hoạt động của máy thu radar sơ cấp atcr 33s- dpc

Đồ án tốt nghiệp
Lời nói đầu
Trải qua hàng chục năm chiến tranh đất nớc ta bị tàn phá nặng nề, nền
kinh tế kém phát triển. Nhng từ sau khi đất nớc hoàn toàn giải phóng dới sự
lãnh đạo của Đảng, chính phủ, đất nớc ta đã có những bớc phát triển vợt bậc
về mọi mặt đặc biệt là nền kinh tế.
Trong tiến trình phát triển chung của nền kinh tế, ngành Hàng Không
Dân Dụng Việt Nam cũng có những bớc phát triển mạnh mẽ để đáp ứng cho
nhu cầu đi lại, giao lu, hợp tác, làm ăn của nhân dân Việt Nam với nhân dân
toàn thế giới. Hiện nay ngành Hàng Không Dân Dụng Việt Nam đang đợc
nhà nớc đầu t phát triển để trở thành một ngành kinh tế mũi nhọn của cả n-
ớc. Đóng góp vào sự phát triển chung của ngành Hàng Không Dân Dụng
Việt Nam không thể không kể đến ngành quản lí bay dân dụng Việt Nam.
Ngành quản lí bay dân dụng Việt Nam cung cấp các dịch vụ về thông
tin, dẫn đờng, giám sát để đảm bảo cho sự an toàn, hiệu quả của mỗi chuyến
bay. Hiện nay việc giám sát các máy bay trong vùng thông báo bay Hà Nội
(FIR HAN)và vùng thông báo bay Hồ Chí Minh (FIR HCM) đợc thực hiện
bằng các hệ thống radar hiện đại đặt tại các trạm trong cả nớc.
Tại FIR HAN có hai hệ thống radar. Hệ thống radar sơ-thứ cấp đợc đặt
tại Nội Bài, hệ thống radar thứ cấp đợc đặt tại Vinh. Các đài radar này đều
do hãng Alenia Marconi sản xuất. Chúng đợc ứng dụng nhiều công nghệ
hiện đại nh kĩ thuật nén xung số, kĩ thuật tách mục tiêu di động thích nghi
Để tím hiểu về hoạt động của hệ thống radar, trong khuôn khổ đồ án này
em xin đợc trình bày hai vấn đề chính:
- Thứ nhất : kĩ thuật nén xung trong radar
- Thứ hai : hoạt động của máy thu radar sơ cấp ATCR 33S- DPC
Toàn bộ đồ án đợc chia làm 5 chơng:
Chơng I: Giới thiệu về hệ thống CNS/ATM của ngành Hàng
Không Dân Dụng Việt Nam
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 1 -

Đồ án tốt nghiệp
Chơng II: Khái quát chung về hệ thống radar và máy thu trong
radar
Chơng III:

Giới thiệu về mạng giám sát và tổ hợp radar ALENIA
MARCONI tại sân bay quốc tế Nội Bài
Chơng IV: Kĩ thuật nén xung trong radar
Chơng V: Tìm hiểu chức năng và hoạt động của máy thu Radar sơ
cấp ATCR 33S DPC
Trong quá trình làm đồ án em xin chân thành cảm ơn thầy
thầy giáo hớng dẫn - giảng viên bộ môn Kĩ Thuật Thông Tin - Khoa
Điện Tử Viễn Thông, trờng đại học Bách Khoa Hà Nội, thầy
(giảng viên bộ môn Kĩ Thuật Thông Tin - Khoa Điện Tử Viễn
Thông, trờng đại học Bách Khoa Hà Nội) và kĩ s
(cán bộ trung tâm quản lí bay Miền Bắc) đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành
đồ án này

Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 2 -

Đồ án tốt nghiệp
Chơng I
Giới thiệu về hệ thống thông tin - dẫn đờnG - giám
sát và quản lí không lu (CNS/ATM) của ngành
hàng không dân dụng Việt Nam
I. Giới thiệu về ngành hàng không dân dụng Việt Nam
Ra đời năm 1976 ( 1 năm sau ngày đất nớc hoàn toàn giải phóng ) ngành hàng
không dân dụng Việt Nam gặp rất nhiều khó khăn do thiếu kinh nghiệm về công
tác quản lí hàng không, do nền kinh tế bó buộc theo kiểu bao cấp.
Trải qua thời gian nhà nớc ta có chính sách mở cửa, quan hệ, giao lu với các

nớc trên thế giới, ngành hàng không cũng có những bớc phát triển vợt bậc và trở
thành ngành không thể thiếu của quốc gia.
Nhận thức đợc điều này nhà nớc ta và ngành hàng không đã đầu t và tạo mọi
điều kiện đổi mới về phơng tiện, cơ cấu tổ chức, đào tạo đội ngũ kĩ thuật viên nắm
bắt kĩ thuật mới, nâng cấp hạ tầng cơ sở.
Hiện nay Việt Nam đã đợc công nhận là thành viên chính thức của hiệp hội
hàng không thế giới ( ICAO ). Đã có 22 hãng hàng không của 21 nớc trên thế giới
có đờng bay thờng lệ tới Việt Nam, hơn 60 hãng hàng không trên thế giới có máy
bay bay qua vùng thông báo bay Hà Nội và Hồ Chí Minh ( FIR HAN và FIR
HCM ).
II. Giới thiệu về ngành quản lí bay dân dụng Việt Nam
Trung tâm quản lí bay dân dụng Việt Nam đợc nhà nớc và tổ chức hàng
không dân dụng thế giới (ICAO) giao cho trách nhiệm và cung cấp các dịch vụ
không lu hàng không dân dụng trong một vùng lớn. Khu vực gồm hai vùng FIR
HAN và FIR HCM bao trùm toàn bộ lãnh thổ và vơn rộng ra hơn 500km trên
biển Đông.
Việt Nam hiện nay việc chỉ huy điều hành bay tiến hành rộng khắp trong
cả nớc, hoạt động ở 19 sân bay dân dụng, 22 hãng hàng không của 21 nớc có đ-
ờng bay thờng lệ tới Việt Nam, hơn 60 hãng quốc tế bay qua vùng thông báo bay
Hồ Chí Minh và Hà Nội
Ngành quản lí bay dân dụng Việt Nam bên cạnh việc trực tiếp điều hành các
chuyến bay trong các đờng hàng không và vùng trời đợc kiểm soát đợc phân công,
ngoài ra còn tham gia vào việc quản lí vùng trời bảo vệ an ninh chủ quyền quốc
gia.
Trung tâm quản lí bay dân dụng Việt Nam là cơ quan có ý nghĩa quyết định
và tầm quan trọng tới sự an toàn của các chuyến bay. Nó cung cấp dịch vụ thông
tin, dẫn đờng, giám sát và quản lí không lu đảm bảo an toàn cũng nh giúp cho việc
định hớng cho các hoạt động bay.
III. Giới thiệu về hệ thống CNS/ATM của ngành hàng
không dân dụng Việt Nam

Hệ thống kĩ thuật ngành quản lí bay tập trung ở 3 chuyên ngành chính:
- Thông tin (Communication)
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 3 -

Đồ án tốt nghiệp
- Dẫn đờng (Navigation)
- Giám sát (Surveillance)
1. Thông tin (gồm thông tin cố định và thông tin lu động hàng không)
- Hệ thống thông tin cố định đảm bảo liên lạc thoại, thông tin số liệu giữa các
cơ quan kiểm soát không lu trong nớc và quốc tế ,thông tin liên lạc giữa các đơn
vị liên quan tới quá trình quản lí và điều hành bay, liên lạc nội bộ với nhau
trong một cơ quan quản lí không lu.
- Hệ thống thông tin di động cho phép liên lạc thoại, số liệu giữa các cơ quan
cung cấp dịch vụ không lu và các máy bay.
1.1. Hệ thống AFTN (Aeronautical Fixed Telecommunication Network)
thông tin cố định
Tại các trung tâm kiểm soát Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng và trung tâm
điều hành bay quốc gia (Gia Lâm) đợc lắp đặt thiết bị chuyển điện văn tự động
(AMSC), các thiết bị đầu cuối đảm bảo tự động chuyển các điện văn phục vụ cho
điều hành bay và các hoạt động hàng không khác.
Để đảm bảo độ tin cậy và an toàn tuyệt đối ,nối giữa chúng với nhau còn có
mạng đờng truyền bu điện quốc gia (vệ tinh, viba số và cáp quang) để dự phòng
khi đờng truyền chính bị trục trặc kĩ thuật. Trong suốt quá trình sử dụng toàn hệ
thống luôn đảm bảo thông tin với độ tin cậy cao trên 99,9%.
1.2. Hệ thống liên lạc thoại trực tiếp
Hệ thống này thiết lập các mạng thông tin để đảm bảo liên lạc giữa các cơ
quan kiểm soát không lu trong trong khu vực ( giữa Tower, vùng tiếp cận và ACC
tại Nội Bài, Đà Nẵng, Tân Sơn Nhất ) cũng nh giữa ACC HCM với ACC HAN.
Giữa ACC HCM, ACC HAN với các ACC kế cận: NamNinh (NNH), Quảng Châu
(QZH), Kualalumpur (KUL), Bangkok (BKK), Hồng Kông (HKG) và trung tâm

