Báo cáo tổng kết đề tài độc lập cấp nhà nước nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực siêu cao tần sử dụng phần mềm thiết kế mạch siêu cao tần và công nghệ gia công mạch dải
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.79 MB, 217 trang )
Bộ KH & CN
Bộ quốc phòng
Trung tâm Khoa học Kỹ thuật- Công nghệ Quân sự
Viện Rađa
Báo cáo tổng kết đề tài độc lập cấp nhà nớc
Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích
hợp thụ động và tích cực siêu cao tần sử
dụng phần mềm thiết kế mạch siêu cao tần
và công nghệ gia công mạch dải
M số: ĐTĐL- 2005/28G
Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Thị Ngọc Minh
6715
11/01/2007
Hà Nội - 2007
Bản quyền 2007 thuộc Viện Rađa
Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện trởng Viện Rađa
trừ trờng hợp sử dụng với mục đích nghiªn cøu.
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
Danh sách những ngời thực hiện
TT
Họ và tên
Cơ quan công tác
Nội dung
thực hiện chính
A
Chủ nhiệm đề tài:
Viện Rađa- TTKHKT- CNQS
TS Nguyễn Thị Ngọc Minh
B
Cán bộ tham gia đề tài:
1
TS. Tăng Chí Thành
Viện Rađa- TTKHKT- CNQS
2
TS. Lê Ngọc Uyên
Viện Rađa- TTKHKT- CNQS
Thành viên đề tài
Phó CN đề tài
3
Ths. Đỗ Huy Trởng
Viện Rađa- TTKHKT- CNQS
Thành viên đề tài
4
Ths. Nguyễn Văn Hạnh
Viện Rađa- TTKHKT- CNQS
Thành viên đề tài
5
KS. Trần Thị Trâm
Viện Rađa- TTKHKT- CNQS
Thành viên đề tài
6
Ths. Hà Danh Long
Viện Rađa-TTKHKT-CNQS
Thành viên đề tài
7
TS. Nguyễn Thế Hiếu
Viện Điện tử Viễn Thông-
Thành viên đề tài
TTKHKT- CNQS
8
Ths. Phạm Văn Dành
Nhà máy Z119- Cục KT PK-
Thành viên đề tài
KQ. Quân chủng PK-KQ
9
KS. Nguyễn Triều Hoa
Viện Điện tử Viễn Thông-
Thành viên đề tài
TTKHKT- CNQS
10
TS. Bạch Gia Dơng
Phòng RađaViện KT-PK-
Thành viên đề tài
KQ. Quân chủng PK-KQ
11
KS. Bùi Hng Nguyên
Viện Rađa-TTKHKT-CNQS
1
Thành viên đề tài
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
Bài tóm tắt
Việc nghiên cứu cơ bản, có định hớng để làm chủ công nghệ SCT trở thành yêu
cầu cấp bách, đặc biệt đối với nhiệm vụ cải tiến, hiện đại hoá, chế tạo Rađa quân sự
trong điều kiện chiến tranh công nghệ cao. Vì vậy việc nghiên cứu ứng dụng các
công nghệ mới để thiết kế chế tạo các mạch tích hợp thụ động và tích cực siêu cao
tần ứng dụng vào bán dẫn hoá toàn bộ tuyến thu cao tần của một đài rađa để nâng
cao độ nhạy máy thu của đài là rất cần thiết.
Căn cứ vào nhu cầu cấp bách và khả năng kỹ thuật, khả năng công nghệ của ta,
chúng tôi đà chọn đối tợng nghiên cứu của đề tài gồm 2 nhánh chính (phân chia
theo địa chỉ ứng dụng các sản phẩm của đề tài):
ã Nghiên cứu thiết kế chế tạo toàn bộ 02 tuyến thu cao tần đài rađa P-37 bao
gồm: 02 bộ hạn chế công suất, 02 bộ khuếch đại tạp thấp, 02 bộ trộn tần cân
bằng, 02 bộ dao động ngoại sai VCO, 01bộ lọc dải th«ng, 02 bé céng/ chia c«ng
st, 02 bé tiỊn khch đại trung tần, 02 bộ tự động điều chỉnh tần số (riêng bộ
tiền khuếch đại trung tần và bộ tự động điều chỉnh tần số là không có trong nội
dung của Hợp đồng vì kinh phí bị hạn chế, nhng để có thể lắp lên đài và đánh
giá toàn bộ tuyến thu cao tần chúng tôi đà thực hiện).
ã Nghiên cứu thiết kế chế tạo 02 bộ chuyển mạch điốt PIN và 02 bộ khuếch đại
tạp thấp dải rộng trên mạch dải cho 02 kênh thu của đài rađa 556.
Tính mới, tính độc đáo của đề tài:
Lần đầu tiên ở Việt nam việc nghiên cứu phát triển và nghiên cứu ứng dụng
công nghệ siêu cao tần đợc tiến hành một cách cơ bản, có hệ thống, tạo cơ sở cho
việc thiết kế chế tạo các thiết bị siêu cao tần nói chung và rađa nói riêng.
Lần đầu tiên trong quân đội việc thiết kế các mạch SCT đợc tiến hành sử dụng
phần mềm thiết kế và mô phỏng ADS. u điểm của phơng pháp thiết kế này là
nhanh hơn và tiết kiệm đợc thời gian, vật t và công sức để cho ra sản phẩm có
chất lợng cao hơn so với phơng pháp thiết kế thông thờng.
Việc sử dụng hệ thống gia công mạch dải và thiết bị lắp ráp và hàn dán linh kiện
SMD để chế tạo mạch SCT cho khả năng nâng cao chất lợng và độ tin cậy của sản
phẩm.
Sản phẩm của đề tài mang tính khoa học và thực tiễn cao, đợc tạo ra trên cơ sở
năng lực Việt Nam nhng dần tiếp cận đợc với công nghệ tiên tiến trên thế giới.
Các sản phẩm của đề tài đà đợc sử dụng cho đài rađa 556 (lắp lên một kênh đo xa
và một kênh đo cao) tại trạm rađa 19 - trung đoàn 295 - S 363 từ ngày 25/01/2007,
- 37 (lắp lên 2 tuyến thu cao tần của đài) tại trạm rađa T-26 -trung ®oµn 293 -S−
361 tõ ngµy 03/07/2007 cho tíi nay vµ trong tơng lai có thể phát triển cho các đài
rađa khác, phục vụ cho công tác khai thác, cải tiến, hiện đại hoá và thiết kế chế tạo
rađa mới.
