Đồ Án Hoạt động của máy thu radar sơ cấp ATCR 33S- DPC

Tên đề tài:
HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY THU RADAR SƠ CẤP ATCR 33S - DPC​​

Lời nói đầu

Trải qua hàng chục năm chiến tranh đất nước ta bị tàn phá nặng nề, nền kinh tế kém phát triển. Nhưng từ sau khi đất nước hoàn toàn giải phóng dưới sự lãnh đạo của Đảng, chính phủ, đất nước ta đã có những bước phát triển vượt bậc về mọi mặt đặc biệt là nền kinh tế.

Trong tiến trình phát triển chung của nền kinh tế, ngành Hàng Không Dân Dụng Việt Nam cũng có những bước phát triển mạnh mẽ để đáp ứng cho nhu cầu đi lại, giao lưu, hợp tác, làm ăn của nhân dân Việt Nam với nhân dân toàn thế giới. Hiện nay ngành Hàng Không Dân Dụng Việt Nam đang được nhà nước đầu tư phát triển để trở thành một ngành kinh tế mũi nhọn của cả nước. Đóng góp vào sự phát triển chung của ngành Hàng Không Dân Dụng Việt Nam không thể không kể đến ngành quản lí bay dân dụng Việt Nam.

Ngành quản lí bay dân dụng Việt Nam cung cấp các dịch vụ về thông tin, dẫn đường, giám sát để đảm bảo cho sự an toàn, hiệu quả của mỗi chuyến bay. Hiện nay việc giám sát các máy bay trong vùng thông báo bay Hà Nội (FIR HAN)và vùng thông báo bay Hồ Chí Minh (FIR HCM) được thực hiện bằng các hệ thống radar hiện đại đặt tại các trạm trong cả nước.

Tại FIR HAN có hai hệ thống radar. Hệ thống radar sơ-thứ cấp được đặt tại Nội Bài, hệ thống radar thứ cấp được đặt tại Vinh. Các đài radar này đều do hãng Alenia Marconi sản xuất. Chúng được ứng dụng nhiều công nghệ hiện đại như kĩ thuật nén xung số, kĩ thuật tách mục tiêu di động thích nghi .
Để tím hiểu về hoạt động của hệ thống radar, trong khuôn khổ đồ án này em xin được trình bày hai vấn đề chính:

- Thứ nhất : kĩ thuật nén xung trong radar
- Thứ hai : hoạt động của máy thu radar sơ cấp ATCR 33S- DPC
Toàn bộ đồ án được chia làm 5 chương:
Chương I: Giới thiệu về hệ thống CNS/ATM của ngành Hàng Không Dân Dụng Việt Nam
Chương II: Khái quát chung về hệ thống radar và máy thu trong radar
Chương III: Giới thiệu về mạng giám sát và tổ hợp radar ALENIA MARCONI tại sân bay quốc tế Nội Bài
Chương IV: Kĩ thuật nén xung trong radar
Chương V: Tìm hiểu chức năng và hoạt động của máy thu Radar sơ cấp ATCR 33S – DPC
Trong quá trình làm đồ án em xin chân thành cảm ơn thầy TRẦN THỌ TUÂN (thầy giáo hướng dẫn - giảng viên bộ môn Kĩ Thuật Thông Tin - Khoa Điện Tử Viễn Thông, trường đại học Bách Khoa Hà Nội), thầy PHẠM VĂN TUÂN (giảng viên bộ môn Kĩ Thuật Thông Tin - Khoa Điện Tử Viễn Thông, trường đại học Bách Khoa Hà Nội) và kĩ sư NGUYỄN DUY QUYỆN (cán bộ trung tâm quản lí bay Miền Bắc) đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này !