thông báo bay Vientian ( PHIC-VTE), Singapore, Philippines (MNL).
Đờng truyền từ ACC HCM tới các ACC kế cận là các đờng vệ tinh do bu điện
quản lí (Intelsat).
Đờng truyền từ ACC HAN tới VTE, NNH bằng HF. Đờng truyền giữa ACC
HAN và ACC HCM là đờng vệ tinh ( Intelsat) do bu điện quản lí.
Các đờng truyền thông thoại khác liên lạc giữa 3 sân bay quốc tế là của quản
lí bay và của bu điện dùng làm dự phòng.
1.3. Hệ thống thông tin di động
Trong ngành quản lí bay Việt Nam tất cả các cơ quan kiểm soát không lu (đ-
ờng dài, tiếp cận tại sân) đều trang bị hệ thống liên lạc không địa sóng cực ngắn
VHF.
Tại sân bay Tân Sơn Nhất, trên núi Vũng Chua (Quy Nhơn), núi Sơn Trà (Đà
Nẵng), núi Tam Đảo (Vĩnh Phú) đợc lắp dặt thiết bị VHF đờng dài với tầm phủ
sóng trên 400 km ở độ cao 10km.
Để đảm bảo liên lạc không địa ở các vị trí xa ngoài tầm phủ sóng của các
VHF đờng dài, tại ACC HAN và ACC HCM còn có phơng tiện liên lạc sóng ngắn
HF làm việc trên tần số quy định của vùng Đông Nam
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 4 -

Đồ án tốt nghiệp
Các hệ thống chuyển mạch thoại Voice Switching (AVSC ) ở các trung tâm
kiểm soát đờng dài, tiếp cận, tại sân cho phép thông tin liên lạc giữa kiểm soát
viên không lu với ngời lái máy bay và giữa ngời kiểm soát viên không lu với các
cơ quan hiệp đồng điều hành bay thuận lợi và nhanh chóng.
2. Hệ thống dẫn đờng phụ trợ
Trên lãnh thổ Việt Nam ,các đờng bay nội địa và quốc tế đều đợc lắp đặt các
thiết bị phù trợ dẫn đờng.
Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng 2 loại phơng tiện phụ trợ đó là đài dẫn đ-
ờng vô hớng NDB và hệ thống dẫn đờng VOR/DME. Những loại thiết bị này cũng
đợc lắp đặt để sử dụng cả đờng dài, tiếp cận và hạ cất cánh.

các sân bay Nội Bài, Đà Nẵng, Tân Sơn Nhất đợc lắp đặt hệ thống dẫn đờng
kết hợp gồm : đài gần, đài xa Location NDB, đài VOR/DME, ILS và hệ thống đèn
tín hiệu.
các sân bay địa phơng toàn bộ trang thiết bị dẫn đờng đều là NDB.
Tuy rằng với trang bị của hệ thống dẫn đờng trên đã đáp ứng đợc nhu cầu khai
thác, song với mức độ tăng trởng hoạt động bay sắp tới, để khai thác tối đa công
suất các sân bay, hàng không dân dụng Việt Nam sẽ bổ sung thêm một số thiết bị
dẫn đờng cho các sân bay địa phơng, thiết bị hạ cánh chính xác ILS.Đối với đ-
ờng dài, để nâng cao độ chính xác đẫn đờng khai thác tối đa các đờng bay, các đài
NDB sẽ đợc dần thay thế bằng đài VOR/DME.
Đài NDB ( Non-directional radio beacon)
Là loại đài phát trên tần số thấp (LF) hoặc trung bình (MF) và phát ra mọi h-
ớng có kèm theo đài hiệu nhằm giúp máy bay biết đợc hớng bay về đài. NDB đợc
đặt dọc theo các không lộ, đợc quy định bởi tổ chức hàng không dân dụng hoặc
quốc tế.
Tại Việt Nam hiện nay các đài NDB sử dụng tần số từ 200KHz tới 550KHz.
Đài VOR (VHF Omnidirectional Range)
VOR là một đài phát, phát trên tần số VHF và phát ra mọi hớng có kèm theo
đài hiệu nhằm cung cấp cho máy bay góc phơng vị muốn bay tơng đơng với góc
phơng vị tính từ đài, lấy hớng Bắc từ làm chuẩn và xoay theo chiều kim đồng hồ.
Các đài VOR có băng tần từ 100 MHz tới 400 MHz 112 MHz tới 118 MHz. Mỗi
đài chỉ phát trên một tần số. Tần số đài này cách đài kia là 50 KHz .
Đài DME (Distance Measuring Equipment)
DME là đài thu phát trên tần số UHF và phát ra mọi hớng có kèm theo đài
hiệu nhằm cung cấp cho máy bay cự li đã bay đợc. Cự li này là cự li nghiêng (cự li
từ máy bay đến đài).
Đài DME đợc phép sử dụng băng tần từ 962 MHz tới 1213 MHz. Hiện nay tại
Việt Nam có bốn đài DME ở Nội Bài, Đà Nẵng, Phù Cát, Phan Thiết (trực thuộc
thành phố Hồ Chí Minh)
Hệ thống phụ trợ dẫn đờng hạ cánh chính xác ILS

(Instrument Landing System)
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 5 -

Đồ án tốt nghiệp
Mục đích của hệ thống phù trợ dẫn đờng tiếp cận chót và hạ cánh chính xác
ILS là cung cấp cho phi công các thông tin chỉ dẫn cần thiết để có thể tiếp cận hạ
cánh một cách chính xác tại sân bay có sử dụng hệ thống này. Hệ thống giúp máy
bay xác định đờng hạ cánh chính xác theo hớng xác định và góc tà thờng là 3
o
.
Hệ thống gồm có các đài cơ bản sau đây:
- Đài chỉ hớng (LOC-Localizer): giúp máy bay tiếp cận hạ cánh đúng h-
ớng nằm trong mặt phẳng chứa tâm đờng cất hạ cánh.
- Đài chỉ số góc (GP-Glide Path): giúp máy bay vào vị trí tiếp cận chót,
hạ cánh theo một góc 3
o
so với phơng ngang. Đài góc phải có khả năng
điều chỉnh để tạo ra một đờng lao lớt có góc 2 - 4
o
. Theo qui định góc
lao lớt phải là 3
o
, không đợc sử dụng góc ILS vợt quá 3
o
, ngoại trừ các
nơi không thể thực hiện đợc do yêu cầu tĩnh không.
3. Hệ thống radar giám sát
Vùng thông báo bay Hồ Chí Minh (FIR HCM) có 3 tổ hợp radar. Một tổ hợp
đợc lắp tại sân bay Tân Sơn Nhất gồm sơ cấp và thứ cấp, một đợc lắp đặt tại núi
bán đảo Sơn Trà ở Đà Nẵng cũng gồm thứ cấp và sơ cấp và một radar thứ cấp tại

Vũng Chua ở Quy Nhơn với cự li hoạt động của mỗi tổ hợp tơng ứng 80/250NM.
Trung tâm xử lí số liệu EUROCAT-200 toàn mạng radar thuộc FIR HCM đã
giải quyết đợc những yêu cầu kiểm soát không lu hiện nay của hàng không.
Vùng thông báo bay Hà Nội (FIR HAN) có tổ hợp radar đờng dài gồm sơ cấp
và thứ cấp (tại Nội Bài), thứ cấp (tại Vinh). Các tổ hợp radar có hệ thống xử lí số
liệu đồng bộ bảo đảm yêu cầu khai thác không lu cho ACC HAN và tiếp cận sân
bay Nội Bài, tầm hoạt động trên 300 km.
Cả 3 khu vực tiếp cận của sân bay quốc tế Nội Bài, Đà Nẵng, Tân Sơn Nhất
đều đợc kiểm soát bằng radar.
Hệ thống radar giám sát của Hàng Không Dân Dụng Việt Nam hiện nay có 6
tổ hợp radar tại Nội Bài, Vinh, Sơn Trà, Vũng Chua, Tân Sơn Nhất, Cà Mau và hai
trung tâm xử lý số liệu radar/số liệu bay (RDP/FDP- Radar Data Processor/Flight
Data Processor) tại Nội Bài và Tân Sơn Nhất.
Radar sơ cấp (PSR) Radar thứ cấp (SSR)
Nội Bài ATCR-33 SIR-M
Vinh SIR-M
Sơn Trà TRAC-2000 RSM-970
Vũng Chua RSM-970
Tân Sơn Nhất TRAC-2000 RSM-970
Cà Mau SIR-M
PSR: Primary Surveillance Radar ( Radar giám sát sơ cấp )
SSR: Secondary Surveillance Radar ( Radar giám sát thứ cấp )
Sơ đồ tổ chức mạng radar giám sát của ngành hàng không dân dụng Việt
Nam nh sau:
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 6 -

Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức mạng radar giám sát của hàng không Việt Nam
IV. Chuyên ngành giám sát
1. Khái niệm về giám sát

