Phơng pháp biên độ pha dựa trên cơ sở sử dụng tơng quan biên độ cũng nh pha của điện áp 2 anten thu đặt cách nhau một khoảng d. Phơng pháp này còn gọi là phơng pháp tổng hiệu. Nguyên lí nh sau:
Nếu 2 anten thu hoạt động đồng pha vector điện áp vào máy thu sẽ là tổng 2 vector điện áp từ 2 anten:
2
1 U
U
Ut = +
U1, U2: các vector điện áp đầu vào máy thu từ anten 1 và 2.
Nếu 2 anten nh nhau và hớng cực đại cánh sóng thẳng góc với đắy thì U1=U2. Theo hình 3.13 ta có :
2 cos 2U1 ψ Ut = ϕ λ
ψ = 2Πdsin là hiệu pha của hai điện áp U1 và U2. Do đó ta có: Π = ϕ λ sin cos 2U1 d Ut
Nếu 2 anten hoạt động ngợc pha vector điện áp vào máy thu là hiệu 2 vector điện áp vào từ 2 anten:
2 sin 2U1 ψ Uh = =2 1sinΠλ sinϕ d U Nếu đo đợc tỉ số ϕ λ sin d tg U U t h = Π ta xác định đợc góc phơng vị ϕ Hình 3.13 3.3. Mode S
Khả năng bão hoà của hệ thống SSR hiện tại theo sự phát triển liên tục của số l- ợng các máy bay là điểm nhấn cho việc phát triển transponder mode S. Giải pháp mới này cho phép hỏi các máy bay một cách độc lập nên các câu trả lời của chúng đợc giữ riêng biệt nhau. Hơn nữa, câu trả lời bao gồm cả dữ liệu về nhận dạng và độ cao, tránh việc phải dùng các câu trả lời tích hợp hai mode A
ψ U 2 U h U 1 U t ∆R R 1 R 2 d ϕ ϕ A B M
và mode C. Các transponder đợc thiết kế để tơng thích với các transponder đời trớc.
Để tơng thích với transponder đời cũ, các câu hỏi của transponder mode S tơng tự nh các câu hỏi của transponder mode A/C. Mode S có 2 loại câu hỏi: câu hỏi tất cả và câu hỏi riêng biệt. Câu hỏi tất cả rất giống với tín hiệu hỏi mode A/C chuẩn (hình 3.14). Có một sự khác biệt là có thêm xung P4 sau xung P3. Độ rộng của P4 sẽ quyết định transponder sẽ trả lời hay không trả lời. Nếu độ rộng P4 là 1.6às thì transponder sẽ trả lời cùng với địa chỉ của nó, nếu độ rộng 0.8às thì nó sẽ không phát đáp. Sự xuất hiện của xung P4 không có ảnh hởng tới hệ thống đời trớc. Một transponder mode S có thể trả lời một câu hỏi theo mode A/C nhng nó sẽ ngừng ngay khi phát hiện ra xung P4.
Hình 3.14 Định dạng câu hỏi tất cả mode S.
Hình 3.15 mô tả định dạng câu hỏi riêng biệt. Định dạng gồm 2 xung P1 và P2, xung P2 có biên độ lớn hơn P1 để mô phỏng xung triệt tiêu búp sóng phụ của một câu hỏi mode A/C. Sau xung P2 là xung dài P6 có thể rộng 16.25às hoặc 30.25às, tơng ứng nó chứa đựng 56 hay 112 bit dữ liệu kèm theo một xung đồng bộ. Dữ liệu truyền sử dụng phơng pháp điều chế DPSK. Đảo pha lần thứ nhất, 1,25às sau sờn trớc của xung P6, đợc transponder dùng để đồng bộ với đồng hồ bộ nhận của nó. Xung triệt tiêu búp sóng phụ mode S là P5 đợc truyền từ búp sóng điều khiển của anten để gối lên đúng vào thời gian đảo pha đồng bộ của xung P6. Xung P5 giữ cho transponder làm việc đồng bộ do đó nó giải mã dữ liệu nhận đợc. P 1 P 4 P 3 Mode A 8às Mode C 21às 20às Câu hỏi tất cả 0.8às 0.8às 1.6às 20às P2 0.8às Điều khiển SLS
Định dạng câu trả lời mode S đợc chỉ ra trong hình 3.16. Câu trả lời đợc nhận ra bằng việc phát hiện 4 xung mào đầu. Theo sau 4 xung này là một khối các xung điều chế-vị trí chứa đựng 56 hay 112 bit dữ liệu, với 24 bit cuối cùng là bit chắn lẻ và trờng địa chỉ. Mỗi bit dữ liệu dài 1às, nhng mỗi vị trí bit gồm có 2 xung 0.5às, một mức cao một mức thấp, bit ‘1’ đợc mô tả là một xung cao theo sau là một xung thấp, bit ‘0’ đợc mô tả là một xung thấp theo sau là một xung cao. Việc mã hoá này giúp ngăn đợc nhiễu tạp âm, vì vậy giảm đợc số lợng các câu trả lời cần cho mode S để vận hành an toàn.
