu (∆), bao gồm cả thông tin về pha của chúng để biết được độ lệch của mục tiêu so với vị trí thực của búp sóng chính. Tín hiệu OBA (Off Boresight Angle) được tính toán dựa trên sự xem xét thông tin từ cả hai tín hiệu Σ và ∆ thu được tại cùng một thời điểm. 16 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Hình 2.4 Giản đồ tín hiệu OBA trong mặt phẳng ngang Nhờ vậy, chỉ cần dựa vào một xung thu được, vị trí chính xác của mục tiêu so với vị trí của antenna có thể tính toán được. Tín hiệu OBA đưa ra độ lệch về góc và dấu của pha (+ hoặc -) sẽ cho ta biết sự lệch là bên phải hay bên trái so với trục chính của antenna. Việc sử dụng kỹ thuật đơn xung có khá nhiều ưu điểm so với radar thứ cấp thông thường – nơi việc tính toán phương vị phải dựa vào tập hợp một số xung trả lời. Một số ưu điểm là: • Tăng khả năng phát hiện trong những vùng mà số lượng xung trả lời thu được rất ít. Radar thứ cấp thông thường rất dễ dàng mất đi một số xung trả lời trong vòng quét của nó. Vì vậy số lượng xung trả lời thu được đôi khi không đủ cho việc tính toán phương vị. Radar thứ cấp đơn xung sẽ tránh được hiện tượng này. Một số nguyên nhân có thể làm mất xung trả lời là: Do địa hình phức tạp, do thời tiết xấu, do máy phát đáp của máy bay đang trả lời xung hỏi từ một đài radar thứ cấp khác, v.v… • Giảm thiểu hiện tượng FRUIT (False Replies Unsynchronized In Time). Do chỉ cần một vài xung trả lời cho mỗi vòng quét nên có thể giảm tần số xung lặp lại PRF (Pulse Repetition Frequently) một cách đáng kể. Kết quả là chỉ một số ít FRUIT từ các đài lân cận ảnh hưởng lên hệ thống. 17 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Hình 2.5 Sự xuất hiện của tín hiệu trả lời không đồng bộ (FRUIT) • Hiệu quả trong việc xử lý hiện tượng garbling (hiện tượng hai mục tiêu chồng lên nhau). Do vị trí chính xác của mục tiêu có thể tính toán được bằng cách chỉ dựa vào một xung duy nhất nên việc tách cạnh trước và sau của các xung trả lời bị chồng lên nhau là tương đối dễ dàng. Từ đó việc tách các xung trả lời bị chồng lên nhau để xử lý khá hiệu quả. 2.3 Các mode và đặc trưng của các tín hiệu hỏi – đáp : Trong mỗi chu kỳ phát xạ, tín hiệu hỏi gồm 1 cặp xung khung P1,P3. Khoảng cách giữa hai xung này quy định mode hỏi. Hình 2.6 Các mode hỏi đặc trưng Ngoài ra còn có mode S: trao đổi thông tin 2 chiều giữa kiểm soát viên không lưu và máy bay. 18 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP • Đặc trưng của tín hiệu hỏi. - Tần số sóng mang: 1030 MHZ±0,2 MHz - Tính chất phân cực sóng mang: Phân cực đứng - Dạng điều chế: điều chế xung • Đặc trưng của tín hiệu trả lời: - Tần số sóng mang : 1090 MHz± 3MHz. - Phân cực đứng - Dạng điều chế : Điều chế xung. - Các mã trả lời: Tổ hợp mã theo số xung của tín hiệu trả lời. Maõ traû lôøi do maùy traû lôøi phaùt ñeå traû lôøi tín hieäu hoûi ôû mode 3/A laø tín hieäu bao goàm hai xung khung vaø caùc xung thoâng tin ñöôïc ñaët ôû