Download miễn phí Nghiên cứu, chế tạo mô đun phát tín hiệu mã pha trong radar dải sóng dm
LM2316 ñược dùng cùng với khối dao ñộng
ñiều khiển bằng ñiện áp VCO (Voltage
Controlled Oscillator) ñểphát ra một tín hiệu
nhiễu rất thấp, ổn ñịnh ñể ñiều khiển bộdao
ñộng nội của bộthu phát radar. Tần sốcủa dao
ñộng nội có thểlinh hoạt thay ñổi bởi dữliệu
phát ra từvi ñiều khiển PIC16F877A ñẩy vào
trong thanh ghi dữliệu 21 bít của LM2316.
Trong nội dung thực nghi ệm yêu cầu, chúng
tôi ñã ñiểu chỉ nh ñểdải tần của khối dao ñộng
nội có thể tùy biến từ800MHz ñến 900MHz.
Sai sốcủa tần sốphát là 10Hz tương ñương
chất lượng ổn ñịnh của thạch anh. Hình 7 và
Hình 8 chụp từmạch thực nghiệm, Hình 9 là
tần sốtín hiệu ño trên máy phân tích phổ
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 24 (2008) 214-220214
Nghiên cứu, chế tạo mô ñun phát tín hiệu mã pha trong radar
dải sóng dm
ðỗ Trung Kiên1,*, Bạch Gia Dương2, Vũ Tuấn Anh2, Phạm Văn Thành1
1Trường ðại học Khoa học Tự nhiên, ðHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam
2Trường ðại học Công nghệ, ðHQGHN, 144 Xuân Thủy, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 25 tháng 02 năm 2008
Tóm tắt. Bài báo trình bày một số kết quả thực nghiệm trong chế tạo bộ phát của radar xung. Kít
phát triển vi ñiều khiển PIC16F877A phát ra mã Barker 13 bít và một số mã ña dạng khác thường
ñược sử dụng trong các hệ thống radar. Bộ dao ñộng nội ñược thiết kế trong phạm vi dải tần từ
800MHz ñến 900MHz bởi bộ tổ hợp tần số LM2316 và mạch VCO. Tần số của bộ dao ñộng có thể
dễ dàng thay ñổi với sự kết hợp của PIC16F877A. Bộ khuếch ñại công suất cao tần ñược chế tạo
có công suất xung lối ra 90W sử dụng công nghệ mạch dải cho phối hợp trở kháng lối vào và lối ra
của transistor cao tần.
Từ khóa: Mã Barker, nén xung, dao ñộng nội, khuếch ñại công suất cao tần, mạch dải.
1. Giới thiệu∗
Nén xung là kĩ thuật ñược sử dụng ñể có
ñược công suất trung bình của tín hiệu phát
trong khi vẫn ñảm bảo ñược ñộ phân giải cao
cho hệ thống ñịnh vị vô tuyến. Nén xung ñược
thực hiện bằng các bộ lọc phối hợp hay dùng
các hàm tương quan. Trong số các dạng sóng sử
dụng trong kĩ thuật nén xung, các mã Barker có
các hàm tự tương quan rất thích hợp cho các kĩ
thuật radar xung.
Bài toán liên quan ñến kĩ thuật radar có rất
nhiều phần liên quan ñến lĩnh vực truyền thông
sóng ngắn. Với bộ khuếch ñại công suất cao
tần, tại ñầu ra của bộ phát, tín hiệu cần ñược
khuếch ñại trước khi truyền. Khuếch ñại công
suất cao tần là phần không thể thiếu trong các
ứng dụng truyền dẫn qua ăng-ten.
_______
∗
Tác giả liên hệ. ðT: 84-4-8582254.
E-mail: [email protected]
Tại các vùng tần số thấp, việc thiết kế các
bộ khuếch ñại không khó khăn gì mà chỉ có một
chút chú ý khi lựa chọn ñiểm làm việc cho
transistor sao cho có ñược công suất lối ra cực
ñại. Nhưng với bộ khuếch ñại hoạt ñộng trong
miền tần số cao, cỡ 900MHz thì cần sử
dụng kĩ thuật mạch dải.
2. Một số lí thuyết của hệ radar
Sơ ñồ khối ñơn giản của một bộ phát radar
ñược trình bày trên Hình 1 [1].
Hình 1. Sơ ñồ khối của một bộ phát radar.
Khối phát dạng sóng (waveform generator)
gồm mô ñun mã pha ñể tạo ra các mã cụ thể cho
Đ.T. Kiên và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 24 (2008) 214-220
215
xung mã pha; khối dao ñộng nội ổn ñịnh (stable
local oscillator - StaLo) phát ra dao ñộng ổn
ñịnh tần số RF ñể trộn trung tần cho khối phát
và tách trung tần cho khối thu. Khối trộn
(mixer) chính ñể thực hiện nhiệm vụ trộn này.
Khối khuếch ñại công suất cao tần (microwave
power amplifier) ñể cung cấp ñủ năng lượng
cần thiết cho tín hiệu radar trước khi truyền
phát ra ăng-ten ñể thực hiện việc truyền thông
trên các quãng ñường dài.