2
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
Mục lục
Trang
Bảng chú giải các chữ viết tắt, ký hiệu chữ qui ớc, ký hiệu dấu,
đơn vị và thuật ngữ....................................................................................................2
Phần I. Lời mở đầu............................................................................................. 5
Phần II. Nội dung CHíNH CủA BáO CáO.....................................................15
I. Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nớc và trong nớc...........................15
I.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nớc..............................................................15
I.2. Tình hình nghiên cứu trong nớc..............................................................15
II. Lựa chọn đối tợng nghiên cứu, cách tiếp cận
và phơng pháp nghiên cứu..................................................................................18
II.1. Lựa chọn đối tợng nghiên cứu................................................................19
II.2. Cách tiếp cận, phơng pháp nghiên cứu, kỹ thuật đà sử dụng..................20
II.3. Tính mới, tính độc đáo của đề tài..............................................................21
III. Những nội dung đà thực hiện..........................................................................21
III.1. Đối với nghiên cứu lý thuyết...................................................................21
III.2. Đối với công việc nghiên cứu thiết kế chế tạo và
thử nghiệm các sản phẩm.................................................................................22
III.3. Nghiên cứu thiết kế chế tạo các sản phẩm của đề tài.............................27
III.3.1. Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ chuyển mạch
điốt pin dải sóng mét ứng dụng cho đài rađa cảnh giới 556...............27
III.3.2. Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ khuếch đại tạp thấp
dải sóng mét ứng dụng cho đài rađa cảnh giới 556.............................31
III.3.3. Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ chuyển mạch điốt pin
dải sóng cm ứng dụng cho đài rađa cảnh giới, dẫn đờng -37............35
III.3.4. Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ khuếch đại tạp thấp
dải sóng cm ứng dụng cho đài rađa cảnh giới, dẫn đờng -37...........39
III.3.5. Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ dao động siêu cao tần
dải sóng cm ứng dụng cho đài rađa cảnh giới, dẫn đờng -37............42
3
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
III.3.6. Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ trộn tần cân bằng
dải sóng cm ứng dụng cho đài rađa cảnh giới, dẫn đờng -37..........45
III.3.7. Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ cộng/chia công suất
dải sóng cm ứng dụng cho đài rađa cảnh giới, dẫn đờng -37..........48
III.3.8. Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ lọc dải dải sóng cm
ứng dụng cho đài rađa cảnh giới, dẫn đờng -37..............................50
IV. Báo cáo về kết quả đo đạc đánh giá trong PTN, kết quả thử
nghiệm và ứng dụng các sản phẩm KH & CN của đề tài........................54
IV.1. Kết quả đo đạc đánh giá trong PTN.....................................................54
IV.2. Kết quả thử nghiệm môi trờng...........................................................54
IV.3. Kết quả thực hiện đề tài về mặt thực nghiệm......................................55
IV.3.1. Kết quả thử nghiệm với nhánh sản phẩm lắp trên
máy thu cao tần đài rađa -37.............................................................55
IV.3.2. Kết quả thử nghiệm với nhánh sản phẩm lắp trên
máy thu cao tần đài rađa 55-6..........................................................57
Bản tự đánh giá về tình hình thực hiện và những
đóng góp mới của đề tài khoa học và công nghệ...................60
Phần III. KếT LUậN Và KIếN NGHị............................................................70
Tài liệu tham khảo....................................................................................72
phụ lục 1: sơ đồ nguyên lý và mạch in các sản phẩm
phụ lục 2: biên bản đo kiểm nghiệm và kết qủa đo tại ptn
phụ lục 3: biên bản thử nghiệm môi trờng
phụ lục 4: biên bản thử nghiệm tại đơn vị
4
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
Bảng chú giải các chữ viết tắt, ký hiệu chữ qui ớc,
ký hiệu dấu, đơn vị và thuật ngữ
KĐ :
KĐTT :
HCCS :
SCT :
HSKĐ:
VSWR:
FET:
Khuếch đại.
Khuếch đại tạp thấp.
Hạn chế công suất
Siêu cao tần.
Hệ số khuếch đại.
Hệ sè sãng ®øng.
Transistor hiƯu øng tr−êng (Field Effect Transistors)
KHCN:
Khoa häc c«ng nghƯ
5
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
Phần I. Lời mở đầu
Việc nghiên cứu cơ bản, có định hớng để làm chủ công nghệ siêu cao tần
(SCT) trở thành yêu cầu cấp bách, đặc biệt đối với nhiệm vụ cải tiến, hiện đại hoá,
chế tạo Rađa quân sự trong điều kiện chiến tranh công nghệ cao.
Hệ thống rađa trong trang bị của quân đội ta hiện nay có số lợng lớn, đợc
trang bị cho các lực lợng PK- KQ, Hải quân, pháo binh, Biên phòng, Tăng thiết
giáp, thuộc nhiều chủng loại (nh Π-12, Π-14, Π-15, Π-18, Π-19, Π-35, Π-37,
ΠPB-16, 1Λ13-3, 55ж6-1, Kacta-2E2, 96L-6E), nhiều thế hệ công nghệ, do nhiều
nớc sản xuất. Trong đó hầu hết thuộc thế hệ thứ nhất, kinh kiện đèn điện tử, kỹ
thuật tơng tự (Analog), qua nhiều năm sử dụng, số giờ tích luỹ cao, đà xuống cấp
nghiêm trọng, hệ số kỹ thuật thấp, tính năng chiến thuật giảm đáng kể. Một số loại
rađa mới nhập với số lợng không nhiều, thuộc thế hệ thứ hai (sử dơng tÝn hiƯu cã
cÊu tróc phøc t¹p, thu nÐn xung, xư lý tèi −u…)
HiƯn nay, vËt t− phơ tïng thay thế của các hệ thống rađa thế hệ công nghệ cũ
trên thị trờng rất khan hiếm, không có khả năng thay thế, sửa chữa để duy trì rađa
làm việc bình thờng. Do đó buộc chúng ta phải tự nghiên cứu thiết kế, chế tạo thay
thế tơng đơng bằng linh kiện thế hệ công nghệ mới (bán dẫn, vi mạch, vi xử lý,
kinh kiện tích hợp.) nhằm kéo dài thời gian sử dụng, duy trì sức chiến đấu của vũ
khí, trang bị, khí tài. Xu hớng chung của thế giới là áp dụng kỹ thuật mới, tiên tiến
cải tiến, hiện đại hoá rađa hiện có, kể cả các nớc có trình độ công nghệ cao và công
nghệ sản xuất rađa tiên tiến.
Việc nghiên cứu máy thu ít nhiễu tần số siêu cao đà cho ra đời một loạt bộ
khuếch đại: KĐ đèn sóng chạy (TOP), KĐ tham số, KĐ dùng điốt Tunel, KĐ dùng
điốt Gunn hoặc điốt thác lũ, KĐ dùng transistor l−ìng cùc (Bipolar), K§ dïng
transistor tr−êng.
Transistor tr−êng xt hiƯn vào năm 1986 và đà đạt đợc các ứng dụng tốt.
Việc đa ra thị trờng các transistor trờng cho phép có thể chế tạo những bộ KĐ có
vị trí vợt trội trong lĩnh vực máy thu tần số siêu cao ít nhiễu.
Các bộ KĐ này có thể áp dụng trong nhiều trờng hợp: rađa cảnh giới, rađa
điều khiển hoả lực, theo dõi bám sát mục tiêu... nói chung là dùng trong tất cả các
trờng hợp máy thu với yêu cầu ®é nh¹y cao.
ViƯc sư dơng réng r·i transistor tr−êng trong thực nghiệm cho phép bắt tay
vào nghiên cứu và chế tạo bộ KĐ tạp thấp, bộ KĐ này có các ®Ỉc tr−ng cã thĨ so
6
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
sánh với các đặc trng của các bộ KĐ tham số nhng lại có những u điểm của hệ
thống bán dẫn nh: dải rộng, độ ổn định cao, tiêu thụ năng lợng ít, kích thớc bé
mà lại có độ tin cậy cao.
