Hệ thống CNS/ATM của ngành Hàng Không Dân Dụng Việt Nam

nén xung radar nếu như nó có độ dài từ mã dài hơn. Mã Baker có chiều dài từ mã không vượt quá 13. Do đó với hệ thống radar nén xung sử dụng mã Baker thì tỉ lệ nén sẽ bị giới hạn (không vượt quá 13). Ngoài ra các mã nhị phân còn được thể hiện ở các dạng như mã bù (1 chuyển thành 0 và 0 chuyển thành 1), mã nghịch, mã bù đảo. Hình 4.9 Mã Baker với chiều dài là 7 Hình 4.10 Bộ giải mã pha nhị phân cho nén xung sử dụng dây trễ 3.3. Chuỗi mã có độ dài cực đại (Maximal-length sequences) Mã các thanh ghi dịch là mã thu được bởi bộ phát ghi dịch có phản hồi tuyến tính. Các mã này có cấu trúc như các chuỗi giả ngẫu nhiên gồm các số 0 và số 1. Một bộ phát ghi dịch điển hình có cấu tạo như hình sau (bộ phát gồm N tầng ghi dịch). MOD 2 ADDER 1 2 3 ……… n-2 n-1 n đầu ra Hình 4.11 Bộ phát mã các thanh ghi dịch gồm N tầng Từ hình vẽ ta thấy đầu ra từ các tầng đặc trưng riêng được cộng bởi bộ môđun 2 (nếu đầu vào có số các số 1 là lẻ thì đầu ra bằng 1, còn lại bằng 0). Các thanh ghi dịch được điều khiển bằng các xung đồng hồ. Đầu ra của bất cứ tầng nào dưới tác động của xung đồng hồ sẽ dịch sang trạng thái tiếp theo (là 0 hoặc 1). Nếu bộ phát mã các thang ghi dịch có N tầng thì độ dài chuỗi là N = 2n -1. Số các chuỗi có thể là M = ().(1- ) . ở đây Pi là hệ số của N Nếu một bộ phát mã thanh ghi dịch có 7 tầng thì tầng 6 và 7 được cho vào cộng môđun 2. Đầu ra của bộ cộng môđun 2 sẽ được đưa vào đầu vào của bộ phát MOD 2 ADDER 1 2 3 4 5 6 7 đầu ra Hình 4.12 Bộ phát mã ghi dịch gồm 7 tầng Còn nếu bộ phát có 8 tầng thì tầng 4, 5, 6, 8 được đưa vào cộng môđun2 và sau đó được đưa lại vào đầu vào. Đối với loại mã này thì độ dài chuỗi chính bằng số xung phụ. Độ rộng băng tần của hệ thống được xác định bởi tốc độ đồng hồ. Nếu thay đổi cả tốc độ đồng hồ và kết nối phản hồi thì ta có thể phát nhiều sóng với độ dài, băng thông đa dạng. Hàm tương quan của loại chuỗi này có dạng hình đinh với đỉnh ở trung tâm và các búp phụ xấp xỉ bằng 0 ở xung quanh. 3.4. Mã đa pha ( Polyphasse codes ) Mã đa pha là dạng sóng mã pha bao gồm nhiều hơn hai pha được sử dụng. Pha của các xung phụ thay đổi trong nhiều giá trị thay vì hai giá trị là 0˚ và 180˚ như ở mã pha nhị phân. Mã đa pha Frank xuất phát từ chuỗi pha dành cho xung phụ với việc sử dụng ma trận. Chuỗi các pha có giá trị được xác định theo biểu thức sau : Φn = với P là số pha n = 0,1, 2, 3…, P2-1 i là n modulo P Đối với mã ba pha P =3 thì các pha là 0, 0, 0, 0, 2π/3, 4π/3, 0, 4π/3, 2π/3. Hàm tự tương quan đối với các chuỗi tuần hoàn có thời gian búp phụ là 0, còn đối với các chuỗi không tuần hoàn thời gian các búp phụ lớn hơn 0. Khi P tăng thì tỉ lệ điện áp đỉnh búp phụ xấp xỉ 1/(π.P). Sự tương ứng này xấp xỉ mức 10 dB đối với các chuỗi giả ngẫu nhiên có chiều dài tương tự. Đối với một lượng nhỏ tỉ lệ tần số Doppler trên băng thông thì đáp ứng tần số Doppler có thể đạt được sẽ cho biết vận tốc mục tiêu một cách hợp lí. Lewis và Kretchmer đã thay đổi chuỗi pha để giảm sự suy hao có thể xảy ra bởi giới hạn băng tần máy thu trước khi nén xung. Các chuỗi pha lúc này được xác định như sau: Φn = . (1 -P + 2.) với P lẻ Φn = .