Hình 3.15 Định dạng câu hỏi riêng mode S
P6 P2 P1 0.5às 1.25às 0.25às 0.5às 2.75às 2.0às Các vị trí đảo pha Câu hỏi riêng
Điều khiển SLS Đảo pha đồng bộ 0.4às 0.8às P 5 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 Bit1 Bit2 Bit3 Bit4 Bitn
Mào đầu 8.0às Khối dữ liệu 56 hoặc 112 bit
Chơng 4 : Thiết bị radar giám sát thứ cấp SIR-M
4.1. Khái quát về SIR-M
Thiết bị SIR-M đợc thiết kế theo chuẩn ICAO/Annex 10 và STANAG/5017. Thiết bị này hỏi tất cả các máy bay có transponder theo chuẩn ICAO. Các câu trả lời đợc xử lí bởi SIR-M rồi đa ra dạng số là các plot nối tiếp.
Thiết bị SIR-M là hệ thống kênh kép với một bộ chuyển kênh kết hợp và một anten.
Mỗi kênh gồm có các phần sau:
Hệ Điều khiển/Tách (Controller/Extractor) (và bảng điều khiển) Hệ phát lập trình đợc
Hệ nhận (kênh tổng, hiệu, toàn phơng) Hệ nguồn
Các thành phần thực hiện chuyển đổi kênh:
Mạch chuyển đổi kênh cao tần (RF Change Over) Bảng chuyển mạch tín hiệu (Signal Switching Board) Hai khối trên hợp thành Đơn vị chuyển đổi kênh
Vùng quan sát: vùng không gian quanh đài bán kính 250NM (≈450Km) Mode: A/C
Khả năng chống nhiễu tốt do tín hiệu hỏi và trả lời đều đợc mã hoá, có mạch triệt tiêu nhiễu tiêu cực, nhiễu tín hiệu trả lời không mong muốn và nhiễu trả lời theo búp sóng phụ.
Hệ Điều khiên/Tách thực hiện các chức năng sau: Tách dữ liệu
Định thời Tạo bản đồ Chẩn đoán BITE Điều khiển từ xa
4.1/Mô tả chức năng kĩ thuật của SIR-M.
Hình 4.1 Sơ đồ khối SIR-M
4.2. Các phân hệ trong thiết bị SIR-M.
4.2.1. Hệ truyền/nhận (transmitter/receiver).
4.2.1.1. Hệ truyền (transmitter).
Các xung P1-P2-P3, phát từ hệ điều khiển/tách, đợc dãn rộng trong khối truyền 2KWp và đợc gửi tới bộ Driver and T.G để điều chế với tín hiệu CW 1030MHz lấy từ khối nhận OMNI. Sau đó, các xung RF đợc đa trở lại bộ truyền 2KWp để điều chế thành có độ rộng 0.8às (P1-P2-P3). Trong hệ truyền có 4 mạch khuyếch đại riêng lập trình đợc.
Mỗi bộ mạch khuyếch đại phát ra một năng lợng 500Wp, đợc điều khiển bởi hệ điều khiển/tách. Có thể lập trình 5 giá trị năng lợng khác nhau trong mỗi 128 sector (một góc 3600 chia thành 128 sector). Công suất phát cực đại có thể đợc điều khiển riêng cho P1-P3 hay cho P2, trong mỗi sector.
