giao trinh dinh vi dan duong 02 -vuson.tk pptx
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (553.56 KB, 26 trang )
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Khoa Điện tử Viễn thông
Kỹ thuật định vị
và dẫn đường điện tử
Electronics Positioning and Navigations
TS. Đỗ Trọng Tuấn
Bộ môn Kỹ thuật thông tin
Hà Nội, 8-2010
Chương 2
Nguyên lý và
hệ thống Radar
Principles and Systems
ξ 1. Khái niệm và nguyên lý Radar
Radar
Radio Detection and
Ranging
Christian Huelsmeyer, Đức
1904
Khái niệm Radar
Radar là hệ thống thiết bị phát hiện (detect) và xác định vị trí
(ranging) của đối tượng thông qua việc thu, phát và xử lý sóng
điện từ.
TARGET, RETURN, ECHO, CONTACT,
OBJECT, REFLECTING OBJECTN
M
R
φO
β
LOS Range: cự ly theo tầm nhìn thẳng (Line of Sight)
Mục tiêu Radar
•
Mục tiêu radar là tất cả các đối tượng có khả năng phản xạ sóng
điện từ nằm trong tầm phát hiện của trạm radar.
•
Phân loại:
–
Mục tiêu quan sát:
•
Mục tiêu nhân tạo
•
Mục tiêu tự nhiên
–
Mục tiêu giả: là những đối tượng không cần quan sát nhưng
xuất hiện trong vùng phủ sóng của trạm radar, gây nhiễu đối
với các mục tiêu cần quan sát.
•
Tham số xác định vị trí:
–
3D: M (D, φ, β ) hoặc M ( H, φ, β ) trong đó: H = D sin (β)
–
2 D: M (D, φ )
•
Quỹ đạo mục tiêu: tập hợp các vị trí của mục tiêu theo thời gian
Radar Frequency Bands
Frequency
Wavelength
1 mm1 km 1 m 1 µm 1 nm
1 MHz 1 GHz
IR UV
10
9
Hz
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
30 20 10 8 6 5 4 39 7
Allocated Frequency (GHz)
Wavelength (cm)
X-BandC-BandS-BandL-Band
UHF
VHF
Visible
10
12
Hz
Ku
K
Ka
W
Băng tần Radar
Band Phạm vi Băng tần dành cho Radar
tần tần số danh định
HF 3 – 30 MHz
VHF 30 – 300 MHz 138 – 144; 216 – 225 MHz
UHF 300 – 1000 MHz 420 – 450; 890 – 942 MHz
L 1000 – 2000 MHz 1215 – 1400 MHz
S 2000 – 4000 MHz 2300 – 2500; 2700 – 3700 MHz
C 4000 – 8000 MHz 5250 – 5925 MHz
X 8000 – 12,000 MHz 8500 – 10680 MHz
Ku 12 – 18 GHz 13.4 – 14.0; 15.7 – 17.7 GHz
K 18 – 27 GHz 24.05 – 24.25 GHz
Ka 27 – 40 GHz 33.4 – 36.0 GHz
mm 40 – 300 GHz
From Radar Handbook
Băng tần Radar
From Wikipedia, the free encyclopedia
Radar liên tục – CW Radar
( Continuous Wave )
Radar xung – Pulse Radar
( Pulse Transmission)
- Phân loại theo nguyên tắc bức xạ tín hiệu
- Phân loại theo nguyên tắc bức xạ tín hiệu
-
Phân loại theo phương pháp định vị
Phân loại theo phương pháp định vị
Hệ thống Radar chủ động (Active Radar)
Hệ thống Radar chủ động (Active Radar)
+ Radar sơ cấp (Primary Radar)
+ Radar sơ cấp (Primary Radar)
+ Radar thứ cấp (Secondary Radar)
+ Radar thứ cấp (Secondary Radar)
Hệ thống Radar thụ động (Passive Radar)
Hệ thống Radar thụ động (Passive Radar)
Phân loại
- Phân loại theo phân bố anten thu phát
- Phân loại theo phân bố anten thu phát
Hệ thống Radar tập trung
Hệ thống Radar tập trung
Hệ thống Radar phân bố
Hệ thống Radar phân bố
13
Primary Radar
A Primary Radar transmits high-frequency signals which are reflected at targets.
