Tài liệu Hệ thống thông tin vô tuyến ppt

BÀI 1: CÁC THAM SỐ PHỤC VỤ DẪN ĐƯỜNG.
1. lựa chọn các t/bao:
Tất cả các t/bao ch/động trên không, trên biển, trên mặt đất. (ưu tiên cho t/bao
ch/động trên không)
2. các tham số dẫn đường cơ bản:
a. Tham số cự ly:
- cự ly nghiêng D(m, km): là khoảng cách từ điểm dẫn tới t/bao.
- Độ cao của t/bao:
+ Độ cao tuyệt đối H
0
(m,km): là độ cao từ t/bao tới mặt nước biển. [đo bằng
đồng hồ khí áp].
+ Độ cao tương đối H
tđ
(m,km): là độ cao từ t/bao tới bề mặt trung bình của địa
hình.
+ Độ cao thực tế H
tt
(m,km): là độ cao từ t/bao tới bề mặt đất ngay dưới nó.
[th/bị vô tuyến điện phải đo].
b. tham số góc hướng.
- Góc phương vị của t/bao θ =0
0
÷360
0
: là góc được tạo bởi hướng Bắc đi qua đài
dẫn & hướng từ đài dẫn tới t/bao theo chiều quay của kim đồng hồ & chiếu lên
mặt phẳng nằm ngang.
- Góc hướng tới đài dẫn KYP=0
0
÷±180

0
: là góc được tạo bởi trục dọc theo hướng
ch/động của t/bao với hướng từ t/bao tới đài dẫn được tính trên mặt phẳng nằm
ngang.
- Góc dạt của t/bao δ=0
0
÷±90
0
: là góc được tạo bởi trục dọc theo hướng ch/động
của t/bao với hướng của vectơ T/độ hành trình được tính trên mặt phẳng nằm
ngang.
- Góc tà của t/bao γ=0
0
÷90
0
: là góc được tạo bởi mặt phẳng nằm ngang với hướng
từ đài dẫn tới t/bao được tính trên mặt phẳng thẳng đứng.
c. T/độ.
- T/độ của t/bao.
)(tV
(m/s; km/h):
V(t): T/độ ch/động của t/bao là T/độ do lực đẩy của bản thân t/bao tạo nên.
- T/độ hành trình
)(tW
(m/s; km/h): là T/độ ch/động thực tế của t/bao.
BÀI 2: CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA H/THỐNG VÔ TUYẾN ĐIỆN DẪN
ĐƯỜNG.
1. các phương thức đo tham số dẫn đường bằng sóng điện từ.
a. Đo các tham số dẫn đường theo phương thức không hỏi.
cấu trúc h/thống

H/thống dẫn đường theo phương thức không hỏi thường dùng để làm mốc (làm
chuẩn) để cho các t/bao nhận dang.
Ưu điểm: không hạn chế t/bao.
Nhược: độ chính xác đo thấp.
Đặc điểm chính là t/tin dẫn đường không có trước mà nó hình thành cùng với
nhiễu trên đường truyền.
b. Đo các tham số dẫn đường theo phương thức hỏi đáp.
Ưu điểm: độ chính xác cao.
Nhược điểm: hạn chế số lượng t/bao.
2. Các đặc điểm cơ bản của hệ thống VTĐ dẫn đường.
a. Độ chính xác đo tham số dẫn đường:
H/thống VTĐ dẫn đường thực chất là máy đo tham số dẫn đường; độ cx đo tham
số dẫn đường là 1 trong những chỉ số đặc biệt quan trọng của h/thống đo, nó đặc
trưng cho khả năng hoàn thành n.vụ của h/thống dẫn đường.
∆a= a
thực
-a
đo
.
Sai số đo tham số dẫn đường bao gồm: sai số phương pháp & sai số h/thống (sai
số của th/bị & sai số của người sd).
b. Vùng hoạt động của h/thống VTĐ dẫn đường.
Là khoảng không gian mà trong đó sai số đo tham số dẫn đường không vượt quá
giá trị qui định (∆a ≤ ∆a
q/đ
) với xác suất cho trước.
Đối với h/thống VTĐ dẫn đường được:
+ giới hạn bởi tính năng kỹ thuật của h/thống đó.
T
TPTPP

