Radar.pdf

ĐỖ TRỌNG TUẤN (Chủ biên),
TRỌNG THANH, HÀ DUYÊN TRUNG,
CK.0000059818

NG XUÂN QUANG, PHẠM VĂN TUÂN


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
ĐỎ TRỌNG TUẤN (Chủ biên)
HÁN TRỌNG THANH, HÀ DUYÊN TRƯNG
PHƯƠNG XUÂN QUANG, PHẠM VĂN TUÂN

KỸ THUẬT RADAR
VÀ

ĐỊNH VỊ BẰNG VỆ TINH
■

■

■


LỜI NĨI ĐẦU
Giáo trình “Kỹ thuật Radar và định vị bằng vệ tinh” bao gồm hai phần. Phần

một trình bày về kỹ thuật Radar, tập trung giới thiệu các vấn đề cơ bản về Radar: đặc
điểm mục tiêu Radar, phương pháp xác định tham số mục tiêu Radar, kỹ thuật quan sát
không gian, cấu trúc, nguyên lý hoạt động của trạm Radar và ứng dụng. Giáo trinh
cung cấp kiến thức nền tảng về lý thuyết phân tích và thiết kế hệ thống Radar cho sinh
viên ngành điện tử viễn thông. Ngồi ra giáo trình cịn đưa ra các ví dụ và bài tập dưới
dạng toán học cũng như sử dụng phần mềm Matlab giúp sinh viên dễ dàng tiếp cận lý
thuyết và thực hành qua phần mềm mơ phịng. Phần hai của giáo trình giới thiệu về hệ
thống định vị vệ tinh toàn cầu gồm hệ thống GPS và hệ thống GALILEO. Phần này
cung cấp các kiến thức nền tảng về kỹ thuật định vị sử dụng vệ tinh và các hệ thống
tăng cường định vị vệ tinh bố trí trên mặt đất, trên máy bay hoặc trong khơng gian.
Nhóm tác giả chân thành cảm ơn Bộ môn Kỹ thuật thông tin, Viện Điện tử Viễn
thông đã giúp đỡ và tạo điều kiện để hồn thành giáo trình này.
Trong lần xuất bản đầu tiên nhằm đáp ứng yêu cầu đào tạo chuyên ngành Điện
tử Hàng Không Vũ trụ tại Viện Điện từ Viễn thông, Đại học Bách Khoa Hà Nội, giáo
trình chắc khơng tránh khỏi một số hạn chế. Chúng tôi xin cảm ơn và trân trọng tiếp
thu các ý kiến đóng góp và phản biện về nội dung và hình thức của giáo trình. Mọi ý
kiến đóng góp xin gửi về Viện Điện tử Viễn thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội,
số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội.

Các tác giả

3


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi

phi

MỤC LỤC

Lời nói đằu......................................................................................................3

PHÀN I. KỸ THUẬT RADAR
Chương 1. TỔNG QUAN VÈ R A D A R ............................................................. 7
1.1. Khái niệm .....................................................................................................................7
1.2. Mục tiêu R a d a r.......................................................................................................... 8

1.2.1. Khái n iệ m ................................................................................................... 8
1.2.2. Tham số mục tiêu Radar trong hệ tọa độ hai ch iề u ...........................9
1.2.3. Tham số mục tiêu Radar trong hệ tọa độ ba chiều............................ 9
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.

Tần số R ad ar............................................................................................................10
Cự ly R a d a r.............................................................................................................. 14
Độ phân giải cự ly ...................................................................................................17
Tằn số Doppler..........................................................................................................19
Phản loại R adar........................................................................................................ 25

1.7.1.
1.7.2.
1.7.3.
1.7.4.

Phân loại theo tính năng ứng dụng..................................................... 25
Phân loại theo cách thu thập thơng tin từ phía mục t iê u ............... 25
Phân loại theo phương thức bức xạ tín h iệ u .................................... 26
Phân loại theo vị trí điểm đặt máy phát và máy thu của hệ thống
R a d a r..!.............!............................ ............................................. ...........27
1.7.5. Phân loại theo ứng dụng........................................................................28
1.8. Nguyên lý nhận tin tức về mục tiêu R ad ar...................................................... 29

1.8.1.
1.8.2.
1.8.3.
1.8.4.

Xử
Xử
Xử
Xử

lý
lý
lý
lý

cấp
cáp
cấp
cáp

1

2
3
4

-

Phát hiện mục tiê u ........................................................ 29
Đo đạc tham số mục tiêu R a d a r....................................31
Phân biệt mục tiê u ........................................................ 33
Hỏi đáp, nhận biết mục tiê u ........................................ 34

1.9. Tính năng ứng dụng và kỹ thuật cùa một trạm R a d a r.............................. 35

1.9.1. Tính năng ứng dụng............................................................................... 35
1.9.2. Tính năng kỹ th u ậ t..................................................................................36
1.10. ứng dụng kĩ thuật Radar trong ngành điện từ hàng

k h ô n g ................. 36

1.10.1. Nhiệm vụ và chức năng chính của điện tử hàng k h ô n g ..............36
1.10.2. Mơ hình một tuyến b a y ....................................................................... 38
Bài tậ p ................................................................................................................................. 40

Chương 2. PHƯƠNG TRÌNH RADAR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1
2.1. Hiện tượng bức xạ thứ c ấ p ................................................................................. 41
2.2. Đặc trưng cùa mục tiêu R a d a r........................................................................... 42
2.3. Diện tích phản xạ hiệu dụng R C S .............................................
43
2.4. Diện tích phản xạ hiệu dụng Radar của một số đối tượng cơ b ả n ......46

2.4.1. Bề mặt hình c ầ u ................................. ..................... ........
2.4.2. Bề mặt E llip s o id ..................................................

