Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo dao động sóng mang băng tần l điều chế mã nhận biết chủ quyền quốc gia sử dụng cho thiết bị hàng không và hàng hải

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VŨ TUẤN ANH NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO DAO ĐỘNG SÓNG MANG BĂNG TẦN L ĐIỀU CHẾ MÃ NHẬN BIẾT CHỦ QUYỀN QUỐC GIA SỬ DỤNG CHO THIẾT BỊ HÀNG KHÔNG VÀ HÀNG HẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VŨ TUẤN ANH NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO DAO ĐỘNG SÓNG MANG BĂNG TẦN L ĐIỀU CHẾ MÃ NHẬN BIẾT CHỦ QUYỀN QUỐC GIA SỬ DỤNG CHO THIẾT BỊ HÀNG KHÔNG VÀ HÀNG HẢI Ngành Chuyên ngành Mã số : : : Công nghệ Điện tử - Viễn thông Kỹ thuật Điện tử 60 52 70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS BẠCH GIA DƢƠNG Hà Nội – 2008 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, công trình nghiên cứu khoa học riêng Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình Hà Nội, ngày 23/11/2008 Tác giả Vũ Tuấn Anh LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Bạch Gia Dƣơng, người trực tiếp hướng dẫn em làm khoá luận tốt nghiệp tạo điều kiện tốt cho em thời gian học tập nghiên cứu trung tâm nghiên cứu Điện tử - Viễn thông, trường Đại học Công Nghệ Em xin cám ơn thầy, cô giáo giảng dạy trường Đại học Công Nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội trang bị cho em kiến thức quý báu Xin cảm ơn gia đình bạn bè, người bên em, động viên tạo điều kiện tốt để em có điều kiện học tập nghiên cứu Vũ Tuấn Anh MỤC LỤC MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ MỤC LỤC CÁC BẢNG BIỂU 10 BẢNG CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined Chƣơng - MẠCH VÒNG BÁM PHA VÀ BỘ TỔ HỢP TẦN SỐ Error! Bookmark not defined 1.1 Mạch vòng bám pha Error! Bookmark not defined 1.1.1 Giới thiệu chung Error! Bookmark not defined 1.1.2 Tổng quan vòng bám pha (PLL) Error! Bookmark not defined 1.2 Bộ tổ hợp tần số dùng vòng bám pha Error! Bookmark not defined 1.2.1 Bộ so pha Error! Bookmark not defined 1.2.2 Các chia tần Error! Bookmark not defined 1.2.3 Bộ lọc tần số thấp Error! Bookmark not defined 1.2.4 Bộ dao động điều khiển điện áp (VCO) Error! Bookmark not defined 1.3 Giới thiệu học IC ADF411x Error! Bookmark not defined 1.3.1 Họ IC ADF411x Error! Bookmark not defined 1.3.2 Mô tả chức chân Error! Bookmark not defined 1.3.3 Mô tả chức mạch điện Error! Bookmark not defined Chƣơng - TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SIÊU Error! Bookmark not defined 2.1 Giới thiệu chung Error! Bookmark not defined 2.2 Lý thuyết đƣờng truyền giản đồ Smith Error! Bookmark not defined 2.2.1 Mô hình tƣơng đƣơng tham số tập trung đƣờng truyền Error! Bookmark not defined 2.2.2 Biểu đồ Smith Error! Bookmark not defined 2.3 Mạch dải siêu cao tần Error! Bookmark not defined 2.3.1 Giới thiệu Error! Bookmark not defined 2.3.2 Tham số S Error! Bookmark not defined 2.3.3 Các kỹ thuật phối hợp trở kháng Error! Bookmark not defined 2.3.4 Khuếch đại Error! Bookmark not defined Chƣơng - MÃ NHẬN BIẾT CHỦ QUYỀN QUỐC GIA ICAO Error! Bookmark not defined 3.1 Hệ thống thông tin, dẫn đƣờng, giám sát quản lý không vận Error! Bookmark not defined 3.1.1 Giới thiệu Error! Bookmark not defined 3.1.2 Hệ thống mạng viễn thông hàng không Error! Bookmark not defined 3.1.3 Hệ thống dịch vụ không vận Error! Bookmark