P
GGP
D
ηη
π
χ
....
4
max
=

χ: hệ số suy giảm t/hiệu trên đường truyền do trường tạo lên.
P
P
: công suất máy phát.
P
T
: độ nhạy máy thu.
G
P
, G
T
: hệ số KĐ của anten phát-thu.

Đường truyền
Dao
động
chuẩn
Máy
phát

Máy
thu
Khối
XLTH
Hiển
thị t/tin
Nguồn
tin
Nguồn
nhiễu
Đường truyền
Dao
động
chuẩn
Khối
điều
chế
KĐ
công
suất
Khối tạo
t/hiệu hỏi
Máy
thu
Nhận
dạng
Phát
trả lời
Máy
thu

Xử lý
t/hiệu
Hiển thị
t/tin.
Nguồn
tin
Nguồn
nhiễu
η
P
, η
P
: hệ số hiệu dụng của phần cao tần phía phát-thu.
+ giới hạn bởi chiều cong của vỏ quả đất.

))(2,47,3(
max
hHD
+÷=
H: độ cao anten phát (m).
H: độ cao anten thu (m).
D: (km).
c. Khả năng phân biệt của h/thống VTĐ dẫn đường:
Được xác định bởi độ sai lệch nhỏ nhất giữa 2 giá trị của tham số dẫn đường nhỏ
nhất nhưng vừa đủ để h/thống còn phân biệt được sai lệch đó.
- Khả năng phân biệt hay còn gọi là khả năng phân giải của h/thống VTĐ dẫn
đường với nhưng sai lệch nhỏ nhất của giá trị đo tham số dẫn đường để h/thống
phân biệt được sự thay đổi đó.
d. Khả năng phục vụ của h/thống VTĐ dẫn đường
- Khả năng phục vụ của h/thống VTĐ dẫn đường được thể hiện ở số lượng t/bao

cực đại mà h/thống dẫn đường còn phục vụ được trong 1 đơn vị thời gian. Nghĩa
là sai số đo tham số dẫn đường của h/thống nằm trong phạm vi cho phép.
- Giới hạn khả năng phục vụ của h/thống VTĐ dẫn đường là thuộc tính của
h/thống làm việc theo phương thức “hỏi đáp”.
e. Khả năng chống nhiễu của h/thống VTĐ dẫn đường
- Khả năng chống nhiễu của h/thống VTĐ dẫn đường được thể hiện ở khả năng
làm việc ổn định của h/thống trong điều kiện có nhiễu tác động.
- Số đo của khả năng chống nhiễu là tỉ số t/hiệu trên tạp âm ở đầu ra vừa đủ để
đảm bảo cho các tham số dẫn đường không vượt quá giá trị cho phép với xác suất
cho trước.
f. Độ tin cậy của h/thống VTĐ dẫn đường.
- Độ tin cậy của h/thống VTĐ dẫn đường là khả năng hoàn thành chức năng, đảm
bảo các chỉ số theo qui định & đảm bảo các chỉ số trong khoảng thời gian khai
thác xác định (thời gian & môi trường).
- Số đo của độ tin cậy là xác suất làm việc không hỏng. P(t)

)()( ttPtP
≥=
∧
∧
t
: thời gian làm việc cho đến xuất hiện hư hỏng.
t: thời gian qui định.
* Xác định xác suất làm việc không hỏng P(t)
- Để xác định được xác suất làm việc không hỏng ta phải tìm được cường độ hư
hỏng (λ).
P(t)=exp(-λ.t)
Trong thực tế cường độ hư hỏng của bất kỳ linh kiện hay chi tiết nào cũng đều
tuân theo quy luật sau:
(thiếu hình vẽ)