(P -1 -2i). (P -1 - 2.) với P lẻ với P, n, i được định nghĩa như ở mã Frank. Nếu P =3 thì chuỗi pha là 0, -2π/3, -4π/3, 0, 0, 0, 0, 2π/3, 4π/3. 4. Dạng sóng mã hoá theo tần số thời gian (Time-frequency-coded waveforms) Dạng sóng này bao gồm N xung với mỗi xung được truyền ở một tần số khác nhau theo thời gian. Độ phân giải hay độ rộng xung nén được xác định bởi tổng dải thông của các xung và độ phân giải tần số Doppler được xác định bởi thời gian tồn tại sóng T. Khi một sóng có N xung cạnh nhau, mỗi xung có độ rộng τ thì phổ của xung là 1/ τ được xắp xếp cạnh nhau trong tần số để loại trừ các chỗ gián đoạn trong phổ chung của sóng. Với một sóng như vậy thì nó có độ rộng băng tần là N/ τ, và độ rộng xung nén là τ/N T τ f1 f2 f3 fN Tf Hình 4.13 Dạng sóng mã hoá theo thời gian tần số III. Một số phương thức nén xung 1. Nén xung số (Digital pulse compression) 1.1. Bộ phát xung số Công nghệ nén xung số được sử dụng cho cả phát và lọc thích ứng của radar. Bộ phát số sử dụng pha theo thời gian xác định trước để điều khiển tín hiệu. Các thông tin định trước này được lưu trong bộ nhớ hay được phát số bằng cách sử dụng các hằng số thích hợp. Bộ lọc tương ứng có thể thực hiện bằng cách sử dụng một bộ tương quan số cho bất cứ dạng sóng nào hoặc cho việc giãn xung FM tuyến tính. Điều hạn chế của việc số hoá là nó giới hạn băng thông dưới 100MHz. Nhưng việc nhân tần kết hợp với xử lí giãn sẽ tăng giới hạn của băng thông. Bộ lọc số tương ứng thường yêu cầu nhiều khối xử lí liên tiếp để mở rộng khoảng bao phủ. Thuận lợi của việc số hoá là các xung dài hoạt động ổn định. Các kết qủa rất ổn định trong các điều kiện hoạt động. Hình 14 cho biết việc quá trình số trong việc phát tín hiệu radar. Công nghệ này chỉ sử dụng cho dạng sóng điều tần hay dạng sóng mã đa pha. Còn với mã pha nhị phân thì có thể xử lí bởi những cách đơn giản hơn. giữ pha dạng sóng hoặc phát pha Điều chế cân bằng đơn biên biến đổi D/A lọc thông thấp lấy và giữ mẫu tổng Lựa chọn dạng sóng fc I(nτ) I(t) f(t) Q(nτ) Q(t) Hình 4.14 Phát sóng số Pha điều khiển các yếu tố cung cấp các mẫu số của thành phần pha không I và thành phần pha vuông góc Q. Hai tín hiệu này sẽ được chuyển sang dạng tương tự. Những mẫu pha này có thể xác định thành phần băng sóng cơ bản của sóng mong muốn hoặc xác định thành phần sóng trên sóng mang tần số thấp. Nếu dạng sóng là trên một sóng mang thì bộ điều chế cân bằng có thể không cần thiết và lúc đó các thành phần lọc sẽ được thêm vào. Mạch lấy và giữ mẫu có tác dụng loại các thành phần chuyển tiếp do việc thời gian không qua không ở bộ chuyển đổi D/A. Bộ lọc thông thấp có tác dụng làm mịn các thành phần tín hiệu tương tự giữa các mẫu sóng để tạo ra sự tương đương của tốc độ lấy mẫu sóng cao hơn. Tín hiệu ra sau khi qua bộ lọc thông thấp gồm hai thành phần I(t) và Q(t). Thành phần I(t) được điều chế ở sóng mang 0˚ và Q(t) được điều chế ở sóng mang dịch pha đi 90˚. Dạng sóng mong muốn là tổng của hai thành phần sóng mang điều chế ở 0˚ và 90˚. Khi các mẫu pha số bao gồm thành phần sóng mang thì thành phần I, Q