Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao chất lượng thu tín hiệu trong đài radar

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ *********** NGUYỄN VĂN HẠNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THU TÍN HIỆU TRONG ĐÀI RA ĐA LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2014 iii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ *********** NGUYỄN VĂN HẠNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THU TÍN HIỆU TRONG ĐÀI RA ĐA Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử Mã số : 62 52 02 03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Thị Ngọc Minh TS Chu Xuân Quang Hà Nội – 2014 iii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN ÁN Nguyễn Văn Hạnh iii LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn: - TS Nguyễn Thị Ngọc Minh, Viện Ra đa/ Viện KH & CNQS - TS Chu Xuân Quang, Viện Vật lý Kỹ thuật/ Viện KH & CNQS trực tiếp hướng dẫn, tận tình bảo, tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Nhà khoa học cho tơi ý kiến đóng góp q báu Tơi xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc Viện KH & CNQS, Phòng Đào tạo tạo điều kiện cho tơi hồn thành nhiệm vụ Tơi xin chân thành cảm ơn Đảng ủy, Thủ trưởng Viện Ra đa, Thủ trưởng Viện Điện tử - Viễn thông tạo điều kiện, giúp đỡ đạt kết mong muốn Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng thí nghiệm Ra đa / Viện Ra đa, nơi trực tiếp công tác học tập, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận án Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên, chia sẻ giúp đỡ tơi hồn thành luận án MỤC LỤC Trang Danh mục ký hiệu vii Danh mục từ viết tắt……………………………………………………… ix Danh mục bảng…………………………………………………………… xi Danh mục hình vẽ………………………………………………………… xii MỞ ĐẦU……………………………………………………………………… CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY THU RA ĐA 1.1 Cấu hình cấu trúc máy thu đa 1.1.1 Cấu hình máy thu đa 1.1.2 Phân loại cấu trúc máy thu 10 1.1.2.1 Máy thu siêu ngoại sai 10 1.1.2.2 Máy thu đổi tần trực tiếp…………………………………… 11 1.1.2.3 Máy thu trung tần thấp……………………………………… 11 1.1.2.4 Máy thu đa kênh dải rộng 12 1.1.3 So sánh cấu trúc máy thu 12 1.2 Các yêu cầu kỹ thuật máy thu đa 14 1.2.1 Tạp độ nhạy máy thu ….……………… … ………… 14 1.2.1.1 Tạp máy thu …………………… ………………… 14 1.2.1.2 Độ nhạy máy thu …… …………………………………… 16 1.2.2 Thời gian khôi phục độ nhạy máy thu……………………………… 17 1.2.3 Hệ số khuếch đại, dải động độ tuyến tính…… …………….… 18 1.2.3.1 Hệ số khuếch đại 18 1.2.3.2 Dải động ………………………………………………… 18 1.2.3.3 Độ tuyến tính ……………………………………………… 19 1.2.4 Độ xác độ ổn định tần số 21 1.3 Xây dựng nội dung nghiên cứu luận án 23 1.3.1 Hiện trạng đa Quân đội ta 23 1.3.2 Xu phát triển hệ thống thu đài đa 25 1.3.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu 26 1.3.3.1 Ngoài nước 26 1.3.3.2 Trong nước 26 1.3.4 Về chất lượng thu máy thu đa……………………………… 28 1.3.5 Nội dung nghiên cứu luận án ………………… …………… 29 Kết luận chương 31 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THU TÍN HIỆU TRONG ĐÀI RA ĐA 32 2.1 Hạn chế tín hiệu cường độ mạnh vào máy thu 32 2.1.1 Chức năng, tác dụng hạn chế công suất đa… 35 2.1.2 Bộ hạn chế siêu cao tần bán dẫn 36 2.1.2.1 Bộ hạn chế varactor thụ động 37 2.1.2.2 Bộ hạn chế điốt PIN 39 2.1.2.3 Bộ hạn chế điốt PIN giả tích cực………… ………… 41 2.1.2.4 Bộ hạn chế Varactor PIN………… ……………………… 42 2.1.2.5 Một số mơ hình hạn chế cơng suất sử dụng thực tế 42 2.1.2.6 Tổng kết…….……………………………………………… 44 2.1.3 Đề xuất hạn chế công suất cho hiệu cao ……… 44 2.1.4 Tính tốn tham số hạn chế công suất 49 2.2 Nâng cao độ ổn định tần số giảm mức tạp pha 52 dao động chỗ 2.2.1 Độ ổn định tần số dao động VCO 54 2.2.2 Sự phát sinh tạp dao động…… ……………… 55 2.2.3 Khảo sát tạp điều biên (AM) điều pha (PM) đầu dao động dùng transistor 55 2.2.3.1 Tạp chuyển đổi điều chế dao động……… 55 2.2.3.2 Điều chế tín hiệu tạp……… ……… …………… 56 2.2.3.3 Các mơ hình tạp dao động.