Bài giảng Định vị và dẫn điện tử - Chương 5

Nguyên lý và hệ thống Radar Radar Principles &Systems ξ 6. Tính năng ứng dụng và kỹ thuật của đài radar Tính năng ứng dụng 1. Góc khối không gian cần quan sát 2. Độ rộng cánh sóng 3. Chu kỳ /tốc độ quét cánh sóng 4. Cự ly hoạt động tối đa 5. Cự ly hoạt động tối thiểu 6. Thời gian chiếu xạ mục tiêu 7. Độ tin cậy và khả năng chống nhiễu 8. Các thông số đo được Tính năng kỹ thuật 1. Tần số phát 2. Tần số lặp xung, độ rộng xung 3. Phương thức điều chế 4. Công suất phát 5. Độ phân giải theo cự ly R và theo góc 6. Kích cỡ anten 7. Độ nhạy máy thu 8. Tần số thu trung tần ξ 7. Sơ đồ khối của hệ thống radar sơ cấp tập trung bức xạ xung • Radar s¬ cÊp tËp trung bøc x¹ xung gåm 5 ph©n hÖ chÝnh:  Ph©n hÖ nguån  Ph©n hÖ m¸y ph¸t  Ph©n hÖ m¸y thu  Ph©n hÖ anten  Ph©n hÖ ®o l­êng, hiÓn thÞ vµ ®iÓu khiÓn Ph©n hÖ nguån §­êng ®ång bé c¬ cÊu quay anten víi hiÓn thÞ nh×n vßng ChuyÓn m¹ch thu ph¸t KhuÕch ®¹i cao tÇn Trén tÇn KhuÕch ®¹i trung tÇn T¸ch sãng video KhuÕch ®¹i video T¹o dao ®éng ngo¹i sai §ång hå ®ång bé H Vxt D, M¸y tÝnh KhuÕch ®¹i c«ng suÊt ph¸t §iÒu chÕ T¹o xung ®iÒu chÕ T¹o dao ®éng sãng mang Anten 2 4 3 1 1 1 1 1 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 C¬ cÊu quay anten Ph©n hÖ nguån §­êng ®ång bé c¬ cÊu quay anten víi hiÓn thÞ nh×n vßng C¬ cÊu quay anten ChuyÓn m¹ch thu ph¸t KhuÕch ®¹i cao tÇn Trén tÇn KhuÕch ®¹i trung tÇn T¸ch sãng video KhuÕch ®¹i video T¹o dao ®éng ngo¹i sai §ång hå ®ång bé H Vxt D, M¸y tÝnh KhuÕch ®¹i c«ng suÊt ph¸t §iÒu chÕ T¹o xung ®iÒu chÕ T¹o dao ®éng sãng mang Anten 2 4 3 1 1 1 1 1 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 Phân hệ đo lường, hiển thị và điều khiển Phân hệ máy thu Phân hệ máy phát Phân hệ anten BiÓu ®å thêi gian m¸y ph¸t U6 thùc tÕ U6>U5>U4 U3 U2 U1 Txung ph¸t t t t t t 1 2 3 6 BiÓu ®å thêi gian m¸y thu U12 > U11 U10 U9 > U8 > U7 Uqx Txung ph¸t Ttrung tÇn Tns Txung ph¸t t t t t t Tqx U13 > U12 Các thành phần cơ bản của một hệ thống Radar Xử lý và hiển thị Máy phát TRANSMIT thu tín hiệu Radar Cơ cấu quét cánh sóng M chuyển mạch Antenna Máy thu Nguồn Pulse Radar Components PPI : Plan Position Indicator ξ 8. Sơ đồ khối của hệ thống radar thứ cấp tập trung bức xạ xung S¬ ®å khèi cña phÇn m¸y tr¶ lêi Transponder Secondary Radar interrogation reply Radar giám sát thứ cấp SSR Transponders • A transponder is a receiver / transmitter device designed to transmit a response signal when legitimately interrogated. [NATO definition] • An automatic device that transmits a predetermined message in response to a predefined received signal. [Wikipedia] Nguyên lý cơ bản của SSR P1 P2 Khoảng cách liên xung P1-P3 spacing P3 Amplitude Bản tin hỏi (Interrogation message) F1 Khuôn dạng tín hiệu trả lời từ transponder Amplitude F2 t P1-P3 spacing Request Modes 8 µs 21 µs Identify 3/A Height ? C • Mode A (simple system): – Aircraft identification (Call-sign) • Mode C (more advanced): – Mode A + altitude • Mode S (more recently): – Mode C + 24 bit address identifier (unambiguous) – Provides limited air-air and air-ground communications – Can also provides whereabouts of other aircraft in its vicinity – Uses digital error-correcting codes for improved reliability Radar giám sát thứ cấp SSR side lob eground station aircraft 1 P1 ma in l ob e aircraft 2 INTERFERENCE!!! Sidelobe suppression P2 P1 ma in l ob e side lob eground station aircraft 1 aircraft 2 P1 P2 A2 P2P1 A1 Sidelobe suppression Radar mode S • Traces the history of Mode S (1968-1975), an air traffic control technology developed by Lincoln Labs Mode S Interoperability Issues • Transparency: Mode S must not break existing systems • Backwards-compatibility: Existing systems must still see Mode S equipped planes existing ground station other aircraft Mode S ground stationnew signal existing signal Mode S equipped Frequency • New frequency: difficult to allocate • Same frequency as old system (1030/1090 MHz): interoperable, but may cause interference “The neatest technical solution would have been to put it on its own [frequency] band.” - Paul Drouilhet, LL UHF 300 MHz 3000 MHz1030 MHz 1090 MHz VHF SHF Radar mode S P1-P3 spacing Request Modes 8 µs 21 µs Identify 3/A Height ? C Mode S Amplitude (Source: Secondary Radar Primary Radar Secondary Radar Primary Radar Airport Surveillance Radar (ASR) Air Route Surveillance Radar (ARSR) Radar mode S Identification Friend or Foe (IFF) Used to specifically identify targets seen by the primary radar. AWACS: Airborne Early Warning and Control System