ở trung tâm tần số sóng mang. Lúc này bộ lọc thông thấp có thể được thay thế bằng bộ lọc thông dải ở trung tâm tần số sóng mang. Dạng sóng phát có thể được nhân tần để đạt được một băng thông rộng hơn. Với sự nhân tần này các thành phần sai lệch sẽ được tăng lên bởi hệ số nhân và sẽ khó hơn trong điều khiển. Khi dạng sóng điều tần là đúng mong muốn, các mẫu pha theo kiểu vuông góc và có thể được phát bởi hai bộ tích hợp số. Đầu vào bộ tích hợp số thứ nhất xác định chức năng pha vuông góc. Đầu vào bộ tích hợp số thứ hai là đầu ra của bộ lọc số thứ nhất cộng với tần số sóng mang mong muốn. Sóng mang có thể xác định bởi giá trị ban đầu của bộ tích hợp số thứ nhất. Pha ban đầu mong muốn của dạng sóng là giá trị ban đầu của bộ tích hợp thứ hai hoặc có thể được thêm vào đầu ra bộ tích hợp thứ hai. 1.2. Bộ lọc số Trong hệ thống nén xung số ngoài việc phát số còn có bộ lọc số rất quan trọng. Các tín hiệu thu được khi mục tiêu phản xạ về sẽ được cho qua bộ lọc để tạo ra xung nén. Hình sau mô tả hoạt động của hai bộ lọc số. Một bộ xử lí tương quan, một bộ xử lí trượt. 1.2.1. Bộ lọc thích ứng số xử dụng bộ xử lí tương quan biến đổi furiê có điền 0 biến đổi furie ngược nhân các thành phần biến đổi furiê sóng tham chiếu xung nén sóng nhận được Hình 4.15 Bộ lọc số sử dụng bộ xử lí tương quan Bộ xử lí tương quan hoạt động trên nguyên tắc là phổ tín hiệu của sự kết hợp theo thời gian của hai dạng sóng bằng phổ tổng của hai tín hiệu đó. Nếu M mẫu được cung cấp cho bộ xử lí tương quan thì số mẫu trong biến đổi Furiê bằng M cộng với số mẫu trong sóng để so sánh. Các mẫu được thêm vào M được điền 0 trong sóng biến đổi Furiê. Đối với khoảng bao phủ mở rộng hoạt động xử lí tương quan phụ thuộc vào độ trễ của mẫu M giữa các hoạt động liền nhau. Bộ xử lí tương quan có thể được sử dụng cho bất kì dạng sóng nào và sóng để so sánh có thể được bù trong tần số Doppler để đạt được một bộ lọc thích ứng ở tần số Doppler này. 1.2.2. Bộ lọc thích ứng số xử dụng bộ xử lí trượt Bộ phân tích phổ hay bộ xử lí tương quan băng thông giảm bộ phát sóng trễ sóng thu được xung nén Hình 4.16 Bộ lọc số xử dụng bộ xử lí trượt Bộ xử lí giãn có thể giãn hay nén lại tỉ lệ thời gian của dạng sóng xung nén trong cửa sổ thời gian định trước. Công nghệ này có thể áp dụng cho mọi dạng sóng nhưng nó dễ sử dụng hơn với sóng điều tần tuyến tính FM. Nén theo thời gian không được áp dụng theo tình trạng của radar. Nó yêu cầu sự tăng băng thông đối với xung nén. Quá trình xử lí giãn sẽ được giới hạn theo sự mở rộng về mặt thời gian của sóng điều tần tuyến tính . 2. Nén xung sóng bề mặt (Surface-wave pulse compression ) Thiết bị nén xung SAW bao gồm một đầu vào và một đầu ra bộ biến đổi được gắn trên một phiến áp điện (thạch anh hay lithium niobate). Bộ chuyển đổi này hoạt động như một bộ chuyển đổi số. Nó gồm một màng mỏng kim loại được lắng đọng trên bề mặt có đặc tính sóng âm. Miếng kim loại mỏng được làm có dạng hình răng lược và có thể kiểm soát các tần số. Đầu vào bộ chuyển đổi biến đổi tín hiệu điện thành sóng âm với 95% năng lượng. Đầu ra bộ chuyển đổi rút ra những phần của sóng âm bề