Kết luận chƣơng 3
Chƣơng 3 tuy nghiờn cứu về cỏc kỹ thuật tƣơng tự nhƣng lại đƣợc xem là phần khụng thể thiếu, gắn bú mật thiết với cỏc kỹ thuật xử lý tớn hiệu số trong chƣơng 2. Túm lƣợc phần kết quả và đúng gúp của chƣơng này đƣợc chia thành 2 phần chớnh nhƣ sau:
Tuyến thu:
• Chế tạo khối phỏt cao tần dựng làm dao động nội cho bộ thu và phỏt ra-đa.
Những đúng gúp của kết quả này là:
o Sử dụng kĩ thuật tổ hợp tần số, PLL, VCO, phỏt đƣợc cỏc tớn hiệu cao tần
từ 800 MHz đến 900 MHz. Tần số phỏt ra cú độ trụi thấp, 10 Hz, độ ổn định tần số cao.
o Sử dụng VĐK để thay đổi hệ số chia N, cú thể làm cho khối phỏt cao tần
này phỏt ra một tần số bất kỡ. Nếu khụng dựng kĩ thuật này, muốn phỏt ra một tần số bất kỡ, lại phải thay đổi giỏ trị linh kiện rất phức tạp.
• Chế tạo mỏy thu UHF:
Mỏy thu giải mó UHF cú cỏc thụng số kĩ thuật rất đặc trƣng, hoàn toàn cú thể so sỏnh đƣợc cỏc mỏy thu hiện cú trờn thị trƣờng.
o Dải tần của mỏy thu rất rộng. Trong khả năng mở rộng của mỏy thu, cú
thể tinh chỉnh cỏc giỏ trị linh kiện để cú thể hoạt động trong nhiều vựng dải tần khỏc nhau.
o Trong khối khuếch đại loga, cú chức năng điều chỉnh tự động hệ số khuếch đại để tăng dải động, cú thể tiếp nhận đƣợc cỏc tớn hiệu cú dải biờn độ biến đổi rộng, cho cỏc mục tiờu ở gần và mục tiờu ở xa, mục tiờu kớch thƣớc nhỏ, kớch thƣớc lớn.
o Dải tần của mỏy thu đƣợc điều chỉnh ở đõy trong khoảng từ 700 MHz đến 900 MHz theo dải tần làm việc thống nhất của cỏc khối khỏc đó trỡnh bày trong cỏc chƣơng trƣớc.
o Độ nhạy của mỏy thu đạt tiờu chuẩn của cỏc mỏy thu hiện cú, -100 dBm. Trong những điều chỉnh đặc biệt, cú thể thu đƣợc cỏc tớn hiệu rất nhỏ, -110 dBm.
Tuyến phỏt:
• Mụ phỏng bằng ADS cỏc tham số tỏn xạ
• Chế tạo một khối khuếch đại cụng suất cao tần cụng suất xung lối ra 90 W, một khối khuếch đại 2 tầng (45 W, 90 W).
Những đúng gúp của kết quả này là:
o Sử dụng phần mềm chuyờn dụng ADS của hóng Agilent để thiết kế và tớnh toỏn cho cỏc cấu trỳc khuếch đại khỏc nhau, về transistor, về cấu trỳc mạch dải phối hợp trở khỏng sao cho đạt cụng suất lối ra tối ƣu.
o Cú thể làm chủ quỏ trỡnh chế tạo khuếch đại cụng suất cao tần để cú thể
thiết kế cỏc khối khuếch đại cú cụng suất và cấu trỳc theo yờu cầu. Cỏc khối khuếch đại ở đõy cú độ tuyến tớnh cao, khụng làm mộo tớn hiệu và dải tần làm việc ổn định tại tần số 800 MHz đến 900 MHz.
KẾT LUẬN CHUNG
Qua sự phõn tớch tổng quan về cơ sở kỹ thuật của hệ thống rađa hiện đại trong chƣơng 1, cú thể nhận thấy rằng, chỡa khúa của sự phỏt triển thành cụng nằm ở chỗ biết cỏch khai thỏc cũng vẫn cỏc cụng nghệ nền tảng nhƣng là trờn cỏc thiết kế hiện đại. Cỏc linh kiện cao tần, cỏc mạch tớch hợp cao VLSI, cỏc chip ASIC, cỏc linh kiện logic khả trỡnh PLD, vi điều khiển, cỏc bo mạch xử lý tớn hiệu số DSP khi biết cỏch khộo lộo sử dụng thỡ sẽ tạo ra đƣợc cỏc hệ thống rađa cú độ phức hợp cao, phự hợp với yờu cầu thực tế của chỳng ta. Điều này đƣợc tỏc giả xem nhƣ mục tiờu khoa học và thực tiễn của đề tài.