Giám sát chỉ đơn thuần theo dõi giúp kiểm soát viên không lu nhìn thấy đợc
đối tợng bay trong suốt quá trình bay .
Hệ thống giám sát giúp các cơ quan kiểm soát không lu kiểm soát đợc lộ trình
của đối tợng bay trong suốt quá trình hoạt động.
Phơng thức kiểm soát hiện đại mà nhờ nó có thể thực hiện một cách đầy đủ 3
chức năng nói, nhìn, nghe.
2. Các phơng pháp giám sát hàng không
Việc giám sát trong ngành hàng không phụ thuộc vào rất nhiều thiết bị .
Trong suốt lộ trình bay của máy bay để điều hành và chỉ huy một cách hiệu quả
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 7 -

PSR/SSR
Tân Sơn
Nhất
RDP/FDP
Nội Bài
RDP/FDP
Tân Sơn Nhất
SSR
Vũng
Chua
SSR
Cà
Mau
PSR/SSR
Nội Bài
SSR
Vinh
PSR/SSR
Sơn Trà

Quân sự Quân sự
KSVKL
KSVKL
Đồ án tốt nghiệp
thì nguời kiểm soát viên không lu luôn phải nắm đợc các thông tin về máy bay
những thông tin này có thể là thoại hoặc hình ảnh.
khu vực sân bay để quan sát toàn cảnh đờng băng và máy bay trên đờng
băng ngời kiểm soát viên không lu dùng hệ thống Camera.
Khi máy bay ổn định trên lộ trình bay đờng dài hoặc vào vùng tiếp cận (cách
sân bay 45 Km) thì nhất thiết phải sử dụng radar sơ cấp và thứ cấp để hiển thị đối
tợng bay là các chấm sáng trên màn hình giúp kiểm soát viên không lu có thể theo
dõi lộ trình máy bay.
Khi đối tợng bay vào vùng kiểm soát thì kiểm soát viên không lu sẽ gán cho
máy bay một mã gọi là mã mục tiêu và sẽ kiểm soát, thu nhận, cung cấp tin tức
cho máy bay để đảm bảo an toàn cho chuyến bay.
Chơng II
Khái quát chung về hệ thống radar và máy thu
trong radar
I. những vấn đề chung về radar
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 8 -

Đồ án tốt nghiệp
1. Khái niệm
Radar là những thiết bị đảm bảo nhận tin tức về những mục tiêu nhờ thu phát
sóng vô tuyến .
Các sóng radar có thể là sóng siêu âm (dùng trong các radar phát hiện mục
tiêu dới nớc) hoặc là sóng điện từ có bớc sóng từ 1mm đến 100km.
Đối tợng quan sát của radar có thể là : loại khí động lực (máy bay, tên lửa có
cánh ), loại vợt đại châu và vũ trụ (đầu đạn hạt nhân, vệ tinh ), mục tiêu trên
mặt đất (xe tăng, ô tô ), trên mặt nớc (tàu, thuyền ), mục tiêu có nguồn gốc

thiên nhiên (các đám mây, các hành tinh, vật chuẩn tự nhiên ).
Quá trình nhận tin tức radar có thể chia làm các bớc sau:
- Phát hiện mục tiêu
- Đo toạ độ (cự li D, góc phơngvị, góc tà) và các tham số chuyển
động (có thể là đạo hàm các toạ độ hay là các tham số khác của quỹ
đạo mục tiêu )
- Phân biệt
- Nhận biết
Các thiết bị radar cần phải có khả năng chống nhiễu cao đối với nhiễu thiên
nhiên hay nhiễu nhân tạo. Khả năng chống nhiễu là khả năng của đài radar bảo
đảm đợc các chỉ tiêu chất lợng phát hiện, đo lờng ở một mức độ đã cho khi có
nhiễu.
2. Nguyên tắc nhận tin tức radar
Những tin tức về mục tiêu mang trong tín hiệu radar là những dao động điện
từ có các tham số liên hệ chặt chẽ với các tham số mục tiêu.
Phơng pháp nhận tin tức radar thông thờng nhất là phơng pháp chủ động.
Radar chiếu xạ mục tiêu nhờ năng lợng sóng điện từ và thu sóng phản xạ bởi mục
tiêu bằng thiết bị thu.
Khi cần nhận biết mục tiêu, tín hiệu radar đợc tạo nên bằng phơng pháp hỏi-
đáp chủ động. Trong trờng hợp này năng lợng điện từ chiếu xạ mục tiêu làm cho
máy trả lời trên mục tiêu phát ra những tín hiệu vô tuyến xác định , những tín hiệu
này đợc nhận bởi máy thu radar.
Radar thụ động là phơng pháp quan trọng, đó là thu và xử lí các tín hiệu bức
xạ của bản thân mục tiêu (bức xạ nhiệt của vật thể, bức xạ của các thiết bị vô
tuyến trên mục tiêu ).
Khi phát hiện và đo lờng các tham số của mục tiêu chúng ta sử dụng những
tính chất vật lí của sóng vô tuyến sau :
- Tốc độ lan truyền sóng trong chân không là hữu hạn và là hằng số
v=3.10
8

(m/s), tốc độ lan truyền trong không khí gần bằng c (là
3.10
8
m/s)
- Trong môi trờng đồng nhất và đẳng hớng sóng truyền theo đờng
thẳng
- Tần số dao động điện từ nhận đuợc khác với tần số dao động bức xạ
nếu mục tiêu chuyển động so với đài radar ( hiệu ứng Doppler)
3. Một số phơng pháp xác định cự li, vận tốc, góc mục tiêu của radar
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 9 -

Đồ án tốt nghiệp
3.1. Phơng pháp xác định cự li
Trong môi trờng đồng nhất đẳng hớng, sóng điện từ truyền theo đờng thẳng
với vận tốc ánh sáng. Do đó ngời ta dựa vào điều này để xác định cự li mục tiêu so
với radar.
t
D
=
c
D2
với D: cự li của mục tiêu so với radar
t
D
: thời gian từ khi truyền sóng cho tới khi thu đợc xung phản xạ về.
Nếu trên mục tiêu có máy trả lời thì t
D
=
c
D2

+
Nh vậy thực chất việc xác định cự li là xác định thời gian giữ chậm t
D
.
Dựa vào phơng pháp đo t
D
ngời ta phân ra các phơng pháp đo cự li bằng pha,
bằng tần số và xung.
Phơng pháp pha
Trong phơng pháp này thì t
D
=
c
tpxh




c
: Pha ban đầu trong dao động chuẩn

px
: Dịch pha dao động chuẩn trong các mạch máy trả lời hay do phản xạ của
mục tiêu

t
: Dịch pha trong các mạch của radar

h
: Hiệu pha của hai tín hiệu phát xạ và phản xạ về

Phơng pháp tần số
Nếu tần số f thay đổi liên tục tuyến tính theo quy luật =
dt
df
thì biến thiên
tần số dao động bức xạ sau thời gian truyền tín hiệu t
D
là f = . t
D
Vậy đo hiệu tần số bức xạ và tần số dao động ta đợc F
D
= f, từ đó tính đợc
D =

2
c
F
D
Phơng pháp xung
Dao động cao tần của máy phát nhờ có anten phát xạ ra không gian dới dạng
sóng điện từ theo từng xung ngắn có độ rộng xung t
x
với chu kì lặp lại T (T >> t
x
).
Trong thời gian không phát xạ anten tiếp nhận sóng phản xạ từ các mục tiêu về
vời năng lợng rất bé và với hình dáng xung gần giống so với khi bức xạ (nếu bỏ
qua các ảnh hởng khác). Mỗi mục tiêu phản xạ về một xung chậm so với xung
phát là t
D

=
c
D2
phụ thuộc vào cự li mục tiêu. Đo đợc t
D
ta sẽ tính đợc cự li D.
3.2. Phơng pháp xác định vận tốc mục tiêu
Cơ sở phơng pháp đo vận tốc xuyên tâm là dịch tần Doppler của tín hiệu phản
xạ. Trong radar chủ động hiệu ứng Doppler xuất hiện hai lần. Lần đầu tần số dao
động nhận đợc bởi mục tiêu chuyển động f
px
khác với dao động bức xạ f
bx
. Lần
hai tần số dao động nhận đợc bởi máy thu của đài radar khác với tần số tín hiệu
phản xạ. Sau hai lần ta có:
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 10 -

Đồ án tốt nghiệp
f
t
= f
bx
(1
c
v
xt
2
)
Dấu +: ứng với trờng hợp radar và mục tiêu dịch lại gần nhau

Dấu - : ứng với trờng hợp ngợc lại
Trị số F
D
=
c
v
xt
2
. f
bx
là dịch tần Doppler của tín hiệu
Vậy ta tính đợc v
xt
= F
D
.
2

3.3. Phơng pháp định hớng
Phơng pháp pha
Khi xác định vị trí mục tiêu trong không gian ngời ta đặt 2 anten thu (gọi là
một đáy) cách nhau một khoảng d và đo hiệu pha hai tín hiệu thu đợc để xác định
góc phơng vị hay cự li.
Trong truờng hợp đo cả góc phơng vị và góc tà ngời ta xắp xếp các anten
thành hai đáy vuông góc với nhau. Hiệu pha hai tín hiệu thu đợc là:

AB
=

2
. d
AB
. sin. cos

AC
=


2
. d
AC
. cos. sin
với
AB
,
AC
: Hiệu pha của hai tín hiệu tại AB và AC
d
AB
, d
Ac
: Khoảng cách AB và AC
, : lần lợt là góc tà và góc phơng vị
trong hai phơng trình trên ta đo đợc
AB
,
AC
, d
AB

, d
Ac
từ đó tính đợc hai góc còn
lại.
M
d
AC

M

d
AB


Phơng pháp biên độ
Phơng pháp này gồm phơng pháp biên độ cực đại và cực tiểu. Nguyên tắc của
nó là dựa vào tính định hớng của anten.
- Phơng pháp biên độ cực đại
Hớng mục tiêu đợc xác định theo hớng cực đại của đặc tính hớng khi biên độ
tín hiệu phản xạ về từ mục tiêu lớn nhất.
Hớng cực đại



Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 11 -

Đồ án tốt nghiệp
- Phơng pháp biên độ cực tiểu
Hớng mục tiêu đợc xác định theo hớng cự tiểu của đặc tính định hớng khi biên
độ tín hiệu phản xạ từ mục tiêu về bằng không hay bé nhất.

