Giáo trình nguyên lý hoạt động Radar ( Phần 2)

2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO CỰ LY :
Ta đã biết, trong môi trường đồng nhất và đẳng hướng,
sóng điện từ truyền theo đường thẳng với tốc độ gần bằng
tốc độ ánh sáng c. Tín hiệu phản xạ về đài bò giữ chậm lại so
với tín hiệu phát xạ một thời gian t r do truyền trên quãng đường
2r (từ đài đến mục tiêu và trở về)
2r
tr =
c
Nếu trên mục tiêu có đặt máy trả lời, thời gian giữ chậm của
tín hiệu trả lời
2r
t r = + τc
c
τ c - Thời gian chậm của tín hiệu trong mạch máy trả lời .
Như vậy, thực chất của việc xác đònh cự ly bằng radar là đo thời
gian giữ chậm tr .
2r
Từ t r =
c
Ta rút ra được công thức đo cự ly
ct
r= r
2
Tuy nhiên, về mặt đònh tính, do tính chất của môi trường truyền
sóng như trong quỹ đạo truyền sóng sóng sẽ bò ảnh hưởng do
độ cong mặt đất, do có sự phản xạ từ mặt đất, do ảnh hưởng
của khí quyễn,...và các biện pháp kỹ thuật của đài radar mà
giá trò đo cự ly có một sai số nhất đònh (do tốc độ truyền sóng,
quỹ đạo truyền sóng không còn là đường thẳng nửa...)
Về mặt đònh lượng, để có thể xác đònh sai số trong các

phương pháp đo cự ly, trước hết phải chia cự ly phát hiện của đài
radar thành từng phần rất nhỏ, hay nói cách khác là ta lấy vi
phân toàn phần của cự ly đó, nghóa là từ phương trình của hàm
ct
cự ly: r = r
2
∂r
∂r
dt
sau khi lấy vi phân ta được : dr = dc +
( 2-59 )
∂c
∂t r
t
c
hay : dr = r dc + dt r
( 2-60 )
2
2
Thay vi phân bằng gia số ta được công thức tính sai số của đo cự
ly :
t
c
∆r = r ∆c + ∆t r
( 2-61 )
2
2
Trong đó : ∆c - Sai số đo tốc độ truyền sóng

∆tr - Sai số đo thời gian giữ chập t r
Vậy sai số đo cự ly phụ thuộc vào sự thay đổi tốc độ truyền
sóng trung bình và các quy tắc, phương pháp kỹ thuật để đo thời
gian tr của đài radar. Do tính chất của môi trường luôn thay đổi
một cách ngẫu nhiên nên việc xác đònh tốc độ truyền sóng
trung bình là không thể được. Nhưng với điều kiện ta có một đài
radar hoàn hảo đang hoạt động trong môi trường không có nhiễu,
tức là không có sai số về phép đo thời gian giữ chậm t r, hay nói
cách khác là ∆tr = 0, như vậy lúc đó vẫn tồn tại sai số đo cự ly
là:
t
∆r = r ∆c
( 2-62 )
2
r
Hay : ∆r = ∆c
c
Δr Δc
=
Suy ra :
( 2-63 )
r
c
Từ đó ta thấy sai số trong phép đo cự ly thực chất là sai số
đo tốc độ khi đo tốc độ trung bình của sóng điện từ truyền đi
trong không gian. Hiện nay người ta đo được tốc độ truyền sóng
với sai số 10-5. Thực tế trong một ngày nhiệt độ, áp suất khí
quyển và áp suất riêng của hơi nước biến đổi có thể làm thay
đổi tốc độ truyền sóng cở 10 -4. Cho nên đây là giới hạn sai số
đo cự ly. Trong thực tế để đo cự ly người ta đã sử dụng nhiều

phương pháp khác nhau để đo thời gian giữ chậm t r. Căn cứ vào
các phương pháp đo thời gian giữ chậm t r, người ta phân chia ra
những phương pháp đo cự ly: đo cự ly bằng phương pháp pha, phương
pháp tần số tần số và phương pháp xung .
2.4.1. Phương pháp đo cự ly bằng pha: cự ly được xác đònh
bởi hiệu pha sóng phát xạ và phản xạ .
Sơ đồ khối ( hình 2-21) :

Máy
phát tần
số
chuẩn
Pha
kế

Máy
phát cao
tần

Máy
thu

Mục tiêu
phản xạ
hay máy
trả lời

HÌNH 2-21 : Đo cự ly bằng phương

pháp pha

Ta biết rằng sóng điện từ phát xạ từ đài radar và tín hiệu
phản xạ nhận được từ mục tiêu (cả mục tiêu chuyển động và
mục tiêu cố đònh) khác nhau về pha, và sự khác biệt về pha này
phụ thuộc vào cự ly của mục tiêu so với đài, do đó để đo được
cự ly mục tiêu, trong đài radar có thể dùng một pha kế để so
sánh độ lệch pha giữa dao động chuẩn của tín hiệu phát xạ và
pha của tín hiệu phản xạ để tính ra được cự ly của mục tiêu. Trong
phương pháp này việc đo cự ly của mục tiêu được tương ứng với
việc đo độ dòch pha ϕr = ωc × tr của dao động tín hiệu nhận được so
với dao động của máy phát tần số chuẩn ωc. Ta có :
Dao động của máy phát tần số chuẩn :
U1 = Um1sin [ωct + ϕc ]
( 2-64 )
Dao động của tín hiệu nhận được :
U2 = Um2sin[ωc.(t-tr )+ ϕc - ϕpx - ϕt ]
( 2-65 )
ở đây : ϕc - Pha ban đầu của dao động chuẩn
ϕt - Dòch pha trong các mạch của đài radar
ϕpx - Dòch pha dao động chuẩn trong các mạch máy trả lời
hay do phản xạ của mục tiêu .
Hiệu pha dao động U1, U2 :
ϕh = [ωct + ϕc ]- [ωc.(t-tr )+ ϕc - ϕpx - ϕt ]
⇒ ϕh = ωctr + ϕpx + ϕt
( 2-66 )
ϕ − ϕ px − ϕ t
Từ đó : t r = h
( 2-67 )
ωc

2r
mà: t r =
c
2r ϕ h − ϕ px − ϕ t
⇒ =
ωc
c

c(ϕ h − ϕ px − ϕ t )
( 2-68 )
2ω c
Vậy theo công thức này ta thấy nếu biết độ dòch pha của tín
hiệu phản xạ ϕpx và độ dòch pha trong các mạch của đài radar thì
có thể tính được cự ly của mục tiêu khi dùng pha kế để đo hiệu
pha ϕh. Còn máy phát tần số chuẩn có thể là máy phát chủ
yếu ở tần số mang hay bộ điều chế.
Mặt khác độ chính xác đo cự ly còn phụ thuộc vào tần số
của dao động chuẩn nên khi giảm tần số chuẩn ωc độ chính xác
đo cự ly giảm (sai số pha kế giữ nguyên). Vì vậy trong các hệ
thống pha người ta thường dùng một vài tần số chuẩn, tức là
dùng phương pháp nhiều thang để thay đổi tần số chuẩn cho phù
hợp. Nghóa là khi thay đổi một tần số chuẩn thì ta sẽ được một
tần số hiệu khác nhau, làm cho việc đo cự ly sẽ có nhiều kết
nên cự ly :

r=


quả hơn dẫn đến xác suất đo sẽ chính xác hơn, đây chính là ưu
điểm của việc đo cự ly bằng phương pháp pha.