…… …………………… 57 55 2.2.3.4 Cách tiếp cận phi tuyến để tính tốn, phân tích tạp dao động 64 2.2.3.5 Tạp chuyển đổi………… ……… 67 2.2.3.6 Tạp điều chế……… …………………………… 70 2.2.4 Tạp dao động với mạch PLL…… ……………… 74 2.2.4.1 Giới thiệu chung vòng khóa pha 74 2.2.4.2 Mật độ phổ công suất tạp pha 75 2.2.4.3 Phổ tạp pha PLL 82 Kết luận chương 84 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 86 3.1 Bộ hạn chế công suất bảo vệ máy thu đài đa 86 3.1.1 Đánh giá công suất lọt sau đèn cặp nhả điện đài đa 86 3.1.2 Mô hạn chế công suất phần mềm thiết kế mạch siêu cao tần ADS 87 3.1.3 Kết đo thực tế 90 3.1.3.1 Đo Phòng thí nghiệm 90 3.1.3.2 Đo làm việc đài đa 93 3.2 Bộ dao động sử dụng vòng khóa pha 95 3.2.1 Chức dao động đài đa trinh sát mặt đất 95 3.2.2 Nguyên lý làm việc dao động đài đa trinh sát mặt đất 95 3.2.3 Kết đo thực tế 98 3.2.3.1 Đo, đánh giá phổ dao động 98 3.2.3.2 Đo, đánh giá tạp pha 98 3.2.3.3 Đo, đánh giá độ ổn định tần số 101 3.3 Bộ dao động sử dụng nhiều vòng khóa pha 103 3.3.1 Chức dao động LO1 LO2 104 3.3.2 Nguyên lý làm việc dao động LO1 LO2 104 3.3.3 Máy thu đài đa băng tần VHF 109 3.3.4 Kết đo thực tế 111 66 Kết luận chương 114 KẾT LUẬN CHUNG…………………………………………… 116 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………… 121 PHỤ LỤC: CÁC SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH VÀ ẢNH CHỤP SẢN PHẨM 77 DANH MỤCÝCÁC nghĩaKÝ HIỆU Ký hiệu Thứ nguyên aE Hằng số tạp nhấp nháy mạch khuếch đại lặp Ap Tổn hao điốt PIN không cấp nguồn aR Hằng số tạp nhấp nháy mạch cộng As hưởng Tổn hao điốt PIN cấp nguồn [dB] B Dải thông máy thu [Hz] C Điện dung • C PM − AM C ck k,-k(ω) (ω ) [dB] [F] Hệ số tương quan dải biên hài thứ k Hệ số tương quan PM- AM hài thứ k E Vector phần thực phần ảo tất lỗi HB EB Vector phụ lỗi sinh dải biên EH Vector phụ lỗi sinh hài sóng mang F Hệ số tạp [dB] fC Tần số sóng mang [Hz] fco Tần số góc tạp nhấp nháy transistor [Hz] fIF Tần số trung tần [Hz] fLO Tần số ngoại sai [Hz] fm Tần số điều chế [Hz] fo Tần số trung tâm [Hz] fRF Tần số tín hiệu [Hz] Tần số lấy mẫu [Hz] Hệ số khuếch đại [dB] Dòng điều khiển điốt PIN [mA] K0 Hệ số khuếch đại điện áp dao động [lần] L Điện cảm [H] M Ma trận Jacobian lỗi HB N Hệ số chia mạch PLL fs G Id Nk(ω), N-k(ω) Mật độ phổ công suất tạp dải biên [lần] [dBc/Hz] hài thứ k Nth Công suất tạp nhiệt [dBm] 88 Ký hiệu Psav Ý nghĩa Công suất trung bình đầu dao động Q Hệ số phẩm chất Rf Điện trở thuận điốt PIN Thứ nguyên [dBm] [Ω] RFin Tín hiệu vào [dBm] RFout Tín hiệu [dBm] RL Điện trở tải [Ω] Rp Điện trở điốt PIN không cấp nguồn [Ω] Rs Điện trở điốt PIN cấp nguồn [Ω] Rx Thu XB Vector biến trạng thái bao gồm thành phần dải biên XH Vector bao gồm thành phần hài sóng mang Y Dẫn nạp [S] Z0 Trở kháng đường truyền [Ω] ζ ( fm ) Tạp pha VCO [dBc/Hz] 〈•〉 Trung bình chung ε Hằng số điện môi [F/m] ω Tần số [rad/s] λ Bước sóng β Chỉ số điều chế tín hiệu điều chế θ Pha tín hiệu τ Hằng số thời gian ⊗ Liên hợp hoán vị * Liên hợp phức [m] [rad] [s] 117 Đã nghiên cứu áp dụng giải pháp kỹ thuật nhiều vòng khóa pha để thiết kế, chế tạo dao động bán dẫn SCT VCO để thay dao động đèn Klistron đài đa Bằng cách sử dụng hay nhiều vòng PLL cho phép khắc phục hạn chế vòng PLL có tính như: dải tần rộng, bước tần nhỏ, thời gian thiết lập tần số (khóa pha) nhanh Trong kỹ thuật nhiều vòng khóa pha sử dụng dao động chuẩn làm việc tần số 741,0 MHz ÷ 927,5 MHz có độ ổn định cao, sau chia xuống tần số thấp (57,75 MHz ÷ 92,75 MHz) để nâng cao độ ổn định tần số sử dụng kỹ thuật suy giảm, sau khuếch đại tín hiệu nhiều lần đầu vòng lặp để giảm tạp pha; Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá tính đắn xác lý thuyết đề xuất