The echoes are received and evaluated. This means, unlike secondary radar sets
a primary radar unit receive it's own emitted signals as an echo again.
14
Secondary Radar
At these radar sets the airplane must have a transponder (transmitting responder)
on board and this transponder responds to interrogation by transmitting a coded
reply signal. This response can contain much more information, than a primary
radar unit is able to acquire (E.g. an altitude, an identification code or also any
technical problems on board such as a radio contact loss ).
15
(c)
Radar liên tục
Là hệ thống radar bức tín hiệu liên tục theo thời gian.
t
f
CW Radar
Radar xung
PRT
PRT
PW
PW
Thời gian
Thời gian
“
“
lắng nghe”
lắng nghe”
PRT = 1 / PRF
PRT = 1 / PRF
Tần số làm
việc
Sơ đồ khối hệ thống Radar xung
Radar xung
Chuỗi xung phát và xung thu
IPP: Inter Pulse Period – Chu kỳ lặp xung
PRI: Pulse Repetition Interval – Khoảng lặp xung
Radar xung
•
Độ rộng xung PW- Pulse Width
–
thời gian bức xạ tín hiệu trong một chu kỳ bức xạ.
•
Tần số lặp xung PRF - Pulse Repetition Frequency
–
Số xung phát trong một giây.
•
Thời gian lặp xung PRT - Pulse Repetition Time
(PRT=1/PRF)
•
PW ảnh hưởng đến :
–
Phạm vi phát hiện mục tiêu của Radar
•
Cự ly tối thiểu và tối đa có thể phát hiệnmục tiêu
•
PRF xác định:
–
Cự ly tối đa phát hiện mục tiêu
Thông số cơ bản
PW =
PW =
τ
τ
Tần số làm việc
PRT = T
PRT = T
P
P
t
t
P
P
av
av
PRT
PWP
P
t
av
×
=
PRT
PW
d
t
=
Công suất trung bình P
av
Hệ số công suất d
t
Đơn vị công suất
•
Tất cả các tính toán trong radar được tính toán
theo đơn vị Watts
→ µW, nW, pW . . . đơn vị tuyệt đối
–
hoặc dBW, dBm - đơn vị tương đối
hay được dùng
Ví dụ 1
Giả sử một trạm Radar giám sát hàng không có công
suất đỉnh là 100 KW, bức xạ tín hiệu theo kiểu xung
với độ rộng 10 µs và chu kỳ lặp xung là 1 ms. Hãy xác
định công suất trung bình, hệ số công suất d
t
và minh
họa bằng hình vẽ.
Ví dụ 1
PW = 10 µs
PW = 10 µs
Tần số làm
việc
PRT = 1 ms
PRT = 1 ms
P
P
t
t
=100
=100
KW
KW
P
P
av
av
= 1
= 1
(KW)
(KW)
)(1)(10
101
101010100
3
3
63
KWW
PRT
PWP
P
t
av
==
×
×××
=
×
=
−
−
10,010
101
1010
2
3
6
==
×
×
==
−
−
−
PRT
PW
d
t
(%)1=
t
d
hay
Ví dụ 3
Một trạm Radar xung có công suất đỉnh 10 KW, sử dụng hai tần số lặp
xung PRF, f
r1
= 10 KHz và f
r2
= 30 KHz. Xác định độ rộng xung cho mỗi
tần số lặp xung để trạm radar có công suất phát trung bình không đổi là
1500 W. Tính toán năng lượng xung trong mỗi trường hợp tương ứng.
es)τ (JoulPE
tp
=
Năng lượng xung