- giai đoạn I: 0t
0
có λ lớn, gây ra bởi sự không hoàn thiện về thiết kế, lỗi chế
tạo, lỗi của linh kiện ….
- giai đoạn II: t
0
t
1
, là giai đoạn khai thác của h/thống. (h/thống là việc ổn định)
- giai đoạn III: có cường độ hư hỏng tăng theo thời gian (bởi sự lão hoá, già cỗi,
hao mòn của h/thống do quá trình làm việc).
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO CỰ LY TỚI T/BAO BẰNG SÓNG ĐIỆN
TỪ (SĐT).
I. cơ sở vật lý:
- Sđt lan truyền trong không gian theo đường thẳng (trong môi trường đồng nhất
ε, µ = const).
- T/độ lan truyền v=c= 3.10
8
m/s.
- SĐT tán xạ khi gặp vật cản (phản xạ), khúc xạ khi qua 2 môi trường khác nhau.
- SĐT suy giảm trên đường truyền: mức suy giảm tỷ lệ với bình phương bán kính
k=1/R
2
.
II. Đo cự ly tới t/bao bằng phương pháp xung.
1. sơ đồ cấu trúc hệ thống
2. chức năng các khối:
- khối dao động chuẩn: tạo ra dao động chuẩn có t/số ổn định (f=const) là t/số làm
việc của đài.
- khối tạo xung điều chế t/hiệu cao tần: tạo ra xung điều chế dao động cao tần.

- Khối điều chế: điều chế dao động cao tần bằng các xung điều chế.
- Khối khuếch đại công suất: khuếch đại t/hiệu đã điều chế lên mức phù hợp với
tính năng làm việc của đài.
- Khối chuyển mạch anten: bảo vệ máy thu khi phát & ngắt mạch phát khi thu
(với t/số rất cao) để sd 1 anten cho cả phát & thu.
- Máy thu: dùng để KĐ & tách sóng t/hiệu thu được.
- Khối đo: dùng để đo thời gian giữ chậm t/hiệu thu so với t/hiệu phát (τ
D
) τ
D
là
thời gian lan truyền SĐT từ máy phát tới t/bao & từ t/bao trở về tới anten thu, thời
gian giữ chậm t/hiệu thu so với t/hiệu phát.
- Khối hiển thị D: hiển thị cự ly đo được.
3. Nguyên lý làm việc của hệ thống đo.
(thiếu hình vẽ)
2
.
D
C
D
τ
=
(3-1)
- Dao động chuẩn tạo ra t/số làm việc của đài với t/số ổn định, dao động chuẩn
được đưa vào khối điều chế. Đầu vào 2 của khối điều chế là các xung điều chế,
đầu ra là các xung cao tần (dao động chuẩn đã được điều chế bằng xung điều chế)
các xung cao tần sau khi đã được khuếch đại công suất lên mức phù hợp (quy luật
biến đổi tuyến tính hoàn toàn) với tính năng làm việc của đài, qua chuyển mạch
D

Khối
d/động
chuẩn
Khối
điều
chế
Khối KĐCS
(máy phát)
Tạo xung
điều chế
Chuyển
mạch
anten.
Máy
thu
Khối
đo
Hiển thị
cự ly D
anten đưa ra ngoài, các xung cao tần được lan truyền theo đg thẳng trong không
gian với vận tốc a/sáng. Khi gặp t/bao thì 1 phần năng lượng phản xạ trở về (có
t/số cao), t/hiệu phản xạ đó được anten thu nhận qua chuyển mạch anten tới máy
thu, máy thu KĐ & tách sóng t/hiệu đó đưa tới khối đo t/hiệu dưới dạng các xung
thị tần. Khối đo đo thời gian giữ chậm t/hiệu thu so với t/hiệu phát để tách ra τ
D
.
Khối hiển thị cự ly thực hiện sự biến đổi theo công thức 3-1 để hiển thị cự ly đo
được.
4. Nhận xét:
- ưu điểm: đo được t/bao ở cự ly lớn (D lớn); có khả năng chống nhiễu cao.