Mục lục
Lời nói đầu 1

Chương I 3
Giới thiệu về hệ thống thông tin - dẫn đườnG - giám sát và quản lí không lưu (CNS/ATM) của ngành hàng không dân dụng Việt Nam 3
I. Giới thiệu về ngành hàng không dân dụng Việt Nam 3
II. Giới thiệu về ngành quản lí bay dân dụng Việt Nam 3
III. Giới thiệu về hệ thống CNS/ATM của ngành hàng không dân dụng Việt Nam 3
1.1. Hệ thống AFTN (Aeronautical Fixed Telecommunication Network) 4
1.2. Hệ thống liên lạc thoại trực tiếp 4
1.3. Hệ thống thông tin di động 4
2. Hệ thống dẫn đường phụ trợ 5
3. Hệ thống radar giám sát 6
IV. Chuyên ngành giám sát 7
1. Khái niệm về giám sát 7
2. Các phương pháp giám sát hàng không 8

Chương II 9
Khái quát chung về hệ thống radar và máy thu trong radar 9
I. những vấn đề chung về radar 9
1. Khái niệm 9
2. Nguyên tắc nhận tin tức radar 9
3. Một số phương pháp xác định cự li, vận tốc, góc mục tiêu của radar 10
3.1. Phương pháp xác định cự li 10
3.2. Phương pháp xác định vận tốc mục tiêu 11
3.3. Phương pháp định hướng 11
4. Một số tham số kĩ thuật chính của đài Radar 12
II. Sơ đồ khối của một đài radar 12
1. Sơ đồ khối 12
2. Chức năng một số khối trong radar 13
2.1. Máy phát (Transmitter) 13
2.2. Chuyển mạch thu phát (Duplexer) 14
2.3. Anten 14
2.4. Máy thu 14
2.5. Xử lý tín hiệu 15
2.6. Xử lí dữ liệu 15
2.7. Hiển thị 16
2.8. Khối điều khiển radar 16
2.9. Dạng sóng 16
III. Cấu hình chung của một máy thu radar 17
1. Tầng ngoại vi máy thu ( Receiver Front-End ) 18
2. Các bộ tạo tần số ngoại sai ( Local Oscilator) 19
2.1. Bộ STALO ( Stable local oscilator) 19
2.2. Bộ COHO ( Coherent local oscilator ) 19
3. Các bộ khuyếch đại có độ tăng ích thay đổi ( Gain- Controlled Amplifiers) 20
3.1. Kiểm soát độ nhậy theo thời gian STC (Sensitivity Time Control) 20
3.2. Điều chỉnh độ tăng ích theo bản đồ nhiễu (Clutter Map Automatic Gain Control) 20
4. Lọc ( Filtering) 20
4.1. Lọc của toàn hệ thống radar ( Filtering of entire radar system) 20
4.2. Độ xấp xỉ bộ lọc thích nghi 21
4.3. Các vấn đề về lọc thích nghi với đáp ứng tần số ảnh của bộ trộn 21
5. Các thiết bị sử dụng đặc tuyến LOGA ( Logarithmic Devides) 22
6. Các bộ giới hạn trung tần ( IF Limiters) 22
6.1. Một số đặc điểm của bộ giới hạn IF 22
6.2. Các ứng dụng 22
7. Các bộ tách pha và tách đồng bộ ( Phase Detectors and Synchronous Detectors) 23
8. Bộ chuyển đổi tương tự sang số ( Analog-to-Digital Converter ) 23
8.1. Đặc điểm hoạt động 23
8.2. Các ứng dụng 24
9. Tỉ lệ cảnh báo lầm không đổi (CFAR : Constant False Alarm Rate) 24