Nhược điểm của phương pháp pha: Hệ thống đo cự ly bằng
phương pháp pha dùng bức xạ sóng điện từ liên tục nên sóng
phản xạ trở về cũng liên tục, các tín hiệu của các mục tiêu ở
các cự ly khác nhau đều phản xạ trở về chồng lên nhau tạo nên
ở đầu vào máy thu một tín hiệu tổng hợp phức tạp không thể
tách riêng thành từng tín hiệu riêng rẽ (trừ trường hợp có mục
tiêu mà biên độ tín hiệu phản xạ trở về đầu vào máy thu đài
radar lớn hơn hẳn các tín hiệu phản xạ khác) nên không thể
phân biệt các mục tiêu này theo cự ly được. Do đó để khắc phục
nhược điểm này, trong phương pháp pha để phân biệt được tín
hiệu của các mục tiêu di động so với đài người ta dựa vào hiệu
ứng doppler, lúc này tần số của tín hiệu nhận được khác với
tần số của sóng bức xạ một lượng dòch tần doppler, độ dòch tần
này do mục tiêu chuyển động so với đài gây ra và nó tỷ lệ
với tốc độ mục tiêu (theo công thức 1-7), nên với các mục tiêu
có tốc độ khác nhau thì lượng dòch tần doppler cũng khác nhau,
và điều này được ứng dụng để phân biệt được mục tiêu chuyển
động so với đài radar trong phương pháp pha. Còn để có thể
phân biệt được các mục tiêu không chuyển động đôi khi người
ta còn dùng phương pháp điều chế manip tần số pha, tuy nhiên
phương pháp này vẫn còn những nhược điểm cơ bản của hệ
thống đo cự ly bằng phương pháp pha.
2.4.2. Phương pháp đo cự ly bằng tần số :
Cũng tương tự như khi đo cự ly của mục tiêu bằng phương pháp
pha, trong phương pháp tần số để xác đònh cự ly mục tiêu đài
radar cũng phát xạ ra không gian sóng điện từ một cách liên tục
nhưng tần số đã được điều chế trong máy phát, lúc này đối với
mục tiêu di động thì ngoài sự thay đổi tần số giữa sóng phát xạ
và sóng phản xạ ra do độ dòch tần doppler ra còn có thêm sự
thay đổi tần số do được điều chế trước nên làm tăng khả năng

phân biệt về cự ly đối với mục tiêu di động, còn đối với loại
mục tiêu không di động thì do có sự khác nhau về tần số giữa
sóng phát xạ và sóng phản xạ nhờ được điều tần nên cũng
phân biệt được cự ly của các mục tiêu khác nhau, mà do có sự
khác nhau về tần số này nên khi sóng tới mục tiêu và sóng
phản xạ về từ mục tiêu khi gặp nhau trên quỹ đạo truyền sẽ
gây nên hiện tượng tần số phách, do đó việc đo cự ly được xác
đònh với tần số phách, tần số này được tạo ra khi sóng phản xạ
tác dụng với sóng phát xạ. Vì vậy để xác đònh cự ly bằng
phương pháp này cần phải đo lượng thay đổi tần số dao động


bức xạ sau thời gian sóng truyền tới mục tiêu và phản xạ ngược
lại .
Nếu tần số f thay đổi liên tục theo quy luật tuyến tính với tốc
độ γ
df
với: γ = dt thì biến thiên tần số dao động bức xạ ∆f sau thời gian
2r
lan truyền tín hiệu t r =
là :
c
c × Δf
2r
∆f = γ tr = γ
⇒ r=
( 2-69 )
2γ
c
Do hiệu tần số dao động bức xạ và dao động nhận được là F r =

∆f

nên ta xác đònh được cự ly mục tiêu :
c × Fr
r=
( 2-70 )
2γ
Tuy nhiên trên thực tế ta không thể điều tần tuyến tính liên
tục nghóa là không thể điều chế tần số tăng liên tục hoặc
giảm liên tục được mà chỉ có thể điều tần theo quy luật tuần
hoàn. Trong thực tế người ta thường áp dụng 2 dạng điều chế:
điều chế hình răng cưa và điều chế hình sin để đo cự ly của mục
tiêu trong phương pháp điều tần .
* Ta xét nguyên tắc hoạt động của hệ thống đo cự ly
theo phương pháp tần số trong trường hợp điều tần dạng
răng cưa đối xứng , theo sơ đồ khối (hình 2-22):

Bộ điều
chế tần
số

Chỉ
thò

Tần
kế

KĐ
tần số

phách

Máy phát
cao tần

Mục
tiêu

KĐ cao tần
và tách
sóng

Để đơn giản ta xét trong
trường
hợp mục tiêu không chuyển
HÌNH
2-22
động so với đài radar, lúc này chỉ có sự thay đổi về tần số
giữa sóng tới và sóng phản xạ từ mục tiêu do việc điều chế
tần số (trong trường hợp này là điều chế tần số theo dạng răng
cưa tuần hoàn theo chu kỳ T m ) chứ không có sự thay đổi tần số
do hiệu ứng doppler.


Ta có giản đồ thời gian của sóng tới và sóng phản xạ từ
mục tiêu không di động ở cự ly r và thời gian giữ chậm t r như sau
( hình 2-23):
f

fph

ftt

tr

fpx

∆fm

f1
tr
/f/

Tm
2

t

t

Trong hình vẽ trên ta
thấy sóng bức xạ từ đài radar đến mục
HÌNH 2-23
tiêu (gọi là tín hiệu trực tiếp f tt ) biến thiên theo quy luật tuần
hoàn với tốc độ biến thiên là γ , nên ta được :
ftt = f1 + γ t
T
với : nTm ≤ t ≤ nTm + m
n là một số nguyên , không âm
2
Như vậy theo quy luật biến đổi tần số của tín hiệu phản xạ thì :

fpx= f1 + γ (t - tr )
( 2-71 )
Hiệu của hai tín hiệu : trực tiếp và phản xạ là :
fh = ftt - fpx = f1 + γ t - [f1 + γ (t - tr )] = γ tr
( 2-72 )
Như vậy chỉ cần đo fh là ta có thể biết được t r và từ đó suy
cf
ra được cự ly của mục tiêu r : r = h
( 2-73 )
2γ
Mà hiệu của hai tần số của sóng phát xạ từ anten đài
radar và sóng phản xạ từ mục tiêu chính là tần số phách tạo
T
nên bởi hai sóng này. Ta thấy trong các đoạn nTm + m ≤ t ≤ ( n + 1) Tm thì
2
hiệu của hai tần số này có giá trò âm nhưng vì f h được lấy theo
giá trò tuyệt đối nên hiệu này vẫn có giá trò dương và bằng
tần số phách Fph . Do đó chỉ cần đo tần số phách là có thể
xác đònh được cự ly của mục tiêu r theo công thức :


cF
cf h
ph
r=
=
2γ
2γ

( 2-74 )