phần Việc nghiên cứu thực nghiệm tiến hành thông qua đánh giá hiệu việc đưa khối (bộ hạn chế công suất điốt PIN, dao động chỗ) vào máy thu đài đa làm việc dải sóng: mét centimét Đo đạc tham số, tiêu kỹ thuật Phòng thí nghiệm, so sánh với kết mơ thiết kế thực tế lắp đài đa; 05 hạn chế công suất điốt PIN sử dụng thực tế chiến đấu, lắp vào 05 kênh thu đài đa cảnh giới dẫn đường sóng centimét Trạm đa T22- Trung đồn 295- Sư đồn 363 Qn chủng Phòng khơng - Không quân thời gian 06 tháng Bộ dao động áp dụng kỹ thuật vòng khóa pha đã lắp vào máy thu đài đa trinh sát mặt đất sóng centimét thời gian 08 tháng Bộ dao động áp dụng kỹ thuật nhiều vòng khóa pha lắp vào máy thu đài đa băng tần VHF B Đóng góp luận án Đề xuất giải pháp kỹ thuật thiết kế chế tạo hạn chế công suất điốt PIN để hạn chế tín hiệu cường độ mạnh vào máy thu Bộ hạn chế đặc biệt hiệu để chống lại công suất lọt sau chuyển mạch thu - phát Bộ hạn chế công suất thiết kế với điểm mạch, là: • Đã dựa vào đặc tính điốt PIN hạn chế thụ động (trở kháng điốt giảm xuống (1 ÷ 2) Ω có cơng suất SCT lớn tới) kết hợp với lọc cài lược để thiết kế mạch hạn chế điốt PIN thụ động Mạch hạn chế thụ động có đặc tính có cơng suất lớn tới, tính chất lọc thay đổi từ lọc cài lược (interdigital) thành lọc lược (combline), đặc tuyến lọc bị 118 đánh lệch lên dải tần lớn gấp đôi tần số sóng mang nhờ thời gian có xung phát (có xung lọt lớn), máy thu gần bị đóng hồn tồn (tín hiệu SCT qua mạch lọc dải thông sở lọc cài lược kết hợp hiệu ứng điốt PIN bị suy hao > 30 dB); • Sử dụng giải pháp “giả tích cực“: Dùng phân đường định hướng để trích phần cơng suất lọt lớn đưa qua điốt tách sóng để điều khiển mở điốt PIN hạn chế tích cực Với giải pháp kỹ thuật khơng cần sử dụng xung kích phát để tạo xung điều khiển điốt PIN Nhờ thời gian khôi phục độ nhạy máy thu giảm < 10 ns so với giải pháp trước sử dụng mạch tạo xung điều khiển xung kích phát đài (3 ÷ 7) μs Như vậy, thời gian khôi phục độ nhạy máy thu sử dụng hạn chế công suất nhanh nhiều so với phương án dùng xung kích phát đài đa Kết hợp giải pháp kỹ thuật tạo hạn chế cơng suất có ưu điểm bật sau: thời gian khôi phục độ nhạy máy thu < 10 ns, mức hạn chế tổng cộng > 90 dB hồn tồn thích nghi với mức cơng suất lọt đầu vào máy thu Qua nghiên cứu khảo sát tạp mơ hình tạp cho dao động dùng transistor, phân tích nguyên nhân gây tạp pha, yếu tố gây ảnh hưởng đến độ ổn định tần số dao động VCO dùng transistor, nghiên cứu khảo sát tạp VCO kết hợp với mạch PLL với nguồn tạp; đề xuất giải pháp sử dụng dao động VCO dùng transistor, kết hợp với kỹ thuật nhiều vòng khóa pha làm dao động ngoại sai nhằm giảm mức tạp pha nâng cao độ ổn định máy thu đa C Hướng nghiên cứu luận án Có thể tiếp tục nghiên cứu số giải pháp khác nâng cao chất lượng thu tín hiệu đài đa, là: Nâng cao chất lượng trộn tần; Nâng cao chất lượng lọc số; Nâng cao chất lượng tách sóng I/Q tương tự số 119 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ Nguyễn Thị Ngọc Minh, Lê Ngọc Uyên, Nguyễn Văn Hạnh, "Cải tiến bán dẫn hoá tuyến thu cao tần đài đa Π-37", Tạp chí Nghiên cứu KHKT & CNQS số 03/2008, tr 165-171 Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Thị Ngọc Minh, Chu Xuân Quang, Lê Ngọc Uyên, "Một phương pháp thiết kế hạn chế công suất bảo vệ máy thu đài đa Π37", Kỷ yếu Hội thảo khoa học Quốc gia lần thứ tư Nghiên cứu, phát triển ứng dụng công nghệ thông tin truyền thông ICT.rda’08 số 08/2008, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, tr 32-39 Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Thị Ngọc Minh, Lê Ngọc Uyên, Trần Mạnh Qúy, "Về phương pháp thiết kế chế tạo dao động VCO sử dụng máy thu đài đa trinh sát mặt đất 1PЛ133", Tạp chí Nghiên cứu KH & CNQS số 04/2010, tr 10-14 Nguyễn Thị Ngọc Minh, Nguyễn Văn Hạnh, Trần Mạnh