Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 45 -
giữ pha dạng sóng hoặc phát pha Điều chế cân bằng đơn biên biến đổi D/A lọc thông thấp lấy và giữ mẫu tổng
1. Nén xung số (Digital pulse compression)
1.1. Bộ phát xung số
Công nghệ nén xung số đợc sử dụng cho cả phát và lọc thích ứng của radar. Bộ phát số sử dụng pha theo thời gian xác định trớc để điều khiển tín hiệu. Các thông tin định trớc này đợc lu trong bộ nhớ hay đợc phát số bằng cách sử dụng các hằng số thích hợp. Bộ lọc tơng ứng có thể thực hiện bằng cách sử dụng một bộ tơng quan số cho bất cứ dạng sóng nào hoặc cho việc giãn xung FM tuyến tính.
Điều hạn chế của việc số hoá là nó giới hạn băng thông dới 100MHz. Nhng việc nhân tần kết hợp với xử lí giãn sẽ tăng giới hạn của băng thông.
Bộ lọc số tơng ứng thờng yêu cầu nhiều khối xử lí liên tiếp để mở rộng khoảng bao phủ. Thuận lợi của việc số hoá là các xung dài hoạt động ổn định. Các kết qủa rất ổn định trong các điều kiện hoạt động.
Hình 14 cho biết việc quá trình số trong việc phát tín hiệu radar. Công nghệ này chỉ sử dụng cho dạng sóng điều tần hay dạng sóng mã đa pha. Còn với mã pha nhị phân thì có thể xử lí bởi những cách đơn giản hơn.
Lựa chọn dạng sóng fc I(nτ) I(t) f(t) Q(nτ) Q(t) Hình 4.14 Phát sóng số
Pha điều khiển các yếu tố cung cấp các mẫu số của thành phần pha không I và thành phần pha vuông góc Q. Hai tín hiệu này sẽ đợc chuyển sang dạng tơng tự.
Những mẫu pha này có thể xác định thành phần băng sóng cơ bản của sóng mong muốn hoặc xác định thành phần sóng trên sóng mang tần số thấp. Nếu dạng sóng là trên một sóng mang thì bộ điều chế cân bằng có thể không cần thiết và lúc đó các thành phần lọc sẽ đợc thêm vào.
Mạch lấy và giữ mẫu có tác dụng loại các thành phần chuyển tiếp do việc thời gian không qua không ở bộ chuyển đổi D/A.
Bộ lọc thông thấp có tác dụng làm mịn các thành phần tín hiệu tơng tự giữa các mẫu sóng để tạo ra sự tơng đơng của tốc độ lấy mẫu sóng cao hơn.
Tín hiệu ra sau khi qua bộ lọc thông thấp gồm hai thành phần I(t) và Q(t). Thành phần I(t) đợc điều chế ở sóng mang 0˚ và Q(t) đợc điều chế ở sóng mang dịch pha đi 90˚.
Dạng sóng mong muốn là tổng của hai thành phần sóng mang điều chế ở 0˚ và 90˚. Khi các mẫu pha số bao gồm thành phần sóng mang thì thành phần I, Q ở trung tâm tần số sóng mang. Lúc này bộ lọc thông thấp có thể đợc thay thế bằng bộ lọc thông dải ở trung tâm tần số sóng mang.
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 46 -
Bộ phân tích phổ hay bộ xử lí tương quan băng thông giảm
bộ phát sóng trễ
Dạng sóng phát có thể đợc nhân tần để đạt đợc một băng thông rộng hơn. Với sự nhân tần này các thành phần sai lệch sẽ đợc tăng lên bởi hệ số nhân và sẽ khó hơn trong điều khiển.
Khi dạng sóng điều tần là đúng mong muốn, các mẫu pha theo kiểu vuông góc và có thể đợc phát bởi hai bộ tích hợp số. Đầu vào bộ tích hợp số thứ nhất xác định chức năng pha vuông góc. Đầu vào bộ tích hợp số thứ hai là đầu ra của bộ lọc số thứ nhất cộng với tần số sóng mang mong muốn.
Sóng mang có thể xác định bởi giá trị ban đầu của bộ tích hợp số thứ nhất. Pha ban đầu mong muốn của dạng sóng là giá trị ban đầu của bộ tích hợp thứ hai hoặc có thể đợc thêm vào đầu ra bộ tích hợp thứ hai.