Hớng cực tiểu
4. Một số tham số kĩ thuật chính của đài Radar
- Vùng quan sát
- Chu kì quét T
q
- Các toạ độ đợc đo
- Độ chính xác đo các toạ độ và tốc độ mục tiêu
- Độ tin cậy sử dụng
- Khả năng chống nhiễu
- Tần số mang của dao động bức xạ hay bớc sóng
- Quy luật điều chế dao động bức xạ
- Công suất bức xạ trung bình P
tb
và đỉnh P
đ
- Dạng và độ rộng của giản đồ anten
- Độ nhạy máy thu theo công suất (P
min
) hay năng lợng
II. Sơ đồ khối của một đài radar
1. Sơ đồ khối
Tín hiệu radar thông thờng là chuỗi xung hẹp đợc tạo ra ở máy phát và đợc
phát xạ vào không gian qua anten. Bộ chuyển mạch thu phát cho phép sử dụng
một anten cho cả thu và phát. Nếu đối tợng quan sát nằm trong phạm vi chiếu xạ
của radar, một phần nhỏ của tín hiệu sẽ đợc phản xạ quay trở lại. Tín hiệu đó sẽ đ-
ợc thu bởi anten và khuyếch đại ở máy thu radar. Tín hiệu ra của máy thu sẽ đợc
đa tới bộ xử lí tín hiệu. Tín hiệu sau khi xử lí sẽ đợc thể hiện trên màn hình hiển

thị, cung cấp thông tin về vị trí mục tiêu trong không gian theo cự li và phơng vị.
anten
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 12 -

Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.1 Sơ đồ khối cơ bản của một radar có sử dụng khối phát khuyếch đại
công suất và thu đổi tần

2. Chức năng một số khối trong radar
2.1. Máy phát (Transmitter)
Máy phát trong hình 1 là kiểu bộ khuếch đại công suất dùng đèn Klystron,
đèn sóng chạy hay thiết bị bán dẫn. Một bộ dao động công suất dùng đèn
Magnetron cũng có thể đợc sử dụng làm máy phát, nhng bộ magnetron thờng bị
hạn chế về công suất so với bộ khuyếch đại công suất.
Đặc biệt là bộ khuyếch đại công suất sử dụng đèn Klystrons có thể tạo ra công
suất trung bình lớn hơn rất nhiều so với đèn Magnetron và ổn định hơn. Vì dạng
sóng cơ bản đợc tạo ra ở mức công suất thấp trớc khi đợc đa đến bộ khuếch đại
công suất, do vậy việc tác động các dạng sóng đặc biệt cho nén xung và cho
những hệ thống tơng quan nh lọc mục tiêu di động (MTI) và Radar xung Doppler
dễ dàng hơn. Mặc dù bộ dao động Magnetron có thể sử dụng cho việc nén xung
và cho MTI, nhng bộ khuếch đại công suất vẫn hoạt động tốt hơn và thờng đợc sử
dụng hơn. Bộ dao động Magnetron thờng đợc sử dụng ở những hệ thống mà ở đó
có sự đơn giản và tính cơ động cao. Các loại radar có yêu cầu công suất trung bình
lớn, đặc tính MTI tốt và có sử dụng nén xung thì không dùng loại đèn Magnetron.
Máy phát của một radar giám sát đặt trên mặt đất thờng có công suất trung
bình từ một vài KW đến vài chục KW. Các radar cự li ngắn có thể có công suất đo
đợc khoảng vài chục mW. Radar phát hiện giám sát mục tiêu trong không gian và
radar HF tầm xa có công suất trung bình cỡ MW.
Máy phát không những phải sinh ra một công suất lớn với dạng sóng ổn định,
mà còn thờng phải hoạt động trên một băng rộng, với hiệu quả cao, tuổi thọ lâu

dài.
2.2. Chuyển mạch thu phát (Duplexer)
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 13 -



!
"#$
%! !&
'
!
$
!
(
!
!)*+

#,
+#,
-
./
!012
3

+)-+
33!
Đồ án tốt nghiệp
Bộ chuyển mạch thu phát hoạt động giống nh một chuyển mạch tức thời để
bảo vệ máy thu khi công suất của máy phát quá lớn. Khi máy phát tắt, bộ chuyển
mạch thu phát sẽ đa trực tiếp tín hiệu đến máy thu. Bộ chuyển mạch thu phát th-

ờng là một dạng của thiết bị phóng khí (Gas-Discharge) và có thể đợc sử dụng với
các bộ bảo vệ máy thu bán dẫn hoặc phóng khí. Một bộ mạch vòng bán dẫn đôi
khi đợc sử dụng để tăng sự cách ly giữa máy thu và máy phát.
2.3. Anten
Công suất phát đợc bức xạ vào không gian bởi anten định hớng. Anten này
tập trung năng lợng vào một búp sóng hẹp. Anten phản xạ parabol và anten mặt
phản xạ pha ( planar phased arrays ) đợc sử dụng rộng rãi trong radar.
Một búp sóng hẹp, định hớng là đặc trng tiêu biểu của hầu hết các anten radar,
chúng không những tập trung năng lợng trên mục tiêu mà còn cho phép đo lờng
góc tới mục tiêu. Thông thờng góc mở cho búp sóng để phát hiện dấu vết máy bay
thờng từ 1 đến 2 độ. Một radar giám sát chuyên dụng nói chung thờng có một
anten đối xứng phát xạ một búp sóng dạng hình bút chì.
Kích thớc của anten radar phụ thuộc vào tần số, nơi bố trí lắp đặt radar nh trên
mặt đất hay đặt trên phơng tiện di động và phụ thuộc vào môi trờng xung quanh.
Tần số càng thấp thì càng phải sử dụng anten có kích thớc lớn nếu máy móc có
thể chấp nhận với kích thớc có tỉ lệ phù hợp với bớc sóng. Tại băng UHF, anten
lớn có thể đạt kích thớc đến 100 feets hoặc hơn. Tại băng X ( sóng viba từ 8 tới
12,5Ghz ), kích thớc anten có thể lớn từ 10 đến 20 feets. Tuy có những anten viba
với độ rộng của búp sóng nhỏ tầm 0,05 độ, nhng độ rộng búp sóng của radar cũng
hiếm khi nhỏ hơn 0,2 độ.
2.4. Máy thu
Tín hiệu đợc anten thu về đợc gửi tới máy thu (thờng là máy thu đổi tần ).
Máy thu có nhiệm vụ tách những tín hiệu có ích ra khỏi các tạp âm và khuếch đại
tín hiệu để có thể hiển thị đợc trên màn hình (thờng là ống tia điện tử) hoặc là đa
tới các bộ xử lí tự động.
Đối với sóng cực ngắn (viba), tạp âm tại đầu ra máy thu thờng đợc sinh ra bởi
bản thân máy thu nhiều hơn là các nhiễu bên ngoài đợc thu vào qua anten. Đầu
vào của máy thu tạp âm không đợc quá lớn, vì nó sẽ gây nhiễu tín hiệu cho việc
phát hiện mục tiêu.
Máy thu tạp âm thấp (tầng đầu tiên) là mong muốn cho các radar dân sự. Tuy

nhiên đối với radar quân sự, tạp âm thấp có thể đạt đợc không phải luôn phù hợp
vì trong môi trờng nhiễu lớn gây ra bởi những can thiệp bên ngoài, hoặc kẻ thù
làm nhiễu, radar với máy thu tạp âm nhỏ bị ảnh hởng nhiều hơn so với những
radar có máy thu với tạp âm lớn hơn. Điều này không có lợi khi phải đối phó với
điện trờng không phù hợp hoặc khi hiệu ứng Doppler đợc sử dụng để tách mục
tiêu nhỏ trên nền nhiễu lớn. Khi nhợc điểm của máy thu với bộ khuyếch đại tạp
âm thấp đợc khắc phục, tầng khuếch đại RF đợc bỏ qua và tầng trộn đợc sử dụng
nh một tầng ngoại vi (front-end).
Bộ trộn của máy thu đổi tần sẽ chuyển đổi tín hiệu cao tần RF thành trung
tần. Bộ khuếch đại trung tần (IF) khuếch đại mức tín hiệu máy thu nhận đợc. Bộ
khuếch đại trung tần này cũng có chức năng của bộ lọc thích ứng, làm tăng tối đa
tỉ số S/N. Cực đại hoá tỉ số S/N tại đầu ra bộ khuếch đại trung tần sẽ tăng tối đa
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 14 -