Qúy, Trần Thị Trâm, "Development of VHF- band multi channel receiver for Resonance radar", Tạp chí Nghiên cứu KH & CNQS - số kỷ niệm 50 năm ngày thành lập Viện KHCNQS - 10/2010, tr 146-152 Nguyễn Thị Ngọc Minh, Nguyễn Văn Hạnh, Trần Mạnh Qúy, "One solution to improve quality of receiving signals of multi channel receiver for VHF radar", Kỷ yếu hội nghị Thông tin định vị biển COMNAVI 2011 số 8/2011, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, tr 109-114 Nguyễn Thị Ngọc Minh, Nguyễn Văn Hạnh, Trần Mạnh Qúy, Trần Thị Trâm, "Một số giải pháp kỹ thuật áp dụng thiết kế chế tạo máy thu đa kênh đài đa Cộng hưởng-VN", Tạp chí Nghiên cứu KH & CNQS- Tuyển tập Báo cáo Khoa học Hội nghị KH Ra đa năm 2011 số 08/2011, tr 153-161 Nguyễn Văn Hạnh, Trần Thị Trâm, "Nghiên cứu, khảo sát tạp pha độ ổn định dao động VCO băng tần Ku", Kỷ yếu Hội thảo Điện tử - Truyền thơng An tồn thơng tin ATC/REV 2012 số 10/2012, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, tr 95-98 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Phùng Hồ, Giáo trình Vật lý điện tử, NXB KHKT, 2001 Nguyễn Đức Luyện, Nguyên lý đa, Học viện Kỹ thuật quân sự, 1979 Nguyễn Xuân Thụ, Dụng cụ bán dẫn tập 1, NXB ĐH THCN, 1985 Dương Minh Trí, Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn, 1992 Hoàng Thọ Tu, Cơ sở xây dựng đài đa cảnh giới phòng khơng, Học viện Kỹ thuật quân sự, 1985 TS Phạm Minh Việt, Kỹ thuật siêu cao tần, NXB KHKT, 2002 Phòng Ra đa, Cục Kỹ thuật Qn chủng Phòng khơng - Khơng qn, Tính chiến kỹ thuật đài đa, Hà Nội, 1997 Qn chủng Phòng khơng - Không quân, Báo cáo tổng hợp nhiệm vụ“Khảo sát, đánh giá cơng nghệ hệ thống đa có trang bị Quân đội“, Hà Nội, 2006 Báo cáo tổng kết KHKT ĐT cấp VKHCNQS: "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vào thiết kế chế tạo tuyến thu đài đa trinh sát mặt đất 1РЛ133 phục vụ cho binh đội biên phòng", Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Văn Hạnh, Hà Nội, 2010 10 Báo cáo tổng kết KHKT ĐT AT cấp BQP: “Hồn thiện cơng nghệ chế tạo tuyến thu cao tần đài đa Π-37”, Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Văn Hạnh, Hà Nội, 2012 11 Báo cáo tổng kết KHKT ĐT cấp NN: "Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động tích cực siêu cao tần sử dụng phần mềm thiết kế mạch siêu cao tần công nghệ gia công mạch dải", Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Thị Ngọc Minh, Hà Nội, 2007 12 Bộ tài liệu thiết kế đề tài cấp VKHCNQS: “Nghiên cứu sở khoa học khả chế tạo đa báo động sớm kiểu Resonance phương thức chuyển giao công nghệ hợp tác thiết kế với đối tác nước (Nga)“, Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Thị Ngọc Minh, Hà Nội, 2007 13 Báo cáo tổng kết KHKT ĐT cấp VKHCNQS: "Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị thu đài đa cộng hưởng cảnh báo sớm mục tiêu có dấu vết nhỏ", Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Thị Ngọc Minh, Hà Nội, 2008 14 Lê Ngọc Uyên, “Nghiên cứu, khảo sát tạp số giải pháp nâng cao tính ổn định dao động điốt bán dẫn siêu cao tần“, Luận án TSKT, Trung tâm KHKT&CNQS, 2005 Tiếng Anh 15 Adam Abramowicz, Modelling of Wide Band Combline and Interdigital Filters Microwave Review, July, 2010 16 Afannis A Plullis, On the rigorous treatment of stability of microwave oscillators, Int Electornics, Vol 52 No 3, pp 275-282, 1982 17 A Hajimiri and T H Lee, A General Theory of Phase Noise in Electrical Oscillators, IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol 33, pp 179-194, February 1998 18 A.K Ong, “Bandpass analog-to-digital conversion for wireless applications”, the thesis for PH.D degree, Integrated Circuits Laboratory, Stanford Electronics, September, 1998 19 A Lacaita, S Levantino and C Samori, Integrated Frequency Synthesizers for Wireless Systems, New York: Cambridge University Press, 2007 20 Anurag Bhargava, Combline filter design simplified, Time & Frequency, January, 2004 21 Application Note A008, Microwave Oscillator Design, Agilent Technology, 1999 22 Application Note 929, Fast Switching PIN Diode, Agilent Technologies, 1999 23 Application Note 957-1, Broadbanding the shunt PIN Diode SPDT Switch, Agilent Technologies, 1999 24 Application Note 1048, A Low Cost surface Mount PIN Diode π Attenuator, Agilent Technologies, 1999 25 Application Note 1049, A Low Distortion PIN Diode Switch Using Surface Mount Devices, Agilent Technologies, 1999 26 Application Note 1050, A Low Cost surface Mount Power Limiters, Agilent Technologies, 1999 27 Application Note 1000, A Fast Locking Scheme for PLL Frequency Synthesizer, National Semiconductor Corporation, 1995 28 B De Muer and M S J Steyaert, “On the analysis of ΔΣ fractional-N frequency synthesizers”, IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Analog Digital Signal Processing, Vol 50, pp 784-793, November, 2003 29 B Miller, “A multiple modulator fractional divider“, IEEE Transactionson Instrumentation and Measurements, Vol 40, pp 578-583, June, 1991 30 B Razavi, RF Microelectronics, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1998 31 Brown N J, Design Concepts for High-Power PIN Diode Limiting, IEEE Transaction on microwave theory and techniques, No.12, December, 1967 32 B Wang, J R Hellums and C K Sodini, MOSFET thermal noise modeling for analog integrated circuits, IEEE Journal of Solid -State Circuits, vol.29, pp 833-835, July, 1994 33 D B Leeson, A Simple Model of Feedback Oscillator Noise Spectrum, Proceedings of the IEEE, Vol.54, pp 329-330, February, 1966 34 Dominich F, How much Pulsed Power Can A PIN Diode Handle-Microwave, February, 1976 35 Edouard Rivier, Lumped parameter of a reentering cylindrical Cavity, IEEE Trans On MTT, Vol MTT-19, No.3, March, 1971 36 Frank Herzel, Sabbir A Osmany and J Christoph Scheytt, Analytical Phase Noise Modeling and Charge Pump Optimization for Fractional-N PLLs, IEEE Transctions on circuits and systems-I: Regular papers, Vol.57, No 8, August, 2010 37 G E Bodway, Two Port Power Flow Analysis Using Generalized Scattering Parameters, Microwave Journal, May, 1967 38 G E Brehm, Biasing FETs For Optimum Performance, Microwave, February, 1974 39 George D.Vendelin, Microwave Engineering, Second Edition John Wiley & Sons.Inc, 1998 40 George D Vendelin, Anthony M Pavio, Ulrich L Rohde, Microwave circuit design using linear and nonlinear techniques, John Wiley & Sons, Inc, Second Edition, 2005 41 G.Hodowanes, Microwave Transistor Oscillator, Microwave Journal, pp 39-42, 1974 42 G.L Matthaei, Leo Young, E.M.T Jones, Design of microwave filters, impedance-matching netwworks and coupling structures, Stanford Research Insitute Menlo Park, California, Vol II, pp 610-617, January, 1963 43 Grigorios Kalivas, Digital Radio System Design, John Wiley & Sons Ltd, 2009 44 I D Robertson and S.Lucyszyn, RFIC and MMIC Design and technology, Published by The Institution of Electrical Engineers, London, 2001 45 James M Roe and Fred J Rosenbaun, Characterization of Packaged Microwave Diode in Reduced-height Waveguide, IEEE Trans On MTT, vol MTT-18, No.3, Sept, 1970 46 Joseph F White, Simplified Theory for Post coupling Diodes to Waveguide, Proceedings of 1983 European microwave conference 47 Joy Laskar, Babak Mantinpour, Sudipto Chakrabotry, "Modern Receiver FrontEnds: Systems, Circuits and Integration", John Wiley & Sons, Ltd, 2004 48 K Kundert, Ed Behzad Razavi, “Predicting the phase noise and jitter of PLL-based frequency synthesizers”, in Phase-Locking in High-Performance Systems, John Wiley & Sons, pp 46-69, 2003 49 K Kurokawa, Noise in Synchronized