Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy phát radar tầm thấp dải sóng DM theo nguyên lý cộng công suất trong máy luận văn ths kỹ thuật điện tử viễn thông 60 52 70

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VE MỞ ĐẦU………………………………………………………………………… Chƣơng - LÝ THUYẾT KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN…………………… 1.1 Tổng quan kỹ thuật radar …………………………………………….2 1.2 Giới thiệu chung kĩ thuật siêu cao tần ……………………………… 1.3 Lý thuyết đƣờng truyền………………………………………………… 1.4 Giới thiệu giản đồ Smith………………………………………… 10 1.5 Các phƣơng pháp phối hợp trở kháng…………………………………13 1.5.1 Phối hợp trở kháng dùng phần tử tập trung……………………13 1.5.2 Phối hợp trở kháng dùng dây nhánh………………………… 14 1.5.3 Phối hợp dùng dây nhánh……………………………… 14 1.5.4 Phối hợp đoạn dây lamda/4………………………………… 16 1.5.5 Phối hợp trở kháng đoạn dây có chiều dài bất kỳ……………16 1.5.6 Phối hợp trở kháng hai đoạn dây mắc nối tiếp…… 17 Chƣơng - THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY PHÁT RADA SÓNG DM……… 18 2.1 Mạch vịng bám pha tở hợp tần số……………………………….18 2.1.1 Giới thiệu chung………………………………………………… 18 2.1.2 Tổng quan vòng bám pha (PLL)……………………………… 18 2.1.2.1 Bắt chập giữ chập………………………………………21 2.1.2.2 Đặc trưng chuyển tần số sang điện áp…………………….21 2.2 Bộ tở hợp tần số dùng vịng bám pha………………………………… 23 2.2.1 Bộ so pha………………………………………………… 24 2.2.2 Các chia tần…………………………………………………….26 2.2.3 Bộ lọc tần số thấp………………………………………………….26 2.2.4 Bộ dao động điều khiển điện áp (VCO)…………… 27 2.2.5 Mã Backer………………………………………………… 27 2.2.5.1 Định nghĩa……………………………………………………… 27 2.2.5.2 Các phương pháp tạo mã backer………………………………….27 Chƣơng - NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC BỘ CỘNG CÔNG SUẤT……………………………………………… 30 3.1 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cộng công suất………………… 30 3.1.1 Các chia/cộng công suất……………………………………… 30 3.1.1.1 Bộ chia cộng công suất Wilkinson……………………………….30 3.2 Thiết kế mô phỏng……………………………………………………35 3.2.1 Bộ chia/cộng 1:2………………………………………………… 35 3.2.2 Bộ chia/cộng 1:4………………………………………………… 37 3.2.3 Bộ chia/cộng 1:8………………………………………………… 39 Chƣơng KẾT QUẢ THƢƢ̣C NGHIỆM……………………………… 42 4.1 Chế tạo tổ hợp tần số …………………………………………….42 4.2 Chế tạo VCO…………………………………………………… 44 4.3 Chế tạo modul chia/cộng Wilkinson ……………………………… 47 4.3.1 Lựa chọn vật liệu linh kiện…………………………………… 47 4.3.2 Chế tạo…………………………………………………………… 48 4.3.2.1 Bộ chia/cộng 2…………………………………………………….49 4.3.2.2 Bộ chia/cộng 4…………………………………………………….50 4.3.2.3 Bộ chia/cộng 8…………………………………………………….52 4.4 Thử nghiệm …………………………………………………………… 53 4.4.1 Thử nghiệm chia/cộng 1:2…………………………………… 53 4.4.2 Thử nghiệm chia/cộng 1:4…………………………………… 54 4.4.3 Thử nghiệm chia/cộng 1:8…………………………………… 55 KẾT LUẬN………………………………………………………………………56 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………57 DANH MỤC CÁC HÌNH VE Hình 1.1: Phân loại radar theo chất lượng kỹ thuật Hình 1.2: Phổ tần số sóng điện từ Hình 1.3: Dây dẫn song song Mơ hình tương đương Hình 1.4: Dây dẫn với trở kháng đặc trưng Z0, hệ số truyền γ giới hạn trở kháng tải Zt Hình 1.5: Giản đồ Smith Hình 1.6: Biểu diễn điểm bụng điểm nút sóng đứng biểu đồ Smith Hình 1.7: Sơ đồ phối hợp trở kháng Hình 1.8: Sơ đồ phối hợp trở kháng dùng phần tử tập