Cải thiện độ chính xác của thiết bị đo cao vô tuyến trên tên lửa đối hạm bằng giải pháp tạo chùm xung đếm hai tần số

Bài báo trình bày về một giải pháp nâng cao độ chính xác của thiết bị đo cao vô tuyến trên tên lửa đối hạm được thực hiện thông qua việc tạo chùm xung đếm có hai tần số để cung cấp cho các bộ đếm xung trong khối đo chu kỳ. Giải pháp này hướng tới giảm thiểu sai số đo độ cao gây ra do sai lệch của việc xác định khoảng thời gian đo khi xung tín hiệu cộng hưởng có dạng hình chuông và có độ rộng khác nhau theo độ cao.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cải thiện độ chính xác của thiết bị đo cao vô tuyến trên tên lửa đối hạm bằng giải pháp tạo chùm xung đếm hai tần số Kỹ thuật điện tử CẢI THIỆN ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA THIẾT BỊ ĐO CAO VÔ TUYẾN TRÊN TÊN LỬA ĐỐI HẠM BẰNG GIẢI PHÁP TẠO CHÙM XUNG ĐẾM HAI TẦN SỐ Vũ Văn Binh*, Trần Quang Huy, Nguyễn Văn Hiếu, Lê Thị Luận Tóm tắt: Bài báo trình bày về một giải pháp nâng cao độ chính xác của thiết bị đo cao vô tuyến trên tên lửa đối hạm được thực hiện thông qua việc tạo chùm xung đếm có hai tần số để cung cấp cho các bộ đếm xung trong khối đo chu kỳ. Giải pháp này hướng tới giảm thiểu sai số đo độ cao gây ra do sai lệch của việc xác định khoảng thời gian đo khi xung tín hiệu cộng hưởng có dạng hình chuông và có độ rộng khác nhau theo độ cao. Từ khóa: Thiết bị đo cao vô tuyến, Nâng cao độ chính xác, Tạo chùm xung đếm. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Thiết bị đo cao vô tuyến (TBĐCVT) trên một số tên lửa đối hạm thế hệ mới được thiết kế theo nguyên lý ra đa đo cự ly, phát tín hiệu siêu cao tần điều chế tần số. Tần số của tín hiệu phát thay đổi theo điện áp điều chế có dạng răng cưa không đối xứng không liên tiếp. Mô hình cấu trúc thiết bị được thiết kế về dạng hệ tự động duy trì tần số phách theo nguyên lý đo bám. Việc đo độ cao hành trình bay được chuyển về phép đo thời gian, được thực hiện thông qua phép đo chu kỳ bằng kỹ thuật số theo phương pháp đếm xung. Trong thành phần cấu trúc máy phát thường bố trí hai bộ cộng hưởng siêu cao tần có tần số cộng hưởng khác nhau f1 và f2 (trong đó f1 < f2) [2]. Độ dài của khoảng thời gian đo (KTGĐ) được xác lập nhờ xung tín hiệu cộng hưởng của hai bộ cộng hưởng thiết lập mối liên hệ hàm số với độ cao cần đo theo biểu thức: c  F0 H  tđ (1) 2f MC trong đó: H - độ cao cần đo, m; c - vận tốc truyền sóng vô tuyến trong khí quyển, m/s; F0 - tần số phách (được duy trì ở một giá trị không đổi), Hz; f MC - dải dịch tần điều chế được giới hạn bởi hai tần số cộng hưởng f MC  f 2  f 1 , Hz; tđ - độ dài KTGĐ, s. Thông thường xung tương ứng với KTGĐ - gọi là xung KTGĐ được lấy làm xung cửa để tạo chùm xung đếm cho bộ đếm xung trong khối đo chu kỳ. Mặc dù hai bộ cộng hưởng siêu cao tần được lựa chọn có hệ số phẩm chất cao, song xung tín hiệu cộng hưởng luôn có độ rộng nhất định. Vì vậy, việc tạo xung KTGĐ hay xung cửa cho bộ đếm xung trong trường hợp này không thực sự chính xác với hai thời điểm mà tần số tín hiệu phát fP = f1 và fP = f2, từ đó gây ra sai số đo. 10 V. V. Binh, T. Q. Huy, …,“Cải thiện độ chính xác của thiết bị ...