Oscillator, IEEE transactions on Microwave theory and techniques, Vol MTT-16, pp 224-240, 1968 50 K.Wilson, A.J, A novel, high stability, high power, Impatt oscillator, GMTT International Microwave Symposium, 1986 51 Lebedev, I V.; Shnitnikov, A S.; Kuptsov, E I, Solid-state microwave limiters - Problems and solutions, Radioelektronika (ISSN 0021-3470), Vol.28, Oct 1985 52 L Eichinger, Accurate Design of low-noise Microwave Oscillators, Microwave Symposium Digest, IEEE MTT-s International, 1995 53 L W Couch, "Digital and Analog Communications Systems", Macmillan, New York, 1993 54 ME Tobar, EN Ivanov, CR Locke, JG Hartnett, D Cros, "Improving the frequency stability of microwave oscillators by utilizing the dual-mode sapphire loaded cavity resonator," Meas Sci Technol., Vol 30, No 8, pp 1284-1288, 2002 55 Merrill L.Skolnik, “Chapter 6: Radar Receivers”, Radar Handbook, Third Edition, The McGraw-Hill Companies, 2008 56 Michal Odniec, RF and Microwave Oscillator Design, Artech House, Inc, pp.200-203, 2002 57 N Durga Indira, K Nalini and Habibulla Khan, Design of Interdigital Bandpass Filter, International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT) ISSN: 2249 - 8958, Vol.2, Issue-4, April, 2013 58 N Marcuvitz, Waveguide Handbook, M.I.T Rad Lab Ser Vol.10, Boson Technical Publishers Inc, 1964 59 Peng Yan, Eero Mọki-Esko, Mikko Valkama, and Markku Renfors, "Receiver Architectures", Department of Communications Engineering, Tampere University of Technology, Finland, 2010 60 Pozar.D.M, Microwave Engineering, Third Edition, John Wiley & Sons.Inc, 2005 61 Ralph Levy, Richard V Snyder and George Matthaei, Design of Microwave Filters, IEEE Transactions on Microwave theory and techniques, Vol 50, No 3, March 2002 62 Ross G Hicks, Improved Waveguide Diode Mount circuit Model using Post Equivalence Factor Analysis, IEEE Trans On MTT, ol MTT-30, Nov 1982 63 Robert G, Thoery and Design of low Phase noise Microwave Oscillators, nd Proceeding of the 42 Annual Frequency Control Symposium, 1988 64 Student's Course Workbook, ADS 2005A Basic, Agilent Technologies, 2006 65 Su Zhenjiang, IF Sampling Receiver Front End Design, Master of Engineering National University of Singapore, 2003 66 Takavar Ghahri Saremi, “Prediction of distortion in PIN diode RF switches with inputs possessing arbitrary spectrums“, San Diego State University, 2011 67 T D Stetzler, I G Post, J J Havens, and M Koyama, “A 2.7–4.5 V single chip GSM transceiver RF integrated circuit,” IEEE J Solid-State Circuits, Vol 30, No.12, pp 1421-1428, December 1995 68 T Pratt and C W Bostian, "Satellite Communications", Wiley, New York, 1986 69 T S Rappaport, "Wireless Communications Principles and Practice", PrenticeHall, Upper Saddle River, 1996 70 Xiang Guan, Microwave intergrated phased array receivers in silicon, Doctor of Philosophy California institute of technology, Pasadena, California, 2005 71 X Mao, H Yang, and H Wang, “An analytical phase noise model of charge pump mismatch in sigma-delta frequency synthesizers”, Analog Integrated Circuits and Signal Processing, Vol 48, pp 223-229, September, 2006 72 Wagner, W - Manasse, F.K., Simplify High-Power Gunn- Oscillator Design, Microwaves, pp 43-45, 1975 73 Werner Anzil, Phase Noise Minimization of Microwave Oscillators by Optimal Design, IEEE Trans On MTT, Vol MTT-s Digest, 1995 74 Werner Wiesbeck, Lecture Script: Radar System Engineering, University Karlsruhe, 12th Edition WS 2005/2006 75 W E Doherty Jr, R D Joos, The PIN Diode Circuit Designers Handbook, Microsemi Corporation, 1998 76 ∋.R Asley, Reduction of FM noise in microwave diode oscillators by cavity and injection stalibization, Proceedings of 1973, European microwave conference 77 http://www.advancedsemiconductor.com/pdf/50823041.pdf 