Các bộ khuếch đại tạp thấp đà đợc nghiên cứu phát triển và ứng dụng rộng
rÃi trong máy thu của các hệ thống điện tử (trong đó có các đài rađa, đài điều khiển
tên lửa) thay thế cho các đèn sóng chạy. Hiện nay có thể mua đợc các bộ khuếch
đại tạp thấp này theo các hÃng điện tử trên thế giới nhng với giá thành cao. Để đa
đợc bộ khuếch đại tạp thấp vào thay đèn sóng chạy trong một số đài rađa đòi hỏi
phải có bộ bảo vệ để tránh cho bộ khuếch đại bị đánh thủng vì công suất phát lọt
qua đèn cặp nhả điện. Thờng thì những bộ khuếch đại chuyên dụng này rất khó
mua đơn chiếc ở trên thị trờng.
Đài rađa -37 đợc đa vào trang bị cho Việt Nam từ những năm 1970.
Hiện nay tổng số đài rađa -37 có khoảng hơn 20 bộ, trong đó phân cấp chất lợng
chủ yếu là cấp 3. Mỗi đài có 5 kênh thu. Về khả năng phát hiện của đài nói chung bị
xuống cấp do thời gian sử dụng lâu và khí hậu khắc nghiệt. Có nhiều nguyên nhân
làm giảm khả năng phát hiện của đài trong đó nguyên nhân quan trọng là tuyến thu,
trong tuyến thu phải kể tới các nguyên nhân chính sau đây:
- Hệ số sóng đứng của đờng truyền cao tần bị tăng do đờng truyền đà sử
dụng lâu ngày, khả năng cách điện kém, hoặc do đờng truyền không kín, rò rỉ
nớc gây đánh lửa khi phát.
- Với tình trạng đánh lửa đờng truyền và đèn cặp nhả điện giảm chất lợng
dẫn đến công suất lọt vào máy thu lớn gây tình trạng các đèn sóng chạy YB-99 bị
già nhanh hoặc giảm độ nhạy, hệ số tạp tăng, làm giảm khả năng phát hiện của đài.
- Bộ trộn tần của đài rađa -37 là trộn tần đơn đợc thiết kế trên ống sóng, sử
dụng điốt trộn tần -405A () có độ nhạy không cao. Do bộ trộn tần không cân
bằng nên tạp của bộ dao động ngoại sai ảnh hởng rất lớn đến chất lợng tín hiệu
thu về.
- Bộ dao động ngoại sai của đài rađa -37 sử dụng đèn tháp 3 cực C-01 đòi
hỏi nhiều nguồn điện áp lớn và rất khó chỉnh làm việc ổn định
Với các đài rađa thế hệ mới đều sử dụng tín hiệu phát xạ phức tạp (điều tần,
điều pha trong xung), công nghệ chế tạo tơng đối hiện đại, chủ yếu sử dụng linh
kiện bán dẫn, vi mạch, bớc đầu áp dụng các thành tựu của công nghệ thông tin vào
điều khiển, xử lý và truyền tin. Độ tin cậy, khả năng sống còn cao, bao gồm các đài
mới đợc trang bị gần đây nh: 113-3, 556-1, Kacta-2E2, 96L-6E. Tuy nhiªn,
7
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
mặc dù mới đợc trang bị gần đây (từ năm 1995) nhng công tác bảo đảm kỹ thuật
cho các đài 113-3, 556-1 gặp nhiều khó khăn.
Đối với các loại rađa thế hệ cũ sử dụng đèn điện tử và các dây giữ chậm, các
đèn dao ®éng ngo¹i sai kiĨu Klistron, chđ u sư dơng vËt t tồn kho, hoặc vật t
dùng lại. Nhiều chủng loại vật t khí tài của các thế hệ rađa cũ đà không còn đợc
sản xuất, do đó việc mua vật t thay thế rất hạn chế.
Đối với rađa thế hệ mới, giá thành vật t khí tài rất cao, mặc dù việc mua
sắm chủ yếu đợc thực hiện theo cụm, mô đun. Vì vậy khó có thể kịp thời bố trí
ngân sách để mua vật t thay thế phục vụ cho sửa chữa nên kết quả bảo đảm vật t
cho rađa mới còn rất hạn chế làm ảnh hởng đến công tác bảo đảm kỹ thuật.
Tuy nhiên cho đến nay ở Việt nam cha có cơ sở nghiên cứu nào đầu t
nghiên cứu cơ bản và có hệ thống vào thiết kế chế tạo tổng thể một tuyến thu cao
tần của một đài rađa.
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn nêu trên chúng tôi xây dựng đề tài này nhằm
đa ra đợc sản phẩm có thể đa vào ứng dụng đáp ứng đợc nhu cầu trớc mắt của
các nhà máy và mở ra khả năng ta hoàn toàn chủ động trong việc thiết kế chế tạo
các mạch tích hợp siêu cao tần làm trên mạch dải (trong đó có các mạch tích hợp
thụ động SCT (bộ chuyển mạch điốt PIN, bộ trộn tần cân bằng, bộ lọc dải, bộ cộng/
chia công suất) và các mạch tích hợp tích cực SCT (bộ dao động siêu cao tần VCO,
bộ khuếch đại SCT t¹p thÊp).
8
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
Thông tin chung về đề tài
1. Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực
siêu cao tần sử dụng phần mềm thiết kế mạch siêu cao tần và công nghệ gia công
mạch dải.
2. MÃ số: ĐTĐL- 2005/28G
3 . Thêi gian thùc hiƯn: 18 th¸ng
(tõ th¸ng 01/ 2006 đến tháng 7/ 2007)
4 . Cấp quản lý: Nhà nớc
5. Kinh phÝ: 1,000 tû ®ång (Mét tû ®ång)
Trong ®ã, tõ ngân sách SNKH: 1,000 tỷ đồng
6. Thuộc chơng trình Khoa học và Công nghệ: đề tài độc lập cấp Nhà nớc.
7. Chủ nhiệm đề tài:
Họ và tên: Nguyễn Thị Ngọc Minh
Học hàm, học vị: Tiến sĩ - chuyên ngành: Kỹ thuật siêu cao tần.
Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên chính
Điện thoại: 7560128 / 069.516.130 (CQ); 7333378 (NR)
Mobile: 0983005387
Email:
Địa chỉ cơ quan: Viện Rađa - Trung tâm KHKT- CNQS- Bộ Quốc Phòng,
Nghĩa Đô - Cầu Giấy - Hà Nội.
8. Cơ quan chủ trì đề tài:
Tên tổ chức KH & CN: Trung tâm KHKT- CNQS
Địa chỉ: K800 Đờng Hoàng Quốc Việt- Nghĩa Đô - Cầu Giấy - Hà Nội
Điện thoại: 7564290
Fax:
9. Mục đích của đề tài:
-
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới vào thiết kế chế tạo một số mạch tích
hợp siêu cao tần ứng dụng trong tuyến thu cao tần của một số đài rađa phục vụ
cho công tác khôi phục sửa chữa, cải tiến và sản xuất các ®µi ra®a.
9
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
-
Làm chủ công nghệ siêu cao tần.