giöõa chuùng. Xung hay xung khung baét ñaàu vaø keát thuùc luoân coù maët trong baát kyø söï saép xeáp nhoùm maõ naøo vaø khoaûng caùch giöõa chuùng laø 20,3 µs trong moïi maõ. Mỗi đài Radar thứ cấp chỉ có 1 tần số lặp lại nhất định PRF. Hình 2.7 Đặc trưng của xung tín hiệu trả lời Tổ hợp mã trả lời khi giải mã được xắp xếp 4 tổ hợp con {A},{B},{C},{D}. Mỗi tổ hợp con được xắp xếp là tổ hợp 3 bít nhị phân: {A1A2A4}, {B1B2B4}, {C1C2C4}, {D1D2D4}. Như vậy mỗi tổ hợp nhị phân thuộc khoảng {000,111} khi chuyển sang hệ thập phân sẽ tương ứng một số nguyên nằm trong khoảng ( 0,7). Như vậy từ 12 vị trí sẽ tạo được 2¹² = 4096 tổ hợp mã. Một số tổ hợp mã đặc biệt: 7700 – Emergency 7600 - Communication fails 19 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 7500 - Máy bay bị không tặc. 20 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 2.4 Các giải pháp kỹ thuật điển hình trong hệ thống radar thứ cấp. 2.4.1 Khắc phục hiện tượng đa trị do đo nhầm cự li. Radar thứ cấp làm việc ở chế độ xung nên khi phát hỏi ở chu kỳ nào thì tín hiệu trả lời từ máy bay phải về máy thu trong chu kỳ đó. Nếu như chu kỳ lặp của tín hiệu hỏi (PRT) nhỏ hơn thời gian trễ của tín hiệu trả lời sẽ gây ra hiện tượng đo nhầm cự ly: cự ly thực tế của máy bay là R nhưng cự ly đo được lại là R1=R-Rmax. Hình 2.8 Hiện tượng đa trị đo nhằm cự li Để khắc phục hiện tượng này có thể cho PRT thay đổi nhanh (“lắc”) theo một quy luật đã biết. Khi đó R1 cũng thay đổi theo cùng quy luật và tín hiệu trả lời từ mục tiêu có thời gian trễ lớn hơn PRT trở thành tín hiệu trả lời không đồng bộ.Chúng có thể được khử bỏ nhờ mạch lọc nhiễu không đồng bộ. Hình 2.9 Chùm xung kích hỏi 21 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 2.4.2 Khắc phục hiện tượng đa trị theo phương vị. Anten máy hỏi luôn tồn tại búp sóng phụ, vì vậy máy trả lời có thể được kích hoạt từ búp sóng phụ và sẽ tạo nên hiện tượng đa trị ở hướng búp sóng phụ trên màn hình hiển thị. a. Phương pháp STC (sensitivity time control): (dùng để khử tính hiệu trả lời nhầm ở máy hỏi) điều khiển độ nhạy máy thu theo thời gian, nguyên tắc là giảm giả tạo độ nhạy máy thu ở vùng cự li gần. Hình 2.10 Dạng điện áp STC Dùng mạch tạo điện áp như hình vẽ để điều khiển độ nhạy máy thu, chọn mức STC sao cho tín hiệu trả lời nhầm không qua được máy thu, tín hiệu trả lời của cánh sóng chính ở vùng cự li gần vẫn qua được máy thu vì độ nhạy giảm nhưng tín hiệu vào rất lớn. b. Phương pháp chế áp búp sóng cạnh khi thu RSLS (Received side lobe suppression): Khử tín hiệu trả lời thu từ búp sóng phụ của anten máy hỏi, phương pháp này cần có thêm anten chế áp, kênh thu phụ, mạch so sánh. Hình 2.11 Sơ đồ khối phương pháp khử búp sóng phụ 22 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Giả sử U1 là mức tín hiệu lớn nhất của tín hiệu trả lời thu từ búp sóng phụ của tuyến thu chính, U2 là mức tín hiệu thu từ anten chế áp tuyến thu phụ.Qua