Cỏc phƣơng phỏp tiến hành nghiờn cứu, lý thuyết và cỏc kết quả thực nghiệm đƣợc trỡnh bày trong hai chƣơng chớnh là chƣơng hai và chƣơng ba. Cỏc kết quả minh chứng cho tiến trỡnh làm luận ỏn với hai nội dung xử lý tớn hiệu và cao tần là hai vấn đề chớnh để hiện đại húa và làm chủ cụng nghệ chế tạo rađa. Bỏm sỏt mục tiờu đề ra, túm lƣợc đƣợc cỏc nội dung chớnh mà luận ỏn đạt đƣợc nhƣ sau:
1. Gia cụng tớn hiệu:
o Đƣa ra đƣợc ý tƣởng phỏt xen kẽ mó M với mó Barker để mở rộng phạm vi tỡm kiếm mục tiờu.
o Mụ phỏng việc tạo mó Barker, mó M, dạng súng LFM sử dụng cỏc phần mềm Goldwave, Matlab Simulink. Mụ phỏng quỏ trỡnh nộn xung cho tớn hiệu BPSK mó xen kẽ, chứng minh cho ý tƣởng trờn
o Chế tạo mạch VĐK PIC 16F877A phỏt ra cỏc chuỗi mó Barker độ rộng
tựy ý, tối thiểu cú thể đạt đƣợc là 0.2 às.
o Chế tạo khối điều chế mó pha nhị phõn BPSK từ mó Barker lờn súng mang tần số trung tần 10,3 MHz.
Mạch điện vạn năng, tận dụng tối đa chức năng linh hoạt của VĐK PIC, đạt đƣợc những kết quả mà với linh kiện truyền thống khú đạt đƣợc.
o Mụ phỏng: khảo sỏt Rmax và SNR; Sử dụng bộ lọc phối hợp và hàm đỏnh giỏ độ khụng rừ ràng đƣa ra giải phỏp nõng cao độ phõn giải R của rađa; Đỏnh giỏ PD và Pfa theo SNR theo kĩ thuật tớch lũy xung để cải thiện PD và Pfa, tớnh toỏn cho 5 mụ hỡnh Swerling; Dựng Matlab Simulink thiết kế mạch nộn xung tớn hiệu BPSK mó Barker và mó M
xen kẽ.
o Chế tạo: cỏc bộ lọc FIR, IIR trờn bo TMS320C6416T 1GHz của hóng
Texas Instrument; Thiết kế chế tạo khối biến đổi A/D, D/A tốc độ cao kết nối vào bo DSP56307 EVM thụng qua cổng HI08
Cỏc kết quả mụ phỏng là một phần khụng thể thiếu trong cỏc nghiờn cứu tớnh toỏn và chế tạo ngày nay. Cỏc kết quả phần cứng thực hiện đƣợc 2 phần quan trọng: tạo ra đƣợc bất cứ một cấu trỳc bộ lọc với cỏc thụng số dễ dàng thay đổi (xem nhƣ bộ lọc vạn năng); và tạo ra đƣợc giao tiếp A/D, D/A tốc độ cao để hoàn thiện tớnh năng xử lý DSP cho tớn hiệu cao tần trờn cỏc bo DSP cú sẵn trờn thị trƣờng.
3. Chế tạo tuyến thu: tạo khối dao động nội, dựng kỹ thuật tổ hợp tần số điều
khiển bằng VĐK để linh hoạt thay đổi đƣợc tần số dao động. Đõy là một kết hợp trƣớc đõy ớt gặp. Chế tạo đƣợc mỏy thu giải mó UHF cú cỏc thụng số kĩ thuật rất đặc trƣng, hoàn toàn cú thể so sỏnh đƣợc cỏc mỏy thu hiện cú trờn thị trƣờng. Dải tần cú thể điều chỉnh đƣợc, độ nhạy cao.
Chế tạo tuyến phỏt: kết hợp cỏc phần mềm tớnh toỏn nhƣ Ansoft, ADS, dựng cỏc thiết bị phõn tớch phổ, phõn tớch mạng, kỹ thuật mạch dải chế tạo đƣợc 2 khối khuếch đại cụng suất cao tần: một khối cụng suất xung lối ra 90 W, một khối 2 tầng (45 W, 90 W).