- Nhược điểm: không đo được cự ly D≤ D
min
= (C.τ
x
)/2
III. Đo cự ly bằng phương pháp t/số.
1. Điều kiện đo:
“giải thích câu hỏi làm ntn dùng t/số để đo được cự ly”.
- T/số t/hiệu phát đi biến đổi theo quy luật biết trước & có 2 quy luật đang sử
dụng:
+ biến đổi tuyến tính tuần hoàn. (thiếu hình vẽ)
T: chu kỳ biến đổi t/số.
∆F=f
max
-f
0
=f
0
-f
min
: biên độ biến đổi.
f
max
=4300 Mhz
f
min
=4100 Mhz
f
0
=4200 Mhz.

+ Biến đổi theo hình răng cưa. (thiếu hình vẽ)
2. Sơ đồ cấu trúc hệ thống đo.
3. Chức năng các khối.
- khối dao động chuẩn: tạo ra dao động chuẩn có t/số ổn định (f=const) là t/số làm
việc của đài.
- khối tạo xung điều chế t/hiệu cao tần: tạo ra xung điều chế dao động cao tần.
- Khối tạo t/hiệu điều chế: điều chế dao động cao tần bằng các xung điều chế.
- Khối khuếch đại công suất: khuếh đại t/hiệu đã điều chế lên mức phù hợp với
tính năng làm việc của đài.
- Máy thu: dùng để KĐ & tách sóng t/hiệu thu được.
- Khối đo: so sánh các t/số thu được với t/số t/hiệu phát để tách t/số phách (∆f)
∆f= f
P
(t)-f
T
(t)
- Khối hiển thị cự ly: dựa vào t/số phách để hiển thị.
4. Nguyên lý làm việc của h/thống đo:
Khối
d/động
chuẩn
Khối
điều
chế
Khối KĐCS
(máy phát)
Tạo xung
điều chế
Máy
thu

Khối
đo
Hiển thị
cự ly D
(thiếu hình vẽ)
T/hiệu phát ra có t/số biến đổi theo quy luật t/số phát.
MN=f
phát
-f
thu
=∆f
OAB đồng dạng OMN  AB= ∆F; MN=∆f; (đo được); OB=T/4.
 ON=τ
D
cần xác định.

AB
MN
OB
ON
=

F
fT
ON
D
∆
∆
==
4

τ


F
fTCC
D
∆
∆
==
8
..
2
.
τ
(3-2)
Dao động chuẩn tạo ra t/số làm việc của đài với t/số ổn định, dao động chuẩn
được đưa vào khối điều chế. Đầu vào 2 của khối điều chế là các xung điều chế,
đầu ra là các xung cao tần (dao động chuẩn đã được điều chế bằng xung điều chế)
các xung cao tần đưa đến khối KĐCS. T/hiệu ra khối KĐCS có t/số biến đổi theo
quy luật biết trước (VD: quy luật biến đổi tuyến tính tuần hoàn) t/hiệu đó lan
truyền trong không gian, khi gặp t/bao thì 1 phần năng lượng được phản xạ trở về,
t/hiệu phản xạ có t/số biến đổi theo quy luật biến đổi t/số phát. Máy thu nhận
được & KĐ t/hiệu đó đưa sang khối đo, khối đo có n.vụ so sánh t/số t/hiệu thu
được với t/số t/hiệu phát về để tách ra t/số phách ∆f=f
phát
(t)-f
thu
(t) . Dựa vào tam
giác đồng dạng tìm được thời gian giữ chậm t/hiệu thu so với t/hiệu phát τ
D