ị

46
48


2.4.3. Khảo sát RCS của tấm phẳng trò n ..................................................... 49
2.4.4. Hình nón c ụ t.............................................................................................50
2.4.5. Hình t r ụ .....................................................................................................53
2.5. Bức xạ thứ cấp cùa mục tiêu thực t ế ............................................................... 54
2.6. Phương trình R a d a r.............................................................................................. 55

2.6.1. Phương trình Radar chủ động sơ c ấ p ............................................... 55
2.6.2. Khảo sát phương trình Radar băng mơ p hỏ n g ................................ 59
2.6.3. Một số ví dụ tính toán.............................................................................60
Bài tậ p ......... .......................................................................................................................62

Chương 3. KIẾN TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG RADAR................... 64
3.1. Radar s ơ c ấ p ............................................................................................................ 64

3.1.1. Mỏ hình, sơ đồ khối Radar sơ cấp tập trung bức xạ x u n g ......... 64
3.1.2. Biểu đồ thời gian và nguyên lý làm việc của R adar........................ 66
3.2. Radar th ứ c ấ p ..........................................................................................................69

3.2.1. Sơ đồ khối hệ th ố n g ............................................................................... 70
3.2.2. Nguyên lý làm v iệ c ..................................................................................71
3.3. Quan sát m ục tiêu R a d a r..................................................................................... 75

3.3.1. Không gian quan s á t..............................................................................75
3.3.2. Chu kỳ quét cánh sóng Tqcs và vận tốc quét cánh sóng Vqcs ..77

Chương 4. XÁC ĐỊNH THAM số MỤC TIÊU...............................................80
4.1. Đo tham số cự l y .................................................................................................... 8 0

4.1.1.
4.1.2.
4.1.3.
4.1.4.
4.1.5.

Các phương pháp đo cự ly ................................................................ 80
Phương pháp p h a ...................................................................................82
Phương pháp tần s ố .............................................................................. 83
Đo cự ly bằng phương pháp x u n g ...................................................... 90
So sánh các phương pháp đo cự ly....................................................98

4.2. Đo vận tốc xuyên tâ m .......................................................................................... 98

4.2.1. Đo vận tốc xuyên tâm bằng máy đo vận tốc theo quán tín h .......98
4.2.2. Đ o vận tốc xuyên tâm từ R a d ar...........................................................98

PHÀN II. KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ BÀNG VỆ TINH
Chương 5. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ BÀNG VỆ TINH....................100
5.1. S ơ lư ợ c p h ép định vị bằng vệ t in h .............................................................. 101
5.2. Nguyên lý đo cự ly trong phép định vị vệ tin h ............................................. 103

5.2.1.

5.2.2.
5.2.3.
5.2.4.
5.2.5.

Các khái niệm và nguyên lý cơ b ả n .......................................................103
Phương pháp truyền sóng điện t ừ .........................................................104
Phương pháp đo giả cự ly.......................................................................106
Phương pháp đo sóng mang liên tục.....................................................108
Phương pháp đo pha phách sóng mang............................................... 111

5.3. Các nguồn sai s ố .................................................................................................. 113

5.3.1. Đồng hồ vệ tin h ........................................................................................ 114
5.3.2. Đồng hồ máy thu...................................................................................... 114
5.3.3. Sai số quĩ đạo vệ tin h ..............................................................................115

5


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
5.3.4.
5.3.5.
5.3.6.

5.3.7.
5.3.8.
5.3.9.

Sai số do tầng điện ly.............................................................................. 115
Sai số do tầng đối lưu............................................................................. 116
Nhiễu đa đường...................................................................................... 116
Các sai số ờ máy thu.............................................................................. 116
Mức suy giảm độ chính xác hình học (GDOP).....................................116
Sai số nhân tạo do sử dụng tính chọn lọc (Selective Availablỉlity).... 117

5.4. Cảu hỏi ơn t ậ p ............................................. ....................................................... 117

Chương 6. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH TOÀN CÀU GPS....................118
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
6.6.
6.7.
6.8.

Khái quát về hệ thống G PS................................................................................118
Chức năng và quỹ đạo vệ t in h .........................................................................120
Cấu trúc tín hiệu G P S ..........................................................................................120
Đặc tính của tín hiệu G P S .................................................................................. 121
Phương pháp tạo mã C /A ................................................................................... 122
Bản tin dẫn đường G P S ...................................................................................... 123
Dịch tần D oppler....................................................................................................126

Cảu hỏi ôn tậ p ........................................................................................................ 127

Chương 7. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH TOÀN CẢU GALILEO.............. 128
7.1. Giới thiệu về hệ thố n g ..........................................................................................128

7.1.1. Khái quát ch u n g ........................................... ;.................................... 128
7.1.2. Các dịch vụ cho người sử dụng........................................................ 129
7.2.
7.3.
7.4.
7.5.

Tín hiệu G alileo..................................................................................................... 129
Phương thức điều chế B O C ............................................................................. 132
cắu trúc bản tin G a lile o ..................................................................................... 134
Câu hỏi ôn tậ p ....................................................................................................... 135

Chương 8. CÁC HỆ THÓNG TĂNG CƯỜNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH............. 136
8.1. Khái quát chung.....................................................................................................136
8.2. Hệ thống tăng cường trên máy bay A B A S .................................................... 136

8.2.1. Chức năng cùa hệ thống A B A S ......................................................... 136
8.2.2. Đánh giá hệ thống A B A S .....................................................................137
8.3. Hệ thống tăng cường trên mặt đất G B A S ..................................................... 137

8.3.1.
8.3.2.
8.3.3.
8.3.4.

Chức n ă n g ............................................................................................. 137
Cấu trúc và nguyên lý hoạt đ ộ n g .......................................................138
Cấu trúc dữ liệu G BAS.........................................................................139
Đánh giá hệ thống G BAS.................................................................... 140

8.4. Hệ thống tăng cường không gian S B A S ........................................................140

8.4.1. Chức n ă n g .............................................................................................. 141
8.4.2. Cấu trúc và nguyên lý hoạt đ ộ n g ....................................................... 141
8.4.3. Cấu trúc dữ liệu......................................................
154
8.4.4. Các phương thức áp dụng dữ liệu S B A S ........................................156
8.4.5. Đánh giá hệ thống.......................................................................
171
8.4.6. Việc thực hiện và áp dụng hệ thống SBAS trên thế g iớ i.....................172

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................... ................ .
DANH MỤC CHỮ VIÉT

6

..