(Các bản tin Plot/ Trạng thái kênh/ Điều khiển) LAN B LAN A Ω Σ Ω Σ ∆ Kiểm tra ∆
Pretrigger PSR/ North/ ACP Video/Trigger Timing Video Σ Ω ∆ Điều khiển /Tách (C/E) Bảng điều khiển Hệ Phát (Tx) Hệ thu (Rx) Khối nguồn Khối cao tần RF Đơn vị chuyển đổi kênh Anten Kênh 2 Kênh 1
Các giá trị công suất có thể chọn theo sau: Độ suy giảm ở mức công suất cực đại = 0 dB Độ suy giảm ở mức công suất cực đại = 3 dB Độ suy giảm ở mức công suất cực đại = 6 dB Độ suy giảm ở mức công suất cực đại = 12 dB Không còn công suất phát = ∞ dB
Tín hiệu ra bộ truyền đợc đa tới anten qua mạch truyền (circulator).
Hai bộ lọc, một tích hợp trong bộ nối định hớng (directional coupler) và một trong anten cho phép triệt tiêu hài bên ngoài băng SSR. Các đặc tính bộ truyền (công suất phát và phản xạ của P1-P3, công suất phát và phản xạ của P2) đợc điều khiển trực tiếp bởi hệ điều khiển/tách, thông qua phân tích các mẫu công suất phát và phản xạ.
Trong khối Driver and Test Generator các xung truyền Duty Cycle đợc kiểm tra. Nếu duty cycle vợt quá mức ngỡng, việc truyền sẽ bị cấm. Sóng mang 1030MHz từ khối nhận (receiver) cũng đợc đa tới bộ Mixer-Pif để tạo phách với sóng 1090MHz. Hơn nữa, bộ Driver and Test Generator phát xung kiểm tra 1090 MHz để kiểm tra trực tuyến các tầng nhận.
4.2.1.2. Khối RF Part.
Phần RF gồm có:
Hai bộ ghép nối định hớng (directional coupler). Hai mạch truyền (circulator).
Một chuyển mạch RF.
Các tín hiệu sau đi qua bộ RF: Các xung hỏi từ bộ truyền.
Các câu trả lời từ anten tới bộ nhận Σ, ∆ và Ω thông qua các mạch truyền circulator.
Các mẫu tín hiệu phát và phản xạ đợc đa và các bộ ghép nối để kiểm tra hiệu suất của bộ truyền và đờng RF tới anten.
Chuyển mạch RF dùng để tách các xung P1-P3 chúng đi qua đờng Σ và đi tới anten định hớng, với các xung P2 đi tới anten toàn hớng thông qua đờng Ω (chức năng ISLS).
Chuyển mạch RF đợc điều khiển bởi tín hiệu SLS (SLS gate) phát bởi hệ điều khiển/tách.
4.2.1.3. Hệ nhận (Receiver).
Các tín hiệu 1090MHz, đến từ transponder máy bay, đợc anten đơn xung tiếp nhận, nó có 3 búp sóng nhận, tổng (Σ), hiệu(∆) và toàn phơng(Ω); nh vậy mỗi câu trả lời đợc nhận theo 3 kênh khác nhau và đợc xử lí theo 3 bộ nhận khác nhau.
Các tín hiệu Σ và ∆ đợc gửi tới bộ LIC để giới hạn và cài xen vào một xung kiểm tra thích hợp với từng kênh nhận.
Các tín hiệu ra từ LIC đợc đa tới bộ khuyếch đại RF, sau đó đợc đa tới bộ Mixer-Pif, tại đây tín hiệu đợc chuyển xuống IF, rồi đa tới bộ Apacor, tại đây các pha của hai tín hiệu đợc cân bằng và chức năng AGC (automatic gain control) đợc thực hiện.