mạch so sánh tín hiệu ở cánh sóng phụ sẽ bị khử hết nếu ta điều chỉnh U1=U2. Hình 2.12 Giản đồ hướng của các kênh Σ, Δ, Ω c. Phương pháp chế áp búp sóng cạnh khi phát ISLS (Interrogation side lobe suppression):chế áp hỏi theo hướng búp sóng phụ. Tín hiệu hỏi từ búp sóng phụ có thể kích hoạt máy trả lời trên máy bay. Để tránh hiện tượng này ta sử dụng thêm anten chế áp có giản đồ toàn hướng phát xung P2 trễ sau xung P1 khoảng thời gian 2±0.15μs. Điều chỉnh công suất phát sao cho ngoài vùng búp sóng chính thì P1=P3P2 ,khi đó máy trả lời sẽ bị kích hoạt. Hình 2.13 Tín hiệu kênh chính và kênh chế áp 23 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Hình 2.14 Giản đồ bức xạ của kênh chính và kênh chế áp Máy trả lời có thể bị kích hoạt khi tín hiệu từ búp sóng chính đến địa vật phản xạ rồi đến máy bay. Hình 2.15 Tia phản xạ của búp sóng chính Để khắc phục hiện tượng này máy hỏi phát thêm xung P1 chế áp trùng với thời điểm P1 của kênh chính, P1chế áp phải thấp hơn P2 chế áp. 24 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Khi máy bay nằm trong búp sóng chính thì sẽ thu được xung P1 chế áp và P1 cùng một thời điểm với biên độ lớn hơn P2 nên kích hoạt máy trả lời. Khi máy bay không nằm trong búp sóng chính thì sẽ thu được xung P1 chế áp và P2 trước,còn xung P1 của kênh chính đến chậm hơn tùy thuộc vào đường đi của tia phản xạ, máy trả lời sẽ so sánh P1 chế áp và P1 không đến cùng thời điểm nên không kích hoạt máy trả lời. Giải pháp này làm hoàn thiện hơn việc chế áp búp sóng phụ nên gọi là phương pháp IISLS(Improved Interrogation Side Lobe Supression) Hình 2.16 Dạng xung và đường đi của kênh chính và kênh chế áp 25 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Chương 3: HỆ THỐNG RADAR THỨ CẤP TRẠM CÀ MAU 3.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống Radar trạm Cà Mau Hình 3.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống Radar Cà Mau 3.2 Chức năng các khối Khối CMS: CMS: có vai trò giám sát và điều khiển hệ thống ATC đảm bảo độ ổn định và an toàn cho hoạt động của hệ thống. CMS được cài đặt trong hệ thống ATC có mục đích giám sát các Node máy tính và các thiết bị trong phòng điều khiển ATC. 26 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Hình 3.2 Màn hình CMS Khối RMM RMM là một hệ thống giám sát bảo trì radar, nó được sử dụng để thực hiện việc giám sát dưới dạng màn hình đồ hoạ các số liệu radar tới từ Ethernet LAN và tín hiệu VIDEO anlog và Digital tới từ cả SSR và PSR. RMM Chuyên dùng để quản lý dưới dạng đồ hoạ, tương tác người máy và các chức năng kiểm soát mục tiêu. Hình 3.3 Màn hình RMM 27 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Khối RHP (Radar Head Processor) Chức năng RHP là tổng hợp và xử lý dữ liệu Radar dùng dạng plots để thành lập quỹ đạo mục tiêu dạng track. Cấu hình RHP: + Alpha Server DS10 + 466MHz – 617MHz + Ram 512MB + PCI : -Card Asyn - Card Syn + COM1 : KẾT NỐI