...175


PHẦN I - KỸ THUẬT RADAR

Chương 1
TỔNG QUAN VÈ RADAR

1.1. KHÁI NIỆM
Radar là kỹ thuật và hệ thống thiết bị điện tử sử dụng sóng vơ tuyến để phát hiện
và xác định vị trí của các vật thể, mục tiêu ưong vùng không gian quan sát. Thuật ngữ
Radar, viết tắt từ cụm từ Radio Detection And Ranging, với nghĩa là tìm kiếm và đo
đạc bằng sóng vơ tuyến điện, được sử dụng đầu tiên trong hải quân Mĩ vào năm 1940.
Từ Thế chiến II khoa học Radar bắt đầu phát triển, chủ yếu phục vụ cho chiến tranh.
Ngày nay, Radar đã và đang được ứng dụng mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực dân sự như
điều khiển không lưu trong ngành hàng không, giám sát tốc độ trong giao thông giám
sát khí tượng địa hình, dự báo thời tiết... Hiện nay, Radar có thể hiểu là thuật ngữ
chung cho các hệ thống phát hiện, dị tìm, thăm dị vị trí của các vật thể hay mục tiêu
bằng các dạng năng lượng khác nhau, khơng nhất thiết là sóng điện từ như sóng âm,
sóng ánh sáng, hay sử dụng năng lượng nhiệt. Kỹ thuật Radar ngày càng được mở rộng
và úng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, như dùng sóng điện từ thăm dò dưới lòng
đất (Radar địa thám), thăm dò dự báo thời tiết (Radar thời tiết); dùng sóng âm thăm dò
trong cơ thể người (siêu âm), thăm dò dưới lòng nước sử dựng kỹ thuật SONAR. Hệ
thống Radar phát hiện và đo đạc tham số mục tiêu từ xa thơng qua hệ thống phát, thu
và xử lý sóng điện từ. Nguyên lý cơ bản của Radar là bộ phát sóng bức xạ sóng điện từ
định hướng trong vùng khơng gian quan sát. Nguồn năng lượng sóng điện từ gặp các
đối tượng (mục tiêu Radar) sẽ phản xạ một phần năng lượng về hướng thiết bị thu sóng
điện từ của trạm Radar. Sau khi được khuếch đại ở thiết bị thu, các tín hiệu phản xạ cần
thiết sẽ được tách ra để đưa vào khối phân tích và xử lý tín hiệu Radar thu được. Căn
cứ vào sự thay đổi thơng sổ của hai tín hiệu phát và tín hiệu thu được, hệ thống Radar
có thể xác định được vị trí của mục tiêu và các thơng tin khác về mục tiêu (như vận tốc,
quỹ đạo...)

7


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho

kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi

Năng lượng
phản xạ

Nảng lượng
chiếu xạ

Trạm Radar

Hình 1.1. Nguyên lý R adar

1.2. MỤC TIÊU RADAR
1.2.1. Khái niệm
Mục tiêu cùa Radar bao gồm tất cả các đối tượng có khả năng phản xạ sóng
điện từ nam trong vùng không gian quan sát của hệ thống Radar. Mục tiêu Radar rất đa
dạng và có thể được phân thành hai loại tổng quát là mục tiêu nhân tạo: mục tiêu trên
không (như máy bay, tên lừa...), mục tiêu trên mặt đất (như xe ôtô, xe tăng), trẽn mặt
nước (như các loại tàu, thuyền...) và mục tiêu có nguồn gốc từ thiên nhiên (như đám
mây, đàn chim, các hành tinh...). Hình 1.2 minh họa mục tiêu Radar trên khơng được
phát hiện trong vùng khơng 2Ìan quan sát của hệ thống Radar lẳp đặt trên tàu thủy.

Mục tiêu
Radar
Hướng
chinh Bắc

.Ĩ1-

Hình 1.2. Minh họa mục tiêu R adar

8


1.2.2. Tham số mục tiêu Radar trong hệ tọa độ hai chiều
Xét mặt phàng phương vị là mặt phang nằm ngang tiếp xúc với bề mặt trái đât
nơi đặt Radar. Mặt phẳng phương vị chúa bốn phương Đông, Tây, Nam, Bắc tương
ứng với bốn chữ cái viết tắt là E (East), w (West), s (South), N (North).
Vị trí toạ độ của mục tiêu M trên mặt phang phương vị, được xác định bời các
thơng số:
N

- Cự ly R: là khồng cách giữa mục tiêu và trạm Radar theo tầm nhìn thẳng
LOS (Light O f Sight);
- Góc phương vị cpM: là góc tạo bỡi hướng mục tiêu và hướng chuẩn là hướng
chính Bấc.
Tọa độ mục tiêu Radar M tham chiếu với gốc o tương ứng với vị trí đặt trạm
Radar được xác định như sau:
A R=ÕM
M ^R- ^ [ (p l = NOM

(1.1)

Sau khi đo đạc hai thông số trên ta xác định được vị trí của M trong mặt phang
phương vị. Mục tiêu M được xác định trong các hệ thống Radar Đất - Đất, Biển - Biển
sử dụng hệ toạ độ Decartes hai chiều. Bộ tham số (R, Ọm) là bộ tham số toạ độ chưa

xác định tính động của mục tiêu. Đe xác định tính động của mục tiêu cần bổ sung thêm
thông số chuyển động là vận tốc xuyên tâm Vxt .

1.2.3. Tham số mục tiêu Radar trong hệ tọa độ ba chiều
Mặt phẳng nằm ngang tiếp xúc với bề mặt đất chứa đài Radar gọi là mặt phẳng
phương vị, •ơên mặt phẳns phương vị trạm Radar đặt tại gốc o . hướng chuẩn là hướng
Bắc (N). Các mặt phẳng vng góc với mặt phang phương vị gọi là mặt phẳng tà (hay
mặt phẳng đứng).

9


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi

Hình 1.4. Toạ độ mục tiêu trong khơng gian ba chiều

VỊ trí hay toạ độ của mục tiêu M được xác định bời các thông số sau :
Cự ly (Range) R = OM : được xác định là khoảng cách từ trạm Radar đến mục
tiêu M theo tầm nhìn thẳng.
Góc phương vị (azimuth angle): (Ọ° = NOM' là góc hợp bởi hướng mục tiêu và
hướng Bắc ưong mặt phẳng phương vị.
Góc tà (elevation angle): ß ° = MÕM' là góc hợp bởi đường cự ly R và hình
chiếu của đường cự ly trên mặt phẳng phương vị.
Bộ tham số (cp°; ß°) gọi là toạ độ góc hay hướng của mục tiêu M.

Độ cao H = M M ' = D.sin ß °
Nếu biết góc ngẩng ß° ta có thể xác định được độ cao H và ngược lại. Vậy vị trí
của mục tiêu được xác định bời ba thơng số (D, (D, (p°, ß°) dùng để xác định vị trí mục tiêu nằm xa trái đất do H lớn khó xác định
chính xác cịn bộ tham số (D, cp°, H) dùng để xác định vị trí mục tiêu nằm gần trái đất
như đám mây, vùng khí áp, máy bay...
Để xác định tính động của mục tiêu ta dùng thông số là vận tốc xuyên tâm khối
của mục tiêu (hướng xuyên tâm là hướng chuyển động thực của mục tiêu) Vxt.

