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

Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 55, 06 - 2018 3 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 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử L. V. Sâm, V. H. Tiễn, T. N. Quý, “Tổng hợp hệ thu - phát đài radar điều khiển hỏa lực.” 4 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: px_max MT px_min P D =10log P        (1) Tính công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu: 2 0 p t mt px 3 4 P G .G .λ .σ .η.η' P = (4π) R .L (2) 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;  - Bước sóng mang; mt - Diện tích PXHD của mục tiêu; , η’ - Hiệu suất truyền năng lượng từ máy phát đến anten và từ anten thu tới tầng KĐCT; R - Cự ly tới mục tiêu; L - Tổng mất mát, suy giảm trên đường truyền của hệ thống. Thực tế, mỗi máy thu có một giá trị dải động D nhất định, xác định tính năng kỹ - chiến thuật của nó. Trong dải động, công suất tín hiệu có thể biến thiên từ Ppx_min đến Ppx_max và máy thu (nhờ có APY, PPY) vẫn bảo đảm được quá trình ổn định biên độ tín hiệu đầu ra. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 55, 06 - 2018 5 Tuy nhiên, nếu công suất tín hiệu vượt ngoài dải động, cần có biện pháp SGTH và công suất phát xạ bằng tay. Như đã đặt vấn đề, do các cơ cấu PPY, SGTH, giảm công suất được điều chỉnh bằng tay, nên thực tế máy thu có thể bị quá tải tạm thời do sự can thiệp không kịp thời của trắc thủ. Hiện tượng quá tải máy thu có thể được phác họa như [26]. Theo đó, khi máy thu bị quá tải do tín hiệu đầu vào lớn quá, tín hiệu đầu ra bị méo phi tuyến (hình 2a). a) b) c) Hình 2. Hiện tượng méo phi tuyến và thay đổi phổ của tín hiệu ở đầu ra máy thu. Tín hiệu bị méo phi tuyến làm cho cấu trúc phổ thay đổi, biên độ các vạch phổ vùng tần số cao (hình 2c) cao hơn so với biên độ các vạch phổ của tín hiệu trước khi quá tải (hình 2b), điều đã được phân tích kỹ trong [26]. Nếu chọn một vạch phổ (thứ m) ở vùng tần số cao và đánh giá biên độ của nó trước và sau quá tải máy thu ta hoàn toàn xác định được thời điểm quá tải. Quá tải máy thu dẫn tới méo dạng tín hiệu, có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng đo - bám tọa độ [1, 21]. Khảo sát dải biến động công suất tín hiệu phản xạ đầu vào máy thu với bộ tham số của một đài radar ĐKHL cụ thể: dải động máy thu DMT=50dB; Rmt=(3005)Km; P0=75KW; =3cm; Gp =Gt =42dB; x=1.49s; L=7dB. min=0.02m 2 (máy bay tàng hình B1); max=100m 2 (máy bay B52) [security.org]. Mô hình hóa các khối hệ thu-phát radar theo hình 1 và biểu thức (2) bằng MATLAB-SIMULINK như sơ đồ hình 3. Hình 3. Sơ đồ mô phỏng hệ thống thu-phát radar. Kết quả ta nhận được hai đồ thị trên hình 4 phản ánh sự thay đổi công suất tín hiệu phản xạ ứng với hai mục tiêu có diện tích PXHD là min=0.02m 2 (B1) và max=100m 2 (B52) bay vào đài radar từ một cự ly ban đầu là R0mt=300Km. Kỹ thuật điều khiển & Điện tử L. V. Sâm, V. H. Tiễn, T. N. Quý, “Tổng hợp hệ thu - phát đài radar điều khiển hỏa lực.” 6 Nếu biến đổi ngược ngưỡng trên điện áp APY tầng KĐTT-I (hình 1) thành công suất theo quan hệ sau: 2 maxAPY maxAPY T U P=U I= R (3) Trong đó: UmaxAPY – Ngưỡng trên điện áp APY; RT – Tải (trở kháng) tương đương phối hợp giữa tầng KĐCT với KĐTT-I, RT =50Om, thì ta có ngưỡng