II. Các dạng nén xung (các dạng sóng đợc mã hoá)
3.Nén xung mã ph a( Phase-coded waveforms )
Dạng sóng mã pha rất khác với dạng sóng điều tần. Nó khác nhau ở điểm sóng mã pha thì xung chính đợc chia ra thành các xung phụ bằng nhau và mỗi xung phụ có một pha riêng. Các pha của mỗi xung phụ đợc chọn lựa theo một chuỗi mã cho trớc. Dạng sóng mà pha đợc sử dụng rộng rãi nhất là mà pha nhị phân.
3.1. Mã pha nhị phân ( Binary phase-coded)
Mã pha nhị phân bao gồm chuỗi số 0, 1 hoặc 1, -1. Tơng ứng với nó pha của các tín hiệu truyền dẫn thay đổi hoặc 0˚ hoặc 180˚. Tín hiệu của xung mã hoá sẽ bị gián đoạn ở những chỗ đảo pha.
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 41 -
bộ phát mã A/D bộ tương quan 2 2 Q I + bộ tương quan A/D Q 90˚ I bộ biình phương bộ bình phương bộ lọc xung phụ
Tín hiệu thu đợc đợc cho qua bộ lọc nén xung. Bộ lọc ở đây là các bộ xử lí t- ơng quan hay lọc thích ứng. Sau khi qua bộ lọc ta sẽ thu đợc xung nén. Độ rộng xung nén ở điểm nửa biên độ bằng với độ rộng xung phụ. Tỉ lệ nén xung bằng số xung phụ trong dạng sóng ban đầu.
Hình 4.7 Mã pha nhị phân
Việc thực hiện số đợc sử dụng trong hoạt động nén xung của hệ thống mã pha nhị phân. Hình vẽ sau mô tả hoạt động của hệ thống nén xung số mã pha nhị phân. Tới bộ điều chế RF và máy phát Tín hiệu nhận đợc ở mức trung tần Dao động nội xung nén
Hình 4.8 Nén xung số cho tín hiệu mã pha
Tín hiệu RF nhận đợc cho qua bộ lọc thông dải và đợc giải điều chế bởi bộ tách pha I, Q. Bộ tách I, Q so sánh pha của tín hiệu trung tần IF với pha của tín hiệu dao động nội LO cùng tần số IF. Tín hiệu LO cũng đợc gửi tới bộ điều chế RF để phát tín hiệu nhị phân đã điều chể .
Pha của mỗi tín hiệu nhị phân truyền đi là 0˚ hoặc 180˚ . Pha của tín hiệu nhận đợc tới LO bị dịch đi một lợng phụ thuộc vào khoảng cách và vận tốc mục tiêu. Lúc này 2 kênh xử lí tín hiệu sẽ đợc sử dụng. Một kênh để khôi phục thành phần pha 0 của tín hiệu, một kênh để khôi phục thành phần vuông góc (pha 90˚).
Những tín hiệu này sau đó đợc chuyển sang dạng số nhờ bộ chuyển đổi A/D, đợc xử lí tơng quan, lu trữ và đợc so sánh.
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 42 -
Trong hệ thống này nếu một kênh thực hiện thay cho cả hai kênh thì suy hao trung bình tỉ lệ S/N là 3dB.
3.2. Mã Baker ( Baker codes )
Một dạng mã đặc biệt của mã nhị phân là mã Baker. Đỉnh của hàm tự tơng quan là N nếu nh mã có độ dài là N và có biên độ của đỉnh các búp phụ thấp. ở đây N là số xung phụ và cũng là chiều dài từ mã. Những mã này sẽ đợc coi là lí t- ởng cho nén xung radar nếu nh nó có độ dài từ mã dài hơn. Mã Baker có chiều dài từ mã không vợt quá 13. Do đó với hệ thống radar nén xung sử dụng mã Baker thì tỉ lệ nén sẽ bị giới hạn (không vợt quá 13).
Ngoài ra các mã nhị phân còn đợc thể hiện ở các dạng nh mã bù (1 chuyển thành 0 và 0 chuyển thành 1), mã nghịch, mã bù đảo.
Hình 4.9 Mã Baker với chiều dài là 7
Hình 4.10 Bộ giải mã pha nhị phân cho nén xung sử dụng dây trễ
3.3. Chuỗi mã có độ dài cực đại (Maximal-length sequences)
Mã các thanh ghi dịch là mã thu đợc bởi bộ phát ghi dịch có phản hồi tuyến tính. Các mã này có cấu trúc nh các chuỗi giả ngẫu nhiên gồm các số 0 và số 1. Một bộ phát ghi dịch điển hình có cấu tạo nh hình sau (bộ phát gồm N tầng ghi dịch).