Tm
thì tần số tín hiệu sẽ biến thiên một
2
, vì vậy tốc độ biến thiên tần số trong đoạn này

Mặt khác tại thời điểm
giá trò là ∆fm
là :
Δf
2Δ f m
γ= m =
T
Tm
m

( 2-75 )

2
Cuối cùng ta được công thức tính cự ly của mục tiêu trong phương
pháp điều tần dạng răng cưa đối xứng tuần hoàn là :
cTm
r=
F
( 2-76 )
4Δ f m ph
Tm- chu kỳ lặp lại của xung răng cưa
∆fm- Độ lệch tần
Fph- Tần số phách của hai tín hiệu. Trong trường hợp này F ph = fh
* Ta xét nguyên tắc hoạt động của hệ thống đo cự ly

theo phương pháp tần số trong trường hợp điều tần dạng
hình sin:
Trong trường hợp này xung phát xạ từ đài radar được điều
chế tần số theo dạng hình sin và sóng điện từ này được phát ra
không gian một cách liên tục, như vậy sóng phản xạ từ mục
tiêu cũng có dạng điều tần hình sin nhưng có độ dòch tần so với
tần số phát là ∆fm. Ta có giản đồ thời gian của sóng tới và
f
sóng phản xạ
như sau (hình 2-24) :
fpx
f0

ftt

tr
f

Tm
2

∆f
m

t

1

/fh/

Fp
h0

t
HÌNH 2-24


Như vậy trong phương pháp đo cự ly mục tiêu bằng cách điều chế
tần số tín hiệu phát theo dạng hình sin có tần số góc là Ωm , thì
tần số của sóng bức xạ từ đài radar (còn gọi là tín hiệu trực
tiếp) có dạng là :
f
f tt = f 0 + m cos Ω m t
( 2-77 )
2
Trong đó :
f0 - Giá trò tần số trung bình
Ωm = 2fm - tần số góc điều chế
Nếu mục tiêu không di động thì tín hiệu phản xạ từ mục tiêu
trong phương pháp này có dạng :
f
fpx = f 0 + m cos Ω m (t - t r )
( 2-78 )
2
Giá trò tuyệt đối của tín hiệu trực tiếp và tín hiệu phản xạ :
Δf
/f h / = / m [cosΩ m t − cosΩ m (t − t r )]/
2
Ω t
t

Δf
= / m × 2[sin m r .sinΩ m (t - r )]/
2
2
2
Ω t
t
= /∆f msin m r .sinΩ m (t - r )/
2
2
mà : Fph = / fh / , nên :
Ω t
t
( 2-79 )
Fph = /∆f msin m r .sinΩ m (t - r )/
2
2
Qua công thức (2-79) ta có nhận xét là dù cho khi t r không
đổi, tức là cự ly giữa đài radar và mục tiêu không thay đổi hay
nói cách khác là khi mục tiêu không chuyển động so với đài
radar thì tần số phách của tín hiệu trong trường hợp sử dụng
phương pháp điều tần hình sin vẫn thay đổi theo quy luật dao động
hình sin .
Người ta tìm được giá trò trung bình của tần số phách :
2 Δf m
ω t
Fph =
sin m r
( 2-80 )
π

2
cTm
mà : r = 4 Δf Fph
( 2-81 )
m
với fph = /fh /
và ∆fm - là độ dòch tần (hay độ lệch tần)
Nên ta thấy cự ly r phụ thuộc chính vào độ lệch tần ∆fm, và
muốn xác đònh cự ly mục tiêu ta chỉ cần sử dụng tần số kế để
đo tần số phách của tín hiệu.


Qua hai công thức (2-80) và (2-81) ta thấy muốn giảm sai số
đo cự ly (hay tăng cự ly phát hiện mục tiêu) thì cần phải tăng độ
lệch tần ∆fm. Ngoài ra hệ thống trên còn có các sai số như : tần
kế không chính xác, độ lệch tần và tần số điều chế không ổn
đònh, do ảnh hưởng của điều biên ký sinh, do hiệu ứng doppler khi
mục tiêu chuyển động.... Do đó trong từng điều kiện mà cự ly
của mục tiêu khi đo được sẽ không hoàn toàn chính xác mà có
một sai số cho phép nhất đònh nào đó .
Ví dụ : Nếu khi đo cự ly của mục tiêu mà mục tiêu này di chuyển
so với đài radar thi khi tính cự ly của nó ta phải tính đến hiệu ứng
doppler. Giả sử trong trường hợp đo cự ly mục tiêu chuyển động
bằng phương pháp điều tần hình sin thì tần số của tín hiệu phản
xạ là :
2v 
Δf


/

f px
= f + m cosΩ m ( t − t r ) 1 ± xt 
( 2-82 )
2
c 
 0

Hiệu của tín hiệu trực tiếp và tín hiệu phản xạ :
t
t
Δf

 2v
/
f h/ = f tt − f px
= −Δf m sin(Ω m r )sinΩ m (t − r ) ± f 0 + m cosΩ m (t − t r  xt
2
2 
2
 c
( 2-83 )
Gọi Tm là chu kỳ dao động của tín hiệu trực tiếp thì tần số
dao động của tín hiệu này là Fm. Nếu trong phần lớn chu kỳ điều
chế mà /f/h/ >> Fm thì ta có thể coi F/ph = / f/h / , tức là tần số
phách sẽ bằng hiệu hai tần số của tín hiệu trực tiếp và tín hiệu
phản xạ trong điều kiện là mục tiêu chuyển động.
Vậy :
t
t
Δf


 2v
'
Fph
= / Δf m sin(Ω m r )sinΩ m (t − r ) ± f 0 + m cosΩ m (t − t r ) xt /
2
2 
2
 c
( 2-84 )
Trong công thức (2-84) ta thấy nó là tổng của hai số hạng,
trong đó số hạng thứ nhất là Fph chính là tần số phách của tín
hiệu khi mục tiêu không chuyển động :
t
t
Fph = Δf m sin(Ω m r )sinΩ m (t − r )
( 2-85 )
2
2
Còn thành phần thứ hai là tần số sinh ra do hiệu ứng doppler khi
mục tiêu chuyển động :
Δf

 2v
Fr = f 0 + m cosΩ m (t − t r ) xt
( 2-86 )
2

 c
Δf

Thông thường thì : f 0 >> m , nên :
2
2v xt
Fr ≈ [f 0 ]
= Fd
( 2-87 )
c
Vậy : F'ph = / Fph ± Fd /
( 2-88 )