trên APY: NmaxAPY=10logP (đường công suất max cho phép) để so sánh phát hiện thời điểm quá tải máy thu, cũng là thời điểm cần thay đổi công suất hoặc SGTH (hình 1). Hình 4. Dải thay đổi công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu ở đầu vào và thời điểm quá tải máy thu. Qua khảo sát, rút ra những nhận xét sau: - Cự ly xảy ra quá tải lần thứ nhất của máy thu đối với mục tiêu là B52 vào khoảng 210Km, còn đối với mục tiêu tàng hình B1 vào khoảng 15Km. Điều đó nói lên rằng ngoài sự phụ thuộc vào cự ly mục tiêu, quá tải máy thu còn phụ thuộc rất nhiều vào diện tích PXHD của mục tiêu. - Trong thực tế, ta không biết trước được cự ly, vận tốc và diện tích PXHD của mục tiêu, nên không thể xác định trước được thời điểm quá tải máy thu. - Máy thu có thể bị quá tải tạm thời nhiều lần sau mỗi lần điều chỉnh công suất hay SGTH bằng tay. Từ những nhận xét trên, vấn đề đầu tiên cần giải quyết đối với một hệ tự động thu – phát khép kín như đã đề xuất là phải tổng hợp được bộ tự động phát hiện quá tải máy thu. 2.2. Tổng hợp cấu trúc bộ phát hiện quá tải máy thu Hình 5. Sơ đồ cấu trúc bộ phát hiện quá tải máy thu. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 55, 06 - 2018 7 Trong [26] đã đề xuất phương pháp phát hiện quá tải máy thu trên cơ sở phân tích chân dung phổ chùm xung phản xạ đầu ra máy thu. Thuật toán phát hiện và nhận dạng quá tải máy thu thể hiện trên sơ đồ cấu trúc bộ phát hiện và nhận dạng quá tải như trên hình 5. Sơ đồ có sự liên kết phần thiết bị với các module phần mềm giải các thuật toán. Từ đầu ra máy thu chùm xung phản xạ Smt(t,nTx) được trích ra, đưa vào bộ phát hiện. Cấu trúc của chùm xung có dạng: ch gc xmt (τ -τ ) τ x n=- S (t)=A(t)p (t) p (t-nT )    (4) Trong đó: Quy luật điều biên chùm: 1 2 2 0 2 2 ch gc ch ch ( ) gc ch ch khi t p ( t ) khi t ;hay                   > (5) Quy luật điều biên xung: 2 2 0 2 2 x x x ( ) x x x A( t ) khi t p ( t nT ) khi t hay                  > (6) Biên độ tín hiệu: 2 0 434 p t mt px mt _ max mt P .G .G . . . . ' A(t) K P (t) ( ) R V t .L          (7) Qua biến đổi Fourie nhanh (FFT) phổ chùm xung phản xạ có dạng: 2 0 1 gcj f 'x ch mt x x ch x nx . S ( f ) Ae sinc( nF )sinc[ (f nF f )] T             (8) Biên độ vạch phổ thứ m trong phổ tín hiệu phản xạ từ mục tiêu: x ch gc x mt ch gc x n mx x ( ) S (m f ) sinc( m )sinc[ ( )(f mF ] T T               (9) Biên độ vạch phổ trung tâm: x ch gc TT x τ .(τ -τ ) S (0)= T (10) Biên độ vạch phổ thứ m được chuẩn hóa theo vạch phổ trung tâm: mt x mt ch gc x n mTT x S (mf) S (m f ) sinc( m ).sinc ( ).mF S (0 ) T             (11) Kỹ thuật điều khiển & Điện tử L. V. Sâm, V. H. Tiễn, T. N. Quý, “Tổng hợp hệ thu - phát đài radar điều khiển hỏa lực.” 8 Thuật toán so sánh với ngưỡng phát hiện:     mt ch mt G mt ch S mf,(k+1)F ΔS =20log N S mf,kF        (12) Trong đó: NG – Ngưỡng phát hiện; tj – Thời điểm phát hiện; m - Chỉ số vạch phổ được theo dõi. Bộ phát hiện liên tục so sánh biên độ vạch phổ “m” (11) của hai chùm xung phản xạ liền kề (k và k+1). Khi thỏa mãn (12) bộ phát hiện tạo tín hiệu báo động quá tải “j” đưa tới bộ điều khiển. 