Đồ án tốt nghiệp
khả năng phát hiện của tín hiệu. Hầu hết các radar đều có máy thu có chức năng
gần giống một bộ lọc thích ứng.
Bộ tách sóng thứ hai là bộ tách sóng đờng bao ,nó loại bỏ sóng mang IF và
cho qua đờng bao điều chế. Khi xử lí Doppler đợc sử dụng nh trong CW (sóng
chạy), MTI và radar xung Doppler, bộ tách sóng đờng bao đợc thay thế bằng bộ
tách sóng pha. Tách sóng pha tách tần số Doppler bằng cách so sánh với một tín
hiệu mẫu (tín hiệu tham chiếu) ở trong tần số đợc phát xạ vì vậy nó cũng phải có
các bộ lọc để loại bỏ nhiễu cố định và cho qua các tín hiệu có dịch tần Doppler từ
các mục tiêu chuyển động.
Bộ khuếch đại thị tần nâng công suất của tín hiệu đến một mức mà có thể
hiển thị những thông tin của nó. Với điều kiện là băng thông của khuyếch đại thị
tần không nhỏ hơn một nửa băng thông của tín hiệu trung tần.
Một mức ngỡng đợc thiết lập tại đầu ra của bộ khuếch đại thị tần để dẫn đến
việc quyết định việc phát hiện. Nếu đầu ra của máy thu vợt quá mức ngỡng, mục
tiêu sẽ đợc quyết định là tồn tại. Việc quyết định có thể thực hiện bởi ngời điều

khiển, hoặc có thể tự động phát hiện mà không cần sự can thiệp của con ngời.
2.5. Xử lý tín hiệu
Không có một sự thống nhất chung về cấu tạo của bộ phận xử lý tín hiệu trong
Radar. Nhng thờng mục đích của quá trình này là loại bỏ những tín hiệu không
mong muốn (nhiễu hay tạp âm) và cho đi qua những tín hiệu có ích tạo bởi mục
tiêu. Nó đợc thực hiện trớc bộ phát hiện ngỡng nơi đa ra quyết định về sự phát
hiện mục tiêu. Xử lý tín hiệu bao gồm bộ lọc thích ứng, bộ lọc Doppler trong MTI
và radar xung doppler.
2.6. Xử lí dữ liệu
Đây là quá trình xử lý đợc thực hiện sau khi quyết định phát hiện đã đợc thiết
lập. Tự động bám sát là một ví dụ điển hình của việc xử lý dữ liệu. Việc sử dụng
tự động bám sát dấu vết là tốt nhất đối với một radar. Nó ngăn chặn hầu hết những
tín hiệu không mong muốn để cho việc tự động bám sát dấu vết chỉ cần xử lí với
những mục tiêu cần theo dõi. Khi một radar không thể nào bỏ qua tất cả những tín
hiệu phản xạ gây nhiễu thì cần có một thiết bị báo lỗi (CFAR: Constant False
Alarm Rate) tại đầu vào của bộ bám dấu vết mục tiêu (Tracker) .
Bộ CFAR của máy thu thờng đợc hoạt động trớc khi bộ quyết định phát hiện
đa ra quyết định. Nó dùng để duy trì tỉ lệ báo động sai không đổi khi nhiễu bên
ngoài thay đổi. Mục đích của nó là chống quá tải cho bộ theo dõi tự động khi có
các tín hiệu phản xạ không liên quan.
Tuy nhiên bộ CFAR lại làm giảm khả năng phát hiện. Nó cũng gây ra việc suy
giảm tỉ số S/N và làm giảm độ phân giải cự ly. CFAR không cần thiết trong một
hệ thống tự động khi ngời điều khiển có thể nhận ra những tín hiệu phản xạ dựa
vào nhiễu và không nhầm lẫn chúng với mục tiêu theo dõi.
2.7. Hiển thị
Sự hiển thị cho việc giám sát bằng radar thờng sử dụng ống tia âm cực có
dạng PPI (Plan Position Indicator). PPI hiển thị vị trí của mục tiêu trên toạ độ cực
(cự ly và phơng vị ). Những loại radar cũ hiển thị tín hiệu thị tần của máy thu trực
tiếp trên màn hình (cha qua xử lí), nhng những radar hiện đại thờng hiển thị tín
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 15 -

!41
3
STALO
!01
.
563
01
!&!
#!7#
COHO
APC
AGC
63.8.)+.*
9!-:)
;-<-*
6=
>?@
!7!ã
-
2"
#$.+-
!7!ã
.+-
92
92
67 5!;-
6324AB

-

Đồ án tốt nghiệp
hiệu video đã đợc qua xử lý bằng bộ tự động phát hiện và bám (ADT: Automatic
detector and tracker). Đôi khi đợc gọi là hiển thị sạch khi nhiễu nền bị loại bỏ.
2.8. Khối điều khiển radar
Một radar hiện đại có thể hoạt động với nhiều tần số khác nhau trong băng
tần của nó, với nhiều dạng sóng khác nhau, với các cách xử lý tín hiệu khác nhau
và với sự phân cực khác nhau để làm tối đa khả năng hoạt động trong những điều
kiện môi trờng khác nhau. Những tham số của radar cần thay đổi cho phù hợp với
những đặc điểm của thời tiết địa phơng nơi đặt radar, môi trờng nhiễu hay với sự
tác động của những thiết bị điện tử. Những tham số khác nhau đợc điều chỉnh
theo từng hoàn cảnh cụ thể. Chúng có thể đợc lập trình vào trong radar để dự đoán
trớc sự thay đổi của môi trờng, hoặc có thể đợc chọn bởi ngời điều khiển theo thời
gian thực để phù hợp với điều kiện môi trờng. Mặt khác, khối điều khiển radar có
thể tự động nhận biết khi điều kiện môi trờng thay đổi và tự động lựa chọn các
tham số để tối u hoá hoạt động.
2.9. Dạng sóng
Dạng sóng radar phổ biến là dãy xung hẹp tuần hoàn. Các dạng sóng khác đ-
ợc dùng trong radar đối với các mục tiêu đặc biệt cần phải sử dụng để đạt đợc
những kết quả mà không thể thực hiện với radar xung. Ví dụ : CW (sóng hình sin
liên tục) đợc sử dụng trong một số radar chuyên dụng dùng để đo vận tốc hớng
tâm từ độ dịch tần Doppler FM/CW (CW đợc điều tần) từ đó đo cự li bằng CW
hay các dạng sóng nén xung đợc sử dụng với độ phân giải của xung hẹp nhng với
năng lợng của ở xung dài.
Các bộ lọc mục tiêu di động MTI radar với các tần số lặp lại thấp (PRF) và
radar xung Doppler với tần số lặp lại cao thờng sử dụng các dạng sóng có các
khoảng lặp lại xung là bội số của nhau và thờng đợc sắp xếp theo thứ tự để tránh
hiện tợng đa trị cự li hoặc Doppler.
III. Cấu hình chung của một máy thu radar
Tín hiệu phản xạ từ chuyển mạch thu phát
Phần thu tơng tự

Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 16 -

Đồ án tốt nghiệp
Bộ xử lí tín hiệu số
dữ liệu
mục tiêu
tới bộ xử lí Tách để hiển thị và tới bộ xử lí dữ liệu

Hình 2.2 Cấu hình chung của một máy thu radar
Nhiệm vụ của máy thu radar là khuyếch đại tín hiệu phản xạ trở về từ mục
tiêu và lọc chúng để tách lấy các tín hiệu mong muốn trên nền nhiễu.Tạp âm bao
gồm rất nhiều loại nhiễu. Chúng có thể do máy thu sinh ra, do bên ngoài hoặc do
các đài radar khác.
Mỗi loại radar khác nhau thì mục tiêu của chúng cũng khác nhau. Các radar
gắn trên máy bay (airbone radar) lại đợc sử dụng cho việc đo độ cao hoặc vẽ bản
đồ ,lúc đó các máy bay khác là những mục tiêu không mong muốn mà mặt đất
mới chính là mục tiêu mong muốn. Nhìn chung các radar thờng đợc dùng cho việc
phát hiện mục tiêu (máy bay, tàu thuỷ, các phơng tiện đi lại ).
Các radar thờng dùng một anten chung cho cả thu và phát. Lúc đó một bộ
chuyển mạch thu phát ( Duplexer ) đợc sử dụng để điều khiển tín hiệu thu, phát.
Một vài loại anten radar bao gồm luôn cả bộ khuyếch đại nhiễu thấp LNA (Low
noise amplifier) nhng chúng cũng chỉ đợc coi là anten chứ không đợc coi là một
phần của máy thu
Hầu hết các radar đều hoạt động theo nguyên lí đổi tần. Tín hiệu phản xạ sau
khi khuyếch đại đợc đổi xuống trung tần bằng bộ trộn tần với tần số dao động
ngoại sai (local osilator). Để có đợc trung tần mong muốn cuối cùng ngời ta có
thể phải sử dụng nhiều bớc chuyển đổi. Thông thờng khoảng tần số này là từ 0,1
đến 100 MHz.
Máy thu đổi tần có thể có nhiều loại tần số ngoại sai nên có thể điều chỉnh với
máy phát mà không gây ảnh hởng đến tầng IF. Chính vì vậy máy thu đổi tần đợc