VỚI VT520 + COM2 : KẾT NỐI GIỮA 2 RHP Hình 3.4 RHP1 và RHP2 28 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Khối VT 520: Giúp người dung giao tiếp với RHP Hình 3.5 Màn hình giao tiếp VT-520 Khối Change-Over • Khối mạch chuyển đổi cao tần chỉ sử dụng trong trường hợp máy có hai kênh (kênh A, kênh B) • Khối mạch chuyển đổi cao tần dùng để chuyển đổi tín hiệu giữa hai kênh. Chuyển mạch có thể được thực hiện tự động hoặc bằng tay. • Kênh A và kênh B là để thu, phát. Một trong 2 kênh là để dự phòng Khối AMDU (ANTENNA MOTOR DRIVER UNIT) • Cung cấp nguồn cho anten, cảnh báo dầu cho anten. • Điều kiện để tắt mở anten. • Giao tiếp giữa encoder với SIR-M thông qua card EDR. Khối ANTENNA Dùng để phát xạ các xung hỏi và thu các xung tín hiệu trả lời (1030MHz và 1090MHz) . Sử dụng anten mảng pha (phase array) gồm 35 chấn tử + 1 chấn tử đuôi. Chương 4 ANTEN RADAR TRẠM CÀ MAU VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ANTEN 4.1 ANTENNA 29 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 4.1.1 a. Anten chấn tử đối xứng Khái niệm Chấn tử đối xứng là loại Anten đơn giản nhất và là một trong những nguồn bức xạ được sử dụng khá phổ biến. Chấn tử đối xứng có thể sử dụng như một Anten độc lập hoặc có thể sử dụng để tạo các anten phức tạp khác. Chấn tử đối xứng là một cấu trúc gồm hai vật dẫn hình dạng tùy ý, kích thước giống nhau, đặt thẳng hàng trong không gian, ở giữa nối với nguồn dao động cao tần Hình 3.4 Chấn tử đối xứng b. Phân bố dòng điện • Tương quan chấn tử đối xứng và đường dây song hành Một đường dây song hành hở mạch đầu cuối, nếu mở rộng 2 nhánh của đường dây ra 1800 ta sẽ được chấn tử đối xứng. Việc mở rộng này làm mất tính đối cứng của đường dây song hành và làm cho song điện tự bức xạ ra không gian bên ngoài tạo thành anten Nn Hình 3.5 Sự tương quan giữa chấn tử đối xứng và đường dây song hành 30 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 4.1.2 Thông số kĩ thuật của anten radar trạm Cà Mau a. Bệ anten Khối lượng (bao gồm Anten và giá đỡ): Tốc độ quay: 680kg 12vòng/phút Mô men xoắn khởi động: 52.2 Nm Dòng diện khởi động: 58.5 Amp Dòng diện định mức: 9 Amp b. Nguồn cung cấp Điện áp: 220V/380V xoay chiều 3 pha Tần số: 50Hz Công suất thiêu thụ tối đa: 4.5 KVA Hằng số công suất (cos φ): 0.8 Dòng điện khởi động: 18 Amp tối đa trong 400 ms c. Đặc tính môi trường: -55oC đến 71oC Nhiệt độ hoạt động: Độ ẩm tương đối: 5% đến 100% Sức gió tối đa: 240km/h Tải trọng tuyết tối đa: 240kg/m2 Mưa đá: 40mm d. Dàn chấn tử Tần số làm việc: Kênh Σ (kênh tổng): 1030 MHz ± 3.5 MHz và 1090 MHz ± 5 MHz Kênh Δ (kênh hiệu): 1090 MHz ± 5 MHz Kênh Ω (kênh chế áp): 1030 MHz ± 3.5 MHz và 1090 MHz ± 5 MHz Trở kháng vào (kênh Σ,Δ,Ω): 50 ohm Phân cực: Phân cực đứng Độ lợi: Kênh Σ : ≥ 27 dB 31 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Kênh Δ: ~ 2.5 dB 32 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 4.1.3 Cấu tạo anten radar