78 http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADF4106.pdf 79 http://www.digchip.com/datasheets/parts/296/MLP7100- pdf.php 80 http://www.hittite.com/products/view.html/view/HMC370LP4 81 http://www.hittite.com/products/view.html/view/HMC391LP4 82 http://www.hittite.com/products/view.html/view/HMC516LC5 83 http://www.macomtech.com/datasheets/MA4L%20Series.pdf 84 http://www.rogerscorp.com/documents/606/acm/RT-duroid-5870-5880-datasheet.pdf 85 http://www.rogerscorp.com/documents/612/acm//RT-duroid-6006-6010LMlaminate-data-sheet.pdf A PHỤ LỤC: CÁC SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH VÀ ẢNH CHỤP SẢN PHẨM S-PARAMETERS SP1 Start=2.5 GHz Stop=8 GHz Step=0.01 GHz Term1 Num=1 Z=50 Ohm C1 C=0.35 pF C2 C=0.35 pF V1 D=0.5 mm T=0.2 mm D=0.5 mm V8 D=0.5 mm H=1.57 mm T=0.2 mm Rho=1.0 W=100 mm R2 R=3.5 MOhm TL2 Subst="MSub1 " W=0.3 mm L=10.5 mm V7 D=0.5 mm Metal- D iele c tr ic - R1 R=3.5 MOhm V4 D=0.5 mm H=1.57 mm T=0.2 mm H=1.57 mm T=0.2 mm Rho=1.0 W=100 mm Rho=1.0 W=100 mm V2 D=0.5 mm H=1.57 mm T=0.2 mm Rho=1.0 CLin1 W=100 mm Subst="Subst1" Length=16.017 mm W[1]=3.145 mm Rho=1.0 W=100 mm Subst1 Er=2.2 H=1.57 mm TanD=9e-4 T[1]=36e-3 mm Cond[1]=1.0E+50 T[2]=36e-3 mm Cond[2]=1.0E+50 LayerType[1]=signal LayerType[2]=ground H=1.57 mm T=0.2 mm Rho=1.0 W=100 mm MSub MSub1 H=1.57 mm Er=2.2 Mur=1 Cond=1.0E+5 Hu=10 mm T=36e-3 mm TanD=9e-4 Rough=0 mm D=0.5 mm H=1.57 mm T=0.2 mm Rho=1.0 W=100 mm Term2 V6 Z=50 Ohm H=1.57 mm T=0.2 mm Rho=1.0 Me tal- Metal-i : T[i], C OND[i], TY P E [i] Dielectric-i : E R[i], H[i], TA N D[i] TL1 Subst="MSub1 " W=0.3 mm L=10.5 mm S[1]=0.0666 mm W[2]=4.131 mm S[2]=0.396 mm W[3]=4.231 mm S[3]=0.0667 mm W[4]=3.148 mm Layer[1]=1 Layer[2]=1 Layer[3]=1 Layer[4]=1 RLGC_File= ReuseRLGC=n o W=100 mm Hình A: Sơ đồ mơ mạch hạn chế thụ động dựa lọc dải thông (thuộc hạn chế công suất) Mạch hạn chế dựa lọc dải thông (2) Mạch hạn chế thụ động mắc sơn (3) Mạch hạn chế tích cực (4) Mạch hạn chế thụ động cộng/chia CS (1) Ghép định hướng 20 dB Hình B: Ảnh chụp bên hạn chế công suất B R3 C1 R =3.5 MOhmC =0.3 pF TL9 Subs t="MSub1" W=0.1 mm L=17.5 mm V1 Curv e1 Subs t="MSub1" W=0.475 mm Angle=180 Radius =2.509 mm Term1 Num=1 TL5 C2 Z=50 OhmSubspF t="MSuCb1="10 W=0.95406 mm L=6.2 mm TL6 Subs t="MSub1" W=0.95406 mm L=6.2 mm TL1 Subs t="MSub1" W=0.475 mm L=4.477 mm H=1.57 mm Tee2 Subs t="MSub1" W1=0.475 mm W2=0.475 mm W3=0.954 mm T=0.2 mm R ho=1.0 W=100 mm TL8 M et a -l i : Dielec t r ic1 Tee1 Subs t="MSub1" W1=0.475 mm W2=0.475 mm W3=0.954 mm T[ ]i , CO ND[ ]i , TYPE[ i] Die lect r ic - i : ER[ i] , H[ i] , TAND[ i] Subs t1 Er =2.2 H=1.57 mm TanD=9e-4 T[1]=36e- mm C ond[1]=1.0E+50 T[2]=36e- mm C ond[2]=1.0E+50 Lay erTy pe[1]=s ignal Lay erTy pe[2]=gr ound MSub1 H =1.57 mm Er=2.2 Mur =1 C ond=1.0E+50 H u=10 mm T=36e-3 mm TanD=9e-4 R ough=0 mm SP Start=2.5 GH z Stop=3.3 GH z Step=0.01 GH z Subs t="MSub1" C=0.3 pF R =3.5 MOhm W=0.1 mm L=17.5 mm R4 V2 D=0.5 mm H=1.57 mm T=0.2 mm Rho=1.0 W=100 mm V4 D=0.5 mm H =1.57 mm T=0.2 mm R ho=1.0 W=0.853 mm C Lin2 C6 C =0.2 pF TL10 SPARAM TL3 Subs t="MSub1" W=0.475 mm L=4.477 mm W=0.95406 mWm=0.95406 mm L=12.4 mm L=6.2 mm C3 MSub W=0.95406 mm L=9.3 mm TL14 Subs t="MSub1" W=0.95406 mm L=6.2 mm Tee4 Subs t="MSub1" W1=0.475 mm W2=0.475 mm W3=0.954 mm Tee5 Subs t="MSub1" W1=0.475 mm TL12 TL11 W2=0.475 mm Subs t="MSubS1u"bs t="MSub1" W3=0.954 mm Tee3 Subs t="MSub1" W1=0.475 mm W2=0.475 mm W3=0.954 mm Subs t="MSub1" W=0.475 mm Angle=180 Radius =2.509 mm W3=0.954 mm CLin1 Subs t="Subs t1" Length=16.017 mm W[1]=3.145 mm TL13 Subs t="MSub1" C4 C=10 pF TL2 Subs t="MSub1" W=0.475 mm L=4.477 mm Curv e2 TL7 Subs t="MSuSbu1b"s t="MSub1" W=0.95406Wmm=0.95406 mm L=12.4 mm L=6.2 mm M et a-l M et al- Tee6 Subs t="MSub1" W1=0.475 