trung Hình 1.9: Phối hợp trở kháng đoạn dây nhánh Hình 1.10: Sơ đồ phối hợp trở kháng sử dụng dây nhánh song song Hình 1.11: Sơ đồ sử dụng đoạn dây λ/4 Hình 1.12: Phối hợp trở kháng đoạn dây có chiều dài Hình 1.13: Phối hợp trở kháng hai đoạn dây mắc nối tiếp Hình 2.1: Sơ đồ chức mạch vịng bám pha Hình 2.2: Đặc trưng chuyển tần số - điện áp PLL Hình 2.3: Sự phụ thuộc tần số VCO vào điện áp Hình 2.4: Sơ đồ chức tổ hợp tần số dùng mạch vịng bám pha Hình 2.5: Cấu trúc so pha số Hình 2.6: Giản đồ xung lối vào/ra (IN/OUT) chưa bắt chập Hình 2.7: Giản đồ xung lối vào/ra (IN/OUT) tần số lối vào Hình 2.8: Sơ đồ cấu trúc tạo tín hiệu chuẩn Hình 2.9: Sơ đồ cấu trúc lọc nén phương pháp tích cực Hình 3.1: Sơ đồ chia/cộng cơng suất Hình 3.2: Bộ chia đơi Wilkinson Hình 3.3: Sơ đồ chia Wilkinson dạng đối xứng ch̉n hóa Hình 3.4: (a) Chế độ chẵn Hình 3.5: Sơ đồ phân tích chia Wilkinson để tìm s11 Hình 3.6: Bộ chia cộng Wilkinson khơng Hình 3.7: Sơ đồ chia Wilkinson N đường Hình 3.8: Sơ đồ mơ chia/cộng Wilkinson 1:2 Hình 3.9: Kết mơ chia/cộng Wilkinson 1:2 Hình 3.10: Thiết kế layout chia/cộng Wilkinson 1:2 Hình 3.11: Sơ đồ mơ chia/cộng Wilkinson 1:4 Hình 3.12: Kết mơ chia/cộng Wilkinson 1:4 Hình 3.13: Thiết kế layout chia/cộng Wilkinson 1:4 Hình 3.14: Sơ đồ mơ chia/cộng Wilkinson 1:8 (b) Chế độ lẻ Hình 3.15: Kết mô chia/cộng Wilkinson 1:8 Hình 3.16: Thiết kế layout chia/cộng Wilkinson 1:8 Hình 4.1: Sơ đồ khối tổ hợp tần số dùng PLL Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý tổ hợp tần số Hình 4.3: Bộ tổ hợp tần số với bàn phím đặt giá trị tùy ý Hình 4.4: Mạch VCO Hình 4.5: Đo đặc trưng Tần số - Điện áp dao động VCO Hình 4.6: Phổ tín hiệu tần số 860MHz Hình 4.7: Đặc trưng Tần số - Điện áp dao động VCO Hình 4.8: Các loại trở cơng suất Hình 4.9: Vỏ hộp nhơm connector N Hình 4.10: Mạch in chia sau phay Hình 4.11: Lắp đặt mạch in chia vào hộp nhơm Hình 4.12: Bộ chia hồn chỉnh Hình 4.13: Mạch in chia sau phay Hình 4.14: Lắp đặt mạch in chia vào hộp nhơm Hình 4.15: Bộ chia hồn chỉnh Hình 4.16: Mạch in chia sau phay Hình 4.17: Bộ chia hồn chỉnh Hình 4.18: Mơ hình thử nghiệm chia/cộng 1:2 Hình 4.19: Kết đo chia/cộng 1:2 tần số 800 ÷ 900MHz Hình 4.20: Mơ hình thử nghiệm chia/cộng 1:4 Hình 4.21: Kết đo chia/cộng 1:4 tần số 800 ÷ 900MHz Hình 4.22: Mơ hình thử nghiệm chia/cộng 1:8 Hình 4.23: Kết đo chia/cộng 1:8 tần số 800 ÷ 900MHz MỞ ĐẦU Radar đời từ năm chiến tranh giới thứ nhiều nước giới nghiên cứu chế tạo để phục vụ cho chiến tranh Sau chiến tranh, nhà khoa học lại tập trung nghiên cứu cải thiện đài sóng cm, sóng mm để áp dụng quân sự, thiên văn đời sống xã hội Khơng cịn cơng cụ độc quyền quân đội, radar thâm nhập vào sống radar hệ nhỏ hơn, rẻ hơn, dễ sản xuất tính kỹ thuật cao Tầm quan trọng radar hay thiết bị hoạt động theo nguyên tắc giống ngày lớn Vì việc khơng ngừng nghiên cứu ứng dụng radar sống luôn vấn đề cấp thiết Radar hệ cũ có ngun lý dùng đèn tự dao động có cơng suất phát lớn, xung hẹp nhược điểm làđộ ổn định khơng cao Vì đ ề tài luận văn thạc sỹ “ Nghiên cứu, thiết kếchếtạo máy phát radar tầm thấp dải sóng dm theo nguyên lý cộng công suất má y ” nhằm chếtạo modul công suất tổ hợp thành máy phát công suất lớn hoạt động dải sóng dm Các modul công suất sẽkhuếch