Với cỏc hệ thống rađa hiện tại ở Việt nam, việc nghiờn cứu và thiết kế chế tạo cỏc hệ rađa mới, ỏp dụng những kĩ thuật hiện đại trong điện tử là một cụng việc hết sức quan trọng. Đúng gúp của những kết quả thu đƣợc thể hiện rất rừ ở hai ý sau:
o Hệ cỏc mụ đun nhỏ gọn, linh động trong thiết kế và chế tạo, cú cỏc thụng số kĩ thuật cao hơn, dễ thực hiện hơn. Cỏc thụng số này trong cỏc hệ rađa truyền thống rất khú khăn, thậm chớ khụng cú đƣợc.
o Cỏc nhu cầu sử dụng rađa trong quõn sự và dõn sự hiện nay ở Việt nam
ngày càng tăng. Việc mua cỏc hệ thống nƣớc ngoài cú hai vấn đề tồn tại là giỏ thành và cú thể khụng phự hợp với yờu cầu thực tế.
DANH MỤC CễNG TRèNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIấN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Đỗ Trung Kiờn, Bạch Gia Dƣơng, Trần Văn Tuấn (2006), “Nõng cao tỉ số tớn
hiệu/tạp, phạm vi phỏt hiện, độ phõn giải của radar”, Hội nghị Vật lý toàn quốc
6 , 811-814.
2. Do Trung Kien, Vu Anh Phi, Bach Gia Duong (2006), “Design waveform
generators and filters in radar system”, Journal of Science, Vietnam National University, XXII (2AP), 99-102.
3. Do Trung Kien, Than Thanh Anh Tuan, Vu Anh Phi, Bach Gia Duong (2006),
“Radar digital filters using TMS320C6416T DSK”, Journal of Science,
Vietnam National University, XXII (2AP), 103-109.
4. Do Trung Kien, Bach Gia Duong, Tran Thi Bich Hai (2006), “Estimation of radar detection and false alarm probability in the presence of noise”, 10th Biennial Vietnam Conference on Radio and Electronics REV2006, 231-235.
5. Bach Gia Duong, Vu Tuan Anh, Tran Quang Vinh, Do Trung Kien, Nguyen
Tuan Anh (2006), “Research, design and fabrication of a digital signal processing system based on the technology DSP56307EVM with high speed A/D, D/A converter for radio navigation systems”, 10th Biennial Vietnam Conference on Radio and Electronics REV2006, 236-240.
6. Đỗ Trung Kiờn, Thõn Thanh Anh Tuấn, Phạm Văn Thành, Bạch Gia Dƣơng
(2007), “Bộ lọc số radar FIR/IIR xử lớ thời gian thực sử dụng bo mạch TMS320C6416T DSK”, Hội nghị Khoa học Trường Đại học Sư phạm Hà nội
2, 57-58.
7. Do Trung Kien, Dang Thi Thanh Thuy, Le Viet Bang, Bach Gia Duong (2008),
“Research, design and fabrication of a transmitter of phased-code pulse radar system”, IEEE International Conference on Research, Innovation and Vision for the Future RIVF’2008, 134-239.
8. Do Trung Kien, Bach Gia Duong (2008), “Design of Phase-Coded Transmitter
and High Sensitive Receiver of Radar System”, 4th National Symposium on Research, Development and Application of Information and Communication Technology ICT.rda’08, 70-75.
9. Đỗ Trung Kiờn, Bạch Gia Dƣơng (2008), “Nghiờn cứu kỹ thuật phỏt tớn hiệu
National Symposium on Research, Development and Application of Information and Communication Technology ICT.rda’08, 26-31.
10. Do Trung Kien, Nguyen Duc Thang, Bach Gia Duong (2008), “Radar Digital Filters Design with VHDL and FPGA”, Journal of Science, Vietnam National University, (24), 188-191.
11. Do Trung Kien, Bach Gia Duong (2008), “Simulation of Alternative
Transmission of Barker Code and M-Code in Radar System to Detect Near and Far Targets”, Journal of Science, Vietnam National University, (24), 129-132.