mm W2=0.475 mm Subs t="MSub1" W=0.475 mm Angle=180 R adius =2.509 mm TL4 Subs t="MSub1" W=0.475 mm L=4.477 mm S[1]=0.0666 mm W[2]=4.131 mm S[2]=0.396 mm W[3]=4.231 mm S[3]=0.0667 mm W[4]=3.148 mm Lay er[1]=1 Lay er[2]=1 Lay er[3]=1 Lay er[4]=1 RLGC_File= Reus eR LGC =no V3 D=0.5 mm H=1.57 mm T=0.2 mm R ho=1.0 W=0.662 mm R7 R =3.5 MOhm C7 C =0.2 pF Subs t="MSub1" W=4.77 mm S=1.952 mm L=18.858 mm TL15 Curv e3 V7 Subs t="MSub1" Subs t="MSub1" D=0.5 mm W=0.1 mm W=0.475 mm Angle=180 R adius =2.509 mm H=1.57 mm R6 T=0.2 mm R =3.5 MOhm R ho=1.0 W=100 mm L=13 mm V8 D=0.5 mm H=1.57 mm T=0.2 mm Rho=1.0 W=100 mm TL16 Subs t="MSub1" V5 D=0.5 mm V6 D =0.5 mm H =1.57 mm T=0.2 mm R ho=1.0 W=0.665 mm R8 H=1.57 mm T=0.2 mm R ho=1.0 W=0.916 mm C8 Subs t="MSuCb=11" pF W=0.95406 mm L=9.3 mm TL17 TL19 Subs t="MSub " S u bs W=0.95406 t="MSub1" mWm=0.1 mm L=6.2 mm L=22 mm T=0.2 mm W=0.1 mm R ho=1.0 L=13 mm W=100 mm V9 D =0.5 mm H =1.57 mm T=0.2 mm R ho=1.0 W=100 mm C9 C 10 20 R=3.5 MOhmC =0.2 pF TL Subs t="MSub1" W=0.95406 mm L=8 mm TL18 V10 D=0.5 mm H =1.57 mm TL23 R9 R =3.5 MOhm C11 Subs t="MSuCb1="10 pF W=0.95406 mm L=3.1 mm V11 D=0.5 mm H =1.57 mm T=0.2 mm R ho=1.0 W=100 mm MACH TACH SONG Hình C: Sơ đồ mạch điện mơ tồn bộ hạn chế công suất C =0.15 pF TL24 TL22 Subs t="MSub1" W=0.95406 mm L=6.2 mm Subs t="MSub1" W=0.95406 mm L=9.3 mm TL26 Subs t="MSub1" W=0.95406 mm L=3.1 mm TL21 Subs t="MSub1"C12 W=0.1 mm {t} C=10 pF L=17 mm {t} V12 D=0.5 mm H=1.57 mm T=0.2 mm R ho=1.0 W=100 mm TL25 Subs t="MSub1" W=0.95406 mm L=6.2 mm Ter m2 Num=2 Z=50 Ohm D C Hình D: Sơ đồ nguyên lý tổ hợp tần số PLL (đài đa trinh sát mặt đất) SRC3 Vdc=5.0 V SRC2 Vdc=3.0 V SRC5 SRC4 Vdc=3.0 V Vdc=3.0 V Vdc=3.0 V C9 C=2.2 uF C1 C8 C=2.2 uF C3 C=1 pF C=4.7 uF C2 C=10 pF C5 C=100 pF 20 30 19 28 16 15 HMC370LP4 15 22 HMC516LC5 21 20 TL70 TL71 C4 TL72 Subst="MSub1 " W=0.935 mm L=4.4 mm Subst="MSub1 " W=0.935 mm L=4.4 mm C=2 pF Subst="MSub1 " W=0.935 mm L=4.4 mm MSub TL75 Subst="MSub1 " W=0.935 mm L=4.4 mm PLL 16 C7 C=100 pF TL1 Subst="MSub1 " W=0.487 mm L=1.088 mm 26 HMC391LP4 Angle=180 Radius=0.388 mm C10 C=2.2 uF C6 C=100 pF U_Varactor 22 Curve¡1 Subst="MSub1" W=0.487 mm SRC6 MSub1 H=0.635 mm Er =6.15 Mur=1 Cond=1.0E+50 Hu=10 mm T=36e- mm TanD=1.42e3 Rough=0 mm S-PAR AMETER S SP1 Start=15.0 GHz Stop=17.0 GHz Step=0.01 GHz TL2 Subst="MSub1 " W=0.487 mm L=1.088 mm Tee2 Subst="MSub1" W1=0.487 mm W2=0.487 mm W3=0.975 mm Tee1 Subst="MSub1 " W1=0.487 mm W2=0.487 mm W3=0.975 mm Tee3 Subst="MSub1 " W1=0.487 mm W2=0.487 mm W3=0.975 mm Curve2 Subst="MSub1 " W=0.487 mm Angle=180 Radius=0.388 mm Hình E: Sơ đồ nguyên lý VCO đài đa trinh sát mặt đất TL73 Subst="MSub1" W=0.935 mm L=4.4 mm P1 Num=1 R1 R=100 Ohm TL74 Subst="MSub1" W=0.935 mm L=4.4 mm P2 Num=2 Hình F: Ảnh chụp VCO đài đa trinh sát mặt đất Vòng lặp tiền điều hưởng Vòng lặp Bộ VCO Bộ chia lập trình Hình G: Ảnh chụp dao động ngoại sai LO1 đài đa băng tần VHF E Vòng lặp tham chiếu Vòng lặp LO2 Bộ chia LO2 Bộ chia LO1 Vòng lặp ngồi Hình H: Ảnh chụp dao động ngoại sai LO2, chia LO1 LO2 đài đa băng tần VHF Hình I: Ảnh chụp bên mạch kênh thu đài đa băng tần VHF ... nhằm nâng cao độ nhạy, giảm mức tạp pha, nâng cao độ ổn định cải thiện chất lượng thu tín hiệu đài đa Nội dung nghiên cứu luận án giới hạn tập trung nghiên cứu số giải pháp kỹ thu t nâng cao chất. .. án: Nghiên cứu số giải pháp kỹ thu t nâng cao chất lượng máy thu đài đa thông qua việc nghiên cứu nâng cao chất lượng môđun tuyến thu (các hạn chế công suất cao tần, khuếch đại cao tần tạp thấp,... *********** NGUYỄN VĂN HẠNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THU TÍN HIỆU TRONG ĐÀI RA ĐA Chuyên ngành : Kỹ thu t điện tử Mã số : 62 52 02 03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THU T NGƯỜI HƯỚNG DẪN