trạm Cà Mau Cấu tạo: 2 motor quay chuyển đổi bằng tay; 2 Encoder (chuyển đổi auto/manual tại card EDR); dàn anten, bệ quay và các cơ cấu truyền động,… a. Dàn anten Hình 3.7 Dàn chấn tử của anten radar trạm Cà Mau Dàn anten của trạm radar Cà Mau có tổng chiều dài 8.4m, rộng 1.4m, cao 2.1m nặng khoảng 430kg, bao gồm 35 chấn tử phát xạ và 1 chấn tử đuôi. Chiều dài mỗi chấn tử 1680mm, khoảng cách giữa các chấn tử 240mm. Bên trong mỗi chấn tử gồm 11 lưỡng cực (dipole) cách nhau 150mm. Dàn anten có thể chia thành 3 bộ phận: mỗi bộ phận đuôi gồm 8 chấn tử phát xạ và bộ chia tín hiệu (8-way splitter). Bộ phận trung tâm gồm 19 chấn tử phát xạ, 1 chấn tử đuôi và hệ thống phân chia tín hiệu trung tâm. Tín hiệu RF được phân bố trên mỗi chấn tử chính xác về biên độ và pha nhờ vào hệ thống phân chia tín hiệu và cáp, bao gồm các bộ lọc, bộ ghép , bộ chia tín hiệu trung tâm và 2 bộ chia 8-way 33 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Hình 3.8 Sơ đò phân chia tín hiệu trên dàn anten 34 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP b. Bệ quay. Hình 3.9 Bệ quay dàn anten và 2 động cơ bên dưới 35 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Hình 3.10 Sơ đồ cấu tạo bệ anten Phần quay gắn với dàn anten Phần cố định gồm: - 2 motor quay chuyển đổi bằng tay, nối với phần quay qua bộ truyền động giảm tốc - 1 bộ nối quay để truyền tín hiệu RF lên dàn anten - 1 hộp Encoder chứa 2 đĩa mã encoder 1 & 2 - 1 bộ cảm biến mức dầu của hộp dầu bệ Hình 3.11 Bộ cảm biến dầu và hộp dầu Hình 3.12 Bộ nối quay để truyền tín hiệu RF c. Cơ cấu truyền động Hình 3.13 Bộ truyền động 36 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP giảm tốc Motor được điều khiển quay với 1 tốc độ chuẩn (nhanh) thông qua mạch điện tại tủ AMDU, truyền qua bộ bánh răng giảm tốc (reduction gear) tốc độ giảm xuống còn 12 vòng/phút, sau đó truyền qua bánh răng ly hợp làm quay dàn anten với tốc độ 12 RPM d. Encoder Mỗi encoder mã hóa 212 = 4096 giá trị phương vị, mỗi bậc nhảy của encoder ứng với 3600:4096 = 5,27’ Việc chọn encoder 1 hoặc 2 thông qua card EDR ở chế độ tự động hoặc bằng tay (auto/manual). Hình 3.14 Hộp encoder và cấu tạo bên trong Hệ thống ACP (Azimuth Change Pulse): bộ đếm xung các điểm dấu phương vị ACP. NRP (North Reference Pulse) xung xác định cực Bắc từ. Trong mỗi vòng quay của anten, một bộ mã hóa gắn trên anten (encoder) sẽ gửi về nhiều xung thông qua card EDR đến card Stagger, những xung đó được đếm trong hệ thống hiển thị và khi mục tiêu xuất hiện tương ứng với một chuỗi xung nào 37 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP đó, qua đó có thể xác định góc phương vị của mục tiêu. Trạm radar Cà Mau sử dụng bộ mã hóa 12 bit, trong một vòng quét tương ứng 360 0 tương ứng với 212 = 4096 giá trị. Do vậy, mỗi một chuỗi xung (còn gọi là lượng tử phương vị) tương ứng với một góc phương vị là 0,0880. NRP giúp xác định hướng Bắc từ. Nếu mục tiêu xuất hiện tương ứng với giá trị chuỗi xung thứ 1000 so với xung NRP, thì khi đó, góc phương vị của mục tiêu là 880. 