1.3. TÀN SÓ RADAR
Các hệ thống Radar thu phát sóng điện từ hay sóng vơ tuyến tại các tần số tù
khoảng 220 MHz đến 35 GHz, trài dài tương ứng khoảng hơn 7 octave. Tuy nhiên đầy
không phải là giới hạn bắt buộc do các hệ thống Radar có thể và sẽ mở rộng tần số làm
việc ra ngồi phạm vi trên. Radar chân trời OTH (Over-The-Hzon Radar,) sử dụng
sóng trịi tại băng HF có thể vận hành tại tần số 4 đến 5 MHz và sử dụng sóng đất băng
HF có thê hoạt động tại tần số 2 MHz. Tại đầu cuối băng tần, Radar milimet vận hành
tại tần số 94 GHz. Radar sử dụng laser có thể vận hành tại các tần số cao hơn.

10


f (MHz)

C = fX

(m/s)

Điện báo vô tuyến

0,3

_ _ _______________

X

1 km

Quảng bá_________
Sóng ngắn
______________________

1m

Radar truyền thống

Bàng tần Radar
Radar milimet

HF = 3 - 3 0 MHz
VHF = 30 - 300 MHz
UHF = 3 0 0 - 1000 MHz
Băng L = 1 - 2 GHz
Băng S = 2 - 4 GHz
Băng c = 4 - 8 GHz
Băng X = 8 - 12 GHz
Băng Ku = 12 - 18 GHz
B ing K = 1 8 - 2 7 GHz
Băng Ka = 27 - 40 GHz
Băng w = 75 - 110 GHz

-------------------—-------------------

, ____
1 mm

Hồng ngoại

—

I------------------------ 1

Anh sáng
Từ ngoại

Tia X

Tia Gama

Hình 1.5. Vị trí băng tần Radar

Vị trí băng tần vơ tuyến cho các hệ thống Radar trong dải phổ tần số được thể
hiện trên hình 1.5. Một sổ ký tự được sử dụng để đặt tên cho các dài tần số khác nhau.
Thời kỳ đầu trong quá trình phát triển Radar, các mã ký tự như

s, X, L ... được sử dụng

để đặt tên cho các băng tần Radar. Hiện nay cách đặt tên này vẫn được duy trì và được
chấp nhận ữên thực tế bời các kỹ sư Radar với nguyên nhân có thể là do thói quen hoặc
sự ngắn gọn mặc dù mục đích ban đầu là nhằm đảm bảo tính bảo mật trong quân sự.
Bảng 1.1 liệt kê danh sách các băng tần đặt tên theo ký tự chữ cái đưa ra bởi tổ chức

ITU. Các băng tần này cũng có mối liên hệ với các băng tần ấn định bời ITU cho các
hệ thống Radar. Chẳng hạn như, mặc dù tẩn số danh định của băng L là từ 1000 MHz
đến 2000 MHz, tần số Radar băng L được giói hạn trong phạm vi 1215 MHz đến 1400
MHz. Cách đặt tên bâng tần theo ký tự khơng có mục đích thay thế cách biểu diễn giới
hạn tin số Radar bằng các giá trị số cụ thể. Phạm vi tan so Radar thể hiện bằng giá trị
cụ thể nên được dùng trong khi thích hợp, tuy nhiên các ký hiệu ấn định ưên bảng 1.1
có thể được sử dụng khi cần một biểu diễn một cách ngắn gọn.
Hiện nay, tần so Radar đang có xu hướng dịch chuyển lên miền tần số siêu cao
nhằm tăng cường độ chính xác trong đo đạc tham số mục tiêu cũng như tận dụng
nguồn phổ tần số còn trống.


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi

Bảng 1.1. Bảng ấn định băng tần Radar tương ứng với tên đặt theo ký tự

Phạm vi tần số

Tần số Radar ẩn định bởi ITU

STT

Tên băng tần

1

HF

3 - 3 0 MHz

2

VHF

30 - 300 MHz

138 - 144 MHz; 216 - 225 MHz

3

UHF

300 - 1000 MHz

420 - 450 MHz; 890 - 942 MHz

4

L

1 - 2 GHz

1215-1400 MHz

5

s

2 - 4 GHz

2300 - 2500 MHz; 2700 - 3700 MHz

6

c

4 - 8 GHz

5250 - 5925 MHz

7

X

8 - 1 2 GHz

8500- 10680 MHz

8

Ku

1 2 - 18 GHz

13,4-14,0 GHz; 15,7-17,7 GHz

9

K

1 8 -2 7 GHz

24,05 - 24,25 GHz

10

Ka

27- 40 GHz

33,4 - 36,0 GHz

11

V

40 - 75 GHz

59,0 - 64 GHz

12

w

7 5 - 110 GHz

76,0 - 81,0 GHz; 92,0 - 100 GHz

13

mm

100-300 GHz

126.0 - 142 GHz; 144,0 - 149 GHz
231.0 - 235 GHz; 238,0 - 248,0 GHz

Các hệ thống Radar làm việc tại tần số thấp gặp phải một số hạn chế sau:
1. Khi tần số càng thấp thì ăngten phải có kích thước càng lớn. Ví dụ như kích
thước anten của hệ thống Radar làm việc tại tần số 1 MHz tương ứng với 1/4 bước
sóng cỏ độ lớn là 75 m. Việc xây dựng anten có hệ số khuếch đại lớn với độ kích thước
như vậy là khơng thực tế.
2. Sóng có tần số thấp sẽ bị phần tán mạnh trong tầng điện ly và sẽ tạo ra những
sóng phản xạ khơng mong muốn. Ngoài ra sự chuyển động của tầng điện ly sẽ có thể
điện ly, ta có thể sử dụng các anten tặo ra búp sóng hẹp nhờ giảm độ lớn bước sóng tần
so Radar.
3. Thơng thường mục tiêu sẽ bị phát hiện bời những thay đổi của tần số sóng
phản xạ gây nên bời hiệu ứng dịch tần Doppler. Khi tần số thấp thì bước sóng lớn, sự
thay đơi tần số của sóng phản xạ về từ mục tiêu là rất nhỏ, do đó Radar tần số thấp làm
việc không hiệu quà trong việc phát hiện ra mục tiêu di chuyển chậm.
4. Tan sơ thâp sẽ rat khó khăn trong q trình truyền sóng cũng như tìm được
kênh vơ tuyến thích hợp. Ngồi ra mức nhiễu nền khá cao mà hệ thống Radar có băng
tần hẹp dẫn tới hạn chế độ phân giải của hệ thống.