-
Tạo ra sản phẩm, phát huy đợc nội lực và tiết kiệm ngân sách.
-
Đào tạo đợc đội ngũ cán bộ nghiên cứu chuyên sâu trong lĩnh vực nghiên cứu
phát triển và nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật siêu cao tần phục vụ trực tiếp cho
chơng trình sản xuất rađa cđa ViƯt nam.
12. Néi dung nghiªn cøu:
-
Nghiªn cøu tỉng quan, thu thập tài liệu và các công trình đà có liên quan đến đề
tài; lựa chọn công nghệ của nớc ngoài phù hợp với công nghệ Việt Nam nhằm
tạo ra đợc sản phẩm có chất lợng cao có thể áp dụng trong thực tế.
-
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới để thiết kế, chế tạo mạch tích hợp thụ
động SCT (bộ chuyển mạch điốt PIN, bộ lọc SCT, bộ cộng/ chia công suất, bộ
trộn tần cân bằng).
-
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới để thiết kế chế tạo mạch tích hợp tích
cực SCT (bộ dao động siêu cao tần VCO, bộ khuếch đại SCT tạp thấp).
-
Sử dụng các thiết bị đo của PTN Rađa để đo đạc, hiệu chỉnh và lấy các đặc
trng của các sản phẩm.
-
Khảo sát độ ổn định và nghiên cứu giải pháp nâng cao tính ổn định của các sản
phẩm
-
Thử nghiệm độ bền cơ học, thử rung xóc, khả năng chịu nhiệt độ.
-
Hoàn thiện sản phẩm
-
Thử nghiệm thực tế: 04 sản phẩm sẽ đợc thử nghiệm trên đài rađa - 37.
Nội dung cụ thể:
- Nghiên cứu các giải pháp thiết kế chuyển mạch điốt PIN.
- Nghiên cứu các giải pháp thiết kế bộ khuếch đại tạp thấp.
- Nghiên cứu thiết kế chế tạo 02 bộ chuyển mạch điốt PIN và 02 bộ khuếch đại tạp
thấp dải rộng trên mạch dải, lắp thử nghiệm vào 02 kênh thu của đài rađa -37.
- Nghiên cứu nguyên lý tạo dao động siêu cao tần.
- Thiết kế chế tạo 02 bộ dao động bán dẫn VCO ứng dụng làm dao động ngoại sai
cho 02 kênh thu của đài rađa Π-37.
10
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
- Nghiên cứu các giải pháp thiết kế bộ trộn tần cân bằng ở dải sóng siêu cao tần.
- Thiết kế chế tạo 01 bộ trộn tần cân bằng trên mạch dải ứng dụng làm dao động
ngoại sai cho 01 kênh thu của đài rađa -37.
-
Nghiên cứu các giải pháp thiết kế các bộ lọc siêu cao tần.
-
Thiết kế chế tạo 01 bộ lọc dải thông trên mạch dải
- Nghiên cứu các giải pháp thiết kế bộ cộng/ chia công suất ở dải sóng siêu cao tần.
- Thiết kế 01 bộ cộng/ chia công suất kiểu Wilkinson trên mạch dải.
- Nghiên cứu thiết kế chế tạo 02 bộ chuyển mạch điốt PIN và 02 bộ khuếch đại tạp
thấp dải rộng trên mạch dải cho 02 kênh thu của đài rađa 55 6. Đây là đài rađa
tầm trung sóng mét có dải tần làm việc trùng với dải tần làm việc của rađa 1L133 và đài rađa TT - 01(là đài có tính năng kỹ thuật tơng tự).
14. Tiến độ thực hiện đề tài:
T
T
1
Các nội dung thực hiện chủ
yếu
Sản phẩm phải đạt
Thời gian
(Bắt đầu, kết
thúc)
(Các mốc đánh giá chủ yếu)
2
3
4
1
Xây dựng Thuyết minh chi tiết Bản thuyết minh đề tài
của đề tài
10/2005
2
Nghiên cứu các giải pháp thiết Báo cáo về các giải pháp thiết
kế chuyển mạch điốt PIN và bộ kế chuyển mạch điốt PIN và
khuếch đại tạp thấp
bộ khuếch đại tạp thấp.
10/200511/2005
3
Nghiên cứu các giải pháp thiết Báo cáo về nguyên lý tạo dao
kế chế tạo bộ tạo dao động siêu động siêu cao tần.
cao tần.
11/200512/2005
4
Nghiên cứu các giải pháp thiết
kế bộ trộn tần cân bằng ở dải
sóng cm.
5
Học tập trao đổi kinh nghiệm
thiết kế chế tạo cách mạch tích
hợp siêu cao tần sử dụng phần
mềm thiết kế mạch ADS
6
Thiết kế chế tạo 02 bộ chuyển 02 bộ CM điốt PIN trên mạch
mạch điốt PIN trên mạch dải dải ở dải sóng cm
dải sóng centimét
Báo cáo về các giải pháp
thiết kế bộ trộn tần cân b»ng
ë d¶i sãng cm.
12/2005-1/2006
01/2006
11
8/2005-10/2005
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
T
T
1
Các nội dung thực hiện chủ
yếu
Sản phẩm phải đạt
Thời gian
(Bắt đầu, kết
thúc)
(Các mốc đánh giá chđ u)
2
3
4
7
ThiÕt kÕ chÕ t¹o bé 02 khch 02 bé KĐ tạp thấp dảỉ rộng
đại tạp thấp dải sóng cm.
dải sóng cm
10/200512/2005
8
Thiết kế chế tạo 02 bộ dao động 02 bộ dao động siêu cao
siêu cao tần dải sóng cm.
tần dải sóng cm.
01/200603/2006
9
Thiết kế chế tạo 02 bộ trộn tần 02 bộ trộn tần cân bằng ở
cân bằng ở dải sóng cm.
dải sóng siêu cao tần dải
sóng cm.
2/2005-4/2005
10 Thiết kế chế tạo 01 bộ lọc dải 01 bộ lọc dải siêu cao tần
siêu cao tần trên mạch dải ở dải trên mạch dải dải sóng cm.
sóng cm.
2/2006-4/2006
11 Thiết kế chế tạo 01 bộ cộng/ 01 bộ cộng/ chia công suất
chia công suất trên mạch dải ở ở dải sóng cm trên mạch
dải sóng cm.
dải dải sóng cm.
4/2006- 5/2006
12 Thiết kế chế tạo 02 bộ chuyển 02 bộ CM điốt PIN trên
mạch điốt PIN trên mạch dải dải mạch dải ở dải sóng cm
sóng mét
4/2006- 6/2006
13 Thiết kế chế tạo bộ 02 khuếch 02 bộ KĐ tạp thấp dảỉ rộng
đại tạp thấp dải sóng mét.
dải sóng cm
5/2006- 6/2006
14 Đo đạc hiệu chỉnh các sản phẩm
trong phòng thí nghiệm.
7/2005- 8/2005
15 Thử nghiệm và đánh giá độ bền
cơ học, rung xóc, nhiệt độ và
đánh giá độ ổn định của sản
phẩm
8/2005
16 Lắp thử nghiệm các sản phẩm
trên đài.