mặt và chuyển chúng thành tín hiệu điện. Năng lượng trong phương thức SAW tập trung ở sóng bề mặt. Tốc độ phổ biến của sóng bề mặt trong khoảng từ 1500 m/s tới 4000 m/s (tốc độ rất nhỏ so với vận tốc ánh sáng). Băng thông của thiết bị SAW lên tới 1GHz và trễ lên tới 200 μs. Dải động của thiết bị được giới hạn dưới 80 dB . Tuy nhiên điểm bất lợi của phương pháp SAW là độ dài của sóng bị giới hạn dưới 200 μs và mỗi dạng sóng lại yêu cầu một thiết kế khác nhau. Nhưng điểm thuận lợi của nó là độ rộng băng tần lớn, khả năng biến đổi tốt, giá thành thấp. Đầu vào Đầu ra fo - f0+ Hình 4.17 Một dạng chuyển đổi SAW ( khoảng cách các răng lược càng về sau càng gần nhau) Hình 17 mô tả bộ chuyển đổi SAW với đầu vào bộ chuyển đổi có băng rộng và đầu ra bộ chuyển đổi phân tán tần số. Tín hiệu đầu vào được chuyển thành sóng âm bề mặt. Đầu ra có tín hiệu có tần số thấp ban đầu và càng về sau càng tăng lên ( phụ thuộc vào vị trí các răng lược bộ chuyển đổi). IV. Bộ lọc và bộ xử lí tương quan số 1. Giới thiệu bộ lọc số có đáp ứng xung có chiều dài hữu hạn ( FIR) 1.1. Định nghĩa bộ lọc số Một hệ thống dùng để làm biến đổi sự phân bố tần số của các thành phần của một tín hiệu theo các chỉ tiêu đã cho được gọi là bộ lọc số. 1.2. Bộ lọc số có đáp ứng xung có chiều dài hữu hạn FIR ( Finite Impulse Response) Hệ thống đáp ứng xung có chiều dài hữu hạn tức là h(n) (đáp ứng xung của hệ thống) chỉ khác không trong một khoảng có chiều dài hữu hạn N ( từ 0 tới N-1) L[h(n)] = [0, N-1] = N h(n) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 n Hình 4.18 Đáp ứng xung với chiều dài hữu hạn N=7 Đối với bộ lọc số FIR chúng ta thấy có những thuận lợi là có khả năng thực hiện các bộ lọc pha tuyến tính, có khả năng nhận được nhiễu tính toán khá nhỏ, nhưng lại có điều bất lợi là bậc của bộ lọc khá cao để nhận được bộ lọc có cùng chỉ tiêu kĩ thuật so với các bộ lọc loại khác. 2. Bộ xử lí tương quan số Phương thức nén xung sử dụng hàm tương quan số thường được sử dụng cho các dạng sóng mã pha nhị phân. Đây là dạng sóng mà xung dài khi mã hoá được chia thành các xung phụ có độ dài bằng nhau. Dạng sóng được mã hoá là một chuỗi các xung 0, 1 hay 1, -1. Tương ứng với nó là các pha 0˚ hay 180˚ . 2.1. Định nghĩa Bộ tương quan số được là một hệ thống dùng để so sánh hai tín hiệu theo biểu thức sau: rxy = với x(n) là dãy tín hiệu thứ nhất y(n) là dãy tín hiệu thứ hai rxy(n) là hàm tương quan của hai tín hiệu Nếu như hàm x(n) và y(n) là một thì lúc đó rxx(n) là hàm tự tương quan của tín hiệu vào. Hàm tự tương quan bao giờ cũng đạt cực đại tại gốc toạ độ. 2.2. Bộ tương quan số với hệ số tham chiếu cố định Bộ tương quan này có cấu tạo như sau . . . . . . . Σ an an-1 a3 a2 a1 Chuỗi vào Xung nén Hình 4.19 Cấu tạo bộ xử lí tương quan số với hệ số tham chiếu cố định Bộ xử lí tương quan này gồm một bộ tổng, một thanh ghi dịch (thnh ghi này có số tầng bằng với số xung phụ của xung dài) và các trọng số tham chiếu a1, a2,…, an. Các hệ số này bằng 1 hoặc -1. Các hệ số này phụ thuộc vào chuỗi tham chiếu. Chuỗi tham chiếu ở đây chính là chuỗi nhị phân của xung dài đã mã hoá. Chuỗi tín hiệu