Các tín hiệu ra từ Apacor đa tới bộ IF LOG, tại đây chúng đợc tách và khuyếch đại theo phơng pháp logarithmic, nên thu đợc tín hiệu ra logarithmic tơng đơng với tín hiệu vào. LOG Σ với LOG ∆ đợc gửi tới cả hệ tách và bộ COS, tại đây cho ra tín hiệu LOG Σ/∆ rồi đa tới hệ điều khiển/tách để thu đợc thông tin đơn xung.
Một đầu ra của IF LOG, thu đợc trớc khi tách, đa vào bộ PHADE để tạo ra thông tin dấu hiệu về vị trí mục tiêu liên quan đến góc OBA của anten, tín hiệu Sign này đợc đa tới hệ điều khiển/tách.
Kênh thu thứ ba (Ω) tiếp nhận và cho các thông tin thu đợc từ búp sóng phụ. Tín hiệu từ anten toàn hớng đi theo đờng sau:
Bộ RF Part
Bộ lọc tiền lựa chọn Bộ hạn chế
Bộ nhận, nó chuyển đổi từ RF xuống IF và tách tín hiệu video theo phơng pháp logarithmic tơng tự nh các kênh IF LOG Σ và ∆
Bộ COS, cho ra một tín hiệu lg Σ/Ω, dùng để triệt tiêu búp sóng phụ.
4.2.1.4. Khối thay đổi hệ thống làm việc (Changeover Assy).
Khối Changeover Assy chỉ có trong SIR-M hai kênh (một chính và một dự phòng). Nó dùng để chuyển mạch các tín hiệu RF giữa hai kênh. Chỉ có kênh nào thuận tiện hơn thì đợc chọn để vận hành hoạt động.
4.2.2. Hệ điều khiển/tách (Controler/Extractor-C/E).
4.2.2.1. Các tín hiệu vào thời gian thực.
Các tín hiệu video Rx tơng tự nhận đơc (LOG Σ, LOG Σ/∆, LOG Σ/Ω, Sign), đa tới khối lọc và tách sờn EDF. Khối này thực hiện các chức năng sau:
Tách sờn trớc và sờn sau của các xung nhận đợc. Tách thông tin đơn xung (từ tín hiệu Σ/∆)
Tách thông tin triệt tiêu búp sóng phụ (từ tín hiệu Σ/Ω)
Nhận ra báo hiệu Sign để khoanh vùng vị trí trả lời theo quan hệ với góc OBA (từ tín hiệu Sign).
Các sờn đợc tách là hợp lệ nếu, với tín hiệu video (LOG Σ), nếu vợt qua mức ng- ỡng MTL (Minimum Trigger Level), đến từ bộ DEC và đợc lọc trong băng để loại bỏ các sờn sau theo tiệu chuẩn ICAO là cách xa các sờn trớc (450±100ns). Sau khi đợc lọc, các sờn còn lại đợc đa tới bộ DFR(Defruiter) qua bus MEBUS. Khối DFR nhận từ EDF các thông tin sau:
LEDGE : nếu là ‘1’ thì nghĩa là sờn trớc (MEBUS 13); TEDGE : nếu là ‘1’ thì nghĩa là sờn sau (MEBUS 12);
STDL(8bit) : từ chuyển đổi A/D của tín hiệu LOG Σ/∆ .(MEBUS 03- 10) nó mô tả về góc OBA
STDS (SIGN) : trạng thái của nó cho biết mục tiêu là ở bên trái hay bên phải của góc OBA (MEBUS 11)
RSLSL : dùng để loại bỏ câu trả lời từ búp sóng phụ (MEBUS 15). Khối DFR xử lí các thông tin trên và gửi tới khối RPD(Reply Decoder) các thông tin sau:
Đơn xung (OBA); Các xung hỏi;
Các xung khung (F1,F2);
Khối này cho tín hiệu ra video để hiển thị. Khối RPD lu trữ theo kiểu FIFO hoặc là thông tin tách mục tiêu đến từ DFR hoặc là thông tin sự kiện thời gian đến từ khối STAGG.
Khối RPD lu trữ thông tin dới dạng từ 16 bit. Các thông tin đợc xử lí rồi gửi tới khối MPU theo phơng pháp truy cập DMA hay INTERUPT. Khối RPD giải mã câu trả lời và tơng quan chúng theo khoảng cách và góc phơng vị rồi gửi tới MPU.