2.1. Mã Barker [2,3]
Nén xung là một kĩ thuật quan trọng không
thể thiếu trong quá trình xử lí tín hiệu thu về
của radar ñể phân tích các thông tin của mục
tiêu. Trong quá trình nén xung, một xung dài ñộ
rộng τ ñược chia thành N xung nhỏ hơn, mỗi
xung có ñộ rộng ∆τ = τ/N. Pha của mỗi xung
nhỏ này theo ñiều chế khóa dịch pha nhị phân
(binary phase shift keying signal - BPSK) thì sẽ
chọn pha 0 cho bít “1” hay ñiện áp “+”, pha pi
cho bít “0” hay ñiện áp “-”. Mã Barker ñược
ưa chuộng vì ñỉnh của thùy chính trong hàm tự
tương quan (autocorrelation function) có ñộ cao
chính bằng N, N là ñộ dài của mã Barker, trong
khi ñộ cao của thùy phụ hai bên chỉ bằng 1. Một
số mã Barker nổi tiếng ñược trình bày trong
Bảng 1. Tín hiệu và hàm tự tương quan của mã
Barker 13 bít ñược chỉ ra trên Hình 2 và Hình 3.
Bảng 1. Một số mã Barker quan trọng
Chiều dài
mã
Mã và ñộ suy giảm của thùy phụ (dB)
2 10 (6.0)
3 110 (9.5)
4 1110 (12.0)
5 11101 (14.0)
7 1110010 (16.9)
11 11100010010 (20.8)
13 1111100110101 (22.3)
Hình 2. Mã Barker 13 bít và tín hiệu BPSK
tương ứng.
Hình 3. Hàm tự tương quan của mã Barker 13 bít.
2.2. Khuếch ñại công suất cao tần [4]
ðây là khối mạch không thể thiếu trong
truyền dẫn sóng ñiện từ qua ăng-ten. Việc thiết
kế khối này bao gồm việc chọn và ổn ñịnh ñiểm
làm việc tĩnh cho transistor, ño lường các tham
số S, thiết kế mạch dải cho phối hợp trở kháng
lối vào và lối ra, ño lường các thông số kĩ thuật
của mạch. Sơ ñồ khối cơ bản của mạch khuếch
ñại ñược chỉ ra trong Hình 4.
Hình 4. Mô hình khối khuếch ñại công suất.
Hoạt ñộng của các phần tử tại các tần số cao
tần cần ñược phân tích sử dụng các tham số về
tán xạ
xác ñịnh theo các sóng tương ứng.
Đ.T. Kiên và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 24 (2008) 214-220 216
jkfor0Vj
i
ij
k
V
VS
≠=
+
−
+
=
(1)
Các bộ phận ñể phối hợp trở kháng lối vào
và lối ra cho mạch transistor (Input/Output
matching circuit) ở ñây sử dụng kỹ thuật mạch
dải. Hệ số khuếch ñại tổng cộng GT = GS.G0.GL
2
L22
2
L2
212
s11
2
s
T
S1
1
.S.
S1
1
G
Γ−
Γ−
Γ−
Γ−
=
(2)
Với GS, G0, GL là các hệ số khuếch ñại chỉ
ra trong hình 4. Γs, ΓL là các hệ số phản xạ tại
nguồn và tại tải.
3. Các kết quả thực nghiệm
3.1. Tạo mã Barker 13 bít sử dụng bo mạch vi
ñiều khiển PIC16F877A
Kít phát triển cho vi ñiều khiển
PIC16F877A ñược xây dựng ñể có thể tạo ra
bất cứ mã Barker nào ñề cập trong Bảng 1.
Ngoài ra với tốc ñộ xử lí nhanh và sự linh ñộng
tiện lợi của vi ñiều khiển, bo mạch có thể tạo ra
bất cứ một mã nào khác dùng cho yêu cầu của
radar (Hình 5).
Mã Barker 13 bít trong Hình 6 ñược tạo ra
với ñầy ñủ các thông số kĩ thuật cần có trong
thực tế cho một hệ radar: ñộ rộng bít 2µs, chiều
dài cả chuỗi 13 bít là 26µs, tần số lặp lại xung 1kHz.
Ngoài ra vi ñiều khiển còn ñưa ra tại 2 chân
khác là xung nhịp ñồng hồ và một xung ñơn
ñánh dấu bắt ñầu của chuỗi bít.
Khi người lập trình muốn phát ra một mã
khác, có thể dễ dàng thay ñổi trong chương
trình C nạp vào vi ñiều khiển.
Hình 5. Kít phát triển PIC16F877A.
Hình 6. Mã Barker N = 13.
3.2. Khối tạo dao ñộng nội
LM2316 ñược dùng cùng với khối dao ñộng
ñiều khiển bằng ñiện áp VCO (Voltage
Controlled Oscillator) ñể phát ra một tín hiệu
nhiễu rất thấp, ổn ñịnh ñể ñiều khiển bộ dao
ñộng nội của bộ thu phát radar. Tần số của dao
ñộng nội có thể linh hoạt thay ñổi bởi dữ liệu
phát ra từ vi ñiều khiển PIC16F877A ñẩy vào
trong thanh ghi dữ liệu 21 bít của LM2316.
Trong nội dung thực nghiệm yêu cầu, chúng
tui ñã ñiểu chỉnh ñể dải tần của khối dao ñộng
nội có thể tùy biến từ 800MHz ñến 900MHz.
Sai số của tần số phát là 10Hz tương ñương
chất lượng ổn ñịnh của thạch anh. Hình 7 và
Hình 8 chụp từ mạch thực nghiệm, Hình 9 là
tần số tín hiệu ño trên máy phân tích phổ.
Đ....