Qua đó ta thấy tần số phách khi mục tiêu chuyển động sai
lệch với tần số phách khi mục tiêu đứng yên một lượng bằng
tần số doppler.
Ta có giản đổ thời gian của tín hiệu khi mục tiêu chuyển
động trong hai trường hợp điều tần hình răng cưa và hình sin như
sau (hình 2-25) và (hình 2-26):
f
f

Fd
ftt

f'px'
f px

Fr

t

/fh//
/f
h
F1

F2
f

t

HÌNH 2-25 : Giản đồ thời gian hình răng

cưa

t

HÌNH 2-26 Giản đồ thời gian

Trên đâyhình
ta sin
mới xét trường hợp, khi ở đầu vào máy thu
ngoài tín hiệu trực tiếp chỉ có tín hiệu phản xạ từ một mục
tiêu. Trường hợp này được áp dụng ở máy đo cao phục vụ cho
máy bay hạ cánh. Đo độ cao của máy bay bằng phương pháp tần
số tương đối đơn giản, vì trong trường hợp này chỉ có một mục
tiêu phản xạ đứng yên là mặt đất, ta có thể chọn quy luật


điều chế bất kỳ, nhưng thông thường người ta chọn điều chế
hình sin vì dễ thực hiện hơn .

Nếu đồng thời có nhiều mục tiêu, ở đầu vào máy thu
ngoài tín hiệu trực tiếp còn có nhiều tín hiệu phản xạ từ các
mục tiêu khác nhau. Do các tín hiệu này tác dụng lẫn nhau nên
sẽ có hiện tượng giao thoa giữa tín hiệu trực tiếp với từng tín
hiệu phản xạ, cũng như giữa các tín hiệu phản xạ với nhau. Vì
các tín hiệu phản xạ yếu hơn nhiều so với tín hiệu trực tiếp nên
ta có thể bỏ qua sự giao thoa giữa các tín hiệu phản xạ với nhau.
Trường hợp này không thể dùng phương pháp điều chế hình sin
được vì tần số phách Fph của tín hiệu phản xạ từ mỗi mục tiêu
sẽ biến đổi theo chu kỳ khác nhau.
Khi điều chế theo quy luật đường gấp khúc tam giác cân, sau
tách sóng, tín hiệu tổng sẽ gồm nhiều tần số phách, mỗi tần
số tương ứng với cự ly một mục tiêu. Các tần số đó có thể
xác đònh bằng máy phân tích phổ một đường hoặc nhiều
đường. Loại máy phân tích phổ nhiều đường có thể quan sát tất
cả các tần số phách cùng một lúc. Loại máy phân tích phổ
một đường quan sát liên tiếp trong các dãy tần số phách .
Sơ đồ khối của máy phân tích phổ nhiều đường (hình 2-27):
Bộ lọc 1

Chỉ
thò 1

Bộ lọc 2

Chỉ
thò 2

Bộ lọc n

Chỉ
thò n

Máy thu

2-27
Sơ đồ gồm mộtHÌNH
dãy
bộ lọc, mỗi bộ lọc cho qua một dãy
hẹp tần số phách tương ứng với một dãy cự ly nào đó. Ở đầu
ra bộ lọc có các bộ chỉ thò . Số đường của máy phân tích phổ
phụ thuộc vào yêu cầu độ chính xác, khả năng phân biệt về
cự ly, và phải bao trùm phạm vi hoạt động của đài (cự ly gần
nhất rmin đến cự ly xa nhất rmax ). Nếu các đường có khả năng
phân biệt về cự ly ∆rmin như nhau thì công thức để tính số đường n
cần có là :
r
−r
n = max min
( 2-88 )
Δrmin


Máy phân tích phổ càng nhiều đường thì độ chính xác và
khả năng phân biệt càng cao, nhưng kết cấu của máy sẽ càng
phức tạp và cồng kềnh .
Ví dụ : rmax=150km, rmin=300m , ∆rmin=300m, thì phải có n=500 đường.
Máy phân tích phổ một đường đơn giản hơn và có nhiều
phương án thực hiện khác nhau. Phương án đơn giản nhất là dùng
một bộ lọc điều chỉnh bắt tất cả các tần số phách trong đài

và chỉ thò dãi rộng. Bộ lọc có thểû là khung cộng hưởng. Theo
phương pháp này, khi điều chỉnh khung dao động dãi thông thay
đổi, làm khả năng phân biệt thay đổi. Phương án khác là cho
bộ lọc cộng hưởng có dãi thông không đổi (ở một tần số
nhất đònh), lúc này cần phải có thêm hai khâu nữa: Bộ trộn
tần và bộ dao động tại chỗ điều tần trong một dãy tương ứng .
Ta có sơ đồ sau ( hình 2-28):
Máy
thu

Trộn
tần

Bộ
lọc

Ch
ỉ
thò

Dao động tại
chỗ
HÌNH 2-28

Trong phương pháp này dao động tần số phách và dao động
tại chỗ được đưa vào bộ trộn tần .
Biết quy luật biến đổi tần số dao động tại chỗ và tần số
cộng hưởng của bộ lọc ta có thể xác đònh tần số phách. Nếu
dao động tại chỗ được điều tần đồng bộ với dao động quét, ta
có thể dùng đèn hiện sóng làm máy chỉ thò .

Khuyết điểm chung của máy phân tích phổ một đường là:
Thời gian quan sát và xác đònh cự ly tăng, vì phải điều chỉnh liên
tiếp nhiều tần số mà mỗi tần số cần có thời gian nhất đònh
để hình thành điện áp ở đầu ra khung cộng hưởng .
* Ưu khuyết điểm của phương pháp tần số :
-Ưu điểm: Độ chính xác và khả năng phân biệt về cự ly cao
(có thể đạt tới vài mét); Đo được cự ly rất ngắn; Nếu chỉ đo cự
ly một mục tiêu thì kết cấu của đài tương đối đơn giản .
- Khuyết điểm: Khó thực hiện đo cự ly nhiều mục tiêu cùng
một lúc. Khi có ảnh hưởng của đòa vật và hiệu ứng Doppler thì
khó đo đạc, nếu cần khử các ảnh hưởng đó thì kết cấu của
hệ thống sẽ phức tạp .
Do đó phương pháp này không được dùng rộng rãi mà thường
dùng ở radar đo cao trên máy bay khi hạ cánh .
Ghi chú:


Qua nghiên cứu phương pháp pha và phương pháp tần số ta thấy
khuyết điểm chủ yếu của chúng là khó thực hiện quan sát
đồng thời nhiều mục tiêu .
2.4.3. Đo cự ly mục tiêu bằng phương pháp xung :
Để khắc phục khuyết điểm của các phương pháp đo cự ly
bằng pha và bằng tần số, người ta dùng phương pháp đo cự ly
mục tiêu bằng phương pháp xung. Hiện nay phương pháp xung được
áp dụng rộng rãi nhất .
2.4.3.1. Nguyên tắc hoạt động và sơ đồ khối của
phương pháp xung
Nguyên tắc hoạt động chủ yếu của phương pháp xung như
sau:
Dao động cao tần của máy phát, nhờ có anten được phát xạ

ra không gian dưới dạng sóng điện từ theo từng xung ngắn có độ
rộng τx với chu kỳ lặp lại Tl . Trong đó τx <Trong khoảng thời gian không phát xạ: anten sẽ tiếp nhận
sóng phản xạ từ các mục tiêu về với năng lượng rất bé và
hình dáng xung vẫn giống như khi phát xạ (nếu không bò các ảnh
hưởng khác), nhưng có pha và tần số khác với xung phát xạ
(nếu mục tiêu chuyển động so với đài). Mỗi mục tiêu phản xạ
về một tín hiệu xung, xung này chậm so với xung phát xạ một
2r
thời gian là t r =
phụ thuộc vào cự ly của mục tiêu. Do đó
c
phương pháp xung xác đònh được cự ly nhiều mục tiêu đồng thời
tương đối đơn giản và có thể dùng một anten chung cho cả hai
hệ thống phát và thu. Trong trường hợp này ta cũng chỉ xét
radar phát xạ xung đơn và nhận xung phản xạ trở về từ mục tiêu
để đo cự ly.
Sơ đồ khối đơn giản của phương pháp xung ( hình 2-29):

Hệ
thống
phát
Hệ
thống
đồng
bộ
Hệ
thống
nguồn
HÌNH 2-29

Chuyển
mạch anten

Hệ
thống
thu
Hệ
thống
chỉ thò


 Hệ thống phát tạo ra dao động siêu cao tần công suất lớn,
ở dạng xung, sau khi đưa qua chuyển mạch anten và phi đơ (feeder)
đến anten, anten biến dòng điện siêu cao tần thành năng lượng
sóng điện từ và bức xạ ra không gian, giữa 2 đợt bức xạ, năng
lượng tín hiệu phản xạ được nhận qua chuyển mạch anten và đưa
vào hệ thống thu .
 Chuyển mạch anten làm nhiệm vụ đóng - mở mạch máy
phát và máy thu; Khi máy phát tạo ra dao động, nó mở mạch từ
hệ thống phát đến anten và đóng mạch vào máy thu để bảo
vệ máy thu. trong thực tế chuyển mạch anten không đóng kín
đường vào máy thu hoàn toàn, do đó một phần nhỏ năng lượng
phát xạ lọt vào máy thu và phần nhỏ này được dùng làm xung
chuẩn để tính cự ly mục tiêu. Khi tín hiệu phản xạ về, chuyển
mạch anten mở mạch từ anten đến máy thu và đóng mạch vào
hệ thống phát để năng lượng chỉ vào máy thu, không gây tổn
hao trong các mạch khác .
 Hệ thống thu khuếch đại và biến đổi tín hiệu phản xạ từ
hệ thống siêu cao tần thành xung thò tần rồi đưa sang hệ thống

chỉ thò.
 Hệ thống chỉ thò gồm các thiết bò cuối: Nếu cần quan sát
mục tiêu về cự ly và toạ độ góc thì thiết bò cuối là các đèn
hiện sóng. Mục tiêu hiện trên màn hình là những vệt sáng nhô
lên hoặc những chấm sáng. Đối với các đài radar hiện đại thì
thiết bò cuối có thể là những máy tính liên tục hoặc rời rạc
( số hóa).
 Hệ thống đồng bộ có nhiệm vụ phối hợp về thời gian giữa
các hệ thống. Điểm quan trọng nhất là bảo đảm điểm bắt đầu
xung phát (xung thăm dò) trùng với điểm đầu đường quét đèn
hiện sóng, tức là bảo đảm sự đồng bộ của xung phát với dao
động tạo đường quét. Do đó nhiệm vụ của nó là tạo ra xung kích
phát có chu kỳ lặp. Xung này đồng thời đưa đến hệ thống phát
để tạo dao động phát và hệ thống hiện sóng để tạo đường
quét.
 Hệ thống nguồn bảo đảm cung cấp điện cho toàn bộ hệ
thống. Radar có thể lấy nguồn từ mạng điện công nghiệp hoặc
từ máy phát điện riêng .
Ngoài các hệ thống chính nói trên, tùy theo nhiệm vụ của đài
mà còn có thêm những hệ thống khác (Hệ thống điều khiển
anten, hệ thống đồng bộ anten và thiết bò cuối, Hệ thống tự
động bám sát mục tiêu về cự ly, hướng, Hệ thống chống
nhiễu...).


Trường hợp đơn giản nhất là hệ thống radar xung đơn, nghóa là
trong một chu kỳ xung kích phát chỉ có một xung được tạo ra và
phát xạ ra không gian tự do, xung phản xạ trở về từ các mục
tiêu (máy bay, hoặc các nguồn nhiễu) cũng là những xung có
hình dạng như xung phát xạ (không kể đến các tác động khác

của môi trường ), các xung này khác với xung phát xạ về pha,
nếu mục tiêu chuyển động thì còn thêm sự khác nhau về tần
số (vì có thêm hiệu ứng doppler), được đưa đến đầu vào máy thu
để xử lý tín hiệu, sau đó các tín hiệu này được đưa đến đèn
hiện sóng, nhờ có tia quét trên đèn hiện sóng hoặc thiết bò
máy tính đầu cuối, ta có thể quan sát được các mục tiêu này .
Giản đồ biểu diễn nguyên tắc hoạt động của đài như sau :( hình
Xung kích phát
2-30)

Tl

Xung điều chế

t
Xung bức xạ

t

Tín hiệu vào máy thu

t
t

Tín hiệu ra máy thu

t
Xung tạo đường quét
t

Xung rọi
sáng sáng
Tthuận

t
Tnghòch

HÌNH 2-30


Xung tạo đường quét là điện áp răng cưa được đưa đến
phiến làm lệch ngang của đèn hiện sóng, chiều thuận của diện
áp răng cưa ứng với chiều quét của tia từ trái sang phải; chiều
nghòch sẽ làm tia quét quay về vò trí ban đầu. Để số đo cự ly được
đơn trò cần có xung rọi sáng đưa vào lưới điều khiển của đèn
hiện sóng, do độ rộng xung rọi sáng bằng thời gian quét thuận
của điện áp răng cưa Tthuận nên đèn chỉ mở trong thời gian Tthuận .
Hình ảnh minh hoạ cho hoạt động của radar bức xạ xung ra
không gian tự do (hình 2-31):