2.3. Tổng hợp thuật toán và cấu trúc bộ điều khiển chống quá tải máy thu Với mục đích tạo ra tín hiệu điều khiển máy phát và bộ SGTH trên cơ sở tín hiệu thông báo quá tải “j” từ bộ tự động phát hiện quá tải máy thu, bộ điều khiển chống quá tải máy thu hoạt động trên cơ sở hình thành “Từ chế độ” và “Từ điều khiển” của máy tính số có cấu trúc như hình 6: Hình 6. Cấu trúc bộ điều khiển chống quá tải máy thu. Sơ đồ bao gồm: bộ tạo mã điều khiển (thuật toán trên hình 7); thanh ghi dữ liệu đầu ra (register 1); thanh ghi “Từ chế độ”; máy tính số với chương trình điều hành hệ thống; thanh ghi “Từ điều khiển”. Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển là trước mỗi chu trình làm việc của đài radar ĐKHL, bộ tạo mã điều khiển tiến hành kiểm tra tín hiệu báo quá tải máy thu từ bộ phát hiện quá tải “j”. Mỗi khi có “j=1”, bộ tạo mã điều khiển sẽ căn cứ vào trạng thái hiện tại của các bit điều khiển tương ứng (D7-P=0.1P0; D8-P=0.01P0; D5-SG=8dB; D6-SG=18dB; D17-SG=26dB) tiến hành đưa một bít trong số các bít trên lên giá trị 1 theo thứ tự định trước (VD. chọn thứ tự D7-D8-D5-D6-D17). Các trạng thái của Register 1 sẽ được cập nhật vào thanh ghi “Từ chế độ” để đưa vào máy tính số. Máy tính số căn cứ vào “Từ chế độ” để tạo ra “Từ điều khiển”, đưa đến các phần tử chấp hành là máy phát hay bộ SGTH. “Từ điều khiển” là mã mà máy tính số tạo ra, để điều khiển tham số hay chế độ làm việc của đối tượng điều khiển. Ở đầu vào đối tượng điều khiển (máy phát hay bộ SGTH) đều có bộ giải mã để giải mã “Từ điều khiển”, thông tin sau giải mã sẽ trực tiếp điều khiển sự thay đổi tham số hay trạng thái của đối tượng trước mỗi chu trình làm việc của đài radar. D17 t5/(SG3) t1/(P01) Bộ tạo mã điều khiển D7 t2/(P02) D8 “T ừ c h ế đ ộ” D5 t3/(SG1) D6 t4/(SG2) Mã báo quá tải “j” Register 1 M áy t ín h s ố “T ừ đ iề u k h iể n ” Đến bộ giải mã của máy phát Đến bộ giải mã của bộ SGTH Bộ điều khiển chống quá tải máy thu Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 55, 06 - 2018 9 Hình 7. Lưu đồ thuật toán bộ điều khiển. 3. TỔNG HỢP HỆ TỰ ĐỘNG THU - PHÁT KHÉP KÍN VÀ KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ 3.1. Cấu trúc hệ tự động thu – phát khép kín Trên cơ sở bộ phát hiện quá tải máy thu và bộ điều khiển đã tổng hợp được ở mục 2, có thể khép kín hai hệ thu và phát (hình 1) thành một hệ thu – phát khép kín bởi hai phần tử mới tổng hợp. Cấu trúc chức năng hệ thu – phát khép kín thể hiện trên hình 8. Hình 8. Cấu trúc hệ kín tự động thu – phát chống quá tải máy thu. Cấu trúc động học hệ thu - phát khép kín thể hiện trên hình 9 dưới đây, trong đó có các khâu sau: khâu đo - bộ phát hiện; khâu chấp hành – bộ điều khiển; đối tượng điều khiển – máy phát xung dò hoặc bộ SGTH; khâu phản hồi âm. Mục tiêu j Bộ phát hiện QTMT Máy phát Bộ điều khiển Anten phát Anten thu Máy thu Các tín hiệu điều khiển thay đổi cấu trúc tín hiệu và công suất phát Start j=0 j=1 Sai Đúng End P01=1 P02=1? SG1=1? SG2=1? SG3=1 Sai Đúng Sai Đúng Sai Đúng Sai Đúng P02=1? Đúng Sai P01=1? SG1=1? SG2=1? SG3=1? P 0 , P 01 , P 02 ; SG 1 , SG 2 ; SG 3; j=0; N G Kỹ thuật điều khiển & Điện tử L. V. Sâm, V. H. Tiễn, T. N. Quý, “Tổng hợp hệ thu - phát đài radar điều khiển hỏa lực.” 10 Khâu phản hồi âm gồm: đường truyền xung dò đặc trưng bởi hệ số suy giảm (L); mục tiêu đặc trưng bởi cự ly (Rmt) và diện tích PXHD (σmt); công suất tín hiệu phản xạ (Ppx) phụ thuộc chủ yếu vào công suất