đếm hai tần số.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Với độ cao hành trình bay của tên lửa đối hạm hiện nay rất thấp, tức là dải độ cao cần đo nhỏ, thành phần sai số này có ảnh hưởng khá lớn, cần phải nghiên cứu giảm thiểu. 2. SAI SỐ GÂY RA DO SỰ KHÔNG CHÍNH XÁC TRONG VIỆC XÁC ĐỊNH KHOẢNG THỜI GIAN ĐO VÀ KHẢ NĂNG GIẢM THIỂU Từ biểu thức (1) cho thấy rằng, khi tần số phách F0 và dải dịch tần điều chế tần số f MC  f 2  f 1 có giá trị không đổi, độ biến thiên vận tốc truyền sóng vô tuyến trong khí quyển tầm thấp là rất nhỏ ( c  1 10 5 ) và thường được bỏ qua thì sai số xác định độ cao chỉ phụ thuộc chủ yếu vào độ chính xác xác định KTGĐ tđ. Trong các TBĐCVT trên tên lửa đối hạm thế hệ mới, việc đưa vào hai bộ cộng hưởng tần số làm cơ sở xác lập xung KTGĐ và được dùng làm xung cửa cho mạch tạo chùm xung đếm của bộ đếm xung. Khối điều chế trong TBĐCVT này được thiết kế sao cho giản đồ điện áp - thời gian thể hiện nguyên lý hoạt động của khối trong chế độ đo bám có dạng như mô tả trên hình 1. Uđk tN (a) t t1 t2 t3 t5 t1 (b) t4 (c) tđ (d) tD (e) Hình 1. Giản đồ điện áp của khối điều chế trước đây. Theo đó, tại thời điểm t1 mạch tạo điện áp điều chế bắt đầu cho ra điện áp tăng trưởng thuận tuyến tính với độ dốc được quy định bởi điện áp điều khiển Uđk (hình 1.a), khi này tần số phát bắt đầu tăng tuyến tính. Đến thời điểm t2, khi tần số phát fP = f1, bộ cộng hưởng thứ nhất xuất hiện xung tín hiệu cộng hưởng thứ nhất (hình 1.b), xác lập thời điểm đầu của xung KTGĐ (hình 1.d). Tại thời điểm t3, khi tần số phát fP = f2, bộ cộng hưởng thứ hai xuất hiện xung tín hiệu cộng hưởng thứ hai (hình 1.c), xác lập thời điểm cuối của xung KTGĐ (hình 1.d). Điện áp ra của mạch tạo điện áp điều chế kết thúc quá trình tăng trưởng thuận và bắt đầu quá trình Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, 10 - 2015 11  Kỹ thuật điện tử tăng trưởng nghịch (hình 1,a). Tại thời điểm này bộ giữ chậm định thời được kích hoạt với tgco = const. Tại thời điểm t4, khi tần số phát một lần nữa xác lập fP = f1, bộ cộng hưởng thứ nhất xuất hiện xung tín hiệu cộng hưởng thứ hai (hình 1.b). Tuy nhiên, do bộ giữ chậm định thời xung tín hiệu cộng hưởng này không làm chuyển biến trạng thái hoạt động của khối. Tại thời điểm t5, quá trình tăng trưởng nghịch của điện áp điều chế kết thúc (tN), nhưng chưa vượt quá thời gian giữ chậm tgco nên điện áp ra được giữ nguyên không đổi và được gọi là thời gian dừng - tD. Khi thời gian giữ chậm tgco kết thúc (tgco = tN + tD), quá trình hoạt động lại lặp lại như thời điểm t1 ban đầu. Xung KTGĐ (hình 1.d) từ khối điều chế được sử dụng làm xung cửa để tạo chùm xung đếm cho bộ đếm xung trong khối đo chu kỳ. Tuy nhiên, t ...