9/2005-11/2006
17 Hoàn thiện các sản phẩm
Các sản phẩm của đề tài.
18 Viết báo cáo tổng kết KH & KT
của đề tài.
11/200612/2006
12
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
Về các yêu cầu khoa học và chỉ tiêu cơ bản của các sản phẩm KH&CN
Số
TT
Tên sản phẩm- Chỉ tiêu kỹ thuật
01
Bộ chuyển mạch/hạn chế điốt PIN
trên mạch dải, dải cm
02
03
04
- Dải tần làm việc
- Tổn hao đi qua
- Mức hạn chế
- Điện áp nguồn nuôi
- Trở kháng vào, ra.
Bộ khuếch đại tạp thấp dải cm
- Dải tần làm việc
- Hệ số tạp
- Hệ số khuếch đại
- Độ không đồng đều hệ số khuếch
đại trong toàn dải tần
- Điểm nén hệ số khuếch đại 1 dB
(min)
- Điện áp nguồn nuôi
- Hệ số sóng đứng vào/ra (max)
- Trở kháng vào, ra
Bộ dao động bán dẫn VCO
- Dải tần làm việc
- Công suất ra
- Độ ổn định công suất ra
- Độ ổn định tần số
- Dải điều chỉnh bằng điện
- Các hài
- Nguồn cung cấp cho bộ dao động
-Điện áp điều chỉnh diode Varactor
- Hệ số sóng đứng
Số
lợng
Chỉ tiêu kỹ thuật
Đơn vị Giá trị cần đạt
02
02
GHz
dB
dB
V
2,7- 3,1
<3
40
+5, -12
50
GHz
dB
dB
dB
2,7- 3,1
<3
≥ 25
< ± 2dB
dBm
10
V
+12, +5
1,7:1
50
Ω
02
GHz
dBm
dB
MHz
dBc
V
V
2,7 ÷3,1
>10
±2
± 10.10-6
400
<-18
+12
0 ÷ + 20
1,5
02
Bộ trộn tần
- Dải tần làm việc
- Tần số IF
- Tổn hao cực đại trên cả dải tần
- Độ phân cách LO-RF
- Độ phân cách LO-IF
GHz
MHz
dB
dB
dB
13
2,7 3,1
DC- 200
≤ 7,0
≥ 40
≥ 40
Ghi
chó
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
Số
TT
05
06
07
08
Tên sản phẩm- Chỉ tiêu kỹ thuật
Số
lợng
Bộ lọc dải thông
- Dải tần làm việc
- Tổn hao trong dải
- Tổn hao ngoài dải
- Trở kháng vào ra
- Hệ số sóng đứng
01
Bộ cộng/chia công suất kiểu
Wilkinson
- Dải tần làm việc
- Độ cách ly cực tiểu
-Tổn hao chèn cực đại so với 3dB
- Hệ số sóng đứng đầu vào
- Hệ số sóng đứng đầu ra
- Trở kháng vào ra
01
Bộ chuyển mạch/hạn chế điốt PIN
trên mạch dải, dải sóng mét
02
- Dải tần làm việc
- Tổn hao đi qua
- Mức hạn chế
- Điện áp nguồn nuôi
- Trở kháng vào, ra.
Bộ khuếch đại tạp thấp dải rộng,
dải sóng mét
- Dải tần làm việc
- Hệ số tạp
- Hệ số khuếch đại
- Độ không đồng đều hệ số khuếch
đại trong toàn dải tần
- Điểm nén hệ số khuếch đại 1 dB
- Điện áp nguồn nuôi
- Hệ số sóng đứng vào/ra (max)
- Trở kháng vào, ra
14
Chỉ tiêu kỹ thuật
Đơn vị Giá trị cần đạt
GHz
dB
dB
2,7 3,1
3
40
50
1,5
GHz
dB
dB
2,7 3,1
20
0,3
1,5
1,5
50
MHz
dB
dB
V
160- 250
≤3
> 40
-5, +12
50
MHz
dB
dB
160- 250
≤3
> 25
dB
dBm
V
< ± 2dB
≥10
+12
1,7:1
50
02
Ω
Ghi
chó
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
23
Kinh phí thực hiện đề tài phân theo các khoản chi
TT
Nguồn kinh phí
Tổng kinh phí
Tổng số
1000
Trong đó
Thuê
Nguyên
Thiết bị
Xây dựng,
Chi
khoán
vật liệu,
, máy
sửa chữa
khác
chuyên
năng
móc
nhỏ
môn
lợng
424,8
283,3
92
199,9
424,8
283,3
92
199,9
Trong đó:
1
-
Ngân
sách
1000
SNKH
2
- Các nguồn kh¸c
15
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
Phần II. Nội dung CHíNH CủA BáO CáO
I. Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nớc và trong
nớc
I.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nớc:
Kỹ thuật siêu cao tần ngày nay đà và đang đợc phát triĨn m¹nh mÏ, được
nhiều nước quan tâm nghiên cứu và được ứng dụng ngày càng nhiều trong kinh tế
cũng như quõn s.
Việc sử dụng phần mềm thiết kế mạch siêu cao tần (SCT) và công nghệ gia
công mạch dải để nghiên cứu thiết kế, chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực
siêu cao tần (MIC: Microwave Integrated Circuit) đang đợc các nớc tiên tiến trên
thế giới áp dụng rộng rÃi vì tính u việt và lĩnh vực ứng dụng rộng rÃi của nó.
Ngày nay các đài rađa P-37 của Nga đợc chế tạo từ nhũng năm 1960-1970
vẫn đợc các nớc thuộc Đông âu cải tiến, bán dẫn hoá và sử dụng. Các nớc nh
Tiệp, Hungary, Ucraina và Nga đều đà rất thành công trong việc cải tiến, hiện đại
hoá toàn bộ tuyến thu của đài P-37.
I.2. Tình hình nghiên cứu trong nớc:
Nhận thấy tầm quan trọng phát triển kỹ thuật siêu cao tần, gần đây Nhà nớc ta
đà quyết định đầu t xây dựng Phòng thí nghiệm kỹ thuật siêu cao tần và quang điện
tử tại Trung tâm KHKT-CNQS Bộ quốc phòng.
Nớc ta đà đợc trang bị nhiều loại rađa trong các dải sóng khác nhau: rađa
sóng mét, sóng dm, sóng cm bao gồm các chức năng cảnh giới, dẫn đờng, ngắm
bắn, điều khiển, khí tợng. Tất cả các loại rađa trên trừ một số ít mới trang bị còn
đều trang bị từ những năm 60. Hiện nay chúng ta có gần 30 loại đài rađa khác nhau,
hầu hết là thế hệ điện tử, sản xuất từ những năm 60-70 tại Liên xô (cũ), Trung quốc.