vào là chuỗi nhị phân của xung dài truyền được truyền đi và được thu về. ở đây các chuỗi liên tục được ghi vào thanh ghi dịch. Đầu ra của mỗi tầng được nhân với các hệ số tương ứng. Các tín hiệu sau đó được đưa vào bộ tổng. Đầu ra bộ tổng là các xung nén. Hình 4.20 Quá trình xử lí tương quan ở bộ xử lí tương quan với hệ số cố định 2.3. Bộ tương quan số có hệ số tham chiếu thay đổi thanh ghi tham chiếu an a3 a2 a1 Bộ đếm so sánh Chuỗi tham chiếu Xung nén Chuỗi vào thanh ghi tín hiệu Hình 4.21 Bộ tương quan số với hệ số thay đổi Bộ này gồm hai thanh ghi dịch và một bộ đếm so sánh. Một thanh dùng để chứa các chuỗi tham chiếu, một thanh dùng để chứa các chuỗi vào. Các chuỗi tham chiếu này không cố định. Nó thay đổi theo từng xung truyền dẫn. Các phần tử của chuỗi tham chiếu được điền đầy vào thanh ghi chứa chuỗi tham chiếu. Chuỗi vào được ghi liên tục vào thanh ghi dịch tín hiệu. Bộ đếm so sánh sẽ lấy tổng của các phần tương ứng trừ đi tổng của các phần không tương ứng giữa các tầng thanh ghi . Đầu ra sẽ cho ra xung nén. V. Nén xung trong radar ATCR 33S-DPC 1. Giới thiệu Kĩ thuật nén xung liên quan đến việc mã hoá sóng khi phát và việc xử lí tín hiệu phản hồi thu được để có một xung hẹp. Như vậy hệ thống radar sẽ có độ phân giải của xung hẹp nhưng lại vẫn giữ được công suất phát với xung dài. Việc sử dụng xung dài cho hiệu qủa cao đối với các radar có công suất trung bình. Nó tránh được việc phát tín hiệu với công suất đỉnh cao (điều này có thể gây ra quá tải cho các đường kết nối của hệ thống hay gây ra cháy không khí và tạo áp suất cao với các thiết bị dẫn). Công suất trung bình của radar phụ thuộc vào cự li, nó có thể tăng mà không cần tăng tần số lặp lại xung PRF do vậy nó giảm được những khoảng không mập mờ của radar. Cuối cùng với việc các radar sử dụng kĩ thuật này sẽ giảm được tác động từ nhiễu bên ngoài, nhiễu từ các tín hiệu phát khác vì các tín hiệu này không giống với các tín hiệu được mã hoá khi truyền đi. Điều này hơn hẳn các loại radar tryền thống . 2. Bộ phát số Các bộ phát số sử dụng thông tin pha theo thời gian được định trước cho việc điều khiển tín hiệu. Các thông tin này thường được phát theo kiểu số bằng việc sử dụng các hằng số được ghi trong các bộ nhớ thường trú hoặc được cung cấp từ bộ nhớ của hệ thống. Tuy nhiên việc số hoá này sẽ giới hạn băng tần dưới 100MHz. Ưu điểm của phương pháp này là các dạng sóng có thời gian dài không phải là một vấn đề khó giải quyết, kết quả của phương pháp này rất ổn định trong nhiều cự li và trong nhiều điều kiện hoạt động. Hình sau mô tả quá trình phát xung số trong radar. Lựa chọn dạng sóng fc giữ pha dạng sóng hoặc phát pha Điều chế cân bằng đơn biên biến đổi D/A lọc thông thấp lấy và giữ mẫu tổng I(nτ) I(t) f(t) Q(nτ) Q(t) Thành phần điều khiển pha cho phép lấy mẫu với các thành phần pha I và pha Q. Chúng sẽ được chuyển đổi sang các thành phần tương tự. Các mẫu pha này sẽ xác định các thành phần trong băng cơ bản của sóng mong muốn. Các mạch lấy và giữ mẫu có tác dụng loại bỏ các thành phần chuyển tiếp. Các thành phần I(t) và Q(t) được điều chế trên hai sóng mang tương ứng là