12


Mặc dù có nhiều hạn ché như trên, nhưng trong trường hợp yêu cầu phạm vi
phát hiện mục tiêu xa trong khơng gian quan sát rộng, thì các hệ thống Radar hoạt động
ở dải tần số thấp và đặc biệt là dải sóng cao tần HF (từ 3 - 30 MHz) vẫn được ưu tiên
lựa chọn.
Tần số hoạt động thực cao nhất của Radar bị hạn chế bời sự hấp thụ của khí
quyển, hiện nay có tần số vào khoảng 35 GHz và gần 94 GHz. Tần số Radar trong
phạm vi này có giá trị bước sóng nhỏ hom centimet (cm) còn được gọi là Radar
miỉimet. Phạm vi của Radar milimet rất nhỏ, vì vậy chúng được sử dụng trong các thiết
bị đặc biệt, ví dụ như thiết bị định vị cho tên lửa. Hiện nay cùng với sự phát triển của
các cơng nghệ quang học với bước sóng mm và các thiết bị như thấu kính radio và hệ
thống hình ảnh của Radar đã cho phép chúng ta xác định mục tiêu một cách chính xác.
Tần số sóng vơ tuyến được sử dụng tùy thuộc vào các ứng dụng Radar. Hầu hết
các hệ thống Radar hàng không vận hành tại băng tần L hoặc Ka ứng với vùng tần số vi
ba. Nhiều hệ thống Radar do thám tầm gần có thể làm việc tại băng sóng milimet. Các hệ
thống Radar cảnh giới tầm xa làm việc tại băng tần UHF hoặc các tần số thấp hơn do khả
năng sử dụng các anten lớn, khắc phục ảnh hường do suy hao khí quyển và nhiễu.
ISO

•0

Hình 1.6. Minh họa anten Radar và giản đồ hướng

Kích thước anten yêu cầu tỷ lệ với độ dài bước sóng hay tỷ lệ nghịch với tần sổ
làm việc của ữạm Radar. Khả năng tập trung năng lượng chiếu xạ và năng lượng nhận
được ứng với búp sóng Radar cũng phụ thuộc vào kích thước anten và tần số làm việc.
Với một tần số làm việc xác định, anten có kích thước lớn cho phép tạo ra búp sóng
hẹp hay ứng với năng lượng chiếu xạ của Radar tập trung hơn thể hiện qua giản đồ

13


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi

hướng bức xạ irng với khả năng khuếch đại anten theo phưong phương vị và phương
góc ngẳng.
Radar làm việc dựa trên nguyên tắc bức xạ sóng điện từ định hướng vào khơng
gian quan sát. Kích thước búp sóng Radar khơng chi phục thuộc vảo tần số làm việc
mà cịn-phụ thuộc vào kích thước góc mờ hiệu đụng anten Radar . Với cùng một tần số
làm việc, anten có kích thước góc mờ lớn (hình 1.6a) sẽ tạo ra kích thước búp sóng tại
mức nửa cơng suất hẹp và ngược lại, anten có kích thước góc mờ nhỏ (hình 1.6b) sỗ tạo
ra kích thước búp sóng tại mức nửa cơng suất rộng.

1.4. Cự LY RADAR
Hình 1.7 thể hiện sa đồ khối đơn giản của một Radar xung tập trung sử dụng
chung anten thu/phát. Khối điều khiển thời gian tạo ra tín hiệu đồng bộ cho tồn bộ hệ
thống. Tín hiệu điều chế tạo ra sau khối máy phát được gửi đến anten. Chuyển mạch
anten giữa máy thu và máy phát được thực hiện bởi khối ghép song công (Duplexer).
Khối ghép song công cho phép hệ thống Radar phát và thu tín hiệu sử dụng chung một
anten. Trong thời gian bức xạ tín hiệu, tín hiệu Radar từ máy phát được kết nổi đến
anten để bức xạ định hướng vào khơng gian quan sát. Ngược lại tín hiệu phản xạ từ
mục tiêu Radar thu tại anten được chuyển đến máy thu trong thời gian thu tín hiệu của

trạm Radar. Máy thu thực hiện hạ tần và khuếch đại tín hiệu thu được rồi gửi khối xử
lý tín hiệu. Khối xử lý tín hiệu thực hiện tính tốn và xác định thơng tin về mục tiêu sau
đó đưa đến khối hiển thị.
*

Máy phát
Khối ghép
song cơng

Bộ định
thởi

Khối
hiển thị

♦

♦

í

Khối xử lý
tin hiệu

Máy thu

T
ị

Hình 1.7. Sơ đồ khối giàn lược cùa hệ thống Radar xung

Cự ly mục tiêu R (Range) được tinh toán bằng cách đo thời gian trễ At ứng với
thời gian đê một xung nãng lượng cao tán bức xạ từ máy phát Radar gặp mục tiêu và
phản xạ về máy thu Radar. Vì sóng điện từ lan truyền thẳng với vận tốc không đổi là
c = 3 X 108 m /s, nên ta có:
R=

cầt
~

14

2

~

(1.2)


với R tính băng mét và At tính bằng giây (s). Phần số \ do tính với độ trễ thời gian hai
chiều. Hệ thống Radar xung phát và nhận một chuỗi các xung năng lượng cao tần, như
minh họa trong hình 1.8. Khoảng thời gian giữa các xung (IPP - Inter Pulse Period) ký
hiệu là T, độ rộng xung ký hiệu là T. IPP còn được gọi là chu kỳ lặp xung hay khoảng
lặp xung (PRI - Pulse Repetition Interval). Nghịch đảo của PRI là PRF - tần số lặp
xung, được ký hiệu bởi fr:

PRI

T

0-3)

Độ rộng
xung

Độ rộng
xung

$

4

Chu kỷ lặp xung
Còng suất

Sóng mang
cao tản fp
Băng thơng

sinx
Dạng sóng

Tẳn sổ

t

t

fo - ìỵ —'

fo * \ỵ

"

Hình 1.8. Tín hiệu Radar xung

Trong mỗi khoảng lặp xung PRI, Radar bức xạ năng ỉượng chỉ trong r(s) và lắng
nghe tín -hiệu phản hồi trong phần thời gian còn lại của PRI. Hệ số làm việc hay hệ số
chu kỳ phát của Radar ký hiệu là dt được xác định theo biểu thức:
(1.4)
Cơng suất phát trung bình của Radar được xác định tương ứng trên cơ sờ công
suất phát đình và hệ sổ chu kỳ phát như sau:

Pnv —

X P.