Qua nhiều năm sử dụng, số giờ tích luỹ cao lại chịu tác động của điều kiện nhiệt đới
và khí hậu khắc nghiệt, chiến tranh ác liệt nên linh kiện biến chất, lÃo hóa nhanh,
chất lợng rađa xuống cấp nghiêm trọng. Vật t linh kiện thay thế, nhất là một số
linh kiện siêu cao tần không sản xuất nữa, trong đó có các đèn dao động tại chỗ
16
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
(thờng là các đèn Klisztron hoặc đèn tháp 3 cực của Nga), các đèn sóng chạy
không sản xuất nữa hoặc quá hiếm và đắt. Các nhà máy sửa chữa Rađa nh Z119 và
A29 có nhu cầu rất cao các bộ khuếch đại tạp thấp để thay thế các đèn sóng chạy và
các bộ dao động tại chỗ thay thế các đèn dao động Klistron của Nga bị hỏng nhằm
đảm bảo công tác khôi phục, sửa chữa, cải tiến rađa. Trớc tình hình đó đặt ra nhu
cầu phải nghiên cứu thiết kế chế tạo các bộ khuếch đại tạp thấp, các bộ dao động
bán dẫn siêu cao tần để có vật t thay thế nhằm phục vụ cho công tác khôi phục sửa
chữa, cải tiến và sản xuất các đài rađa.
Để nâng cao độ nhạy cho các đài rađa cần đa bộ khuếch đại có hệ số tạp
thấp vào đầu vào máy thu của đài. Bộ khuếch đại tạp thấp đợc thiết kế chế tạo dựa
trên c¸c linh kiƯn b¸n dÉn tr−êng GaAs FET cã hƯ số tạp rất nhỏ (F<3dB) có độ tin
cậy cao thời gian sư dơng dµi (5000 giê), trong khi thêi gian sử dụng của đèn sóng
chạy chỉ <2000 giờ. Nh vậy việc đa bộ khuếch đại tạp thấp vào sẽ nâng cao độ tin
cậy và giải quyết đợc vấn đề có vËt t− thay thÕ khi sưa ch÷a (vËt t− nhËp ngoại giá
thành cao....). Hiện nay, các bộ trộn tần trên máy thu các đài rađa chủ yếu là bộ trộn
tần không cân bằng, sử dụng diode trộn tần của Nga, có độ nhạy không cao và hay
bị hỏng hóc, phan hiếm vật t thay thế. Vì vậy có nhu cầu phải thiết kế chế tạo bộ
trộn tần cân bằng sử dụng diode trộn tần Schottky trên mạch dải để nâng cao độ
nhạy máy thu, giải quyết đợc vấn đề thiếu vật t thay thế và nâng cao chất lợng
khí tài.
ở trong nớc ta có một số cơ sở nghiên cứu đà và đang tiến hành nghiên
cứu thiết kế chế tạo bộ khuếch đại tạp thấp thay thế cho đèn sóng chạy của một số
đài rađa, đó là:
-
Nghiên cứu nguyên lý cấu tạo, thông số kỹ thuật và điều kiện sử dụng các
Transistor hiệu ứng trờng (FET) dải sóng 10 cm dùng trong bộ khuếch đại cao tần
trong rađa COH-9A (1981-1982), ViƯn KT-QS
-
ViƯn KTQS ®· cïng ViƯn KT PK- KQ thùc hiện thành công đề tài cấp Bộ
Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ khuếch đại tạp thấp thay thế đèn sóng chạy YB-99
cho đài rađa -37. (năm 1993-1995). Tuy nhiên do chất lợng của các đèn cặp nhả
điện kém, công suất lọt lớn đo vởi tuổi thọ của các sản phÈm nµy rÊt thÊp.
17
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
-
Viện Rađa thuộc Trung tâm KHKT-CNQS đà bớc đầu thành công trong việc
thiết kế chế tạo bộ khuếch đại tạp thấp cho 2 kênh máy thu đài rađa K8-60 (ở dải tần
3GHz và 9GHz) (năm 2003).
-
ViƯn KT PK-KQ Cơc KT PK-KQ ®ang thùc hiƯn ®Ị tài thiết kế chế tạo bộ
khuếch đại tạp thấp thay đèn sóng chạy cho đài rađa -19 (dải tần 800MHz
900MHz).
-
Viện Rađa thuộc Trung tâm KHKT-CNQS gần đây đà kết hợp cùng Nhà máy
Z119 bớc đầu nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ khuếch đại tạp thấp bao gồm cả bộ
bảo vệ (chuyển mạch điốt PIN) cho đài rađa 55 6 (dải sóng mét) và đà thử nghiệm
thành công trên đài (2003). Tuy nhiên chất lợng thu của các sản phẩm này cha
cao, hệ số tạp con lớn do vậy con ảnh hởng đến độ nhạy máy thu của đài.
Tuy nhiên cho đến nay ở Việt nam có rất it cơ sở đầu t nghiên cứu cơ bản và
có hệ thống vào thiết kế chế tạo các mạch tích hợp thụ động và tích cực siêu cao tần
và bán dẫn hoá toàn bộ tuyến thu cao tần của một đài rađa. Vì vậy việc nghiên cứu
ứng dụng các công nghệ mới để thiết kế chế tạo các mạch tích hợp thụ động và tích
cực siêu cao tần ứng dụng vào bán dẫn hoá toàn bộ tuyến thu cao tần của một đài
rađa để nâng cao độ nhạy máy thu của đài là rất cần thiết.
Ngoài ra, việc nghiên cứu cơ bản, có định hớng để làm chủ công nghệ SCT
trở thành yêu cầu cấp bách, đặc biệt đối với nhiệm vụ cải tiến, hiện đại hoá, chế tạo
Rađa quân sự trong điều kiện chiến tranh công nghệ cao.
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn nêu trên chúng tôi xây dựng đề tài này nhằm
đa ra đợc sản phẩm có thể đa vào ứng dụng đáp ứng đợc nhu cầu trớc mắt của
các nhà máy và mở ra khả năng ta hoàn toàn chủ động trong việc thiết kế chế tạo
các mạch tích hợp siêu cao tần làm trên mạch dải (trong đó có các mạch tích hợp
thụ động SCT (bộ chuyển mạch điốt PIN, bộ trộn tần cân bằng) và các mạch tích
hợp tích cực SCT (bộ dao động siêu cao tần VCO, bộ khuếch đại SCT tạp thấp,).
Các yếu tố đảm bảo tính khả thi của đề tài:
ã Về c¬ së vËt chÊt:
18
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
- Trung tâm KHKT-CNQS vừa đợc đầu t hệ thống gia công mạch dải
ProtoLazer có khả năng gia công cả bằng đầu cơ khí và đầu lazer cho phép gia
công đợc cả mạch dải alumina va mạch gốm ceramic.
- Trung tâm KHKT-CNQS vừa đợc đầu t hệ thống lắp ráp và hàn dán linh kiện
SMD cùng hệ thống mạ xuyên lỗ, làm mạch in nhiều lớp.
- Trung tâm KHKT-CNQS có PTN Siêu cao tần (nay gọi là PTN Rađa) có nhiều
trang thiết bị hiện đại có khả năng đo kiểm và hiệu chỉnh các mạch SCT (có máy
phân tích mạng vectơ dải tần làm việc đến 20GHz có khả năng đo các tham số
tán xạ S của linh kiện và đo hằng số điện môi của vật liệu để phục vụ cho công
tác nghiên cứu thiết kế, chế tạo).
ã
Về con ngời:
Trung tâm KHKT-CNQS là cơ sở có đội ngũ cán bộ đợc đào tạo cơ bản về
KTSCT và có kinh nghiệm nghiên cứu, đo đạc trong lĩnh vực này.