sóng mang 0˚ và sóng mang 90˚ . Dạng sóng mong muốn sẽ là tổng của hai sóng mang này. 3. Nguyên tắc nén xung số Hình 4.22 Phương thức hoạt động bộ lọc nén xung Nén xung trong radar ATCR 33S-DPC liên quan đến dạng sóng mã hoá trong chức năng bộ phát truyền dẫn, kiểm tra tín hiệu và nén xung có bù STC và các tác dụng méo dạng sóng trong bộ xử lí tín hiệu. Tín hiệu truyền dẫn ở đây là tín hiệu điều tần không tuyến tính ( nonelinear FM). Có hai dạng xung ngắn và dài được truyền đi. Cả hai dạng này đều được điều tần không tuyến tính. Dạng xung dài có độ rộng xung là 100 μs và dạng xung ngắn có độ rộng xung là 10 μs. Mục đích của việc truyền các xung ngắn là để bao phủ những khoảng cách gần của radar mà những xung dài không có tác dụng trong khoảng này. Độ rộng xung T = 100 μs với tách cự li dài T = 10 μs với tách cự li ngắn Mã dạng sóng Chirp Kiểu điều chế Điều tần phi tuyến Độ dài xung phụ τ = 1 μs Nén xung số trong radar được thực hiện sau khi tín hiệu phản xạ về được chuyển đổi sang dạng số. ở đây người ta sử dụng các bộ lọc thích ứng để thực hiện việc nén xung số. Bộ lọc được sử dụng ở đây là bộ lọc có đáp ứng xung có chiều dài hữu hạn FIR ( Finite Impulse Response). Quá trình xử lí ở đây được thực hiện bởi bộ lọc FIR tương đương với việc biến đổi ngược tín hiệu được tạo ra ở phía phát. Quá trình nén xung sẽ tạo ra các xung phụ với độ rộng là 1 μs . Với các xung phụ như vậy có thể phân biệt tín hiệu phản xạ về trong một nửa chu kì ( thường là 533ns). Trong việc thực hiện các hoạt động nén xung, các mẫu tín hiệu (vevtor) đều ở dạng phức. Các bộ lọc FIR cần có các trọng số tín hiệu ở dạng phức. Mỗi bộ lọc có khả năng xử lí lớn nhất lên tới 256 mẫu phản xạ về. Quá trình xử lí ở đây là nhân các mẫu vector tín hiệu với các vector trọng số để xắp xếp pha của các mẫu, kết hợp và khôi phục biên độ ban đầu của chúng. Quá trình thực hiện các hàm nén xung nhìn chung là như sau: Sout = Σ Si * Wi với Sout = tín hiệu nén ở sạng phức Si = vector tín hiệu dạng phức Wi = vector trọng số dạng phức i = 1, 2, 3,….., 256 Quá trình nén xung số có tỉ lệ nén là : CR = 100/0,533 = 187 với sóng cự li dài CR = 10/0,533 = 18,7 với sóng cự li ngắn Các bộ lọc FIR sử dụng cho nén xung xử lí 256 mẫu với cự li dài và 56 mẫu với cự li ngắn. 4. Hoạt động nén xung số Hình 4.23 ở dưới sẽ mô tả hoạt động nén xung số trong máy thu radar ATCR 33S-DPC. Chức năng nén xung số của radar được thực hiện cả ở tín hiệu mục tiêu và thời tiết. Tín hiệu từ bộ chuyển đổi A/D được đưa tới bộ DIO ( Digital input/output). Tại đây chức năng đầu tiên của bộ này đối với tín hiệu là chức năng chống STC (Anti - STC). Chức năng STC có trong khối FER của máy thu. Nó xử lí để những tín hiệu mạnh ở mức RF nằm trong dải động của máy thu. Tuy nhiên mức suy hao do STC tạo ra đối với tín hiệu là khác nhau theo tần số. Các tín hiệu ở đây là các tín hiệu điều tần không tuyến tính. Điều này dẫn đến quan hệ về biên độ của các thành phần tần số khác nhau trong tín hiệu điều tần phi tuyến sẽ bị thay đổi do méo tín hiệu. Vì quá trình nén xung có liên quan tới pha của các mẫu tín hiệu điều tần không tuyến tính