.
(τ
D
=T.∆f/4.∆F). Khối hiển thị cự ly thực hiện biến đổi theo (3-2) để hiển thị cự ly.
* Nhận xét:
- Ưu: đo được cự ly D≥0 (D=0 khi f
thu
≡f
phát
∆f =0 τ
D
=0)
- Nhược: + cấu trúc h/thống đo phức tạp (phải loại trừ bức xạ thẳng từ anten phát
& anten thu).
+ sự không tuyến tính của biến đổi t/số sẽ gây lên sai số.
IV. Đo cự ly tới t/bao bằng phương pháp pha.
1. sơ đồ cấu trúc đo:
2. chức năng các khối
- khối dao động chuẩn: tạo ra dao động chuẩn có t/số ổn định (f=const) là t/số làm
việc của đài.
- Khối khuếch đại công suất: khuếh đại t/hiệu đã điều chế lên mức phù hợp với
tính năng làm việc của đài.
- Máy thu: dùng để KĐ & tách sóng t/hiệu thu được.
- So pha: so sánh pha t/hiệu thu với pha t/hiệu phát để tách ra độ lệch pha ∆ϕ
∆ϕ= ϕ
P
(t)-ϕ
T
(t).
(1); (1’) U

P
(t)= U
Po
.cos(w
0
t+ϕ
0
)
3 2’
2
1
1’
Khối
d/động
chuẩn
Khối KĐCS
(máy phát)
Máy
thu
So
pha
Hiển thị
cự ly D
- pha t/hiệu phát ϕ
P
(t)=w
0
t+ϕ
0
T/hiệu phản xạ trở về có t/số bằng t/số phát.

(2); (2’) U
T
(t) = U
To
.cos.[w
0
(t-2D/C)+ϕ
0
] ; U
To
<<<U
Po
Pha t/hiệu thu ϕ
T
(t)= w
0
(t-2D/C)+ϕ
0
(3) ∆ϕ=ϕ
P
(t)-ϕ
T
(t)=w
0
.2D/C

π
ϕ
λ
π

ϕ
λ
ϕ
2
.
22
.
22
.
00
0
∆
=⇒
∆
=
∆
=
D
W
C
D
(3-3)
Để đảm bảo tính đơn trịc của phép đo thì ∆ϕ≤
π
2


2
0
max

λ
=
D
(đo được).
SĐT khi gặp vật cản, phản xạ bao giờ cũng kèm theo pha phản xạ & độ lớn pha
phản xạ là ngẫu nhiên & không thể biết trước.
Để đo cự ly theo phương pháp pha thì phải tìm biện pháp loại trừ pha phản xạ.
*Biện pháp:
Để loại trừ pha phản xạ trong t/hiệu thu ta cần phải sử dụng thêm 1 h/thống như
thế này nữa, tức là sử dụng song
2
2 h/thống cùng làm việc.
- H/thống 1:
U
P1
(t)= U
Po1
.cos(w
01
t+ϕ
01
)
U
T1
(t) = U
To1
.cos.[w
01
(t-2D/C)+ϕ
01

+ϕ
px
]
ϕ
P1
=w
01
t+ϕ
01
ϕ
T1
= w
01
(t-2D/C)+ϕ
01
+ϕ
px
.
 ∆ϕ
1
=w
01
.2D/C -ϕ
px
(1).
- H/thống 2:
U
P2
(t)= U
Po2

.cos(w
02
t+ϕ
02
)
U
T2
(t) = U
To2
.cos.[w
02
(t-2D/C)+ϕ
02
+ϕ
px
]
ϕ
P2
=w
02
t+ϕ
02
ϕ
T2
= w
02
(t-2D/C)+ϕ
02
+ϕ
px

.
∆ϕ
1=
ϕ
P2
-ϕ
T2
= w
02.
2D/C -ϕ
px
(2)
Lấy (1) trừ (2)
∆ϕ=∆ϕ
1
-∆ϕ
2
=(w
01
-w
02
). 2D/C.
Khối
d/động
chuẩn
Máy
thu 1
So
pha
Hiển thị

cự ly D
Khối
d/động
chuẩn
Máy
phát 2
Máy
thu 2
So
pha
So
pha
Máy
phát 1