II. Lựa chọn đối tợng nghiên cứu, cách tiếp cận và
phơng pháp nghiên cứu
Để hiểu rõ hơn vai trò quan trọng của các mạch siêu cao tần trong tuyến thu
phát của một đài rađa, và các mô đun đà đợc cải tiến, chúng ta hÃy quan sát sơ đồ
khối của tuyến thu cao tần của đài rađa -37 trớc khi cải tiến đợc vẽ ở hình 1 và
sau khi cải tiến ở hình 2 dới đây:
Chuyển mạch
Anten
thu-phát
Đèn sóng
chạy
YB-99
Bộ trộn tần
đơn
Tiền
khuếch đại
trung tần
Khuếch
đại trung
tần chính
Dao động
tại chỗ
Máy phát
AFC
Trộn tần
AFC
Hình 1: Sơ đồ khối của tuyến thu cao tần của một đài rađa trớc khi cải tiến
19
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
Chuyển mạch
Anten
thu-phát
Bộ hạn chế
KĐTT
điốt PIN
LNA
Bộ trộn
tần
cân bằng
Bộ chia
Máy phát
công suất
Tiền
khuếch đại
trung tần
Khuếch đại
trung tần
chính
Dao động
tại chỗ
VCO
Trộn tần
AFC
AFC
Hình 2: Sơ đồ khối của tuyến thu cao tần của một đài rađa sau khi cải tiến.
Phần trong khung không liền nét là phần có nhu cầu cải tiến thay thế và đÃ
đợc cải tiến thay thế.
II.1. Lựa chọn đối tợng nghiên cứu:
Căn cứ vào nhu cầu cấp bách và khả năng kỹ thuật, khả năng công nghệ của
ta, chúng tôi đà chọn đối tợng nghiên cứu của đề tài gồm 2 nhánh chính (phân chia
theo địa chỉ ứng dụng các sản phẩm của đề tài):
ã Nghiên cứu thiết kế chế tạo toàn bộ 02 tuyến thu cao tần đài rađa P-37, bao
gồm nghiên cứu thiết kế chế tạo:
- 02 bộ hạn chế công suất
- 02 bộ khuếch đại tạp thấp
- 02 bộ trộn tần cân bằng
- 02 bộ dao động ngoại sai VCO
- 01bộ lọc dải thông
- 02 bé céng/ chia c«ng st
- 02 bé tiỊn khch đại trung tần
- 02 bộ tự động điều chỉnh tần số (riêng bộ tiền khuếch đại trung
tần và bộ tự động điều chỉnh tần số là không có trong nội dung
của Hợp đồng vì kinh phí bị hạn chế, nhng để có thể lắp lên
đài và đánh giá toàn bộ tuyến thu cao tần chúng tôi đà thực
hiện).
20
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
ã Nghiên cứu thiết kế chế tạo 02 bộ chuyển mạch điốt PIN và 02 bộ khuếch đại
tạp thấp dải rộng trên mạch dải cho 02 kênh thu của đài rađa 556
II.2. Cách tiếp cận, phơng pháp nghiên cứu, kỹ thuật đ sử
dụng
- Căn cứ kết quả nghiên cứu tổng quan các tài liệu và công trình đà có liên quan
đến đề tài, chọn phơng pháp thiết kế và giải pháp công nghệ tiên tiến của nớc
ngoài phù hợp với công nghệ Việt nam nhằm tạo ra đợc sản phẩm có chất lợng
cao có thể ¸p dơng trong thùc tÕ.
- KÕ thõa c¸c kÕt qu¶ nghiên cứu của các đề tài, dự án liên quan đến đề tài đà đợc
thực hiện từ trớc đến nay.
- Lựa chọn mạch dải phù hợp (cả về tính năng kỹ thuật và khả năng công nghệ của
nớc ta) và lựa chọn linh kiện gắn bề mặt đáp ứng các yêu cầu tính năng kỹ thuật
đề rađể thiết kế chế tạo các mạch tích hợp thụ động SCT và các mạch tích hợp tích
cực SCT.
- Nghiên cứu thiết kế các mạch tích hợp thụ động SCT và các mạch tích hợp tích
cực SCT từ các linh kiện bề mặt có thể mua từ các hÃng của Mỹ hoặc các nớc
châu âu, sử dụng phần mềm thiết kế mạch siêu cao tần, dựa vào các tham số tán xạ
S tính toán các mạch phối hợp trở kháng vào/ ra và giữa các tầng, thiết kế và mô
phỏng mạch trên máy tính Từ đó đa ra đợc các bản vẽ trên mạch dải (layout)
của các mạch cần thiết kế. Phòng thí nghiệm siêu cao tần đà có phần mềm thiết kế
mạch siêu cao tần ADS của hÃng Agilent có khả năng thiết kế mô phỏng và điều
hởng mạch tuyến tính, phi tuyến SCT và đa ra kích thớc hình học của mạch dải
(layout) để có thể gia công bằng thiết bị gia công mạch SCT ProtoLazer (đà đợc
đầu t theo dự án Xây dựng PTN Kỹ thuật SCT & QĐT của Trung tâm KHKT
& CNQS) có khả năng gia công mạch dải bằng cả đầu cơ và cả bảng đầu lazer.
Bằng thiết bị này ta có thể gia công một số mạch dải đặc biệt trên nền ceramic và
alumina mà hiện nay trong nớc ta cha có cơ sở nào có khả năng làm.
- Sử dụng các thiết bị hiện đại của Phòng thí nghiệm Rađa (máy phân tích mạng
vectơ HP8720D, máy đo tổng hợp siêu cao tần Marconi 6200B, máy đếm tần HP
5361B, máy phân tích phổ HP 8593E, máy đo hệ số tạp và các bộ dụng cụ chuẩn,
các đầu chuyển đổi, cáp cao tần..vv..) để đo đạc, hiệu chỉnh và đánh giá chất lợng
sản phẩm.
- Thuê máy thử vi khí hậu và máy thử rung xóc (Trung tâm TC- ĐL- CL) để kiểm
tra độ bền cơ học và khả năng chịu nhiệt của sản phẩm theo tiêu chuẩn thử nghiƯm
MIL- STD883 cđa Mü.
21
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
Kỹ thuật đ sử dụng:
ã Kỹ thuật siêu cao tần và kỹ thuật hệ thống rađa.
ã Kỹ thuật thiết kế mô phỏng mạch SCT trên máy tính sử dụng phần mềm thiết
kế mạch SCT SERIES IV.
ã Kỹ thuật gia công mạch dải bằng thiết bị ProtoLazer.
ã Kỹ thuật lắp ráp và hàn dán linh kiện SMD.
ã Kỹ thuật đo siêu cao tần.
II.3. Tính mới, tính độc đáo của đề tài:
Lần đầu tiên ở Việt nam việc nghiên cứu phát triển và nghiên cứu ứng dụng
công nghệ siêu cao tần đợc tiến hành một cách cơ bản, có hệ thống, tạo cơ sở cho
việc thiết kế chế tạo các thiết bị siêu cao tần nói chung và rađa nói riêng.