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 43 -
đầu ra
Hình 4.11 Bộ phát mã các thanh ghi dịch gồm N tầng
Từ hình vẽ ta thấy đầu ra từ các tầng đặc trng riêng đợc cộng bởi bộ môđun 2 (nếu đầu vào có số các số 1 là lẻ thì đầu ra bằng 1, còn lại bằng 0). Các thanh ghi dịch đợc điều khiển bằng các xung đồng hồ. Đầu ra của bất cứ tầng nào dới tác động của xung đồng hồ sẽ dịch sang trạng thái tiếp theo (là 0 hoặc 1). Nếu bộ phát mã các thang ghi dịch có N tầng thì độ dài chuỗi là N = 2n -1.
Số các chuỗi có thể là M = ( n N ).∏n i (1- i P 1 ) . ở đây Pi là hệ số của N
Nếu một bộ phát mã thanh ghi dịch có 7 tầng thì tầng 6 và 7 đợc cho vào cộng môđun 2. Đầu ra của bộ cộng môđun 2 sẽ đợc đa vào đầu vào của bộ phát
đầu ra
Hình 4.12 Bộ phát mã ghi dịch gồm 7 tầng
Còn nếu bộ phát có 8 tầng thì tầng 4, 5, 6, 8 đợc đa vào cộng môđun2 và sau đó đợc đa lại vào đầu vào.
Đối với loại mã này thì độ dài chuỗi chính bằng số xung phụ. Độ rộng băng tần của hệ thống đợc xác định bởi tốc độ đồng hồ. Nếu thay đổi cả tốc độ đồng hồ và kết nối phản hồi thì ta có thể phát nhiều sóng với độ dài, băng thông đa dạng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hàm tơng quan của loại chuỗi này có dạng hình đinh với đỉnh ở trung tâm và các búp phụ xấp xỉ bằng 0 ở xung quanh.
3.4. Mã đa pha ( Polyphasse codes )
Mã đa pha là dạng sóng mã pha bao gồm nhiều hơn hai pha đợc sử dụng. Pha của các xung phụ thay đổi trong nhiều giá trị thay vì hai giá trị là 0˚ và 180˚ nh ở mã pha nhị phân.
Mã đa pha Frank xuất phát từ chuỗi pha dành cho xung phụ với việc sử dụng ma trận. Chuỗi các pha có giá trị đợc xác định theo biểu thức sau :
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 44 - MOD 2 ADDER 1 2 3 ……… n-2 n-1 n MOD 2 ADDER 1 2 3 4 5 6 7
Φn = 2. ..(2 1) P n i − π với P là số pha n = 0,1, 2, 3 , P… 2-1 i là n modulo P
Đối với mã ba pha P =3 thì các pha là 0, 0, 0, 0, 2π/3, 4π/3, 0, 4π/3, 2π/3. Hàm tự tơng quan đối với các chuỗi tuần hoàn có thời gian búp phụ là 0, còn đối với các chuỗi không tuần hoàn thời gian các búp phụ lớn hơn 0.
Khi P tăng thì tỉ lệ điện áp đỉnh búp phụ xấp xỉ 1/(π.P). Sự tơng ứng này xấp xỉ mức 10 dB đối với các chuỗi giả ngẫu nhiên có chiều dài tơng tự. Đối với một l- ợng nhỏ tỉ lệ tần số Doppler trên băng thông thì đáp ứng tần số Doppler có thể đạt đợc sẽ cho biết vận tốc mục tiêu một cách hợp lí.
Lewis và Kretchmer đã thay đổi chuỗi pha để giảm sự suy hao có thể xảy ra bởi giới hạn băng tần máy thu trớc khi nén xung. Các chuỗi pha lúc này đợc xác định nh sau: Φn = P nπ . (1 -P + 2. P i n− ) với P lẻ Φn = P 2 π .(P -1 -2i). (P -1 - 2. P i n− ) với P lẻ
với P, n, i đợc định nghĩa nh ở mã Frank.
Nếu P =3 thì chuỗi pha là 0, -2π/3, -4π/3, 0, 0, 0, 0, 2π/3, 4π/3.