L ỜI NÓI ĐẦU
2.1.1.Tổng quan hệ thống UWB radar
Vào năm 1904, nhà khoa học Christian Huelsmeyer đã thuyết trình trước công chúng về việc sử dụng “radio echoes” – thứđược sử dụng trong một hệ thống sử dụng một anten đa cực ( a multipole antenna ) dùng để phát hiện các con tàu,
nhằm giúp tránh được các vụ va chạm nguy hiểm trên biển tại hai quốc gia là Đức và Hà Lan. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị này là khi có một phản xạ về qua hai anten thẳng gắn với bộ thu riêng biệt thì nó sẽ phát ra một âm thanh xác nhận cho người lái tàu biết được qua đó có phương án xửlý thích hợp, thiết bị này có thể phát hiện ra được một con tàu khác đang di chuyển ở cách đó 3km. Tuy nhiên hạn chế
của thiết bịnày là ở chỗ nó không cung cấp thông tin vềkhoảng cách mà chỉ đưa ra
một cảnh báo về sự có mặt của một vật ở gần đó. Huelsmeyer đã được cấp bằng sáng chế cho phát minh của mình và ông đã đặt tên cho thiết bị của mình là “telemobiloscope”. Mặc dù vậy, do vẫn còn những hạn chếtrong việc xác nhận vật thểnên phát minh này đã không nhận được sự quan tâm của các cơ quan chức năng
hải quân nên nó không được đưa vào sản xuất đại trà.
Sau một khoảng thời gian bị lãng quên vào tháng 8 – 1917, một nhà khoa
35
cho các ứng dụng radar nguyên thủy. Ông này đưa ra phương án sử dụng sóng điện từđứng cùng với xung phản xạ bề mặt sóng đểxác định vịtrí tương đối, tốc độ, quá trình di chuyển của mục tiêu và những khái niệm radar hiện đại khác. Qua nhiều thời gian thì việc nghiên cứu và phát triển các ứng dụng cho radar vào quân sựcũng như dân sựđã được thúc đẩy phát triển rất nhiều.
Những phát minh tiếp theo về radar liên tục được đưa ra bởi các nhà khoa
học khác nhau. Vào đầu những năm 1940 thì hai nhà khoa học đến từ trường đại học Birmingham (Anh quốc) đã cho ra mắt một thiết bị nhỏ có thể tạo ra được các tần số vi sóng qua đó tăng thêm tính hiệu quả của hệ thống radar. Thiết bị nào đã
giúp tạo ra các hệ thống radar phát hiện mục tiêu trên không hiệu quả hơn và nó được ứng dụng vào trong Thế Chiến II khi mà các quốc gia có tiềm lực quân sựđầu
tư rất nhiều và coi đó là tiền đề chiến thắng trong chiến tranh.
Vào cuối những năm thập kỉ 60 thì một hệ thống UWB đã được giới thiệu bởi các nhà khoa học :
− Harmuth tại trường đại học Catholic University of America − Ross và Robins tại Sperry Rand Corporation
− Paul Van Etten tại USAF’s Rome Air Development Centre
Từ đó cho đến cuối thế kỉ 20 đã có thêm rất nhiều các ứng dụng khác nhau sử dụng công nghệ UWB.
Về cơ bản thì hệ thống UWB Radar bao gồm 2 anten là anten thu RX và
anten phát TX
36
Nguyên lý hoạt động của hệ thống này là nó sẽ tạo ra và truyền đi một xung ngắn thông qua anten phát TX. Tín hiệu này lan truyền trong một môi trường cho đến khi nó gặp mục tiêu khi đó thì một phần năng lượng điện từ sẽ phản xạ từ mục tiêu và truyền lại tới anten thu RX. Thời gian trễ giữa tín hiệu phát và tín hiệu thu sẽ
thể hiện khoảng cách không gian giữa TX – Mục tiêu – RX.
Như đã nêu ở phần đầu thì ưu điểm của công nghệUWB cũng tương tự như
việc thay thế hệ thống radar sử dụng sóng liên tục bằng việc sử dụng các hệ thống
radar UWB là do :
− Truyền không sóng mang
− Bộ phát yêu cầu công suất thấp
− Độ phân giải cao qua đó cải thiện được phạm vi đo lường và khảnăng nhận diện đối tượng tăng lên đáng kể
− Tăng hiệu năng truyền trong các môi trường có sự can thiệp thụđộng ( mưa ,
mạkim loại , … )
Ngoài ra còn có một mô hình hệ thống radar khác cũng sử dụng công nghệ UWB đó là hệ thống TM – UWB Transceiver. Đây là một hệ thống có thể tạo ra xung điện và bộ phát không bao gồm bộ khuếch đại công suất, nó cũng bao gồm một anten phát và một anten thu. Dưới đây là sơ đồ khối của thiết bị này:
37