Xung phát
xạ

Xung phản
xạ

Đèn hiện
sóng
HÌNH 2-31

2.4.3.2. Các loại hiện sóng cự ly :
Để đo được cự ly của mục tiêu trên các đài radar sử dụng
hiện sóng cự ly. Hiện sóng cự ly thường có 2 kiểu: Biên độ và
Độ sáng
- Trong hiện sóng biên độ, tại điểm đầu của đường quét
(vạch sáng là đường năøm ngang trên màn hiện sóng, điểm bắt
đầu từ mép của đèn hiện sóng, chiều dài của tia quét là
đường kính của đèn), người ta tạo ra một điểm dấu chuẩn, khi có


tín hiệu phản xạ xuất hiện trên màn hiện sóng, đo khoảng cách
từ điểm dấu chuẩn đến điểm dấu mục tiêu, tính theo tỷ lệ sẽ
được cự ly của mục tiêu so với đài. Về mặt kỹ thuật, điện áp
tín hiệu từ đầu ra máy thu được đưa đến phiến làm lệch dọc của
đèn hiện sóng. Do tác dụng của tín hiệu, vệt sáng lúc đó nhô
lên. Nếu tốc độ quét không đổi thì khoảng cách giữa tín hiệu
chuẩn và tín hiệu phản xạ trên đèn hiện sóng :
2r
l = vq t r = vq
( 2-89 )
c
lmax
Vq - tốc độ quét : vq = T
( 2-90 )
thuận
lmax - Độ dài đường quét ứng với thời gian T thuận
l max 2r l max
l
=
× =

× r = mr
vậy :
( 2-91 )
Tthuan c r
max

rmax - Cự ly lớn nhất ứng với lmax
l
2v q
m = max =
c : Tỷ lệ xích của đường quét
r
max

Qua đó ta thấy nếu biết tỷ lệ xích của đường quét m và đo
được khoảng cách l thì ta sẽ xác đònh được cự ly r của mục tiêu
(hình 2-32).

HÌNH 2-32


- Hiện sóng độ sáng : Đối với loại hiện sóng này, tia quét
được bắt đầu từ tâm của đèn hiện sóng, chiều dài của tia
quét là bán kính của đèn, tia quét quay tròn đồng bộ với
hướng và tốc độ quay của anten đài radar. Trên mặt đèn hiện
sóng có các vòng tròn đồng tâm có khoảng cách được chia theo
tỷ lệ cự ly phát hiện của đài, khi có tín hiệu mục tiêu xuất
hiện trên màn huỳnh quang của đèn được thể hiện là những
chấm sáng (hoặc những vệt sáng tùy theo dãi tần công tác
của đài là sóng mét (vệt sáng) hay sóng cm, mm,… (điểm

sáng)), đọc giá trò vò trí của tín hiệu theo tỷ lệ ta sẽ có được cự
ly của mục tiêu. Về mặt kỹ thuật, trong hiện sóng độ sáng tín
hiệu từ đầu ra máy thu được đưa đến lưới điều khiển của đèn
hiện sóng. Do tác dụng của tín hiệu trên đường quét sẽ xuất
hiện điểm dấu mục tiêu. Tín hiệu mục tiêu càng lớn thì điểm
dấu càng rõ.
Trên hình vẽ của hiện sóng độ sáng (hình 2-33) ta thấy tia
quét của đèn hiện sóng được tạo ra từ tâm của đèn và nó
xoay tròn theo chiều kim đồng hồ, đồng bộ với anten đài radar, khi
có tín hiệu phản xạ trở về từ mục tiêu thì tín hiệu này sẽ hiện
lên màn hình là một chấm sáng hoặc một vệt sáng gọi là
điểm dấu mục tiêu, kích thước điểm dấu này phụ thuộc vào
năng lượng sóng phản xạ .

W

Điểm dấu mục
tiêu

HÌNH 2-33: HIỆN SÓNG ĐỘ


2.4.3.3. Các phương pháp đọc cự ly trên màn hiện
sóng :
Phương pháp đọc cự ly đơn giản nhất là dùng các vạch dấu cơ
khí hoặc vạch dấu điện đã vạch sẳn trên mặt đèn hiện sóng
để quy ra cự ly r.
 Nếu dùng vạch dấu cơ khí ta cho sườn trước xung chuẩn
trùng với vạch dấu 0, cự ly mục tiêu sẽ đọc ở vạch tương ứng
với sườn trước của xung phản xạ .

Vạch dấu cơ khí đơn giản nhưng có nhiều khuyết điểm:
- Độ chính xác kém, khi mục tiêu ở giữa hai vạch dấu sẽ có sai
số nội suy.
- Khi nguồn thay đổi, các tham số mạch tạo đường quét thay đổi
gây ra sai số do tỷ lệ đường quét không giống tỷ lệ thước cơ
khí .
- Nếu tư thế nhìn không đúng cũng gây ra sai số do vạch dấu cơ
khí và mặt đèn hiện sóng không cùng nằm trên mặt đèn .
- Thước cơ khí gây trở ngại cho việc quan sát tín hiệu .
Do đó phương pháp này chỉ dùng ở những đài radar loại cũ
không cần độ chính xác cao .
 Các đài radar loại mới thường dùng các vạch dấu điện
để làm các điểm dấu cự ly. Dao động từ bộ dao động hình sin
rất ổn đònh qua các khâu biến đổi thành các xung cực hẹp, các
xung này được đưa đến các phiến làm lệch dọc trong hiện sóng
biên độ hay đưa vào lưới điều khiển trong hiện sóng độ sáng
thành các điểm dấu cự ly .

HÌNH 2-34


Khoảng cách của hai điểm dấu kề nhau được xác đònh bởi chu
kỳ của bộ dao động (ví dụ điểm dấu 10km tương ứng với tần số
dao động 75khz, chu kỳ dao động là 66,7µs).
Vạch dấu điện có ưu điểm :
-Không gây thêm sai số khi nguồn điện biến đổi cũng như tốc
độ quét không đều vì đường quét và điểm dấu cùng chạy chung
bởi điện áp quét .
- Không có sai số do tư thế nhìn vì điểm dấu và tín hiệu cùng
nằm trên mặt đèn .

