Tổng hợp hệ thu - phát tự động chống quá tải máy thu đài radar điều khiển hỏa lực

Bài viết trình bày kết quả tổng hợp cấu trúc một hệ thu - phát khép kín cho đài radar điều khiển hỏa lực (ĐKHL) có tác dụng tự động chống quá tải máy thu trong điều kiện cự ly và diện tích phản xạ hiệu dụng (PXHD) của mục tiêu thay đổi trong dải rộng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp hệ thu - phát tự động chống quá tải máy thu đài radar điều khiển hỏa lực Nghiên cứu khoa học công nghệ TỔNG HỢP HỆ THU - PHÁT TỰ ĐỘNG CHỐNG QUÁ TẢI MÁY THU ĐÀI RADAR ĐIỀU KHIỂN HỎA LỰC Lê Văn Sâm1*, Vũ Hỏa Tiễn2, Trần Ngọc Quý3 Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả tổng hợp cấu trúc một hệ thu - phát khép kín cho đài radar điều khiển hỏa lực (ĐKHL) có tác dụng tự động chống quá tải máy thu trong điều kiện cự ly và diện tích phản xạ hiệu dụng (PXHD) của mục tiêu thay đổi trong dải rộng. Bằng bộ tự động phát hiện quá tải máy thu và bộ điều khiển, hệ thống máy thu được khép kín với máy phát và bộ suy giảm tín hiệu (SGTH) đầu vào hình thành hệ thống tự động thu-phát khép kín. Hệ thống sẽ tự động điều khiển công suất máy phát và bộ SGTH khắc phục hiện tượng quá tải máy thu khi biên độ tín hiệu đầu vào vượt ngưỡng điều chỉnh của mạch tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại (APY). Ưu điểm của hệ thống mới là loại bỏ thao tác bằng tay, nâng cao mức tự tự động hóa quá trình xử lý tín hiệu duy trì chất lượng thông tin đầu vào các hệ bám tọa độ mục tiêu của đài radar ĐKHL. Từ khóa: Radar ĐKHL; Quá tải máy thu; Phổ tín hiệu; Điều khiển máy phát. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Như ta đã biết, trong tất cả các loại radar ĐKHL, một trong những yêu cầu quan trọng đối với tín hiệu đầu vào các bộ tự động đo - bám tọa độ là biên độ ổn định và không méo dạng. Yêu cầu này là cần thiết nhằm giảm sai số xác định tọa độ trong các hệ bám [1, 6]. Khi cự ly và diện tích PXHD của mục tiêu thay đổi trong dải rộng sẽ làm cho dải biến thiên tín hiệu đầu vào máy thu rất lớn, trong khi đó yêu cầu đối với dải thay đổi biên độ tín hiệu đầu ra máy thu (đầu vào các hệ bám tọa độ) lại rất nhỏ. Các phương pháp truyền thống nhằm ổn định biên độ tín hiệu đầu ra máy thu mà ta thường gặp là sử dụng các mạch: tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại (APY); điều chỉnh khuếch đại bằng tay (PPY); điều chỉnh SGTH đầu vào; thay đổi công suất máy phát bằng tay. Trong đó, những biện pháp điều chỉnh bằng tay có chung hạn chế là phản ứng của trắc thủ thường bị giữ chậm, dẫn tới máy thu bị quá tải tạm thời, gây méo tín hiệu và gây sai số chủ quan trong các hệ đo bám tọa độ. Nâng cao mức độ tự động hóa quá trình xử lý tín hiệu trong máy thu, cung cấp thông tin đủ độ tin cậy cho các hệ bám tọa độ chỉ có thể khi ta loại bỏ hoàn toàn các cơ cấu điều chỉnh bằng tay. Đây là vấn đề cần thiết không chỉ để giải phóng lao động của con người, mà còn trực tiếp nâng cao chất lượng thông tin đầu vào các hệ đo bám tọa độ mục tiêu trong các đài radar ĐKHL. Vấn đề nêu trên có thể được giải quyết bằng một hệ thu - phát khép kín tự động điều chỉnh các tham số như công suất máy phát hay hệ số SGTH đầu vào máy thu, sao cho các mạch APY luôn làm việc trong dải danh định, máy thu không bị quá tải. Vấn đề khép kín hệ thu – phát đã được đề cập đến trong [16, 17, 18, 19, 20, 22, 25]. Để khép kín hai hệ thu và phát, cần tổng hợp được hai khâu mới là bộ phát hiện quá tải máy thu và bộ điều khiển. Dưới đây sẽ giới thiệu về phương pháp tổng hợp hai thành phần mới đó cho một hệ tự động thu – phát tín hiệu khép kín, trong đó máy phát tín hiệu dò không gian và bộ SGTH đầu vào máy thu là hai đối tượng điều khiển. 2. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP BỘ PHÁT HIỆN QUÁ TẢI MÁY THU VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN HỆ TỰ ĐỘNG THU - PHÁT KHÉP KÍN 2.1. Vai trò của APY và hiện tượng quá tải máy thu Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 55, 06 - 2018 3  Kỹ thuật điều khiển & Điện tử Trong máy thu vô tuyến bất kỳ, APY là hệ thống mạch tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại (HSKĐ) để ổn định biên độ tín hiệu đầu ra theo thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào. Tức là APY có tác dụng tự động duy trì tín hiệu cần xử lý trong dải khuếch đại tuyến tính. Tuy nhiên, dải điều chỉnh của APY là hạn chế, phụ thuộc vào dải thay đổi biên độ của tín hiệu đầu vào và đặc trưng khuếch đại của máy thu. Chính vì vậy, APY luôn cần “sự hỗ trợ” bổ sung như thay đổi công suất máy phát, thay đổi hệ số SGTH đầu vào máy thu hay điều chỉnh PPY. Vị trí của APY, PPY và bộ SGTH trong tuyến thu của một đài radar ĐKHL thế hệ mới có cấu trúc rút gọn như trên hình 1 [23]. Hệ thu – phát trên hình 1 chỉ liên hệ với nhau thông qua hệ thống đồng bộ tín hiệu, điều khiển bởi máy tính số trung tâm (MTSTT) mà không được khép kín về phương diện điều khiển. Hình 1. Sơ đồ khối hệ thống thu-phát đài radar ĐKHL thế hệ mới. KĐCT- Khuếch đại cao tần; SGTH - Bộ suy giảm tín hiệu; KĐTT- Khuếch đại trung tần; ABT- Bộ tự động báo động; fns - Tần số ngoại sai; APY-Mạch tự động điều chỉnh HSKĐ. Trong điều kiện công suất máy phát không thay đổi, cự ly (R) mục tiêu thay đổi trong dải rộng (từ hàng trăm xuống vài km) cộng với diện tích PXHD của mục tiêu có thể là bất kỳ (từ 0.02m2 đến 100m2) dải biến động công suất tín hiệu đầu vào máy thu sẽ rất lớn, có thể xác định theo những biểu thức sau [3, 6]. Tính dải động đầu vào máy thu: P  (1) DMT =10log  px_max  P   px_min  Tính công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu: P0G p .Gt .λ 2 .σ mt .η.η' Ppx = (2) (4π)3 R 4 .L Trong đó: Ppx – Công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu ở đầu vào máy thu; Ppx_max, Ppx_min – Công suất lớn nhất và nhỏ nhất tín hiệu đầu vào trong dải làm việc của máy thu đảm bảo tỷ số tín/tạp (ngưỡng phát hiện) cho trước; P0 – Công suất đỉnh xung dò đầu ra máy phát; Gp, Gt - HSKĐ anten phát và thu; ...