(1.5)
với Pt là công suất đinh của Radar. Năng lượng xung được xác định theo biểu thức:
En — PtT — PayT

pav

fr

(1.6)

15

Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi

Radar
tram Radar
Radar phàn xạ gây nên bời
;u diễn phản hồi từ mục tiêi
y bởi xung 2, hoặc cũng có thê là tín
n bởi xung 1. Trong trường hợp này:
cAt

R2 = -^ -h o ặ c R2 =

c ự + At)

2

2

t =0
Xung phát

(1.7)

t = ì/fr

ị

n

PRỊ

Thời gian / cự ly

Ị~| Thời gian / cự ty

Xung thu

AI

R,
Hình 1.9. Minh họa cự ty đơn ưị tối đa của trạm Radar

Rõ ràng, tín hiêu echo 2 đi kèm với sự khơng rõ ràng của cự ly. Do đó, khi một
mg được phát đi, Radar phải đợi một thời gian đủ dài để cho phản hồi từ các mục tiêu
i cự ly xa nhất trờ về trước khi xung tiếp theo được phát đi. Từ đó suy ra rằng cự ly
m trị lớn nhất phải tương ứng với thời gian là một nửa của PRI và R„ được xác định
ìư sau:
T
K

c

= c - =

2

2 fr

(1.8)

í dụ:
Một trạm Radar xung có cơng suất đinh 5 KW, sử dụng hai tần số lặp xung PRF,
KHz và fr-> = 20 KHz. Xác đinh đô rône xune cho m ni tần sn lăn Yiino rtẢ tram
adar có cơng st phát trung bình k
ong mỗi trường hợp tương ứng.
%• ♦♦•
ơi giải:
a có hệ số chu kỳ phát của Radar là:
„ , - Ị .

5

5 X10

0,2


Khoảng lặp xung tương ứng tại hai tần số lặp xung PRFi và PRF2 là:
Ti =
T, =

1

1

PRF,

5 X103

= 0,2 (ms)

1

1

PRF2

20x103

= 0,05 (ms)

Độ rộng xung phát ứng với hai tần số lặp xung để có cùng cơng suất trung bình được
xác định như sau:
Tị = dtTị = 0,2 X0,2 (ms) = 40 (//í)

r2 = dtT2 = 0,2 X0,05 (mj) = 10 (/ư)

Ta có năng lượng xung tương ứng với hai trường hợp của tần sổ lặp xung là:
Ep) = P,Tị = 5 X105 X 40X10-6 =0,2 (Joules)

Ep2 = P,t2 = 5 x l 0 3 xlOxlO-6 =0,05 (Joules)

1.5. Độ PHÂN GIẢI Cự LY
Độ phân giải cự ly, ký hiệu là AR, là một thông sổ của Radar mô tả khả năng

phát hiện các mục tiêu xuất hiện gần nhau là các đối tượng riêng biệt. Các hệ thống
Radar được thiết kế để làm việc giữa một cự ly tối thiểu Rmi„ và cự ly tối đa Rmax.
Khoảng cách giữa Rmịn và Rmax được chia thành M ngăn hay cửa cự ly (range
bins/gates), mỗi ngări có độ rộng AR. Khi đó số ngăn cự ly được xác định theo (1.9):
p

Attinv

M =

Góc phương vị

A

_

J?

.

n min

(1.9)

—

I

I

ÙR

AR

I
Cviy

I

I

I

I

I

I

I

I

I

Rmin
Rmax

Hình 1.10. Phân giải các mục tiêu về mặt cự ly và về cự ly ngang

Các mục tiêu cách nhau ít nhất một khoảng AR sẽ được phân giải hồn tồn về
mặt cự ly, như minh họa trong hình l . 10. Các mục tiêu trong phạm vi một ngăn có thể
được phân giải theo tham số góc theo cự ly phương ngang (góc phương vị) sử dụng các
kỹ thuật xử lý tín hiệu.

17


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi

Xét hai mục tiêu được định vị bời các cự ly Ri và R2, tương ứng vói thời gian
trễ tj và t 2. Ký hiệu độ chênh lệch giữa hai cự ly là AR:

AR = R2

t2 - t x
St
R11 = c — 2^— = c —
2

( 1. 10)

Ta cần xác định giá trị nhỏ nhất của AR là bao nhiêu để đảm bảo khả năng phân
biệt mục tiêu của Radar. Nói cách khác, khoảng cách ỗt nhỏ nhất là bao nhiêu để mục

tiêu 1 tại Ri và mục tiêu 2 tại R2 có thể được hiển thị và phân giải hoàn toàn về mặt cự
ly (nằm trong các ngăn cự ly khác nhau)?
Hình 1.11 (a) thể hiện giả thiết hai mục tiêu tại cự ly R 1 và R2 cách nhau tương
ứng một khoảng —, trong đó T là độ rộng xung. Trong trường hợp này, khi sườn xung
sau đùa xung chiéu xạ chạm vào mục tiêu 2, sườn xung trước đã phản xạ trở lại và đi
được một khoảng cách là CTvà xung phản hồi là tổ hợp phản hồi từ cả hai mục tiêu.
Điều này đồng nghĩa với việc hai mục tiêu không thể phân biệt được, hay nói cách
khác, hai mục tiêu khi đó sẽ được Radar nhận biết là một mục tiêu tại cự ly RI. Tuy
nhiên, nếu hai mục tiêu cách xa nhau ít nhất một khoảng—, thì khi sườn xung sau
Mà

chạm vào mục tiêu thứ nhất, sườn xung trước sẽ bắt đầu phản xạ lại từ mục tiêu thứ hai
và hai xung phản hồi riêng biệt sẽ được tạo ra, như minh họa trong hình 1.1 lb. Do đỏ,
AR phải lớn hom hoặc bằng
Xungtới

Xung phin xạ

Phinhòi
mvctlễul

cx
m u u u m u u

ct

(a)

4

PbểnKỊỈ
myctỉẽu2

Igi! t;t2

; vùngtốt II phin hồi trửvi •
'ttr c i2 m u c ttu

I

R,

cx
Xung phin

Phinhòi mọc
béul
cx

2

Phếnhữỉ mụctitu 1

1 2

cX

(b)

1

tgtl

tg ứ

Hình 1.11. (a) Hai mục tiêu khơng thể phản giải và (b) có thể phân giải

Băng thơng Radar ký hiệu là B được xác định theo biểu thức (1.11):
1
B=T
1Q

(1.11)


Ta có độ phân giải cự ly được xác định theo (1.12):
âR=? = ế

(112)

Nhìn chung, để nâng cao hiệu năng Radar cần tìm cách làm giảm AR. Như ở
phương trinh 1.12, để nâng cao độ phân giải cự ly, ta cần giảm độ rộng xung. Tuy
nhiên, điều này sẽ làm giảm cơng suất phát trung bình và tăng băng thơng làm việc.
Việc thu được độ phân giải cự ly tốt trong khi duy trì cơng suất phát trung bình cần
thiết có thể được đạt được bằng cách sử dụng kỹ thuật nén xung.