- Dễ quan sát .
Nhược điểm của phương pháp này là còn tồn tại sai số nội suy
và kết cấu của đài phức tạp hơn (phải thêm mạch tạo điểm
dấu).
Khi cần đo độ chính xác hơn, cách đọc được cải tiến lại hoặc tự
động truyền số liệu từ radar sang máy tính .
2.4.3.4. Những nguyên nhân gây sai số đo cự ly , độ
chính xác đo cự ly trong phương pháp xung .
Đối với các radar cần có độ chính xác đo cự ly cao, sai số đo
thời gian rất nhỏ không quá 10-7s. Do đó cần phải nghiên cứu
nguyên nhân gây sai số để tìm cách loại trừ hoặc giảm sai số
tới mức thấp nhất. Nguyên nhân gây sai số có những loại sau:
- Tốc độ truyền sóng thay đổi : Do tính chất bất đồng nhất của
khí quyển nên quỹ đạo truyền sóng của sóng điện từ trong
không gian không còn là đường thẳng và tốc độ truyền không
phải là một hằng số nữa, mà tốc độ truyền sóng sẽ thay đổi
và quỹ đạo truyền sóng sẽ bò uốn cong. Độ cong của quỹ đạo
truyền sóng phụ thuộc vào sự thay đổi chiết suất của khí quyển
theo độ cao so với mặt đất. Trong tầng đối lưu, chiếm độ cao từ
mặt đất khoảng 10km ÷ 12km, chiết suất trung bình là n>1, tia
sóng bò uốn cong xuống mặt đất. Trong tầng bình lưu, ở độ cao
khoảng từ 12km÷ 80km, chiết suất khí quyển n=1, tia sóng truyền
thẳng (không bò uốn cong). Trong tầng điện ly , chiếm độ cao từ


80km÷ 1.300km, chiết suất khí quyển n<1, tia sóng bò uốn cong lên
trời. Do đặc tính uốn cong tia sóng như vậy nên giá trò đo được về
cự ly và góc tà lớn hơn giá trò thật. Trong tầng đối lưu sai số đo
càng tăng khi giảm góc tà và độ ẩm. Đối với radar kiểm soát
không lưu, sai số trung bình bình phương đo cự ly trong phạm vi góc

tà từ 50 ÷ 250, độ ẩm 0 ÷ 100% (với giả thiết mục tiêu xuất
hiện với xác suất đều nhau tại bất kỳ góc tà nào trong phạm vi
đó) không quá 10÷ 12m

Ngoài ra, có thể thêm sai số ngẫu nhiên đo cự ly do sự xuất
HÌNH 2-35
hiện ngẫu nhiên các vùng bất đồng nhất trong khí quyển. sai số
ngẫu nhiên loại này tương đối nhỏ, cỡ một phần mười mét.
- Tín hiệu bò giữ chậm trong các mạch, đồng bộ không ổn đònh:
Sai số do thời gian giữ chậm tín hiệu khi tín hiệu truyền qua tuyến
thu đài radar. Cự ly được tính từ sườn trước của xung phát đến
sườn trước của xung phản xạ, nếu sự giữ chậm 2 tín hiệu trong
mạch khác nhau sẽ gây ra sai số, xung phát lọt qua chuyển mạch
anten vào ngay máy thu, còn xung tới mục tiêu và phản xạ về
phải 2 lần đi qua phi đơ (feeder)(tuyến phát và tuyến thu). Hiệu số
thời gian giữ chậm của hai tín hiệu đó tương ứng với sai số cự ly .
Nếu trong hệ thống của đài radar xảy ra hiện tựơng mất
đồng bộ, giả sử như điểm đầu đường quét của tia sáng trên
màn hiện sóng chậm hơn sườn trước của xung phát thì trên đèn
hiện sóng cự ly sẽ không thấy sườn trước của xung phát, mà cự
Xung
ly của mục
tiêu thì lại được đo từ sườn trước của xung phát đến
phát
sườn trước của xung phản xạ nên lúc này sẽ có sai số đo cự ly.
Ta có hình vẽ minh hoạ như sau (hình 2-36 ) t
Xung
quét

HÌNH 2-36

t


- Đường quét không tuyến tính: Khi đo cự ly r ta dùng điện áp
răng cưa để biểu thò t r . Nếu vạch khắc cơ khí có tỷ lệ đều, điện
áp răng cưa cũng cần có tỷ lệ đều (tốc độ quét không đổi).
Nhưng trong thực tế thì điện áp quét răng cưa không hoàn toàn
thẳng nên điều này đã gây ra sai số khi đo cự ly r . ( hình 2-37 )

Điện áp
thực tế

Điện áp lý
tưởng

HÌNH 2-37

- Các tham số của đèn điện tử không ổn đònh (đối với các hệ
thống còn sử dụng đèn điện tử), mạch điện không ổn đònh,
làm cho tỷ lệ xích cũng không ổn đònh: Trong quá trình hoạt
động, các tham số của đèn điện tử, điện áp nguồn, các linh
kiện (điện trở, tụ điện...) thay đổi làm cho tỷ lệ xích không ổn
đònh, vì sự ổn đònh tỷ lệ xích phụ thuộc vào độ nhạy của đèn
hiện sóng, điện áp nguồn, điện trở và điện dung của mạch nạp.
Trò số tụ điện và điện trở có thể biến đổi trong phạm vi 3% ÷
20%.
Sai số do các ảnh hưởng trên có thể từ 2- 3% cự ly cần đo,
muốn cho độ ổn đònh của các tham số trên thật cao thực tế là
rất khó, nên ở đèn hiện sóng có đường quét thẳng thường

có các linh kiện điều chỉnh tỷ lệ, việc kiểm tra tỷ lệ đó được
thực hiện bằng các tín hiệu của máy dao động chuẩn .
- Do người đọc : Nguyên nhân chính gây ra sai số do người đọc là
xác đònh vò trí sườn trước xung phản xạ không chính xác. Sai số
do người đọc có mấy loại như sau :
+ Sai số nội suy khi phán đoán sườn trước xung giữa hai vạch
dấu. Để giảm sai số nội suy cần sử dụng mạng điểm dấu điện
nhỏ hơn (chẳng hạn điểm dấu có giá trò thang điểm dấu cự ly là
2km thì sai số nội suy khoảng 0,1 ÷ 0,2 km, khi giá trò của thang


điểm dấu cự ly là 10km thì sai số nội suy là 0,5 ÷ 1km) hoặc sử
dụng điểm ngắm điện tự động hay bám mục tiêu để đo cự ly.
+ Sai số do tư thế người đọc không thẳng (mắt người đọc
không thẳng góc với đèn hiện sóng) .
+ Sai số do vệt sáng không nét (độ hội tụ kém, độ dầy
đường quét lớn, đường quét bò nhòe, nếu vệt sáng có độ rộng
là δ thì sai số khi đọc nói chung là δ/2. Muốn giảm sai số này cần
điều chỉnh tốt độ hội tụ của tia quét trên hiện sóng. Đối với
hiện sóng nhìn vòng sai số này khoảng 200 ÷ 300m. Để giảm sai
số này hiện sóng nhìn vòng cần chọn ống tia điện tử có phẩm
chất cao, hoặc sử dụng thêm các hiện sóng chuyên dụng kiểu
"phương vò - cự ly" hoặc cho thêm hiện sóng nhìn vòng làm việc ở
chế độ quan sát hình quạt, quan sát hình vành khăn (bằng cách
giữ chậm điểm gốc đường quét ) vùng không gian quanh đài .
- Sai số do tạp âm :
Tạp âm làm nhòe đường quét tương đương với việc tăng độ
dầy vệt sáng và sườn trước xung phản xạ, do đó tạp âm làm
tăng sai số .
- Các nguyên nhân khác :