đại dao động tạo từ tổ hợp tần số dùng mạch vòng bám pha PLL kết hợp tạo dao động VCO cho độ ổn định tần số cao Các modul công suất tổ hợp nhờ chia /cộng công suất sử dụng cầu Wilkinson Chương Lý thuyết kỹ thuật siêu cao tần 1.1 Tổng quan kỹ thuật radar Hình 1.1 Phân loại radar theo chất lượng kỹ thuật Tùy thuộc theo thông tin yêu cầu, hệ thống radar có chất lượng kỹ thuật khác Theo hình 1.1 ta thấy phân loại theo tiêu chí Radar ghi hình ảnh / Radar khơng ghi hình ảnh: Radar ghi hình ảnh sẽ tạo ảnh đối tượng hay khu vực quan sát Loại radar dùng để chụp ảnh Trái đất, hành tinh, thiên thạch, vật thể khác vũ trụ, dùng để phân loại mục tiêu cho hệ thống qn Ứng dụng radar khơng ghi hình ảnh điển hình đo tốc độ (speed gauses) máy đo độ cao radar (radar altimeters - RA) Chúng cũng gọi máy đo tán xạ (scatterometers) chúng đo lường đặc điểm tán xạ đối tượng hay khu vực quan sát Radar sơ cấp: Radar sơ cấp phát tín hiệu cao tần thu xử lí tín hiệu phản xạ từ mục tiêu 47 Bộ dao động VCO thu đượ c có đặc trưng tuyế n tính dải tần số phát 4.3 Chế tạo modul chia/cộng Wilkinson : 4.3.1 Lựa chọn vật liệu linh kiện: Do yêu cầu cộng công suất đề tài phải chịu cơng suất cao vấn đề lựa chọn vật liệu linh kiện vấn đề quan trọng Phíp làm mạch: Sử dụng phíp FR-4 với tham số sau: - Hằng số điện môi: εr=4.34 - Bề dày lớp điện môi: h=1.6 mm - Bề dày lớp đồng: t=0.035mm Điện trở: Để đảm bảo khả chịu công suất cao cộng, sử dụng loại trở công suất Hình 4.8 Các loại trở công suất Vật liệu làm vỏ hộp: Vỏ hộp chế tạo từ hợp kim nhơm có độ bền cao Connector: Sử dụng connector loại N Đây loại connector siêu cao tần sử dụng với cáp đồng trục 50Ω 75Ω hoạt động tần số lên đến 18GHz 48 Hình 4.9 Vỏ hộp nhôm connector N 4.3.2 Chế tạo: Sau có thiết kế layout chia/cộng thực bước sau: - Phay mạch in máy phay mạch LPKF Protomat C40 - Chế tạo vỏ hộp nhôm cho chia/cộng - Lắp connector lắp ráp vào hộp nhôm - Hàn điện trở lên mạch 49 4.3.2.1 Bộ chia/cộng 2: Qui trình chế tạo chia Hình 4.10 Mạch in bộ chia sau phay Hình 4.11 Lắp đặt mạch in bộ chia vào hợp nhơm 50 Hình 4.12 Bợ chia hồn chỉnh 4.3.2.2 Bộ chia/cộng 4: Qui trình chế tạo chia Hình 4.13 Mạch in bộ chia sau phay 51 Hình 4.14 Lắp đặt mạch in bộ chia vào hộp nhôm Hình 4.15 Bộ chia hồn chỉnh 52 4.3.2.3 Bộ chia/cộng 8: Qui trình chế tạo chia Hình 4.16 Mạch in bộ chia sau phay Hình 4.17 Bợ chia hồn chỉnh 53 4.4 Thử nghiệm: Các chia/cộng công suất đo đạc thử nghiệm máy phân tích mạng R3765CG 4.4.1 Thử nghiệm chia/cộng 1:2 Kết đo đạc chia/cộng 1:2 thể hình Hình 4.19 Hình 4.18 Mơ hình thử nghiệm bợ chia/cợng 1:2 Hình 4.19 Kết quả đo bộ chia/cộng 1:2 tại tần số 800 ÷ 900MHz Kết đo đạc cho thấy chia/cộng 1:2 hoạt động tốt Giá trị hệ số truyền qua từ lối vào đến lối 3.208 ± 0.25 dB 54 4.4.2 Thử nghiệm chia/cộng 1:4 Kết đo đạc chia/cộng 1:4 thể Hình 4.21 Hình 4.20 Mơ hình thử nghiệm bộ chia/cộng 1:4 Hình 4.21 Kết quả đo bợ chia/cợng 1:4 tại tần số 800 ÷ 900MHz Kết đo đạc cho thấy chia/cộng 1:4 hoạt động tốt Giá trị hệ số truyền qua từ lối vào đến lối 6.201 ± 0.15 dB 55 4.4.3 Thử nghiệm chia/cộng 1:8 Kết đo đạc chia/cộng 1:8 thể Hình 4.23 Hình 4.22 Mơ hình thử nghiệm bợ chia/cợng 1:8 Hình 4.23 Kết quả đo bộ chia/cộng 1:8 tại tần số 800 ÷ 900MHz Kết đo đạc