Chương III 26
Giới thiệu về mạng giám sát và tổ hợp radar ALENIA MARCONI tại sân bay quốc tế Nội Bài 26
I. Giới thiệu về mạng giám sát vùng thông báo bay Hà Nội (FIR HAN) 26
1. Sơ đồ mạng giám sát FIR HAN 26
2. Chức năng các khối trong sơ đồ 29
2.1. Hệ thống kiểm tra và điều khiển từ xa RCMS (Remote Control and Monitoring System) 29
2.2. Khối xử lí radar RHP (Radar head processing) 29
2.3. Khối xử lí dữ liệu tại đầu vào radar Radin(Radar data input) 29
2.4. Khối kiểm tra và bảo trì RMM (Radar miantainance monitering) 29
2.5. Bộ chuyển đổi đa giao thức MPC (Multi protocol converter) 30
2.6. Khối xử lí dữ liệu bay FDP (Flight data processing) 30
2.7. Khối đồng bộ dữ liệu GPS clock 30
2.8. Các khối khác 30
2.9. Các chuẩn trong mạng giám sát vùng thông báo bay Hà Nội 30
II. Một số đặc điểm chính của hệ thống radar giám sát sơ cấp ATCR -33S DPC và radar giám sát thứ cấp SIR-M 31
1. Hệ thống anten và bệ đỡ 31
2. Radar giám sát sơ cấp ATCR -33S DPC 31
2.1. Một số đặc điểm của rada sơ cấp ATCR 33S-DPC 31
2.2. Sơ đồ khối hệ thống radar ATCR 33S – DPC 33
3. Radar giám sát thứ cấp SIR-M 34
3.1. Một số đặc điểm của radar giám sát thứ cấp SIR-M 34
3.2. Khả năng mở rộng ( thay đổi ) cấu hình của SIR-M 35
3.4. Sơ đồ khối của radar thứ cấp SIR-M 36

Chương IV 37
kĩ thuật nén xung trong radar 37
I. Tổng quan về công nghệ nén xung 37
1. Giới thiệu 37
2. Nguyên tắc chung về nén xung 39
3. Những nhân tố tác động đến sự lựa chọn hệ thống nén xung 39
II. Các dạng nén xung (các dạng sóng được mã hoá) 40
1. Nén xung điều tần tuyến tính ( Linear FM) 40
2. Nén xung điều tần phi tuyến ( Nonliear FM ) 41
3. Nén xung mã pha ( Phase-coded waveforms ) 42
3.1. Mã pha nhị phân ( Binary phase-coded) 43
3.2. Mã Baker ( Baker codes ) 44
3.3. Chuỗi mã có độ dài cực đại (Maximal-length sequences) 44
3.4. Mã đa pha ( Polyphasse codes ) 45
4. Dạng sóng mã hoá theo tần số thời gian (Time-frequency-coded waveforms) 46
III. Một số phương thức nén xung 47
1. Nén xung số (Digital pulse compression) 47
1.1. Bộ phát xung số 47
1.2. Bộ lọc số 48
1.2.1. Bộ lọc thích ứng số xử dụng bộ xử lí tương quan 48
1.2.2. Bộ lọc thích ứng số xử dụng bộ xử lí trượt 49
2. Nén xung sóng bề mặt (Surface-wave pulse compression ) 49
IV. Bộ lọc và bộ xử lí tương quan số 50
1. Giới thiệu bộ lọc số có đáp ứng xung có chiều dài hữu hạn ( FIR) 50
1.1. Định nghĩa bộ lọc số 50
1.2. Bộ lọc số có đáp ứng xung có chiều dài hữu hạn FIR 50
2. Bộ xử lí tương quan số 50
2.1. Định nghĩa 51
2.2. Bộ tương quan số với hệ số tham chiếu cố định 51
2.3. Bộ tương quan số có hệ số tham chiếu thay đổi 52
V. Nén xung trong radar ATCR 33S-DPC 53
1. Giới thiệu 53
2. Bộ phát số 53
3. Nguyên tắc nén xung số 54
4. Hoạt động nén xung số 55