theo một phương thức được thiết lập trước nên việc các tín hiệu tới nén xung phải có pha đúng là rất quan trọng. Nếu các mẫu có pha đúng thì sau khi nén xung sẽ cho một kết quả đúng. Do vậy các tín hiệu trước khi được đưa vào nén xung phải được xử lí theo một luật gọi là luật đảo STC (luật này cũng tính toán đến méo trong tín hiệu). Thực hiện luật Anti-STC sẽ chuẩn lại tín hiệu, sử các dạng méo xuất hiện trong tín hiệu. Cũng như luật STC luật Anti-STC cũng khác biệt với các khoảng các khác nhau, góc ngẩng khác nhau, tín hiệu chính hay phụ, tín hiệu mục tiêu hay thời tiết. Tín hiệu sau khi được chuẩn lại bằng luật STC thì sẽ được đưa tới bộ nén xung DPC (Digital pulse compresion). Bộ DPC logic sẽ thực hiện chức năng nén xung này. Chức năng nén của bộ DPC logic đối với các xung dài 100 μs và xung ngắn 10 μs là khác nhau. Xung ngắn có tần số điều tần lên cõn xung dài thì có tần số điều tần xuống. Hoạt động của bộ lọc FIR quay pha của mẫu tín hiệu điều tần không tuyến tính đối với hai xung khác nhau là khác nhau. Một tín hiệu chọn từ bộ xử lí dữ liệu được đưa đến bộ DPC logic giúp cho nó chọn lựa xử lí nén xung. Bộ lọc FIR trong khối DPC logic nhận các mẫu tín hiệu điều tần không tuyến tính ở một khoảng cách khối (533 ns). Mỗi mẫu có giá trị ở một điểm khác nhau trong thời gian tín hiệu phản xạ về. Các mẫu này đều có tần số, pha khác nhau phụ thuộc vào việc điều tần ở tín hiệu phát. Bộ lọc FIR sẽ chuẩn lại các pha để xắp xếp các thành phần vector mẫu tín hiệu chẳng hạn như khi các thành phần được xắp xếp và cộng lại thì kết quả là tín hiệu có giá trị trong cự li khối mới và có pha như thể là tín hiệu truyền dẫn chưa được điều tần. Để thực hiện nén xung, bộ lộc FIR nhân các vector tín hiệu mẫu với các vector trọng số (tất cả đều là số phức). Kết quả là sẽ có một thành phần thực và một thành phần ảo. Những thành phần này sẽ ra ngoài bộ DPC theo hai đường. Hoạt động loại suy hao STC khỏi tín hiệu mẫu được htực hiện để chắc chắn các mẫu tín hiệu không bị méo khi tới nén xung. Tuy nhiên vẫn cần thiết phải thêm suy hao STC một lần nữa để chắc chắn tín hiệu nén xung nằm trong dải động của bộ xử lí tín hiệu. Việc thêm suy hao STC được thực hiện trên hai thành phần thực và ảo của tín hiệu được nén xung. Đầu ra từ khối DPC sau đó lại trở lại vào khối DIO. Trong suốt quá trình truyền dẫn, tín hiệu đầu tiên được truyền là một xung ngắn và xung dài chỉ được truyền sau 100 μs sau khi quá trình truyền xung ngắn kết thúc. Điều này làm cho tín hiêu phản xạ về sau 100 μs là tín hiệu của xung ngắn. Trong khi truyền dẫn một xung dài, tín hiệu phản xạ về không được nhận bởi máy thu trong 100 μs. Nhưng trong 100 μs này tín hiệu trả về được tiếp thu tại máy thu là của xung ngắn. Sự tiếp nhận xung phản xạ của xung dài sẽ bắt đầu tới máy thu sau 100 μs sau khi bắt đầu truyền xung dài. Để xắp xếp cá tín hiệu phản xạ về của xung ngắn và xung dài thì các tín hiệu phản xạ về được lưu trong khối DIO. Khối DIO gửi tín hiệu phản xạ của xung dài ra ngoài tức thời (không trễ), còn đối với xung ngắn là sau 200 μs (trễ 200 μs) . Vì thế các xung phản xạ ngắn dài được gửi