Xác định DOA cho dàn anten thích nghi

L ỜI NÓI ĐẦU

2. Cơ sở lý thuyết chung của ước lượng DOA

3.1. Xác định DOA cho dàn anten thích nghi

3.1.1. Trường hợp có 1 sóng tới và dàn anten có 2 chấn tử

Trước tiên ta khảo sát trường hợpđơn giản: có một sóng tới x(t) và dàn anten thu chỉ có 2 phần tử anten với 2 máy thu

Hình 2.4 Dàn anten ULA trong trường hợp có 2 chấn tử và có 1 sóng tới

Với giả thiết sóng tới x(t) là sóng phẳng đơn sắc, các tia sóng tới 2 anten là x1(t) và x2(t) song song và có biên độ xấp xỉ bằng nhau, và nằm trong một băng tần hẹp.

Gọi: Δt là khoảng thời gian sóng tớiđi hếtđoạnđường ΔL

Ф là pha ngẫu nhiên phát sinh trong quá trình truyền sóng

Ta có tín hiệu RF ởđầu vào 2 máy thu là:

x t1( ) A t( ).cos[ ( ) t ( )t  ] (2.12) x t2( ) A t(  t).cos[ ( t  t) (t   t) ] (2.13) Ởđây Δt << t nên ta có thể xấp xỉ: ( )t (t t) (2.14) A t( ) A t(  t) (2.15) Và x t2( ) A t c( ). os[ ( ) t    t ( )t  ] (2.16)

u t1( )s t1( )  A t( ).exp[ ( ) t  ] (2.17)

u t2( ) s t2( ) A t( ).exp[ ( ) t    ] (2.18)

Ta có ΔL=d.sinθ1

Sai pha do kích thước hình học của dàn là:

     t (L c/ )(2 fdsin1/ )c 2dsin1/ (2.19)

Với:

Δθ là sai pha giữa 2 phần tử anten

c =3.108 m/s là vận tốc ánh sáng

f là tần số sóng tới

λ là bước sóng tới

d = λ/2 là khoảng cách giữa 2 chấn tử

Coi vận tốc truyền sóng trong không gian xấp xỉ vận tốc ánh sáng (3.108 m/s). Hướng sóng tới của x(t) được xác định qua góc tới θ1:

1 arcsin [  / (2d)] (2.29)

Hay

1 arcsin( / ) (2.21) Từ công thức trên ta thấy, để xác định hướng sóng tới ta cần xác định sai pha Δθ của tín hiệu thu đượcở hai phần tử thu (là sai pha do khoảng cách giữa các phần tử dàn tạo ra). Khi đó có thể xác định hiệu khoảng cách ΔL.

Với 2 dàn anten thích nghi xác định hướng sóng tới của 1 nguồn phát bằng cách tìm giao điểm DOA của 2 hướng sóng tới, với mỗi hướng sóng tới xác định 1 đường thẳng, 2 hướng xác định 2 đường thẳng, và bài toán quy về tìm giao điểm của 2 đường thẳng (hình 2.5)

Hình 2.5 Định vị nguồn phát bằng 2 dàn anten ULA

Khi nguồn phát ở xa thì độ rộng búp sóng của dàn anten thích nghi sẽ lớn và do đó độ chính xác của phương pháp giao điểm DOA sẽ giảm. Ngược lại khi nguồn phát ở gần thì phương pháp DOA lại cho kết quả tốt hơn.