1.6. TÀN SỐ DOPPLER

Mục tiêu hướng tâm

x>\'

radar

*><

S (X ' /
A

/

Mục tiêu ly tâm

radar

Hướng tới
Hướng phản xạ

Hình 1.12. Hiệu ứng chuyền động của mục tiêu

Các hệ thống Radar sử dụng tần số Doppler để tách ra thông tin về vận tốc
xuyên tâm (tốc độ thay đổi cự ly), cũng như để phân biệt giữa mục tiêu cố định và
chuyển động hoặc các đối tượng là nhiễu nền. Hiện tượng Doppler miêu tả sự dịch
trong tần số trung tâm của sóng phản xạ do chuyển động của mục tiêu so với nguồn
bức xạ. Tùy thuộc vào hướng chuyển động của mục tiêu mà độ dịch tần Doppler có thể
là dương hay âm tương ứng với tần số phản xạ về hướng máy thu tăng lên hay giảm đi
do với tần số sóng bức xạ. Một dạng sóng tới một mục tiêu thì cùng pha với đầu sóng
cách nó một khoảng bằng bước sóng X. Một mục tiêu đang tiến lại gần (mục tiêu hướng
tâm) sẽ tạo ra các đầu sóng phản xạ đồng pha gần nhau hơn (bước sóng nhỏ hơn).

19

Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi

Ngược ỉại, một mục tiêu đang chuyển động ra xa Radar (mục tiêu li tâm) sẽ tạo ra các
đầu sóng phản xạ đồng pha với bước sóng lớn hơn, như minh họa teong hình 1.12.
Xét một xung v ớ i độ rộng t ( s) tới một mục tiêu đang chuyển động hướng tới
Radar với vận tốc V , như trong hình 1.13. Đặt d là khoảng cách (tính bằng m) mà mục
tiêu chuyển động trong xung trong khoảng thời gian At, ta cỏ:
d = V X At

(1.13)
với At bằng khoảng thời gian giữa lúc sườn xung trước chạm vào mục tiêu và sườn
xung sau chạm mục tiêu. Do xung truyền đi với tốc độ ánh sang và sườn xung sau đã di
chuyển một khoảng bằng CT —d, nên:

ầt =

cr — d
(1.14)

Kết hợp (1.9) và (1.10):

d=

vc

(1.15)

v +c

Bầy giờ, trong At(s), sườn xung trước đã đi về hướng Radar một khoảng s:
s = cAt

(1.16)
Sườn trước

Sườn sau

Tại

s = cx

Xung tới

t = to

Tại
Xung phản xạ

t = tQ+ A/

sườn trước

Sườn sau

Hình 1.13. Minh họa ảnh hưởng cùa vận tốc mục tiêu lên xung đơn

Do đó, độ rộng xung phản xạ bây giờ là x', hay L(m):

L = cx' = s —d

(1.17)

Thế phương trình (1.11) và (1.12) vào (1.13):
ct'

>0

= cầt -

vc
V+ c

(1.18)


cT

Ị

___

V

+c

T

vc
—

+

V

c* —vc
T = ------------ T
c
V + c

(1.19)

T' =

( 1.20)

Trong thực tế, hệ số (c —v )/(c + v) thường được tham chiếu đến như hệ số
giãn nở thời gian. Lưu ý rằng khi V = 0, thì x' = X. Tương tự, người ta có thể tính được
t ' cho mục tiêu ly tâm. Trong trường hợp này:
T =

c+v
---------T
c —V

( 1.21)

Để rút ra biểu thức cho tần số Doppler, xét minh họa ừong hình 1.14, At(s) là
thời gian để sườn trước của xung 2 đi đuợc khoảng cách ịj-j — d để chạm vào mục
tiêu. Cũng trong cùng khoảng thời gian, sườn trước xung 1 đi được một khoảng tương
ứng là cAt. Chính xác hom:
d = vầt

(

1. 22)

c/ír

cx

V
Tớí

Xung 1
LE

TE

LE

TE

„ ct

Xung 1 đ i quay về
Xung 2 bát dầu chạm mục tiêu

ct

■

Xungl
LE

Xung 2
LU

TE

Tt

ũ
II
"3
1

ct

2d

i

Phân xạ

Xung 1

um

Xung 2

íh

LẼ: sữơn xung trữơt
TE: Sườn xung sau

Hình 1.14. Minh họa ảnh hưởng của chuyển động mục tỉêu tới các xung Radar

— d = cất

fr

(1.23)

Giải phương trình theo At:

ầt =

c //r

c+V

(1.24)

21

Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi

c+ V

(1.25)

Khoảng giãn xung phản xạ bây giờ là s —d và PRF mới là ff, với:

cv!ĩrs - d = — = c ầ t -------f
c+ V
J

_

c

_

A

*

(1.26)

Suy ra quan hệ giữa tần số lặp xung mới và tần số lặp xung gốc:
c+ V „
fr = c _—,Vf r
(1.27)
Tuy nhiên, do số chu kỳ làm việc khơng đổi, tần số của tín hiệu phản xạ sẽ thay
đổi với cùng hệ số. Ký hiệu tần số mới là f^, nó kéo theo:
f! = c + v f

/o = —

/o

(1.28)

với f0 là tần số mang của tín hiệu tới. Tần số Doppler fd được định nghĩa là sự sai khác
fó —fo- Chính xác hom:
c+v ,
,
2v ,
fd ~ /ó —/o = 1 V
-fo ~ fữ = T V
~fo
(1.29)
Nhưng vì V « c và c = Ằf0, nên:
2v ,
2v
fd Ä — /o = ~Y
(1.30)

c
À
Phương trình (1.26) chì ra rằng độ dịch Doppler ti lệ với vận tốc của mục tiêu,
do đó, ta có thể suy ra fd từ tốc độ thay đổi cự ly và ngược lại.
Kết quả trong phương trình (1.26) cũng có thể được rút ra bằng cách sử dụng
cách tiếp cận sau: hình 1.15 là một mục tiêu hướng tâm với vận tốc V . Gọi R0 là cự ly
tại thời điểm t 0 (thời gian tham chiếu), thì cự ly tại bất kỳ thời điểm t nào là:
R(t) = R0 - v ( t - tữ)