4.1.4 Chức năng của anten Dùng để phát xạ các xung hỏi và thu các xung trả lời trong giải siêu cao tần (1030MHz, 1090 Mhz) gồm 3 kênh: Σ ( Sum channel ) ; Δ (Difference channel) ; Ω ( SLS channel). • Giản đồ hướng Σ: Có độ định hướng cao, dùng cho cả phát và thu. • Giản đồ hướng Δ: Giản đồ hướng đơn xung có 2 búp sóng nằm đối xứng nhau qua trục của búp tổng. • Giản đồ hướng Ω: Có dạng toàn hướng chế áp búp sóng phụ của kênh tổng, không cho kích hoạt trả lời nằm ngoài búp sóng chính. Hình 3.15 Giản đồ hướng các kênh trong mặt phẳng ngang 38 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 39 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 4.2 AMDU (Antenna Motor Driver Unit) 4.1.1 Chức năng: - Cung cấp nguồn cho anten, cảnh báo dầu cho anten. Điều kiện để tắt mở anten. Giao tiếp giữa encoder với SIR-M thông qua card EDR. Hình 3.16 Thiết bị AMDU Bảng điều khiển gồm các nút ấn Start, Stop, các đèn báo cầu chì, đèn báo mức dầu, có 2 Switch: S7-chọn trạng thái hoạt động của motor, S2 (SAFERY SWITCH)-Switch an toàn. 4.1.2 Card EDR: Thu nhận và giám sát tín hiệu ACP và NRP của Encoder. Chuyển đổi tự động hoặc bằng tay giữa Encoder 1 và Encoder 2 trong trường hợp một bộ bị hỏng. Chuyển tính hiệu North đúng với hướng Bắc từ bằng cách chuyển các Switch thay vì phải xoay cả Encoder. Đặc tính này làm đơn giản việc thay mới Encoder trong trường hợp hỏng xảy ra. 40 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Làm trễ tín hiệu NRP để bù do bị trễ trong quá trình xử lý. Mạch giám sát của EDR tạo và tự động chuyển đổi sang EDR slave trong trường hợp master bị hỏng.Đặc tính này chỉ được thực hiện ở cấu hình kép EDR. Giả lập xung ACP và NRP phục vụ cho việc test. Tạo các tín hiệu cảnh báo cho Controller/Extractor nếu có hỏng hóc xảy ra. Hình 3.17 Card EDR (bên trái) và card M/S logic (bên phải) Card M/S logic (Master/Slave) Nếu sử dụng 2 card EDR thì card này giúp chọn 1 trong 2 card EDR hoạt động chính bằng chế độ manual/auto Nếu sử dụng 1 card EDR thì phải chọn chế độ manual cho card log M/S và card EDR ở vị trí khe cắm tương ứng (A hoặc B) 4.1.3 Các phím chức năng: • Nút màu đỏ bên ngoài hộp AMDU – EMERGENCY STOP : Tắt hệ thống • • • • • anten khẩn cấp LOCAL STAR: dừng motor của bệ anten LOCAL STOP: khởi động lại motor SAFETY SWITCH OPEN: khóa mở an toàn Đèn báo MOTOR 1 , MOTOR 2 cho biết motor nào đang hoạt động Đèn báo OIL LEVEL: cảnh báo mức dầu của bộ truyền dẫn, khi dầu bệ thiếu dưới ngưỡng cho phép thì đèn cảnh báo sẽ sáng. Công tắc S2: Khóa bảo vệ (Được tháo ra khi tắt hệ thống motor nhằm mục đích không cho khởi động lại motor, khi lắp công tắc S2: cho phép khởi động motor) Công tắc S7: chọn chế độ hoạt động cho motor antenna 41 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 0: dừng motor 1: motor 1 