12. Do Trung Kien, Bach Gia Duong, Nguyen Quy Thuong, Nguyen Manh Hung,
“Design of Phase-Coded Transmitter and High Sensitive Receiver of Radar System”, Đó phản biện, chờ đăng tại Journal of Science, Vietnam National University, 2009.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Trọng Thu (1962), Rađa, Nhà xuất bản Quõn đội Nhõn dõn.
Tiếng Anh
2. A. Jayaraman, P. F. Chen, G.Hanington, L. Larson, and P. Asbeck (1998), “Linear high-efficiency microwave power amplifiers using bandpass delta- sigma modulators,” IEEE Microwave Guided Wave Lett., vol. 8, no. 3, pp. 121-123.
3. A. Shirvani, D. K. Su, and B. A.Wooley (2002), “A CMOS RF power
amplifier with parallel amplification for efficient power control,” IEEE J. Solid- State Circuits, vol. 37, no. 6, pp. 684-693.
4. Ackroyd, M. H., and Ghani, E (1973), “Optimum mismatched filters for
sidelobe suppression”, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, AES-9, pp.214-218.
5. Al Lovrich Jr.,Ray Simar (1987), Implementation of FIR/IIR filters with the TMS32010/TMS32020, Prentice-Hall And Texas Instruments Digital Signal Processing Series, pp. 27 - 67.
6. Ashok S. Mudukutore (1998), “Pulse Compression for Weather Radars”, IEEE
Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 36, No. 1, pp. 125-142
7. August W. Rihaczek, Roger M. Golden (1971), “Range Sidelobe Suppression
for Barker Codes, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic System, Vol. Aes-7, No. 6, pp. 1087-1092.
8. A.W. Rihaczek (1969), Principles of High-Resolution Radar. New York:
McGraw-Hill.
9. B. A. Shenoi (2006), Introduction to Digital Signal Processing and Filter Design, John Wiley & Sons, Inc., New Jersey.
10. B.Razavi (1997),”A 1.8GHz CMOS voltage controlled oscillator,” in ISSCC Dig. Tech. Papers, pp.388-389
Biphase Pulse Compression”, IEEE Intemational Radar Conference, pp. 249- 252.
12. Balasaheb Darade* and Tarun Parmar, “Low Phase Noise Fully Integrated
VCO”, IEEE *balasaheb@ieee.org,ptarun@ieee.org.
13. Barker, R. H. (1953), “Group synchronization of binary digital systems”, In W. Jackson, (Ed.), Communication Theory, New York Academic Press, pp.273-287.
14. Bassem R. Mahafza (2000), Radar Systems Analysis and Design Using
Matlab, Chapman & Hall /CRC, America.
15. C. Hang, Y. Qian, T. Itoh (2001), “High-Efficiency S-Band Class AB Push- Pull Power Amplifier With Wide Band Harmonic Suppression,” IEEE International Microwave Symposium Digest, Vol. 2, pp. 1079-1082.
16. C. Hang, W. Deal, Y. Qian, and T. Itoh (2001), “High-Efficiency Push-Pull Power Amplifier Integrated with Quasi-Yagi Antenna,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 49, No. 6.
17. C. Y. Hang, Y. Wang, and T. Itoh (2002), “A new amplifier power combining
scheme with optimum efficiency under variable outputs,” 2002 Int. Microwave Symp. Digest, vol. 2, pp. 913-916.
18. Carleton University “Radar Engineering Notes”, 97.460, Departments of
Electronics, Canada‟s Capital University.
19. Christian Wolff (2008), Radar Basics, http://www.radartutorial.eu/
index.en.html
20. Christopher Bowick (2007), RF Circuit Design, Newnes; 2 edition
21. Clyde F. Coombs (2007), Printed Circuits Handbook, McGraw Hill
22. Coxson, G., and Russo, J. (2005), „Efficient exhaustive search for
optimalpeak-sidelobe binary codes‟, IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., Vol.41, pp. 302–308.
23. David Jenn (2005), “Microwave Devices & Radar”, Lecture notes, Naval Postgraduate School.
24. David M. Pozar (1998), Microwave Engineering, Second Edition, John Wiley
& Sons, Inc., New Jersey.
25. DE GRAAF J. W. (2002), “Digital local-oscillator generation using a delta- sigma technique”, 2002 IEEE radar conference, pp. 129-134
26. Dennis W. Ricker (2003), Echo Signal Processing, ISBN-13: 978-
1402073953, Kluwer Academic Pub, America
27. Digital Signal Processing Solutions (1997), “Digital Filters Using the
TMS320C6000”, Texas Instruments, America.