Hình 1.15. Mục tiêu dịch chuyển vè phía ưạm Radar với vận tốc V

77

(1.31)


Tín hiệu thu được bởi Radar cho bởi:

* r(0 = x(t - i|/(t))
Với x(t) là tín hiệu phát và:
,

X

2

lịi(t) = -

,

(/?0

(1.32)

- v t + vto)

(1.33)

Thế (1.29) vào (1.28) và nhóm thừa số chung:
* r ( 0 - * ^ 1 + ~Pj t - i|/0^

(1.34)

Hằng số pha iị/0 là:
2R0

2v
'ì’° = c + ~ t°

í 1-35)

Ta định nghĩa hệ số nén hoặc giãn Y bời:

2v

y=1+c

í 1-36)

Lưu ý rằng với mục tiêu ly tâm thì hệ số giãn tính bởi

Y

= 1 ——.Sử dụng

phương trinh (1.32) ta có thể viết lại (1.30) như sau:
* r(t) = x ( ỵ t - lịio)

(1.37)

Phương trình (1.33) là dạng nén thời gian của tín hiệu phản hồi trả về từ mục
tiều đứng yên (v = 0). Từ đó, dựa trên đặc tính mở rộng của biến đổi Fourier, phổ của
tín hiệu thu sẽ được mở rộng trong miền tần số theo hệ số YXét trường họp đặc biệt khi:

x(t) = y(t)cosù)0t

( 138)

với (ÜQ là tần số Radar trung tâm đo bằng rad/s. TÚI hiệu thu xr (t) từ đó cho bởi:
* r(t) = y (yt - ýo) cos(ỵtu0t - 1|/0)

( 1 .3 9 )

Biến đổi Fourier của (1.35) là:
* r(
2y ( K( y “

6,0) + y ( y + ú , ° ) )

c1-40)

Trong biểu thức trên, để đơn giản ta đã bỏ đi ảnh hưởng của hằng số pha v|;0. Do
đó, phổ băng thơng của tín hiệu thu được định tâm ở Y(0 0 thay vì 000• Sự khác nhau
giữa hai giá trị tương ứng với giá trị của độ dịch Doppler do chuyển động của mục tiêu.

Ud. =

—y^o
0 )d là tần số Doppler tính bằng rad /s. Thế giá trị của
(1.37) và sử dụng
2v
2v
f d = — f o= Y

Y

(1.41)
trong phương trình

0-42)

23


Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu

lieu mien
mien phi
phi

Phương trình có dạng tương tự với (1.26). Có thể thấy rằng, với mục tiêu ly tâm
thì độ dich Doppler là fbỉên độ

biên độ
i

k

fđ

/o

tàn số

/o

tần sổ

Mục tiêu ly tâm

Mục tiêu hướng tâm

Hình 1.16. Phổ tín hiệu thu của Radar

Trong cả hai phương trình (1.38) và (1.26), vận tốc mục tiêu so với Radar đều

bằng V, nhưng khơng phải chi có trường hợp đó. Trong thực tế, độ lớn của tần số
Doppler phụ thuộc vào thành phần tốc của mục tiêu so với Radar (vận tốc xuyên tâm).
Hình 1.17 là ba mục tiêu, tất cả đều có vận tốc v: mục tiêu 1 có độ dịch Doppler bằng
khơng; mục tiêu 2 có tần số Doppler lớn nhất như được định nghĩa trong (1.38). Độ lớn
của tần số Doppler tương ứng với mục tiêu 3 là fd = 2v COS 0/X, với VCOS 0 là vận tốc
xuvên tâm và 0 là 2ĨC tồn Dhần giữa tia neắm Radar và muc tiêu.

V

♦

tgtl

tgt2

tgt3

Hình 1.17. Minh họa các tình huống gãy nên dịch tằn Doppler khác nhau

Từ đó, một biểu thức tổng qt cho fd có tính tới góc tồn phần giữa Radar và
mục tiêu là:
2v
fd = y C O S Ỡ

(1.43)

Và với mục tiêu ly tâm:
—2v
~T~

24

cosỡ

(1.44)


với COS0 = cos0e cos0a. Các góc 0e và 0a tương ứng là góc tà (elevation) và góc
phương vị (azimuth), xem hình 1.17.

Hình 1.18. Vận tốc hướng tằm tỷ lệ với góc phương vỊ và góc tà

1.7. PHÂN LOẠI RADAR
1.7.1. Phân loại theo tính năng ứng dụng
Radar có hai loại phân theo tính năng ứng dụng là Radar chủ động (active
Radar) và Radar thụ động (passive Radar).
Radar chủ động chiếu xạ mục tiêu nhờ năng lượng điện từ từ máy phát và thu
sóng phản xạ bời mục tiêu bằng thiết bị thu. Vì vậy Radar chủ động có cả hai bộ phận
thu và phát sóng điện từ.
Radar thụ động thu và xử lý các tín hiệu bức xạ của bản thân mục tiêu (bức xạ
nhiệt của các vật thể, bức xạ của các thiết bị vô tuyến trên mục tiêu ), vì vậy Radar thụ
động chi có bộ phận thu.
Để thu và phát sóng điện từ ta cần có anten, khi phát sóng điện từ là nhờ anten
chuyển đổi từ tín hiệu điện sang dạng sóng điện từ, cịn khi thu sóng điện từ là anten
chuyển đổi từ dạng sóng điện từ thành tín hiệu điện.

1.7.2. Phân loại theo cách thu thập thơng tin từ phía mục tiêu
Radar chia làm hai loại là Radar sơ cấp và Radar thử cấp.
Radar sơ cấp dùng để quan sát không gian, phát hiện và đo đạc tham số mục tiêu
nằm trong khoảng không gian giám sát mà khơng có sự trao đổi thơng tin với mục tiêu.

Ví dụ điển hình về Radar sơ cấp là Radar khí tượng và Radar cảnh giới.
Radar thứ cấp là Radar có thực hiện hỏi đáp với đối tượng/mục tiêu, thông qua
một máy phát đáp đặt trên mục tiêu (transponder) có nhiệm vụ thu tín hiệu hịi và phát
câu trả lời về trạm Radar. Radar thứ cấp truyền số liệu còn được gọi là Radar Mode-S.

25