Chương V 58
Tìm hiểu chức năng và hoạt động của máy thu Radar sơ cấp ATCR 33S – DPC 58
I. Hệ thống RF 58
1. Chuyển mạch thu phát và chuyển mạch dẫn sóng ( Duplexer and Waveguide transfer switches) 58
2. Khối FER ( Front-end Receiver) 58
2.1. Bộ khuyếch đại nhiễu thấp (Low noise Amplifier) 59
2.2. Bộ chia công suất (Power divider) 59
2.3. Bộ bảo vệ máy thu (Receiver Protector) 59
2.4. Bộ trộn (Mixer) 60
2.5. Bộ lọc thông dải (BandPass Filter) 60
II. Hệ thống REC ( Radar electronic cabin) 60
1. Bộ chọn chùm tín hiệu (Beam selector) 60
2. Khối biến đổi RF/IF 60
2.1. Máy thu trung tần IF 60
2.1.1. Bộ tiền khuyếch đại tín hiệu IF có điều khiển hệ số tăng ích tự động PIF_IF AGC 60
2.1.2. Phần lọc trung tần ( IF filter assy) 61
2.1.3. Bộ tách pha (Phase Detector) 61
2.2. Máy phát dao động nội và tạo dạng sóng (Waveform & Local Oscilator Generator) 61
2.2.1. Máy phát Stalo 62
2.2.2. Máy phát dao động có tần số 640 MHz 62
2.2.3. COHO 62
2.2.4. Bộ chuẩn tín hiệu I/Q 62
3. Khối phát tín hiệu kiểm tra và truyền dẫn 62
3.1. Bộ kích thích RF (RF Exciter) 62
3.2. Bộ Expander 63
4. Bộ xử lí tín hiệu SP ( Signal Processor) 63
4.1. Kênh mục tiêu 63
4.1.1. Các đặc điểm của bộ xử lí tín hiệu theo kênh mục tiêu 63
4.1.2. Giới thiệu chung về kênh mục tiêu 63
4.1.3. Chức năng chuyển đổi A/D 64
4.1.4. Chức năng nén xung số 64
4.1.5. Chức năng AMTD (Adaptive Moving Target Detector) 65
4.1.6. Chức năng MTI và chức năng điều khiển thích nghi mục tiêu mạnh 66
4.1.7. Chức năng phát hiện, tách mục tiêu 67
4.2. Kênh thời tiết 68
4.2.1. Các đặc điểm của bộ xử lí tín hiệu theo kênh thời tiết 68
4.2.2. Giới thiệu chung về kênh thời tiết 69
4.2.3. Bản đồ thời tiết 69
4.3. Các bản đồ trong bộ xử lí tín hiệu 70
4.3.1. Bản đồ tần số Doppler chuẩn (Fine Doppler Maps) 70
4.3.2. Bản đồ Clear Day 71
4.3.4. Các bản đồ FAN, WSM ( Weigh Selection Maps), Clutter Sensor 71
4.4. Bộ CAFFE (Continous Adaptive Fir Filter Extractor) 71
4.5. Một số chức năng phụ của bộ xử lí tín hiệu 72
4.5.1. Bộ phát hiện nhiễu không đồng bộ 72
4.5.2. Tự động điều khiển độ tăng ích (Automatic gain Control) 73
5. Bộ xử lí dữ liệu ( Data Processor ) 73
5.1. Phần vi xử lí có thể lập trình được (Micro-programable Processing Section) 74
5.1.1. Khối vi xử lí có thể lập trình được (Micro-programable Processing Unit MPU-1) 74
5.1.2. Khối hỗ trợ phụ ASU (Auxiliary Support Unit) 75
5.1.3. Bộ nhớ chương trình (Program Memory PRM-1) 76
5.1.4. Các khối MPU-2, ASU, PRM-2 77
5.1.5. Bộ nhớ cổng kép DPM (Dual port memory) 77
5.2. Phần giao diện hệ thống và radar 78
5.2.1 Giao diện chuẩn (Standard Interfaces) 78
5.3. Các giao diện dành riêng 84
5.3.1. Bộ định thời N-TMG 84
5.3.2. Giao diện máy thu 85
5.3.3. Môđun vào ra (MIO-1, MIO-2) 85
5.3.4. Giao diện định thời dữ liệu (Data Timing Interface – DTI) 85
5.3.5. Quản lí giao diện định thời (Timing Interface Manager - TIM) 86
5.4. Bite bộ xử lí dữ liệu 86
5.4.1. Offline Bite 86
5.4.2. Online Bite 86
5.5. Giới thiệu về cấu trúc phần mềm 86
5.5.1. Phần mềm của TWDP và cấu trúc của phần mềm cơ sở kết hợp 86
5.5.2. Hoạt động hệ thống của bộ xử lí MPU 87
5.5.3. Tín hiệu vào và ra của phần mềm TWDP 88
III. Một số khối khác 88
1. Khối máy tính 88
2. Khối nguồn 89
Phụ Lục 90

Các thuật ngữ viết tắt 94
Tài liệu tham khảo 97
Kết luận 98
Mục lục 99