2: motor 2 3: motor 1 + 2 Hình 3.18 Một số đèn báo và công tắc quan trọng 42 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP KẾT LUẬN Sau thời gian học tập ở trường thì khoảng thời gian thực tập tại trạm radar Cà Mau là rất quan trọng, cần thiết và bổ ích đối với em, giúp em có điều kiện áp dụng kiến thức đã học vào thực tế giám sát, điều khiển hệ thống. Đề tài thực tập ở trạm radar Cà Mau rất nhiều, nhưng do thời gian thực tập hạn chế em chỉ trình bày về anten của radar. Tuy nhiên qua 4 tuần lễ, dưới sự hướng dẫn tận tình của kỹ sư TRẦN VĂN HÓA và thầy NGUYỄN MINH TÙNG, em đã hoàn thành được yêu cầu của đề tài Ngoài ra, em còn có cơ hội tiếp thu và học hỏi thêm nhiều kiến thức mới mà chỉ có thể học được trong thực hành thực tế, nâng cao tầm hiểu biết và trình độ chuyên môn, đáp ứng yêu cầu công việc sau này. Do thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế còn kém nên khi thực hiện không tránh khỏi những sai sót, rất mong sự đánh giá của quý Thầy Cô và sự góp ý từ kỹ sư của trạm radar Cà Mau để đề tài hoàn chỉnh hơn. 43 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. KS. Phạm Hồng Dũng, Giáo trình Radar, Học viện Hàng không Việt Nam, Khoa Điện tử Viễn thông Hàng không. 2. GS.TS Phan Anh, Lý thuyết và kỹ thuật Anten, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2007 3. ALE-9 SSR Antenna, Interscan Internation, Australia, 2001. 4. Antenna Pedétal, Alenia Marconi Systems, 2001. 5. http://www.vatm.vn/Sanphamdichvu/KythuatCNSKythuattonghop/tabid/ 216/aid/96/language/vi-VN/Default.aspx 6. http://doc.edu.vn/tai-lieu/anten-chan-tu-doi-xung-4615/ [...]... tổng qt hệ thống Radar Cà Mau 3.2 Chức năng các khối Khối CMS: CMS: có vai trò giám sát và điều khiển hệ thống ATC đảm bảo độ ổn định và an tồn cho hoạt động của hệ thống CMS được cài đặt trong hệ thống ATC có mục đích giám sát các Node máy tính và các thiết bị trong phòng điều khiển ATC 26 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Hình 3.2 Màn hình CMS Khối RMM RMM là một hệ thống giám sát bảo trì radar, nó... TẬP TỐT NGHIỆP 4.1.3 Cấu tạo anten radar trạm Cà Mau Cấu tạo: 2 motor quay chuyển đổi bằng tay; 2 Encoder (chuyển đổi auto/manual tại card EDR); dàn anten, bệ quay và các cơ cấu truyền động, … a Dàn anten Hình 3.7 Dàn chấn tử của anten radar trạm Cà Mau Dàn anten của trạm radar Cà Mau có tổng chiều dài 8.4m, rộng 1.4m, cao 2.1m nặng khoảng 430kg, bao gồm 35 chấn tử phát xạ và 1 chấn tử đi Chiều dài mỗi... AMDU (ANTENNA MOTOR DRIVER UNIT) • Cung cấp nguồn cho anten, cảnh báo dầu cho anten • Điều kiện để tắt mở anten • Giao tiếp giữa encoder với SIR-M thơng qua card EDR Khối ANTENNA Dùng để phát xạ các xung hỏi và thu các xung tín hiệu trả lời (1030MHz và 1090MHz) Sử dụng anten mảng pha (phase array) gồm 35 chấn tử + 1 chấn tử đi Chương 4 ANTEN RADAR TRẠM CÀ MAU VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ANTEN 4.1 ANTENNA... và P1 khơng