4.2.2.2. Tín hiệu định thời.
Tất cả tín hiệu định thời và dịch vụ cho hệ điều khiển/tách đợc phát từ một ch- ơng trình, trừ tín hiệu Trigger và ACP, chúng đợc gửi đến từ thiết bị ngoài.
Chơng trình định thời đợc viết trên một RAM 1Kì16bit, trong khối PTG là các bản tin gồm hai từ 16 bit. Từ đầu tiên chỉ ra thời điểm của sự kiện đợc lập trình, từ thứ hai là thông tin về sự kiện đó. Trên RAM, các sự kiện theo thứ tự thời gian tơng ứng với tăng địa chỉ; một lần chơng trình kết thúc, PTG có thể đọc Ram tại nơi mà nó đã đợc lập trình. Mỗi khi trạng thái của bộ đếm tơng đơng với thới điểm của sự kiện đợc lập trình, một mã 16 bit đợc đa vào dòng 1 CODE 00-15 từ bộ PTG, và đợc duy trì ở đây cho tới sự kiện tiếp theo. Tốc độ tối đa của các sự kiện là 120.8ns. Các bit 1 CODE đợc mô tả nh sau:
1 CODE 10-15: các sự kiện đã đợc giải mã, có thể sử dụng trực tiếp
1 CODE 00-09: phải đợc giải mã, thực hiện một phần ở DEC và một phần ở STAGG
1 CODE 00: bằng ‘0’ hay ‘1’ nghĩa là sự kiện không có hay có khả năng.
1 CODE 08-09 = 0-1: có nghĩa là các mã 1 CODE 00-07 là mã MTL (với 1 CODE 07 = MSB)
1 CODE 08-09 = 1-1: có nghĩa là các mã 1 CODE 00-07 để điều khiển công suất phát cho 8 modul Tx.
Hệ điều khiển/tách có chế độ vận hành đặc biệt khi nó nhận tín hiệu PRETRIGGER, ACP và NORTH từ bên ngoài, trong khi các xung P1,P2,P3 đợc phát nh sự kiện thời gian đợc lập trình và các xung điều chế Mode 4 đến từ KIR.
4.2.3 Các khối chức năng của hệ điều khiển/tách (Controler/Extractor-C/E). C/E).
Tham khảo hình 4.1.3.
4.2.3.1. Hệ điều hành (SUSY).
Đây là chức năng cốt yếu của hệ điều khiển/tách. Nó thực hiện các chức năng chính sau:
Tải dữ liệu; Gỡ rối;
Các thủ tục hệ thống;
Quản lí các ngắt chơng trình.
Chẩn đoán MPU máy tính;
Khởi tạo các biến thủ tục hệ thống; Thực hiện chơng trình điều hành.
4.2.3.2. Bộ định thời.
Khối chức năng này thực hiện các nhiệm vụ sau: Điều khiển các mode hỏi
Định cỡ và kiểm tra tín hiệu phát Điều khiển mức công suất phát Điều khiển tách dữ liệu
Quản lí dữ liệu về góc phơng vị Kiểm tra tín hiệu định thời
Quản lí các ngắt vòng quay của anten
4.2.3.3. Giải mã và tách Plot
Thực hiện các chức năng sau: Tách các mã
Thông báo chi tiết và định dạng
4.2.3.4. Chức năng giao tiếp
Chức năng này để giao tiếp với phân hệ ở xa và với kênh điều khiển/tách khác thông qua mạng truyền dẫn, nó thực hiện:
Trao đổi các bản tin
Quản lí các kênh vật lí và các giao thức chuẩn
4.2.3.5. Chức năng giám sát
Chức năng này để điều khiển hệ thống SSM, nó thực hiện các nhiệm vụ sau: Quản lí các báo động BITE đến từ hệ điều khiển/tách và các phần bên ngoài Điều khiển các thủ tục chẩn đoán trực tuyến BITE
Điều khiển trạng thái điều hành
Trực tuyến lựa chọn giữa hai kênh, dựa trên trạng thái của các kênh Phát các bản tin trạng thái tới phân hệ ở xa