28. Digital Signal Processing Solutions (1999), “TMS320C62x/C67x
Programmer‟s Guide”, Texas Instruments, America.
29. E.E. Hollis (1967), "Predicting the truncated autocorrelation functions of combined Barker sequences of any length without the use of computers," IEEE Trans. Aerospace and Electronic Systems, vol. AES-3, pp. 368-369. 30. F. H. Raab (2001), “Electronically tunable class-E power amplifier,” Int.
Microwave Symp. Digest, Phoenix, AZ, pp. 1513-1516.
31. F. H. Raab (2003), “High-efficiency linear amplification by dynamic load modulation,” Int. Microwave Symp. Digest, vol. 3, pp. 1717-1720.
32. Falih H. Ahmad, James A. Evans, Ernest L. Miller (1996), “Design of a High-
Resolution, Coded, Portable Radar System”, Technical Report ITL-96-5, Report No. A842013
33. Fei Wang, Teng Long, MeiGuo Gao (2002), “A digital signal processor for high range resolution tracking radar”, 6th International Conference on Signal Processing, Volume 2, Issue 26-30, IEEE Xplore Digital Library, pp. 1441 - 1444.
34. Fred E. Nathanson (1999), Radar Design Principles, Scitech Publishing, Inc.,
America.
35. Frederick H. Raab, Peter Asbeck, Steve Cripps, Peter B. Kenington, Zoya B.
Popovich, Nick Pothecary, John F. Sevic and Nathan O. Sokal (2004), “RF
Frequency Electronics, Summit Technical Media, LLC, January, 2004, pp.46- 54
36. Gilad Goldfarb and Guifang Li (2007), “Chromatic Dispersion Compensation
Using Digital IIR Filtering With Coherent Detection”, IEEE Photonics Technology Lettters, Vol. 19, No. 13, pp. 969-971.
37. Graham Brooker (2009), “MECH4720 - Detection of Signal in Noise”, The University of Sydney, Australia.
38. Hamish Meikie (2001), Modern Radar Systems, Artech House.
39. Hansell, Clarence W. (1952), “Signal to noise ratio of radar systems”, United
States Patent 2590405.
40. Howard W. Johnson (1993), High Speed Digital Design: A Handbook of Black
Magic, Prentice Hall.
41. J. G. Proakis and D. Manolakis (1996), Digital Signal Processing: principles,
Algorithms and Applications, 3th edition, Prentice Hall.
42. J. Wood, X. Qin, A. Cognata, “Nonlinear Microwave/RF System Design and
Simulation using Agilent ADS‟ system – Data Models‟”, Agilent Technologies, Inc., Microwave Technology Center, Santa Rosa, CA 95403.
43. James J. AlterJeffrey O. Coleman (2008), Radar Handbook. Chapter 25.
Radar Digital Signal Processing, Naval Research Laboratory, Digital
Engineering Library @ McGraw-Hill.
44. Jeffrey G, Nanis, “ Adaptive Filters for Detection of targets in Foilage”, IEEE AES Systems magazine, Aug 1995, pp.34-37.
45. Jeffrey S. Fu (1994), “Phase-coded Pulse Compression Implementation for
Radar Performance Analysis”, Proc-International Conference on
Communication Systems, Singapore, pp. 104-107.
46. Joseph J. Carr (2001), Secrets of RF Circuit Design, McGraw-Hill
Professional, 3 edition.
47. Joseph J. Hache (1994), “Probability of Detection for a Go CFAR Radar Processor Using Envelope Detection Approximation”, Master's thesis, Naval
Postgraduate School Monterey CA.
48. Jung, K.T. Kim, C.J. Lim, C.H. Lee, H.S. Kwag, Y.K (1992), “Design of
optimum mean square sidelobe suppression filters forBarker codes”, Radar 92. International Conference, IEEE Xplore Digital Library, pp.530-533.
49. Kretschmer, E E, and Welch, L. R. (2000), “Sidelobe reduction technique for
poly-phase pulse compression codes”, Proceedings of the IEEE International Radar Conference, Alexandria, pp.416-421.
50. Lee Battle (2000), “C Band Power Amplifier Design and Layout Using
Agilent ADS and Triquint Element Library”, EE525.787 MMIC Design, Johns Hopkins University, Whiting School of Engineering
51. Liang-Gee Chen, Yeu-Shen Jehng And Tzi-Dar Chiueh (1995), “Pipeline