Lần đầu tiên trong quân đội việc thiết kế các mạch SCT đợc tiến hành sử dụng
phần mềm thiết kế và mô phỏng ADS. u điểm của phơng pháp thiết kế này là
nhanh hơn và tiết kiệm đợc thời gian, vật t và công sức để cho ra sản phẩm có
chất lợng cao hơn so với phơng pháp thiết kế thông thờng.
Việc sử dụng hệ thống gia công mạch dải và thiết bị lắp ráp và hàn dán linh kiện
SMD để chế tạo mạch SCT cho khả năng nâng cao chất lợng và độ tin cậy của sản
phẩm.
Sản phẩm của đề tài mang tính khoa học và thực tiễn cao, đợc tạo ra trên cơ sở
năng lực Việt Nam nhng dần tiếp cận đợc với công nghệ tiên tiến trên thế giới.
Các sản phẩm của đề tài đà đợc sử dụng cho đài rađa 556 (lắp lên một kênh đo
xa và một kênh đo cao), - 37 (lắp lên 2 tuyến thu cao tần của đài) và trong tơng
lai có thể phát triển cho các đài rađa khác, phục vụ cho công tác phai thác, cải tiến,
hiện đại hoá và thiết kế chế tạo rađa mới.
III. Những nội dung đ thực hiện
III.1. Đối với nghiên cứu lý thuyết:
Các sản phẩm đà thực hiện (có kèm theo nh một thành phần hồ sơ của đề tài):
- Sản phẩm thứ nhất: Báo cáo khoa học Nghiên cứu các giải pháp thiết kế chuyển
mạch điốt PIN.
- Sản phẩm thứ hai: Báo cáo khoa học Nghiên cứu các giải pháp thiết kế bộ khuếch
đại tạp thấp.
22
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
- Sản phẩm thứ ba: Báo cáo khoa học Nghiên cứu nguyên lý tạo dao động siêu cao
tần.
- Sản phẩm thứ t: Báo cáo khoa học Nghiên cứu các giải pháp thiết kế bộ trộn tần
cân bằng ở dải sóng siêu cao tần.
- Sản phẩm thứ năm: Báo cáo khoa học Nghiên cứu các giải pháp thiết kế các bộ
lọc siêu cao tần.
-
Sản phẩm thứ sáu: Báo cáo khoa học Nghiên cứu các giải pháp thiết kế bộ cộng/
chia công suất ở dải sóng siêu cao tần.
-
Sản phẩm thứ bảy: Xây dựng 6 tiêu chuẩn Quân sự TQSB và đà đợc ban hành
gồm:
ắ 27 TC 44:2002: Bộ dao động bán dẫn siêu cao tần- Phơng pháp kiểm tra.
ắ 41TQSB71:2004: Vật liệu siêu cao tần-Hằng số điện môi-Phơng pháp kiểm
tra.
ắ 41TQSB 134 : 2006 : Máy thu ra đa -37. Bộ trộn tần. yêu cầu kỹ thuật và
phơng pháp kiểm tra.
ắ 41TQSB 132 : 2006: Rađa cảnh giới 556-Bộ chuyển mạch điốt PIN- Yêu
cầu kỹ thuật và phơng pháp kiểm tra.
ắ 41TQSB 131 : 2006: Rađa cảnh giới 556. Bộ khuếch đại cao tần dải rộng.
Yêu cầu kỹ thuật và phơng pháp kiểm tra.
ắ 41 TQSB99:2005: Đài rađa -37- Đờng truyền siêu cao tần- Bộ phân
đờng định hớng- Yêu cầu kỹ thuật và phơng pháp kiểm tra.
Kết qủa đạt đợc về đào tạo:
- ĐÃ hớng dẫn thực hiện đào tạo cán bộ thực hiện luận văn, luận án có nội dung
gắn với đề tài:
1. Nguyễn Quốc Đạt - Đồ án tốt nghiệp ĐHBKHN (2004) - "Nghiên cứu thiết kế
chế tạo bộ chuyển mạch bằng điốt PIN trên mạch vi dải ở dải tần 3GHz ứng dụng
làm bộ hạn chế công suất cho máy thu Rađa -37", đà bảo vệ xuất sắc.
23
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích
cực SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học
2. Lê Ngọc Uyên - Luận án tiến sĩ kỹ thuật - "Nghiên cứu, khảo sát tạp và Một số
giải pháp nâng cao tính ổn định của các bộ dao động điốt bán dẫn siêu cao tần", đÃ
bảo vệ cấp Nhà nớc (2006).
3. 03 lợt cán bộ tham quan và học hỏi kinh nghiệm tại Trung Quốc và 02 lợt cán
bộ tham quan và học hỏi kinh nghiệm tại Hàn Quốc.
- Các báo cáo khoa học đăng trên các Tạp chí và Hội nghị:
1. Nguyễn Thị Ngọc Minh, Nguyễn Văn Hạnh, Lê Ngọc Uyên - Một giải pháp mới
thiết kế chế tạo bộ hạn chế công suất siêu cao tần
(Thông tin "Nghiên cứu KHKT & CNQS" - 09/2001- Tr 48-54).
2. Ngun ThÞ Ngäc Minh, Ngun Văn Hạnh, Lê Ngọc Uyên - Phơng pháp thiết
kế chế tạo các bộ dao động bán dẫn siêu cao tần VCO.
(Thông tin "Nghiên cứu KHKT & CNQS" - 09/2001 - Tr 62-68)
3. Nguyễn Duy Ngọc, Nguyễn Thị Ngọc Minh, Lê Ngọc Uyên Mô hình các bộ
dao động bằng điôt siêu cao tần
(Tạp chí "Nghiên cứu KHKT & CNQS" - 12/2002- Tr 39-44).
4. Lª Ngäc Uyªn, Ngun Duy Ngäc, Ngun Thị Ngọc Minh Phổ tạp của bộ
dao động điôt bán dẫn siêu cao tần
(Tạp chí "Nghiên cứu KHKT & CNQS" - 09/2003- Tr 24-30).
5. Lª Ngäc Uyªn, Ngun Duy Ngọc, Nguyễn Thị Ngọc Minh Một số giải pháp
nâng cao độ ổn định bộ dao động bán dẫn siêu cao tần
(Tạp chí "Khoa học và Công nghệ" Tập 41 Sè 04/2003- Tr 55-62).
6. Lª Ngäc Uyªn, Ngun Duy Ngäc, Nguyễn Thị Ngọc Minh Khảo sát tạp
trong các bộ dao động dùng điôt impatt ở các mức tín hiệu lớn bằng phơng
pháp toán học
(Tạp chí "Nghiên cứu KHKT & CNQS" - 06/2003- Tr 24-30).
7. Lª Ngäc Uyªn, Ngun Duy Ngọc, Nguyễn Thị Ngọc Minh Một giải pháp
đánh giá chính xác độ ổn định của bộ dao động bán dẫn siêu cao tần (MO)
(Tạp chí "Nghiên cứu KHKT & CNQS" - 12/2003- Tr 70-77).
8. Nguyễn Thị Ngọc Minh, Lê Ngọc Uyên, Nguyễn Văn Hạnh ứng dụng điôt trở
kháng âm để thiết kế chế tạo dao động ngoại sai VCO cho các đài rađa
(Tạp chí "Nghiên cứu KHKT & CNQS" - 12/2003- Tr 32-39).
24