not defined 3.2 Hệ thống radar giám sát không vận Error! Bookmark not defined 3.2.1 Tổng quan hệ thống radar Error! Bookmark not defined 3.2.2 Hệ thống radar giám sát sơ cấp (Primary Surveillance Radar – PSR) Error! Bookmark not defined 3.2.3 Hệ thống radar giám sát thứ cấp (Secondary Surveillance Radar – SSR) Error! Bookmark not defined 3.2.3 Hệ thống giám sát phụ thuộc tự động (ADS-B) Error! Bookmark not defined Chƣơng – CÁC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined 4.1 Chế tạo tổ hợp tần số băng L Error! Bookmark not defined 4.2.1 Chế tạo VCO Error! Bookmark not defined 4.2.2 Chế tạo tổ hợp tần số Error! Bookmark not defined 4.2 Chế tạo khuếch đại siêu cao tần Error! Bookmark not defined 4.3 Chế tạo phát mã ICAO Error! Bookmark not defined 4.3.1 Phát mã ICAO sử dụng DSP56307EVM Error! Bookmark not defined 4.3.2 Phát mã ICAO sử dụng vi điểu khiển PSOC Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 11 PHỤ LỤC MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ chức mạch vòng bám pha 10 Hình 1.2 Đặc trưng chuyển tần số - điện áp PLL 12 Hình 1.3 Sự phụ thuộc tần số VCO vào điện áp 12 Hình 1.4 Sơ đồ chức tổ hợp tần số dùng mạch vòng bám pha 13 Hình 1.5 Cấu trúc so pha số 14 Hình 1.6 Giản đồ xung lối vào/ra (IN/OUT) chưa bắt chập 15 Hình 1.7 Giản đồ xung lối vào/ra (IN/OUT) tần số lối vào 15 Hình 1.8 IC ADF411x 16 Hình 1.9 Sơ đồ chức họ IC ADF 411x 17 Hình 1.10 Các thông số khoảng cách loại IC 20 chân gầm 16 chân rết 18 Hình 1.11 Tầng lối vào chuẩn 19 Hình 1.12 Tầng lối vào RF 20 Hình 1.13 Bộ chia A B 20 Hình 1.14 Sơ đồ nguyên lý đơn giản hoá giản đồ xung tách sóng pha/tần số 21 Hình 1.15 Giản đồ thời gian việc chốt liệu 22 Hình 1.16 Mạch MUXOUT 22 Hình 2.1 Phổ tần số sóng điện từ 23 Hình 2.2 Dây dẫn song song sơ đồ tương đương 24 Hình 2.3 Họ vòng tròn đẳng điện trở 29 Hình 2.4 Họ vòng tròn đẳng điện kháng 30 Hình 2.5 Vòng tròn đẳng điện kháng phía trục hoành 30 Hình 2.6 Vòng tròn đẳng điện kháng phía trục hoành 31 Hình 2.7 Vòng tròn đẳng điện trở điện kháng đồ thị 31 Hình 2.8 Họ vòng tròn đẳng || 32 Hình 2.9 Giản đồ Smith chuẩn 34 Hình 2.10 Biểu diễn điểm bụng điểm nút sóng đứng giản đồ Smith 36 Hình 2.11 Các loại mạch vi dải 37 Hình 2.12: Các dạng đường truyền sóng 38 Hình 2.13 Sơ đồ mạch tương đương 39 Hình 2.14 Đường truyền vi dải 42 Hình 2.15 Sơ đồ đo 43 Hình 2.16 Sơ đồ xác định Sij 44 Hình 2.17 Sơ đồ xác định S ii 44 Hình 3.1 Mô hình hệ thống CNS/ATM 51 Hình 3.2 Mạng ATN 52 Hình 3.3 Cấu trúc trường gói thông tin ATS 55 Hình 3.4 Gói thông tin lỗi truyền thông 66 Hình 3.5 Gói thông tin kế hoạch bay 67 Hình 3.6 Sơ đồ hệ thống giám sát thứ cấp 70 Hình 3.7 Anten có độ mở lớn (LVA) 70 Hình 3.8 Tín hiệu SSR 71 Hình 3.9 Định dạng tín hiệu trả lời chế độ A/C 72 Hình 3.10 Định dạng tín hiệu thăm dò chế độ 3/A, C, S 75 Hình 3.11 Tín hiệu thăm dò chế độ S 75 Hình 3.12 Định dạng trả lời chế độ S 76 Hình 3.13 Hệ thống định vị GPS 77 Hình 4.1 Sự phụ thuộc VCO 500-1100 MHz vào điện áp 80 Hình 4.2 VCO dải tần 500MHz-1.1GHz 80 Hình 4.3 Sơ đồ khối tổ hợp tần số băng L 81 Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý tổ hợp tần số băng L 82 Hình 4.5 Sơ đồ chức hệ thống AFC 83 Hình 4.6 Bộ tổ hợp tần số dải tần 1020MHz-1100MHz 83 Hình 4.7 Kết máy phân tích phổ - tần số 1020MHz 84 Hình 4.8 Kết máy phân tích phổ - tần số 1030MHz 84 Hình 4.9 Kết máy phân tích phổ - tần số 1040MHz 85 Hình 4.10 Kết máy phân tích phổ - tần số 1050MHz 85 Hình 4.11 Kết máy phân tích phổ - tần số 1060MHz 86 Hình 4.12 Kết máy phân tích phổ - tần số 1070MHz 86 Hình 4.13 Kết máy phân tích phổ - tần số 1080MHz 87 Hình 4.14 Kết máy phân tích phổ - tần số 1090MHz 87 Hình 4.15 Kết máy phân tích phổ - tần số 1100MHz 88 Hình 4.16 Sơ đồ khối khuếch đại siêu cao tần công suất 45W 89 Hình 4.17 Sơ đồ nguyên lý nhánh khuếch đại công suất 45W 89 Hình 4.18 Kết mô tham số S11, S21 nhánh 90 Hình 4.19 Kết mô tỉ số sóng đứng vswr(s11) nhánh 90 Hình 4.20 Kết mô tham số S22 nhánh 91 Hình 4.21 Kết mô tỉ số sóng đứng vswr(s22) nhánh 91 Hình 4.22 Sơ đồ nguyên lý nhánh 92 Hình 4.23 Kết mô tham số S22, S21 nhánh 93 Hình 4.24 Kết mô tỉ số sóng đứng vswr(s22) nhánh 93 Hình 4.25 Kết mô tham số S11 nhánh 94 Hình 4.26 Kết mô tỉ số sóng đứng vswr(s11) nhánh 94 Hình 4.27 Hình ảnh thực tế khuếch đại công suất 45W 95 Hình 4.28 Kết đo tham số S máy phân tích mạng 95 Hình 4.29 DSP56307EVM 96 Hình 4.30 Giao diện phần mềm Debug-56k 97 Hình 4.31 Một đoạn mã ICAO chế độ S tạo kít DSP56307EVM 98 Hình 4.32 Các mô vi điều khiển PSOC 98 Hình 4.33 Sơ đồ khối vi điều khiển PSOC 99 Hình 4.34 Bộ phát mã ICAO sử dụng vi điều khiển PSOC CY8C27443 99 Hình 4.35 Kết nối mô đun vi điều khiển PSOC CY8C27443 100 Hình 4.36 Bảng thông số cấu hình cho vi điều khiển PSOC CY8C27443 100 Hình 4.37 Nạp chương trình cho vi điều khiển PSOC phần mềm CYP qua cổng LPT 101 Hình 4.38 Một đoạn mã ICAO chế độ S tạo vi điều khiển PSOC CY8C27443 101 MỤC LỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bít điều khiển lựa chọn chốt liệu 21 Bảng 3.1 Các dịch vụ cảnh báo thông tin chuyến bay chuẩn 54 Bảng 3.2 Các trường chuẩn gói thông tin dịch vụ cảnh báo không vận 55 Bảng 3.3 Chức chế độ sử dụng tín hiệu thăm dò chế độ A/C 71 Bảng 3.4 Vị trí xung tín hiệu trả lời chế độ A/C 72 Bảng 3.5 Thứ tự nhóm xung 73 Bảng 4.1 Sự phụ thuộc tần số vào điện áp VCO 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Nguyễn Kim Giao (2006), “Kỹ thuật điện tử số”, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội Kiều Khắc Lâu (2006), “Cơ sở kỹ thuật siêu cao tần”, Nhà xuất Giáo dục Nguyễn Thị Xuân Mỹ (2007), “Hệ thống thông tin, dẫn đường, giám sát phục vụ quản lý không lưu CNS/ATM”, Tạp Chí Bưu Chính Viễn thông, 27/07/2007 Phạm Minh Việt (2002), “Kỹ thuật siêu cao tần”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Tiếng Anh: rd David M Pozar (1994), “Microwave Engineering” Edition Danny Abramovitch (2002), “Phase-Looked loops: A control centric tutorial”, Agilent Labs th Dean Banerjee (2006), “PLL performance, Simulation and Design Handbook”, Edition Duberly Mazuelos, “DSP56300 HI08 Host Port Programming” ICAO (1996)- Rules of the Air and Air Trafic Services, 13 Eddition 10 ICAO (1996)- Aeronautical Telecommunication – 15th Edition 11 ICAO (2001)- Air Trairfic Control Services, Flight Information Service and Alerting Services, 13 Edittion 12 Laxxuss (2005), “CMOS PLL Synthesizers – Analysis and Design”, Springer 13 Motorola, “DSP56307EVM User’s Manual” 14 Motorola, “DSP56307 - 24 Bit Digital Processor User’s Manual” 15 Richard J.Higgins (1983), “Electronic with Digital and Analog Integrated Circuit”, Prentice-Hall, INC., Englewood Cliffs N.J.07632 Websites: 16 http://www.analog.com/ 17 http://www.cypress.com 18 http://www.icao.int