+Do quán tính của người đọc không đọc được chính xác khi
mục tiêu chuyển động nhanh. Để giảm bớt sai số này người đọc
phải tự rèn luyện hoặc dùng phương pháp tự động đo cụ ly .
+ Do mục tiêu chuyển động, anten rung động, diện tích phản
xạ hiệu dụng biến đổi ... làm cho xung về trên hiện sóng nhấp
nháy khó xác đònh .
Các sai số do những nguyên nhân trên có thể là sai số hệ
thống, cũng có thể là sai số ngẫu nhiên
2.4.3.5. Một số biện pháp nâng cao độ chính xác đo cự
ly trong phương pháp xung :
- Dùng đường quét tròn hoặc xoắn ốc để tăng tỷ lệ xích:
nếu đường kính mặt đèn hiện sóng giữ nguyên, ta thực hiện
quét tròn thì tỷ lệ xích sẽ tăng lên khoảng 3 lần. Thật vậy,
nếu đèn hiện sóng có bán kính là r thì khi thực hiện đường quét
thẳng, đường quét có
Xungkích
gốcthước lớn nhất là 2r, còn nếu thực
hiện quét tròn, nghóa là đường quét trên màn hình là những
vòng tròn mà vòng lớn nhất có bán kính r nên có độ dài là
2πr≈ 3x2r trong khi độ dầy vệt sáng vẫn không đổi, do đó sai số sẽ
giảm đi khoảng 3 lần. Nhược điểm của biện pháp này là khó
Xung phản
đọc toạ độ mục tiêu, điện thế xạ
của tín hiệu về cần phải lớn.
(hình2.38 )
HÌNH 2.38


Đường quét hình tròn được tạo ra bằng cách đưa hai điện áp
hình sin lệch pha nhau 900 và điều chỉnh sao cho h xUmx=hyUmy vào hai

phiến làm lệch ngang và dọc tương ứng của đèn hiện sóng .
Trong đó Umx , Umy là biên độ của hai điện áp hình sin, và h x ,
hy là độ lệch của hai điện áp theo trục x và trục y.
Sau đây ta sẽ tìm hiểu tại sao khi có hai điện áp hình sin
này đưa vào thì tia quét trên hiện sóng có quỹ đạo hình tròn.
Giả sử rằng điện áp đưa vào hai phiến làm lệch ngang và dọc
của đèn hiện sóng có dạng là :
Ux= Umxsinωt
( 2-92 )
và : Uy = Umycosωt
( 2-93 )
Khi đó điểm sáng của tia điện tử sẽ đồng thời vừa lệch
theo trục x, vừa đồng thời lệch theo trục y, nên phương trình
chuyển động của điểm sáng có dạng như sau :
x = hxUx = hxUmxsinωt
( 2-94 )
y = hyUy = hyUmycosωt
( 2-95 )
2
2
2
2
2
2
2
2
x + y = h xU mxsin ωt + h yU mycos ωt
( 2-96 )
Nếu : hxUmx = hyUmy = R
( 2-97 )

2
2
2
2
2
2
Thì : x + y = h xU mx (sin ωt + cos ωt ) = h2yU2my ( cos2ωt + sin2ωt )
Do đó : x2 + y2 = h2xU2mx = h2yU2my = R2
( 2-98 )
Đây chính là phương trình của đường tròn có bán kính là R
Khi dùng đường quét tròn thì tín hiệu phải đưa vào cực trung
tâm. Nếu tín hiệu âm thì vệt sáng lệch xa khỏi trung tâm, nếu
tín hiệu dương thì vệt sáng hướng vào trung tâm. Có trường hợp
người ta dùng tín hiệu để điều chế hai điện áp quét sau đó mới
đưa điện áp quét đã được điều chế vào hai phiến làm lệch của
đèn hiện sóng .
Ưu điểm của đường quét tròn trên đèn hiện sóng là nâng
cao được độ chính xác khi đọc cự ly mục tiêu xuất hiện trên hiện
sóng nhờ làm tăng tỷ lệ xích, đồng thời việc tạo ra các dao
động hình sin chuẩn cũng đơn giản. Tuy nhiên phương pháp này
cũng còn khuyết điểm là độ nhạy của cực trung tâm nhỏ nên
đòi hỏi tín hiệu khi đưa đến cực trung tâm phải lớn thì xuất hiện
được điểm dấu mục tiêu trên màn hiện sóng. Đồng thời do cự ly


của mục tiêu được xác đònh so với xung gốc có dạng là một
cung tròn nên việc đọc giá trò này có khó hơn so với phương
pháp quét thẳng .
Nếu muốn tăng tỷ lệ xích của đường quét lên nhiều lần
nữa, người ta có thể dùng phương pháp quét tia sáng trên đèn

hiện sóng theo dạng xoắn ốc, bằng cách đưa điện áp hình sin
lệch pha nhau 900 có biên độ giảm dần vào 2 phiến làm lệch
của đèn hiện sóng. Phương pháp này càng khó đọc cự ly hơn, và
việc tạo ra đường quét xoắc ốc cũng rất phức tạp, nên trong
thực tế ít sử dụng phương pháp quét xoắn ốc .
- Dùng hệ thống hai thước đo để tăng tỷ lệ xích: Ở các đài
radar cần có độ chính xác thật cao người ta dùng hệ thống hai
thước đo cự ly: Sơ lược và chính xác. Hai đèn hiện sóng sơ lược và
chính xác liên hệ chặt chẽ với nhau. Đường quét đèn sơ lược
liên hệ với toàn bộ cự ly hoạt động của đài, còn đèn chính xác
tương ứng với một phần nhỏ trong toàn bộ cự ly. Cự ly mục tiêu
bằng tổng cự ly đọc được trên đèn sơ lược và chính xác. Tỷ lệ
xích của đèn chính xác được chọn sao cho sai số tuyệt đối của
đèn sơ lược lớn hơn cự ly tương ứng của đèn chính xác. Bằng
phương pháp này thì sai số tương đối khi đọc cự ly của hệ thống
bằng tích các sai số tương đối khi đọc cự ly trên hai đèn hiện
sóng sơ lược và chính xác, tức là :
Δr ΔrS Δrcx
=
×
( 2-99 )
r
rS
rcx
Trong đó : rs - Cự ly đọc được trên đèn sơ lược
rcx - Cự ly đọc được trên đèn chính xác
Ví dụ : Nếu sai số khi đọc cự ly trên hiện sóng sơ lược bằng với sai
số khi đọc cự ly trên hiện sóng chính xác và bằng 1% (
ΔrS Δrcx
=

= 1% ), thì sai số đọc cự ly của hệ thống là Δr = 0,01%
rS
rcx
r
Như vậy với phương pháp này thì độ chính xác khi đo cự ly rất cao.
Phương pháp này có thể được mô tả bằng hình vẽ sau (hình 2-39):
0 kmXung gốc

30 km

0m
Xung gốc

10
km

1500
m

500
m

Xung phản
xạ

Xung
phản xạ
20
kmsóng sơ
Hiện

lược

1000 m
Hiện sóng
HÌNH 2-39 chính xác