máy phát (P0), cự ly và diện tích PXHD của mục tiêu; máy thu với đầu vào là bộ SGTH (đối tượng điều khiển). Hình 9. Cấu trúc động học hệ kín tự động thu – phát chống quá tải máy thu. Hàm truyền tương ứng với các khâu động học: - Khâu đo (bộ phát hiện): mt PH G ΔS K (p)= N (13) - Khâu chấp hành (bộ điều khiển) – hàm logic rời rạc dạng bậc thang đầu vào là mã phát hiện, đầu ra là mã “Từ điều khiển”. - Đối tượng điều khiển, máy phát: 0iMP 0 P K (p)= 1 P  (14) - Đối tượng điều khiển, bộ SGTH: px(i) SG px min P K (p)=10log P (15) - Hàm truyền máy thu (theo KĐ): MT SG FFTK (p) K .K .K (p) (16) Trong đó: KSG xác định theo (15), không đổi giữa 2 lần điều chỉnh; KFFT – Hệ số biến đổi tín hiệu thành phổ nằm trong dải (0,6-0,8); KΣ(p) – Hệ số khuếch đại tổng của máy thu điều chỉnh bởi APY, có dạng: APY K K (p)= p(1+pT )   (17) Với: maxΣ APY K K = K - Hệ số khuếch đại tổng điều chỉnh bởi APY; APYT - Hằng số thời gian mạch APY (quán tính APY). 3.2. Tổ chức khảo sát a) Lựa chọn công cụ mô phỏng và bộ tham số Sử dụng các công cụ có sẵn của phần mềm Matlab-Simulink như các thư viện Simulink, SimRF, Phase Array System toolbox Bộ tham số của một đài radar ĐKHL và mục tiêu giả định như được lựa chọn như ở mục 2.1 và thể hiện trong bảng 1 dưới đây. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 55, 06 - 2018 11 Bảng 1. Dữ liệu khảo sát hệ tự động thu - phát chống quá tải máy thu. Tham số đài radar và mục tiêu Trường hợp 1 Trường hợp 2 Trường hợp 3 Trường hợp 4 Công suất xung dò, Kw 75; 7.5; 0.75 75; 7.5; 0.75 75; 7.5; 0.75 75; 7.5; 0.75 H/s KĐ anten Gp=Gt, dB 42 42 42 42 H.suất thu η, phát η’ 0.9 0.9 0.9 0.9 Tổn hao đ/truyền L 0.1 0.1 0.1 0.1 Độ rộng xung dò τx, μs 1,4 1,4 1,4 1,4 Tần số lặp lại xung Fx, Hz 100 100 100 100 Độ dài bước sóng λ, cm 3 3 3 3 Mức SG tín hiệu thu,dBw 8; 18; 26 8; 18; 26 8; 18; 26 8; 18; 26 Cự ly phát hiện R0, km 300 100 50 300 Độ cao ban đầu H0,m 2000 2000 2000 2000 Vận tốc Vmt, m/s 200 200 200 200 D/tích PXHD σmt, m 2 90 10 1 0.02 b) Thuật toán khảo sát theo các cấu trúc hình 7 và 8 có dạng Hình 10. Thuật toán khảo sát hiệu ứng tự động chống quá tải máy thu. P01=0.1P0 P02=0.01P0 P0,Gp,Gt,λ,η,η’,L,Rmax,Vmt i=0; j=0 t=i∆t Bắt đầu   2 2 0 max 43 max . . . . . . ' (4 ) . . x mt px mt px BD px P G P R V t L U K P         Đúng Đúng Đúng j=1 ? j=2 ? j=3 ? j=4 ? Sai Đúng Sai Đúng Sai Sai j=j+1 50 U U        px j px_min (t=t ) 20log dB? END i=i+1 Upx= 20log(Upx)-8dB Upx= 20log(Upx)-18dB Upx= 20log(Upx)-26dB Sai Kỹ thuật điều khiển & Điện tử L. V. Sâm, V. H. Tiễn, T. N. Quý, “Tổng hợp hệ thu - phát đài radar điều khiển hỏa lực.” 12 3.3. Kết quả khảo sát, nhận xét và đánh giá a) Đặc trưng phát hiện quá tải máy thu chung cho các phương án mục tiêu trong bảng 1, tức là không phụ thuộc vào σmt, Rmt và Vmt Hình 11. Đặc trưng phát hiện quá tải máy thu. b) Đặc trưng thay đổi công suất tín hiệu đầu vào máy thu khi có hiệu chỉnh tự động a) mt=90m 2; b) mt=10m 2; c) mt=1m 2; d) mt=0.02m 2 Hình 12. Thay đổi công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu ở đầu vào máy thu khi có tự động điều chỉnh. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 55, 06 - 2018 13 Nhận xét: + Đối với tất cả 4 trường hợp thay đổi diện tích PXHD của mục tiêu dải biến thiên công suất tín hiệu đầu vào máy thu (hình 11a,b,c,d) luôn được tự động duy trì trong giới hạn nằm dưới ngưỡng quá tải (ngưỡng APY quy đổi). + Khi diện tích PXHD của mục tiêu giảm, cự ly gây quá tải máy thu (các điểm 1, 2, 3, , 5) dịch về bên trái. Quy luật này hoàn toàn phù hợp với biểu thức radar (2) tính công suất tín hiệu phản xạ (Ppx). Bảng 2. Dữ liệu khảo sát hệ thu - phát tự động chống quá tải máy thu. Trường hợp Cự ly phát hiện [Km] Quá tải lần 1 (P0→P01) [Km] Quá tải lần 2 (P01→P02) [Km] Quá tải lần 3 (SG=8dB) [Km] Quá tải lần 4 (SG=18dB) [Km] Quá tải lần 5 (SG=26dB) [Km] Quá tải lần cuối [Km] 1 300 206.7 114.1 65.16 41.16 22.96 7 2 250 100 65.67 37.56 23.56 13.1 3 185 50 36.8 20.96 13.5 7 4 30 16.67 9 4. KẾT LUẬN Đối với những đài radar ĐKHL có những đặc điểm như: máy phát (Klistron, bán dẫn cộng công suất,) có thể điều chỉnh được công suất phát; có cơ cấu điều chỉnh khuếch đại và suy giảm tín hiệu bằng tay, hoàn toàn có thể khép kín hai hệ thu và phát thành hệ thu - phát khép kín tự động điều khiển công suất tín hiệu đầu vào để chống quá tải cho máy thu. Cơ sở để có thể thực hiện đề xuất trên là phải tổng hợp được bộ tự động phát hiện quá tải và bộ điều khiển chống quá tải máy thu như đã giới thiệu trong bài báo. Kết quả tổng hợp thuật toán, cấu trúc hệ tự động thu phát khép kín và khảo sát trên phần mềm Matlab-simulink cho thấy: hệ đã tự động thay đổi công suất máy phát hay mức suy giảm tín hiệu đầu vào máy thu, duy trì công suất tín hiệu phản xạ từ mục tiêu luôn nằm dưới ngưỡng cho trước, bảo đảm cho máy thu làm việc trong dải tự động điều chỉnh khuếch đại (dải APY) không bị quá tải. Một trong những ưu điểm nổi bật của hệ tự động thu – phát khép kín là tự động điều chỉnh được công suất tín hiệu đầu vào máy thu mà không phụ thuộc vào vận tốc chuyển động, diện tích PXHD của mục tiêu. Ưu điểm này không những nâng cao mức độ tự động hóa cho hệ thống xử lý thông tin mục tiêu, mà còn nâng cao được độ chính xác đo – bám các tọa độ nhờ nâng cao chất lượng thông tin đầu vào. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Blackman S., Popoli R (1999), “Design and analysis of modern tracking systems”, Artech House”. [2]. By Bob Muro (2012), “The Importance of Peak Power Measurements for Radar Systems”, Microwae Journal. [3]. David Jenn (2015), “Radar Fundamentals”, Naval Postgraduate School [4]. Ergezer H.; Keskin M.F.; Gunay O. (2014), “Real - Time Radar, Target, and enviroment Simulator, Advances in Intelligent Systems and Computing”, Springer Kỹ thuật điều khiển & Điện tử L. V. Sâm, V. H. Tiễn, T. N. Quý, “Tổng hợp hệ thu - phát đài radar điều khiển hỏa lực.” 14 [5]. EYAD ARABI & SADIQ ALI (2008), “Behavioral Modeling of RF front end devices in Simulink®”, Chalmers University of Technology Göteborg, Sweden. [6]. Hamish Meikle (2008) , “Modern radar systems”, Artech House. [7]. Lawson, James L (1990), “Threshold signals”, New York : McGraw-Hill. [8]. Mark A. Wickert (2011), “Spectrum Representation”, ECE 2610 Lecture. [9]. Merrill Skonik (2008), “Radar handbook”, Mc Graw Hill. [10]. Rawat C. D. and Anuja D. Sarate (2014), “Modern Signal Processing in Radar”, International Journal of Application or Innovation in Engineering & Management [11]. [11] Richard Curry G. (2005), “Radar