1.2. Bộ lọc số
Trong hệ thống nén xung số ngoài việc phát số còn có bộ lọc số rất quan trọng. Các tín hiệu thu đợc khi mục tiêu phản xạ về sẽ đợc cho qua bộ lọc để tạo ra xung nén. Hình sau mô tả hoạt động của hai bộ lọc số. Một bộ xử lí tơng quan, một bộ xử lí trợt. 1.2.1. Bộ lọc thích ứng số xử dụng bộ xử lí tơng quan sóng tham chiếu xung nén sóng nhận đợc Hình 4.15 Bộ lọc số sử dụng bộ xử lí tơng quan
Bộ xử lí tơng quan hoạt động trên nguyên tắc là phổ tín hiệu của sự kết hợp theo thời gian của hai dạng sóng bằng phổ tổng của hai tín hiệu đó. Nếu M mẫu đ- ợc cung cấp cho bộ xử lí tơng quan thì số mẫu trong biến đổi Furiê bằng M cộng với số mẫu trong sóng để so sánh. Các mẫu đợc thêm vào M đợc điền 0 trong sóng biến đổi Furiê.
Đối với khoảng bao phủ mở rộng hoạt động xử lí tơng quan phụ thuộc vào độ trễ của mẫu M giữa các hoạt động liền nhau. Bộ xử lí tơng quan có thể đợc sử dụng cho bất kì dạng sóng nào và sóng để so sánh có thể đợc bù trong tần số Doppler để đạt đợc một bộ lọc thích ứng ở tần số Doppler này.
1.2.2. Bộ lọc thích ứng số xử dụng bộ xử lí trợt
sóng
thu đợc
xung nén
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 47 -
biến đổi furiê có điền 0 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
biến đổi furie ngược
nhân các thành phần
Hình 4.16 Bộ lọc số xử dụng bộ xử lí trợt
Bộ xử lí giãn có thể giãn hay nén lại tỉ lệ thời gian của dạng sóng xung nén trong cửa sổ thời gian định trớc. Công nghệ này có thể áp dụng cho mọi dạng sóng nhng nó dễ sử dụng hơn với sóng điều tần tuyến tính FM.
Nén theo thời gian không đợc áp dụng theo tình trạng của radar. Nó yêu cầu sự tăng băng thông đối với xung nén. Quá trình xử lí giãn sẽ đợc giới hạn theo sự mở rộng về mặt thời gian của sóng điều tần tuyến tính .
2. Nén xung sóng bề mặt (Surface-wave pulse compression )
Thiết bị nén xung SAW bao gồm một đầu vào và một đầu ra bộ biến đổi đợc gắn trên một phiến áp điện (thạch anh hay lithium niobate). Bộ chuyển đổi này hoạt động nh một bộ chuyển đổi số. Nó gồm một màng mỏng kim loại đợc lắng đọng trên bề mặt có đặc tính sóng âm. Miếng kim loại mỏng đợc làm có dạng hình răng lợc và có thể kiểm soát các tần số.
Đầu vào bộ chuyển đổi biến đổi tín hiệu điện thành sóng âm với 95% năng l- ợng. Đầu ra bộ chuyển đổi rút ra những phần của sóng âm bề mặt và chuyển chúng thành tín hiệu điện.
Năng lợng trong phơng thức SAW tập trung ở sóng bề mặt. Tốc độ phổ biến của sóng bề mặt trong khoảng từ 1500 m/s tới 4000 m/s (tốc độ rất nhỏ so với vận tốc ánh sáng). Băng thông của thiết bị SAW lên tới 1GHz và trễ lên tới 200 μs. Dải động của thiết bị đợc giới hạn dới 80 dB .
Tuy nhiên điểm bất lợi của phơng pháp SAW là độ dài của sóng bị giới hạn d- ới 200 μs và mỗi dạng sóng lại yêu cầu một thiết kế khác nhau. Nhng điểm thuận lợi của nó là độ rộng băng tần lớn, khả năng biến đổi tốt, giá thành thấp.
Đầu vào Đầu ra
fo - 2 f ∆ f0+ 2 f ∆
Hình 4.17 Một dạng chuyển đổi SAW ( khoảng cách các răng lợc càng về sau càng gần nhau)
Hình 17 mô tả bộ chuyển đổi SAW với đầu vào bộ chuyển đổi có băng rộng và đầu ra bộ chuyển đổi phân tán tần số. Tín hiệu đầu vào đợc chuyển thành sóng âm bề mặt. Đầu ra có tín hiệu có tần số thấp ban đầu và càng về sau càng tăng lên ( phụ thuộc vào vị trí các răng lợc bộ chuyển đổi).