6. Nội dung của luận văn
3.3. Mô hình tín hiệu thiết bị đo khoảng cách DME
Tín hiệu DME hoạt động trong dải tần số 960 – 1.215 MHz, với tần số cụ thể thay đổi theo địa lý. Phần phổ này bị nghẽn cao bởi tín hiệu DME. Điều này dẫn đến với ý tưởng rằng các hệ thống thông tin với việc tạo hình phổ tốt hơn trong miền tần số sẽ cung cấp một cơ hội để giảm nhiễu giữa các hệ thống cũ và FCI.
DME là một kỹ thuật dẫn đường vô tuyến dựa trên máy phát đáp để đo khoảng cách nghiêng bằng cách định thời gian trễ truyền của tín hiệu vô tuyến băng tần L. Mỗi thiết bị DME phát các chuỗi cặp xung tín hiệu được xác định trong (3.1), hiển thị bên dưới. Tín hiệu trong (3.1) liên quan đến băng tần làm việc, và nó được điều chế cho tần số băng thông được phân bổ. Tín hiệu cặp xung là:
Spulse_pair (t) = 𝑒 + 𝑒 ( ∆ ) (3.1) Ở đây α = 4,5 x 1011 s-2, và ∆t = 12 x 10-6 s
Mỗi tín hiệu DME là một chuỗi các xung hình Gauss được phân cách bởi
Δt. Hằng số α xác định độ rộng xung. Theo [7][18], sau khi biến đổi Fourier, phổ tín hiệu DME là:
Spulse_pair (f)= 𝐴 𝑒 𝑒( ∆ )cos(𝜋𝑓∆𝑡) (3.2) Trong đó A được xác định theo mức công suất của tín hiệu DME.
Giả định rằng tín hiệu được quan sát ở bất kỳ máy thu nào bao gồm các tín hiệu từ NI thiết bị DME hoạt động trong cùng kênh DME hoặc khác nhau. Chuỗi tín hiệu được phát bởi DME thứ i được mô tả bởi Ni,u cặp xung,
u=0,…,Mi –1 trong một khoảng thời gian nhất định, trong đó Mi là tổng số các cặp xung trong chuỗi tín hiệu của trạm DME thứ i.
Thời gian bắt đầu ti,u, u = 0, ..., Mi −1, của Ni,u cặp xung được mô hình hóa như là một quá trình Poisson cũng cho thấy đặc tính ngẫu nhiên của các cặp xung DME. Kết quả tổng hợp tín hiệu DME nhiễu tại bộ thu thông tin băng tần L là:
𝑖(𝑡) = 𝑹𝒆𝒂𝒍 𝐴 𝑆 _ 𝑡 − 𝑡, 𝑒 , , (3.3) Trong đó các pha φi,u được phân bố đều trong khoảng [0, 2π]. Biên độ đỉnh tín hiệu DME thu được cho mỗi cặp xung là AiDME= , i=0,…,NI –1; trong đó ψiDME biểu thị công suất đỉnh của tín hiệu DME thu được thứ i, được tính dựa trên phương trình truyền Friis sau:
ψiDME = Pi I Gi GS(ELi)Li free Gi air(−ELi) (3.4) Thông số Pi
I là công suất đỉnh phát DME, có thể lớn bằng 1 kW EIRP (công suất phát trừ đi tổn thất cáp cộng với độ lợi anten) cho các DME. Gi
GS
(ELi) là độ lợi anten trạm mặt đất ở góc ngẩng ELi, và Gi
air (−ELi) là độ lợi ăng ten máy bay ở góc ngẩng –ELi, và Li
free là suy hao đường truyền không gian tự do. Phương trình (3.3) cho thấy tín hiệu DME thông dải tổng hợp tại mỗi máy thu băng tần L. Theo (3.3), nếu giả định NI là tổng số trạm DME tại mỗi máy thu băng tần L, thì bằng cách thêm tất cả các cặp xung DME (Ni,u,
u= 0,..., Mi −1) của mỗi trạm DME (i = 0, …, NI – 1), có thể tính toán tín hiệu DME nhận được.
Các kênh tần số DME được đặt ở mức tăng tần số 1 MHz trong toàn dải 960 – 1.215 MHz. Khoảng 99% năng lượng truyền DME nằm trong khoảng ±400 kHz của tần số trung tâm kênh. Các trạm mặt đất DME phát khoảng 2.700 ppps và điều này gần như không đổi cho các nơi khác nhau. Tốc độ lặp lại xung của máy bay dao động từ 5 đến 150 ppps cho tín hiệu hỏi, tương ứng.
Công suất đỉnh phát trạm mặt đất DME có thể dao động từ 100 đến 1.000W, trong khi công suất xung đỉnh từ máy phát trên một máy bay phản lực lớn là 300 W. Máy bay nhỏ hơn sử dụng công suất đỉnh khoảng chừng 100 W. Thông tin chi tiết về tín hiệu DME và các hoạt động được cung cấp trong [13].
Tín hiệu phát DME có công suất đỉnh rất cao so với công suất phát cực đại L-DACS (10 W). Do đó, các hệ thống FCI có thể bị ảnh hưởng đáng kể từ nhiễu DME. Trong trường hợp ngược lại, với điều kiện công suất phát cực đại của tín hiệu FCI được giới hạn ở 10 W, tín hiệu DME sẽ được phát hiện với các lỗi không đáng kể ngay cả trong điều kiện công suất và tốc độ xung thấp.