system performance modeling”, atech House. [12]. Tzong-Lin Wu (2014), “Receiver Design”, National Taiwan University. [13]. Willems, J.C., Polderman, J.W. (1998), “Introduction to the Mathematical Theory of Systems and Control”, Springer science New York. [14]. Witteman, Wilhelmus Jacobus (2006), “Detection and Signal Processing”, Springer. [15]. Victor Rabinovich (2010), “Automotive Antenna Design and Applycation”, CRC Press. [16]. Muhammad H.Rashid (2007), “Power Electronics Handbook Device, circuits and application”, University of West Florida. [17]. [17] Nathan A. Goodman (2007) “Closed-Loop Radar with Adaptively Matched Waveforms” , University of Arizona. [18]. Simon Haykin (2006), “Cognitive Radar A way of the future”, IEEE SIGNAL PROCESSING MAGAZINE. [19]. Simon Haykin, Yanbo Xue and Timothy N. Davidson (2008), “Optimal Waveform Design For Cognitive Radar”, Department of Electrical and Computer Egineering McMaster University. [20]. Pawan Setlur (2009), “waveform scheduling via directed information in cognitive radar”, University of Illinois at Chicago. [21]. Баскаков, А. И. - Исследование характеристик, методов формирования и обработки зондирующих радиолокационных сигналов сложной формы: Цикл лабораторных работ/2003. [22]. Жукова И.Н. - Эффективные методы обработки квазинепрерывных сигналов и способы их реализации. – Дисс. Работы к.т.н. – Новгород: НПИ, 1999. [23]. [23] Канащенкова А.И., Меркулова В.И., “Защита радиолокационных систем от помех ”, Радиотехника (Т1,2,3), Москва, 2003. [24]. Марпл П. С.Л. мл. Цифровой спектральный анализ и его приложения. - М., Мир, 1990, 584 с. [25]. Нилов М.А., Безуглов А.В., Быстрое Н.И., Ушенин А.Б. Построение радиолокаторов со сложными квазинепрерывными сигналами. - Радиотехника, № 8, 1997 г., журнал в журнале - Радиосистемы, вып. 25, с. 52-56. [26]. Ле Ван Шам, Ву Хоа Тиен. Чан Нгок Куй (2017), “Разработка алгоритма программного обеспечения автоматического обнаружения нелинейных искажений полезного сигнала в приёмном тракте РЛС управления огнём при большом динамическом диапазоне”. Журнала “Естественные и Технические науки” (ВАК) №10 (112) , 2017. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 55, 06 - 2018 15 ABSTRACT SYNTHESIZING THE AUTOMATIC OVERLOAD PREVENTION TRANSMIT - RECEIVE SYSTEM IN FIRE-CONTROL RADAR In this paper, the automatic overload-recever prevention transmit-receive system was synthesised. The transmit-receive system is closed via the automatic overload detector and the controller to automatically control the transmitter and the attenuator to prevent the overload receiver. As a result, in the new transmit-receive system, receiver overload is automatically prevented; manual methods to prevent overload receiver are rejected and signal peformance into the tracking system of fire-control-radar is automatically improved. Keywords: The fire control radar systems, Controller to control the transmitter, Stablizing the receiver dynamic range. Nhận bài ngày 02 tháng 5 năm 2018 Hoàn thiện ngày 27 tháng 5 năm 2018 Chấp nhận đăng ngày 08 tháng 6 năm 2018 Địa chỉ: 1 Học viện Phòng không – Không quân ; 2 Khoa Kỹ thuật điều khiển - Học viện KTQS; 3 Viện Tên lửa - Viện Khoa học và Công nghệ quân sự. * Email: lethaosam@gmail.com.