sử dụng rộng rãi.
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 17 -

Đồ án tốt nghiệp
Một số loại máy thu nh máy thu tái sinh( Superregenative), máy thu điều
chỉnh tần số radio (Tuned radio frequency) chỉ đợc sử dụng trong các trờng hợp
yêu cầu đơn giản, độ nhậy không cao.
1. Tầng ngoại vi máy thu ( Receiver Front-End )
Tầng trớc cuối của radar gồm một bộ lọc thông dải hay bộ khuyếch đại thông
dải cho phép đổi tần xuống. Tần số tín hiệu radar đợc đổi xuống trung tần. mức
đó các bộ lọc có đặc tính phù hợp và thuận tiện trong xử lí tín hiệu. Bộ trộn và các
mạch có trớc phù hợp với băng rộng. Việc điều chỉnh máy thu trong khoảng giới
hạn bởi bộ chọn dải thông trớc hay bởi bộ trộn dải thông đợc thực hiện bởi sự thay
đổi tần số ngoại sai.
Hoạt động của các radar xung chịu tác động bởi các đặc tính của tầng trớc
cuối. Những tác động này bao gồm:
- Tạp âm đợc đa tới bởi tầng trớc cuối sẽ giới hạn cự li cực đại
- Tầng trớc cuối ở tín hiệu mạnh có thể giới hạn cự li nhỏ nhất của hệ thống
hay khả năng xử lí nhiễu mạnh
- Các đặc tính giả của tầng trớc cuối tác động tới độ nhậy trong giao thoa tần
số.
Trong tầng trớc cuối thì nhiệt độ tạp âm ở tầng này phụ thuộc vào phẩm chất
bộ trộn hoặc bộ khuyếch đại và tạp âm của chúng. Dải động của tầng trớc cuối là
dải động từ hiệu suất tạp âm tới mức tín hiệu có thể gây ra độ nén 1 dB của hệ số
khuyếch đại. Khi mà hiệu suất tạp âm phụ thuộc vào băng tần IF thì hiệu quả của
dải động sẽ giảm khi băng tần IF tăng.
Trong hoạt động của tầng trớc cuối thờng xảy ra một số hiện tợng nh:
Hiện tợng méo ảnh phổ bức xạ:
- Do các thành phần của máy thu radar gây ra sự suy giảm của phổ bức xạ máy
phát. Nó là các dao động điều hoà của tần số sóng mang hay phổ Doppler giả

Hiện tợng đáp ứng sai của bộ trộn:
- Là hiện tợng xuất hiện các tần số trung tần ( IF) ảnh sau bộ trộn và các đáp
ứng tần số của dao động điều hoà.
Trong tầng này các bộ trộn có thể sử dụng nh:
- Bộ trộn toán học (Mathematic Mixer Model)
- Bộ trộn cân bằng ( The balanced Mixer)
- Bộ trộn loại bỏ ảnh ( Image-Reject Mixer)
2. Các bộ tạo tần số ngoại sai ( Local Oscilator)
Máy thu đổi tần thờng sử dụng một hay nhiều bộ tạo tần số ngoại sai và bộ
trộn để chuyển đổi tín hiệu phản xạ ở mức RF xuống trung tần. Máy thu có thể đ-
ợc điều chỉnh bằng cách thay đổi tần số ngoại sai thứ nhất mà không làm ảnh h-
ởng tới phần trung tần của máy thu.Việc dịch tần xuống trung tần thờng đợc thực
hiện trong máy thu bởi các bộ tạo dao động ngoại sai và hầu hết tần số là cố định.
Máy phát khuyếch đại xung cũng sử dụng các bộ tạo tần số ngoại sai nh trên
để phát sóng mang radar với tần số yêu cầu lấy từ bộ tạo tần số ngoại sai thứ nhất.
Máy phát dao động xung với tần số mang độc lập sử dụng bộ điều khiển tần số tự
động (AFC: automatic frequency control ) để duy trì sự tách biệt tần số chuẩn
giữa sóng mang và tần số ngoại sai thứ nhất.
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 18 -

Đồ án tốt nghiệp
Trong nhiều loại radar trớc đó chức năng của bộ tạo tần số ngoại sai chỉ là
chuyển tần số phản xạ về trung tần. Còn đối với các loại radar hiện đại thì vấn đề
chính là xử lí chặt chẽ các tín hiệu phản xạ về từ mục tiêu. Các bộ tạo tần số ngoại
sai đóng vai trò nh một chuẩn thời gian mà nhờ đó các tín hiệu phản xạ về trễ sẽ
đợc xử lí để đa ra các thông tin về khoảng cách, chính xác trong phạm vi các đoạn
nhỏ bớc sóng.
2.1. Bộ STALO ( Stable local oscilator)
Bộ tạo dao động nội thứ nhất nhìn chung là bộ dao động nội ổn định (Stalo) .
Những yêu cầu ổn định của bộ Stalo đợc xác định trong giới hạn của phổ điều chế

pha. Nguồn của sự điều chế không mong muốn này là các máy móc hay dao động
sóng âm từ quạt hay môtơ hay độ gợn của nguồn cung cấp Nhìn chung giới hạn
độ lệch pha giảm khi tăng tần số. Ngoài ra nguồn Stalo cũng là một trong những
yếu tố gây ra sự bất ổn định của radar.
2.2. Bộ COHO ( Coherent local oscilator )
Bộ tạo dao động nội thứ hai là bộ dao động nội kết hợp chặt chẽ (COHO) th-
ờng đợc sử dụng cho việc thêm vào các hiệu chỉnh pha để bù vào sự chuyển động
của bệ đỡ radar hay sự biến đổi pha của máy phát. Trong radar hiện đại sử dụng
máy phát khuyếch đại xung bộ COHO ít khi liên quan tới sự bất ổn của máy
thu .Tuy nhiên trong các radar đời cũ sử dụng máy phát dao động xung, COHO
phải bù cho các pha ngẫu nhiên của mỗi xung truyền và bù một phần trong phần
còn lại của nhiễu ở đầu ra bộ loc Doppler.
Khi radar trên bệ đỡ chuyển động hoặc khi nhiễu là ma hay mặt biển thì tần
số COHO đôi khi bị biến đổi để bù cho chuyển động này và dịch tần phổ nhiễu trở
về doppler không. Những bộ hồi tiếp sẽ thực hiện nhiệm vụ này .Nếu đợc thiết kế
thích hợp nó sẽ tạo ra sự ổn định đáng kể trong điều kiện môi trờng lí tởng. Tuy
nhiên khi mục tiêu chuyển động nhanh hay những xung từ các radar khác thỉnh
thoảnh cũng gây ra tác dụng khá nghiêm trọng đối với tín hiệu COHO. Nó làm
dịch chuyển tần số COHO khỏi giá trị bù thích hợp .
3. Các bộ khuyếch đại có độ tăng ích thay đổi ( Gain- Controlled Amplifiers)
3.1. Kiểm soát độ nhậy theo thời gian STC (Sensitivity Time Control)
Radar tìm kiếm phát hiện sự khác nhau về độ lớn tín hiệu phản xạ về. Nếu tín
hiệu quá lớn thì dải động máy thu có hệ số tăng ích cố định sẽ bị vợt. Sự khác biệt
trong độ lớn tín hiệu đợc gây ra bởi sự khác nhau trong diện tích phản xạ, sự khác
biệt trong các trạng thái khí tợng và trong các điều kiện khoảng cách khác nhau.
Tuy nhiên sự khác biểttong độ lớn lại chủ yếu phụ thuộc vào khoảng cách. Khi tín
hiệu vợt quá dải động thì máy thu sẽ đa ra đặc tính sai. Nhng điều này có thể
tránh đợc khi sử dụng công nghệ STC. Bộ này sẽ điều khiển độ nhậy máy thu theo
thời gian để độ lớn các tín hiệu không phụ thuộc vào khoảng cách.
Bộ STC còn có thể điều chỉnh đợc các tín hiệu phản xạ radar góc thấp và giới

hạn trung bình góc cao. Với các radar hiện đại đều phát dạng sóng STC số. Việc
điều khiển số đợc sử dụng trực tiếp bởi bộ suy hao số hay chuyển đổi điện áp
(dòng) để điều khiển sự suy hao hoặc bộ khuyếch đại có hệ số tăng ích thay đổi.
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 19 -