ra đồng thời mà không có khoảng cách về thời gian. Tuy nhiên các tín hiệu phản xạ về của xung ngắn hay xung dài cũng không quan trọng lắm đối với quá trình tiếp nhận và xử lí mục tiêu. Tất cả những gì mà radar cần thiết là tín hiệu phản xạ về từ khoảng cách nhỏ nhất tới khoảng cách lớn nhất của nó (trong phạm vi hoạt động của radar). Tín hiệu sau khi được gửi ra khỏi khối DIO sẽ được gửi đến chuyển mạch kênh (Channel redundacy switch). Chuyển mạch này cho phép kết nối đầu vào của chúng với bộ lọc thích nghi liên tục (CAFEE) của kênh mục tiêu hoặc của kênh thời tiết. Đầu ra của chuyển mạch được chia làm hai đường : bộ CAFEE và bộ tích phân kết hợp. Hình 4.23 Hoạt động nén xung trong máy thu radar ATCR 33S-DPC Chương V Tìm hiểu chức năng và hoạt động của máy thu Radar sơ cấp ATCR 33S – DPC Chức năng thu nhận tín hiệu của radar được nhận ra với 4 kênh thu. Chúng được chia thành hai nhóm, mỗi nhóm có hai kênh thu. Mỗi nhóm đều có bộ xử lí tín hiệu và bộ xử lí dữ liệu. Một nhóm được coi là kênh chủ còn nhóm kia là kênh tớ. Nhưng vai trò chủ tớ của mỗi nhóm đều có thể thay đổi nếu cần thiết. Máy thu ở đây nhận tín hiệu phản xạ về và đổi tần lần thứ nhất đổi tín hiệu đó xuống trung tần là 640 MHz rồi sau đó đổi tần lần hai xuống tín hiệu trung tần 30 MHz. Máy thu xử lí các tín hiệu phản xạ về và đưa ra tín hiệu video tương tự. Chúng sẽ được gửi tới bộ xử lí tín hiệu và tại đây chúng được chuyển từ dạng tương tự sang dạng số rồi tiếp tục được xử lí để đưa ra các thông tin về mục tiêu hay thời tiết. I. Hệ thống RF 1. Chuyển mạch thu phát và chuyển mạch dẫn sóng ( Duplexer and Waveguide transfer switches) (Tham khảo phụ lục hình 5) Bộ chuyển mạch thu phát (Duplexer) là thiết bị dùng để cách li khối FER với tín hiệu phát. Nhờ có bộ Duplexer mà bộ khuyếch đại tạp thấp LNA trong khối FER không bị ảnh hưởng bởi tín hiệu phát. Trong quá trình nhận tín hiệu về bộ Duplexer cho phép máy thu thu trực tiếp tín hiệu về mà không bị chia vào máy phát. Bộ chuyển mạch dẫn sóng được điều khiển bởi bộ xử lí dữ liệu. tín hiệu RF nhận được (tín hiệu đưa về của chùm mục tiêu chính/phụ, chùm thời tiết chính/phụ) được đưa tới các đầu vào của hai bộ chuyển mạch dẫn sóng. Trong điều kiện hoạt động bình thường thì chùm tín hiệu mục tiêu chính được đưa vào khối FER (chính) thuộc kênh A. Chùm tín hiệu thời tiết chính được đưa vào khối FER (chính) thuộc kênh B. Nhưng với các lệnh từ bộ xử lí dữ liệu được gửi tới các chuyển mạch dẫn sóng thì chùm tín hiệu mục tiêu chính có thể được cho đi tới khối FER chính thuộc kênh B, chùm tín hiệu thời tiết chính có thể được đưa tới khối FER chính thuộc kênh A. 2. Khối FER ( Front-end Receiver) Có tất cả 4 khối FER được sử dụng trong 4 kênh nhận tín hiệu. Chúng đều giống nhau y hệt và có cấu tạo như sau: + Bộ bảo vệ máy thu + Bộ khuyếch đại tạp thấp LNA + Bộ lọc thông dải 2700/2985 MHz + Bộ cách li RF + Bộ trộn + Bộ lọc thông thấp + Bộ lọc thông dải STALO + Bộ chia công suất Hình 5.1 Sơ đồ khối FER 2.1. Bộ khuyếch đại nhiễu thấp (Low noise Amplifier) Đây là tầng đầu tiên tiếp xúc với tín hiệu phản xạ về. Nó có hệ số nhiễu thấp (ở 25˚C