cho thấy chia/cộng 1:8 hoạt động tốt Giá trị hệ số truyền qua từ lối vào đến lối 9.16 ± 0.20 dB 56 KẾT LUẬN Đề tài luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu , thiết kế chế tạo máy phát radar tầm thấp dải sóng dm theo nguyên lý cộng công suất máy” giả i vấn đề sau : Về lý thuyết: Nghiên cứu cấu trúc máy phát radar Tổng quan mạch vòng bám pha tổ hợp tần số Nghiên cứu kĩ thuật siêu cao tần để thực việc cộng công suất máy đưa anten cho trước Về kết quả thực nghiệm: Chế tạo tạo dao động kiểu VCO Chế tạo tổ hợp tần số Mô chia/cộng công suất Wilkinson 2,4 Thiết kế chế tạo chia/cộng công suất Wilkinson 2,4 Thực nghiệm thu chia/cộng công suất Wilkinson 2,4 với hiệu suất đạt khoảng 60% Như vậy, luận văn thực thành công việc chế tạo chia/cộng công suất dùng cầu Wilkinson Kết đạt tốt Kết luận văn sở để tổng hợp công suất phát từ modul khuếch đại nhằm đạt công suất lối mong muốn 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt : Kiều Khắc Lâu (2006), “Cơ sở kỹ thuật siêu cao tần”, NXB Giáo dục Phạm Minh Việt (2002), “ Kỹ thuật siêu cao tần”, NXB Khoa học kỹ thuật Nguyễn Kim Giao (2006), “Kỹ thuật điện tử số”, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội Đặng Thị Thanh Thủy , Bạch Gia Dương , Bạch Hoàng Giang , Nguyễn Đình Thế Anh “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo khối khuyếch đại công suất 3KW điều chế xung hệ thống phát tín hiệu mã chủ quyền quốc gia” Báo cáo hội nghị khoa học ICT.rda’10 ngày 18/03/2011 Tiếng Anh : David M Pozar (1994), “Microwave Engineering” 3rd Edition Danny Abramovitch (2002), “Phase-Looked loops: A control centric tutorial”, Agilent Labs Dean Banerjee (2006), “PLL performance, Simulation and Design Handbook”, 4th Edition Thank you for evaluating AnyBizSoft PDF Merger! To remove this page, please register your program! Go to Purchase Now>> AnyBizSoft PDF Merger   Merge multiple PDF files into one  Select page range of PDF to merge  Select specific page(s) to merge Extract page(s) from different PDF files and merge into one Đại học quốc gia hà nội Tr-ờng đại học công nghệ -  - Bạch hoàng giang nghiên cứu chế tạo máy phát radar tầm thấp dải sóng dm theo nguyên lý cộng công suất máy luận văn thạc sĩ hà nội, 2011 Đại học quốc gia hà nội Tr-ờng đại học công nghÖ -  - Bạch hoàng giang nghiên cứu chế tạo máy phát radar tầm thấp dải sóng dm theo nguyên lý cộng công suất máy Ngnh Chuyên ngành Mã số : Công nghệ Điện tử - Viễn thông : Kỹ thuật điện tử : 605270 luËn văn thạc sĩ NGI HNG DN KHOA HC : PGS.TS BẠCH GIA DƯƠNG ... backer………………………………….27 Chƣơng - NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC BỘ CỘNG CÔNG SUẤT……………………………………………… 30 3.1 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cộng công suất? ??……………… 30 3.1.1 Các chia /cộng công suất? ??……………………………………... trị xử lý nén xung, đơn giản b-ớc xử lý máy thu so với sử dụng loại mà khác 30 Chương - NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC BỘ CỘNG CÔNG SUẤT 3.1 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cộng công suất [4]... modul công suất tổ hợp nhờ chia /cộng công suất sử dụng cầu Wilkinson Chương Lý thuyết kỹ thuật siêu cao tần 1.1 Tổng quan kỹ thuật radar Hình 1.1 Phân loại radar theo chất lượng kỹ thuật