Đồ án tốt nghiệp
3.2. Điều chỉnh độ tăng ích theo bản đồ nhiễu (Clutter Map Automatic Gain
Control)
Trong radar, nhiễu do núi có thể tạo ra tín hiệu phản xạ vợt quá dải động của
tầng sau của máy thu (nh bộ chuyển đổi A/D) nếu nh sự suy hao STC ở khoảng
cách cho phép phát hiện mục tiêu nhỏ.
Bản đồ nhiễu AGC đợc điều khiển bởi bản đồ số. Nó đo biên độ của nhiễu
mạnh nhất trong mỗi bản đồ nhỏ hơn (cell) qua nhiều lần quét và thêm sự suy hao
cần thiết để giữ cho biên độ dới mức bão hoà. AGC điều chỉnh hệ số khuyếch đại
để có mức tín hiệu phù hợp trên mức nhiễu.
Tuy nhiên khi không có sự điều chỉnh AGC thì bản đồ AGC sẽ làm giảm khả
năng phát hiện mục tiêu nhỏ trên nền nhiễu. Ngoài ra độ nhậy của bản đồ còn bị
ảnh hởng bởi giao thoa xung từ các radar khác.
4. Lọc ( Filtering)
4.1. Lọc của toàn hệ thống radar ( Filtering of entire radar system)
Các bộ lọc có tác dụng giúp máy thu radar phân biệt giữa tín hiệu mong muốn
và các loại nhiễu. Nó có hai dạng:
- Lọc thích nghi (Matched filter): là hệ thống thụ động mà đáp ứng tần số của
nó là sự kết hợp phức tạp với phổ máy phát hay sự tơng quan với bộ trộn.
- Lọc chủ động: nó so sánh tín hiệu nhận đợc với tín hiệu trễ của phía phát.
Đáp ứng của bộ lọc loại này là đáp ứng cho từng lần phát (đáp ứng đơn).
Thực tế hầu hết radar hớng nhiều xung phát vào một mục tiêu trớc khi búp
sóng radar dịch chuyển sang hớng khác và nhiều tín hiệu phản xạ về lại kết hợp
sang dạng khác. Các tín hiệu phản xạ đợc xử lí bởi một bộ lọc kết hợp để lọc và
cho ra đáp ứng xung thích hợp.

Trong máy thu thì lọc sau khi tách sóng đờng bao ít hiệu quả hơn lọc trớc khi
tách.
4.2. Độ xấp xỉ bộ lọc thích nghi
Tác dụng lớn nhất của bộ lọc thích nghi là để phân biệt giữa nhiễu Gaussian
trắng và tín hiệu mong muốn. Đó là hệ thống thụ động mà đáp ứng tần số của nó
là sự kết hợp phức tạp của phổ máy phát. Nó có thể xử lí tín hiệu từ mọi khoảng
cách.
Bộ trộn tơng quan là một thiết bị chủ động có nhiệm vụ so sánh tín hiệu nhận
đợc với tín hiệu phát đợc làm trễ (delayed replica of trasmitted signal). Đó là sự t-
ơng đơng toán học với bộ lọc thích nghi nhng đó chỉ là đáp ứng đối với tín hiệu
phản xạ từ khoảng cách xác định . Đôi khi băng tần của máy thu radar vợt quá
điều kiện thuận lợi cho phép khi đó xuất hiện một số đoạn giữa phổ tín hiệu phản
xạ và các dải thông bộ lọc. Nguyên nhân chính là do vận tốc mục tiêu và việc điều
chỉnh dải tần máy thu .
4.3. Các vấn đề về lọc thích nghi với đáp ứng tần số ảnh của bộ trộn
Việc xấp xỉ của bộ lọc thích nghi thờng đợc thực hiện ở một vài tần số khác
với tần số bức xạ của radar. Tần số thuận lợi của bộ lọc là nhiệm vụ của băng tần
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 20 -

Đồ án tốt nghiệp
tín hiệu phản xạ và là đặc tính của các thành phần bộ lọc. Điều này rất cần thiết
với máy thu radar để chuyển đổi tần số tín hiệu phản xạ về tần số bộ lọc qua một
hay nhiều bớc.
Các tín hiệu nhiễu không mong muốn có thể bị chuyển đổi về trung tần tuy
nhiên chúng dễ bị tách ra khỏi tần số tín hiệu phản xạ ở đầu vào bộ lọc. Việc ngăn
chặn nhiễu không mong muốn phụ thuộc vào quá trình lọc trớc của bộ trộn và
chất lợng bộ trộn.
Tần số ảnh rất nghiêm trọng nhng bộ trộn loại bỏ ảnh (Image-reject Mixer) có
thể dễ dàng ngăn chặn những tín hiệu này. Một bộ lọc có thể làm suy hao tín hiệu
tần số ảnh trớc khi chúng tới bộ trộn trừ khi tỉ lệ tần số giữa đầu ra và đầu vào của

bộ trộn vợt quá mức phẩm chất Q của bộ lọc. Những tín hiệu tạo ra bởi bộ trộn sẽ
trở nên nghiêm trọng nếu tỉ lệ tần số đầu vào/ra của bộ đổi tần xuống nhỏ hơn 10.
Việc loại bỏ tần số ảnh là nguyên nhân tại sao các máy thu radar không thể
chuyển đổi từ tần số tín hiệu phản xạ trực tiếp về tần số trung tần cuối cùng. Lọc
trớc bộ trộn là yêu cầu rất quan trọng vì các đáp ứng tần số ảnh lân cận có quan hệ
bậc thấp và có thể tạo ra tín hiệu mạnh từ bộ trộn .
5. Các thiết bị sử dụng đặc tuyến LOGA ( Logarithmic Devides)
Các thiết bị logarit và các bộ khuyếch đại trung tần có đầu ra tỉ lệ với đặc tính
loga của đờng bao đầu vào trung tần. Chúng thờng gần giống đặc tuyến loga bởi
đợc tạo nên từ nhiều đoạn tuyến tính.
Trong các thiết bị sử dụng đặc tuyến loga nh bộ tách sóng hay bộ khuyếch đại
loga thì dải động của chúng phụ thuộc vào số các đoạn tuyến tính và phụ thuộc
vào tỉ lệ độ dài của mỗi đoạn . Còn dải thông thì thờng thay đổi theo mức tín hiệu.
Trong máy thu radar thờng sử dụng các thiết bị với đặc tuyến loga nh:
- Bộ tách sóng loga (thờng đợc biết đến với loại tách sóng liên tiếp)
- Bộ khuyếch đại loga
Hai thiết bị trên thuộc dạng thiết bị loga tơng tự ngoài ra còn có các thiết bị
loga số nh bộ kết hợp công suất loga số. Các bộ kết hợp công suất loga có đặc
điểm theo luật bình phơng. Kết hợp theo luật bình phơng của nhiều tín hiệu phản
xạ từ mục tiêu cho độ nhậy tốt hơn các phơng pháp trớc. Điều này không thể thực
hiện đợc với phơng pháp tơng tự .
6. Các bộ giới hạn trung tần ( IF Limiters)
6.1. Một số đặc điểm của bộ giới hạn IF
Bộ giới hạn là một hay nhiều mạch kết hợp mà đầu ra là không đổi trên một
dải rộng của biên độ tín hiệu vào.
Dạng sóng đầu ra của bộ giới hạn thông dải (bandpass limiter) là hình sin
trong khi dạng sóng đầu ra của bộ giới hạn băng rộng (broadband limiter) gần nh
dạng sóng vuông.
Bộ giới hạn có 3 đặc điểm chính đó là tạp âm (noise), sự đồng nhất biên độ
(amplitude uniformity) và sự đồng nhất pha (phase uniformity). Trong đó đồng

nhất biên độ và đồng nhất pha phụ thuộc nhiều vào việc thiết kế bộ giới hạn và là
cách đo trực tiếp chất lợng của chúng.
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 21 -

Đồ án tốt nghiệp
6.2. Các ứng dụng
Khi tín hiệu nhận đợc bão hoà ở vài tầng của máy thu, nó không phù hợp cho
việc xử lí tín hiệu. Sự sai lệch trong các trạng thái hoạt động có thể tạo ra ngay khi
tín hiệu đã mất đi. Tầng video là tầng ảnh hởng nhất và mất thời gian dài hơn để
hồi phục so với tầng trung tần IF. Vì thế thông thờng máy thu gồm một bộ giới
hạn ở tầng trung tần IF cuối cùng .
Bộ giới hạn có thể đợc thiết kế để ngăn chặn trạng thái bão hoà các tầng sau
hay cho phép trạng thái bão hoà của bộ chuyển đổi A/D ( bộ chuyển đổi A/D đợc
thiết kế để đối phó với các tình trạng quá tải ở mức vừa).
Bộ tách pha trung tần IF cần một bộ giới hạn để ở đầu ra phụ thuộc vào pha và
độc lập với biên độ. Nó thờng đợc sử dụng trong các mạch khoá pha hay máy thu
radar đơn xung.
Bộ giới hạn IF đôi khi đợc sử dụng trớc bộ lọc Doppler để điều khiển tỉ lệ
cảnh báo lầm ( false-alarm rate) khi nhiễu tín hiệu phản xạ mạnh hơn mức bộ lọc
có thể ngăn chặn. Loại này đợc sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật MTI hai xung và đ-
ợc dùng trong các radar có quá trình xử lí CFAR sau khi lọc doppler.
7. Các bộ tách pha và tách đồng bộ ( Phase Detectors and Synchronous
Detectors)
Sự khác biệt giữa một bộ tách pha, một bộ tách đồng bộ hay bộ tách pha độ
nhậy với một bộ trộn cân bằng đôi khi không rõ ràng. Kết quả này từ sự giống
nhau của các mạch tơng tự thể hiện cùng chức năng. Một mạch có thể sử dụng
làm bộ tách pha khi chỉ cần thông tin về pha đợc thể hiện ở đầu ra , đợc sử dụng
làm bộ tách đồng bộ khi cần cả thông tin về pha và biên độ ở đầu ra,đợc sử dụng
nh một bộ trộn khi thông tin về pha, tần số, biên độ cần thiết ở đầu ra.
Đặc tính đầu ra của bộ tách pha nhìn chung ở trong một hoặc ba nhóm sau:

- Dạng sin
- Dạng tam giác
- Dạng răng ca
Ba trờng hợp này đặc tính bộ tách phụ thuộc vào dạng tín hiệu sử dụng. Các
bộ tách dùng diode thể hiện đặc tính sin với đầu vào là sin và tam giác nếu đầu
vào dạng sóng vuông.Trong một vài trờng hợp sự thay đổi dạng từ tam giác sang
dạng sin thêm sự suy hao vào trong mức tín hiệu hoặc tạp âm.
Các bộ tách pha và tách đồng bộ có nhiều ứng dụng rất quan trọng . Nó đợc
sử dụng trong radar MTI để đo vận tốc mục tiêu , sử dụng làm bộ bám pha và bám
tốc độ pha , sử dụng trong việc đo góc đơn xung, trong việc ghi tín hiệu
Ngoài ra còn có các bộ tách pha từ tơng tự dang số (Analog to Digital Phase
Detector) mà ứng dụng điển hình là bộ tách pha số đợc sử dụng trong hầu hết các
radar hiện đại.
8. Bộ chuyển đổi tơng tự sang số ( Analog-to-Digital Converter )
8.1. Đặc điểm hoạt động
- Độ rộng băng tần tín hiệu:
Dữ liệu số đợc dùng cho các thiết bị đầu cuối đợc lấy mẫu. Băng tần của tín hiệu
số đợc giới hạn một nửa của tần số lấy mẫu.
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 22 -

Đồ án tốt nghiệp
- Độ phân giải:
Độ phân giải của bộ chuyển đổi đợc đặc trng bởi số bit. Với N bit chuyển đổi thì
độ phân giải là
12
max

N
E
nếu nh bộ chuyển đổi đều.

- Dải động:
Nếu bộ chuyển đổi A/D lấy mẫu hai thành phần của tín hiệu là I và Q thì mỗi
thành phần bao gồm một nửa công suất nhiễu và lên tới 100% công suất tín hiệu.
Dải động là tỉ số (S/N) lớn nhất có thể điều khiển bởi bộ chuyển đổi A/D mà
không bão hoà ở bất kì trạng thái pha nào.
Dải động(dB) = 6N - 9 - 20log(
LSB

)
N: số lợng các bit có nghĩa
: hệ số tạp âm trung bình trong thành phần I và Q
LSB: bit có ý nghĩa nhỏ nhất
- Tạp âm lợng tử:
Việc chuyển đổi tạp âm điện áp có trong mẫu thành số các số nguyên sẽ đa
thêm vào các lỗi ngẫu nhiên (có thể coi nh là thêm vào một nguồn nhiễu ). Vì thế
yêu cầu tăng tín hiệu cho đủ mạnh để có thể thu đợc mức phát hiện mong muốn
với một cảnh báo lầm không đổi.
Suy hao lợng tử(dB) = 10log(1+

LSB
)
- Lấy mẫu:
Khi băng tần tín hiệu quá lớn, mà điện áp tơng tự lại thay đổi theo từng mẫu
thì tín hiệu tức thời có thể bị lệch bởi qúa trình lấy mẫu. Lỗi này hoàn toàn do sự
thay đổi trong biên độ tín hiệu trong khoảng thời gian ngắt giữa các mẫu. Ngoài ra
còn có lỗi do thời gian mở chuyển mạch. Tín hiệu có xu hớng bị lấy mẫu trung
bình trên các khoảng ngắt và điện áp lấy mẫu thờng không tơng đơng với điện áp
tức thời theo chuyển mạch mở.
8.2. Các ứng dụng
Bộ chuyển đổi A/D có rất nhiều ứng dụng trong các radar hiện đại. Xu hớng

xử lí số của dữ liệu radar là kết quả của sự chuyển đổi nhanh dữ liệu trong thời
gian thực.
Radar MTI là một ví dụ về sử dụng công nghệ chuyển đổi nhanh. Đầu ra bộ
tách đồng bộ đợc lấy mẫu ở một tốc độ không nhỏ hơn độ rộng băng tần và kết
quả số đợc lu vào trong một bộ nhớ số.
Nhiều radar giám sát sử dụng bộ chuyển đổi để mã hoá tín hiệu phản xạ về
trong cổng giám sát. Trong trờng hợp này máy tính sẽ cung cấp mọi phép tính yêu
cầu để giám sát mục tiêu và đa ra khoảng cách và vận tốc ở đầu ra.
Các bộ chuyển đổi còn đợc sử dụng trong lĩnh vực ghi số. Đây là nơi mà số l-
ợng lớn dữ liệu hoặc một sự kiện độc lập đợc phân tích. Trong trờng hợp này thì
các dữ liệu đã mã hoá đợc lu trong băng từ.
9. Tỉ lệ cảnh báo lầm không đổi (CFAR : Constant False Alarm Rate)
Các radar hoạt động trong môi trờng mà tạp âm sinh ra có thể do chính máy
thu. Những tín hiệu phản xạ không mong muốn từ ma và các tín hiệu từ các nguồn
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 23 -

Đồ án tốt nghiệp
bức xạ khác thờng vợt qua mức tạp âm máy thu. Những nguồn nhiễu này có thể
gây ảnh hởng tới việc hiển thị của radar hoặc gây quá tải đối với máy tính trong
việc bám sát mục tiêu hay gây ảnh hởng đến kết nối dữ liệu băng hẹp tới ngời
điều khiển từ xa.
Quá trình xử lí số trong radar bao gồm các ngỡng tiêu chuẩn ở đầu vào cũng
nh đầu ra của bộ xử lí số. mỗi điểm một quá trình có thể xác định khả năng
phát hiện mục tiêu mong muốn và khả năng cảnh báo lầm mục tiêu từ tạp âm hay
trên các nguồn nhiễu.
Ngời điều khiển nhìn vào màn hiển thị PPI và đa ra các quyết định xem có
phải mục tiêu hay là nhiễu. Khái niệm cảnh báo lầm đợc áp dụng cho hầu hết các
loại radar. Khi một radar có thể loại bỏ hầu hết các tín hiệu phản xạ gây nhiễu thì
có nghĩa nó đã đảm bảo một tỉ lệ cảnh báo lầm không đổi tại đầu vào của bộ bám
mục tiêu.

Khi ngời điều khiển hay bộ xử lí giữ đợc tỉ lệ cảnh báo lầm không đổi thì lúc
đó radar đã thích nghi với các cờng độ môi trờng nhiễu. Máy thu có khả năng trên
đợc gọi là máy thu CFAR.
Trong các radar đời cũ quá trình CFAR đợc thực hiện ở phần cứng tơng tự còn
ở các radar đời mới việc số hoá luôn đợc thực hiện vì nó sẽ cho một độ chính xác
cao hơn các phơng pháp trớc.


Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 24 -

Đồ án tốt nghiệp
Chơng III
Giới thiệu về mạng giám sát và tổ hợp radar
ALENIA MARCONI tại sân bay quốc tế Nội Bài
I. Giới thiệu về mạng giám sát vùng thông báo bay Hà Nội
(FIR HAN)
1. Sơ đồ mạng giám sát FIR HAN
Hiện nay ngành quản lí bay Việt Nam có 2 mạng giám sát thuộc 2 vùng FIR
khác nhau là FIR HAN và FIR HCM. Hai mạng này liên lạc với nhau và liên lạc
với trung tâm quản lí bay ở Gia Lâm.
Đối với FIR HAN có hai hệ thống radar giám sát :
- Radar giám sát thứ cấp tại Vinh
- Hệ thống radar giám sát sơ - thứ cấp tại sân bay Nội Bài
Còn tại FIR HCM có :
- Radar giám sát sơ-thứ cấp tại Tân Sơn Nhất
- Radar giám sát sơ-thứ cấp tại Sơn Trà (Đà Nẵng)
- Radar giám sát thứ cấp tại Vũng Chua (Quy Nhơn) và tại Cà Mau.
Các hệ thống radar giám sát thuộc FIR HAN đều của hãng ALENIA
MARCONI ( ITALIA) trong khi các đài radar thuộc FIR HCM đều của hãng
THOMSON ( Pháp) .

Các đài radar ở Vinh, Nội Bài liên lạc với nhau và liên lạc với các trung tâm
ACC , trung tâm quản lí bay ở Gia Lâm, sở chỉ huy Phòng Không Không Quân,
liên lạc với ACC HCM bằng hệ thống thông tin vệ tinh, viba, cáp quang, thuê bao
bu điện.
Hiện nay mạng giám sát thuộc FIR HAN có 4 cặp viba đó là:
- Từ trạm radar Nội Bài về ACC Nội Bài
- Từ ACC Nội Bài về trung tâm quản lí bay Gia Lâm
- Từ Gia Lâm tới Bạch Mai
- Từ trạm radar ở Vinh tới trạm ATN ở Vinh
Và hai đờng truyền cáp quang đó là:
- Từ trạm radar về ACC Nội Bài
- Từ ACC Nội Bài ra Tower
Bùi Tiến Trung ĐT8 - K45 - 25 -