đến cùng thời điểm nên khơng kích hoạt máy trả lời Giải pháp này làm hồn thiện hơn việc chế áp búp sóng phụ nên gọi là phương pháp IISLS(Improved Interrogation Side Lobe Supression) Hình 2.16 Dạng xung và đường đi của kênh chính và kênh chế áp 25 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Chương 3: HỆ THỐNG RADAR THỨ CẤP TRẠM CÀ MAU 3.1 Sơ đồ tổng qt hệ thống Radar trạm Cà Mau Hình 3.1 Sơ đồ tổng qt hệ. .. về vị trí của các mục tiêu • Tất cả các mục tiêu đều tạo nên sự phản xạ khuếch tán (phản xạ về mọi hướng) hay còn gọi là sự tán xạ • Các tín hiệu sóng về của radar có thể được thể hiện trên màn hình loại cổ điển hay trên các màn hình kỹ thuật số Dựa vào ngun lí hoạt động của đài Radar, có thể chia radar làm 2 loại là radar sơ cấp (radar chủ động trả lời thụ động) và radar thứ cấp (radar chủ động trả... tần số khẩn nguy + Vệ tinh VSAT: có chức năng truyền thơng tin từ trạm radar Cà Mau đến trạm kiểm sốt khơng lưu Miền Nam (ATCC Hồ Chí Minh) + Cáp quang Megplex 2104: có chức năng truyền thơng tin từ trạm radar Cà Mau đến trạm kiểm sốt khơng lưu miền Nam (ATCC Hồ Chí Minh) + Cáp quang Viettel: có chức năng truyền thơng tin từ trạm radar Cà Mau đến trung tâm ATCC Hồ Chí Minh (Dự phòng cho vệ tinh VSAT)... nhau 150mm Dàn anten có thể chia thành 3 bộ phận: mỗi bộ phận đi gồm 8 chấn tử phát xạ và bộ chia tín hiệu (8-way splitter) Bộ phận trung tâm gồm 19 chấn tử phát xạ, 1 chấn tử đi và hệ thống phân chia tín hiệu trung tâm Tín hiệu RF được phân bố trên mỗi chấn tử chính xác về biên độ và pha nhờ vào hệ thống phân chia tín hiệu và cáp, bao gồm các bộ lọc, bộ ghép , bộ chia tín hiệu trung tâm và 2 bộ chia... cần có hệ thống lọc mục tiêu di động MTI 14 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 2.1.3 Sơ đồ khối tổng qt của đài radar thứ cấp : Hình 2.3 Sơ đồ tổng qt Radar thứ cấp Sơ đồ khối gồm hai bộ phận: máy hỏi và máy trả lời - Máy hỏi gồm: khối đồng bộ, bộ mã hóa, máy phát, chuyển mạch anten, máy thu, bộ giải mã, khối phối hợp, khối điều khiển anten, máy - kiểm tra tuyển thu Máy trả lời gồm: anten, chuyển mạch anten, ... phi cơng bay trong vùng trời phía Nam từ Hồ Chí Minh đến Cà Mau (kể cả phần biển Đơng và biển Tây) Hình 1.4 Mơ hình hoạt động của trạm radar Cà Mau + Radar thứ cấp đơn xung Alennia – Ý: có chức năng định vị,giám sát và xác định quỹ đạo tàu bay + VHF: gồm 2 thiết bị VHF - VHF làm việc với tần số 120.9 Mhz có chức năng liên lạc giữa mặt đất - và phi cơng VHF làm việc với tần số 121.5 Mhz là kênh tần... chủ động) 2.1.2 Phân biệt giữa radar sơ cấp và radar thứ cấp: • Radar sơ cấp có đặc điểm chính là nó làm việc với tín hiệu sóng về thụ động (Tín hiệu của nó phát đi, gặp máy bay phản xạ về) • Radar thứ cấp lại làm việc với tín hiệu sóng về chủ động Nó phát tín hiệu đi song lại nhận tín hiệu về là của một máy phát khác, có tần số mang khác Do hai radar làm việc theo hai ngun lý khác nhau nên mỗi loại Radar