TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
đ

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC
Tương Thích Điện Từ
Đề tài:
CÔNG CỤ LỰA CHỌN DẠNG SÓNG TRONG HỆ
THỐNG RADAR PHÂN TÁN
Cán bộ giảng dạy : PGS.TS Đào Ngọc Chiến
Học viên : Mai Duy Khánh
Mã HV : CB100645
Lớp : KTTT1
Hà Nội 1/2012
1
Mục Lục
2
MULTISTATIC AMBIGUITY FUNCTION
CÔNG CỤ LỰA CHỌN DẠNG SÓNG TRONG HỆ THỐNG
RADAR PHÂN TÁN
Mai Duy Khánh
Tóm tắt – Multistatic Ambiguity Funtion (MAF) đã được sử dụng làm một công cụ
để đánh giá và thiết kế các Hệ Thống Radar nhiều antenna tĩnh. Điều đó đã được
thể hiện qua những mẫu ví dụ mà Hệ thống Radar Multistatic thực hiện (như: Xác
xuất phát hiện, phạm vi và tính toán tốc độ) có thể được cải thiện bằng việc hình
thành MAF thông qua lựa chọn dạng sóng, định vị cảm biến và xử lý thích hợp của
những máy thu khác nhau. Trong phạm vi của tiểu luận này chúng tôi sẽ nghiên
cứu mã nhiều pha P3, P4 và mã Frank áp dụng trong hệ thống Radar multistatatic
và minh chứng cho tầm quan trọng của việc lựa chọn dạng sóng thích hợp.
1. GIỚI THIỆU
Trong những năm gần đây, một phương pháp mới để nghiên cứu và thiết kế những hệ

i
: là lượng khếch đại phức tạp mà phép toán truyền và tán xạ tác động dọc theo
đường i
th
giữa máy phát, đích và máy thu i
th
.
4
(1)
• Τ
i
và ω
Dai
: là thực tế tổng số độ trễ và thay đổi Doppler của tín hiệu truyền dọc
theo đường i
th
• n
i
(t): Tập bao của nhiễu cộng hiện tại ở đầu vào máy thu i
th
.
Giả định tập bao n
i
(t) là một ngẫu nhiên Gaussian với giá trị trung bình 0 và trắng trong
thành phần vuông góc với mật độ điện quang phổ N
0i
/2. Tín hiệu đầu ra của bộ lọc phù
hợp với máy thu i
th


)
với đích tới (τa và ωDa cố định)
là một hàm thứ nguyên 2N. Vì vậy cuối cùng chúng ta quan tâm tới vị trí của đích (xác
định bởi tọa độ của nó, như x, y và z) điều này thiết thực hơn là biểu diễn ambiguity
function như 1 function của những lượng này. Do đó để đơn giản phân tích, nhưng quan
trọng hơn, để tính toán hình dạng hệ thống khi hệ thống hóa MAF, chúng ta sắp đặt các
máy thu với mối liên quan tới vị trí đích và tốc độ. Thêm vào đó, trong trình tự làm rõ
vấn đề, chúng ta luôn lựa chọn hai hướng cố định để biểu diễn MAF. Thông thường,
chúng ta định nghĩa MAF như một function của những tập con của tọa độ cần để định
nghĩa đầy đủ vị trí đích và vận tốc trong không gian tham số 6 chiều.
Phương án thiết kế hệ thống multistatic radar của tôi dựa trên việc định hình MAF. Vài
công việc đã được nhắc tới trong mục [2-7]. Bằng nghiên cứu Eq.(5) và hàm ý của nó,
tương đối dễ dàng để kết luận MAF có thể được định hình thông qua:
• Lựa chọn hệ số trọng lực Ci
• Lựa chọn dạng sóng truyền f(t)
• Vị trí đặt cảm biến
Trong những phần trên đã trình bày multistatic radar có thể được thiết kế thỏa mãn yêu
cầu về hiệu suất bằng cách sử dụng chính xác một hoặc kết hợp vài kỹ thuật đã đề cập
phía trên. Tài liệu này tập trung chú ý vào quá trình lựa chọn dạng sóng. Trên thực tế,
chúng ta nghiên cứu 3 dạng sóng nhiều pha phổ cập nhất và so sánh hiệu suất giữa chúng
khi được sử dụng trong hệ thống multistatic.
6
3. NHỮNG DẠNG SÓNG NHIỀU PHA
Theo trình tự nghiên cứu tầm quan trọng của quá trình lựa chọn dạng sóng trong hệ thống
multistatic radar, chúng ta so sánh những mã nhiều pha Frank, P3 và P4. Đây là 3 mã
được sử dụng rộng rãi nhất trong hệ thống radar vì đặc tính tự tương quan tốt cũng như
cải thiện sức chịu đựng Doppler có thể sánh được với mã Barker. Chúng được phân loại
như những mã pha chirplike [9] và được bắt nguồn từ lịch sử pha của những xung biến
điệu tần số.
Mã Frank có 1 chức năng tự tương quan tuần hoàn lý tưởng. Nó nhận từ một xung bậc

dải trong những biểu đồ không rõ ràng sẽ được biểu diễn trên trục phẳng x-y. Đi vào chi
tiết, giả sử ta xem xét 1 vùng nhỏ (100m x 100m) được so sánh khoảng cách giữa những
cảm biến. Như vậy, ví dụ đầu tiên là tình huống sát gần cảm biến. MAF một dạng sóng
Frank xung đơn có độ dài 16, Frank 16 với bề rộng xung 32µs được thể hiện trong Hình
2. Đồ thị quanh lobe chính 3-dB tương ứng được thể hiện như Hình 3. Khu vực quanh 3-
dB chính trong ví dụ này là 0.2334 m
2
.
9
Hình 2. Multistatic ambiguity function (example 1)
Hình 3. Multistatic ambiguity function (3-dB contour plot, example 1)
1
Giờ chúng ta giả sử những vị trí của tất cả máy thu được thay đổi, trong khi vị trí của
máy phát có thể thay đổi miễn là khoảng cách từ gốc vẫn như nhau (10km). Vì tính đối
xứng của nó đủ di chuyển máy phát theo hình cung như Hình 4.
Figure 1. Multistatic ambiguity function (example 2)
1
Hình 4. Multistatic system geometry (example 1, moving transmitter)
Những giá trị khác nhau của góc α như trong Hình 4, ta so sánh P3, P4 và những mã
Frank. Tất cả những dạng sóng khác nhau được giả sử có cùng độ dài 16, và bề rộng
xung 32µs. Kết quả khu vực quan lobe chính 3-dB tương ứng như Hình 5. Có thể thấy
rằng, với tất cả hình dạng hệ thống được xem xét, mã P3 cho kết quả tốt nhất, trong khi
mã P4 có kết quả lớn hơn 3-dB với khu vực lobe chính. Đặc biệt, dạng sóng P3 làm tốt
hơn dạng sóng P4 15-20% và dạng sóng Frank 16 là 10-12%. Sự cải thiện được minh họa
trong Hình 6 – so sánh dạng sóng P3 và P4 với α =π/4. Dạng sóng P4 khu vực 3-dB bằng
0.2590 m
2
, trong khi dạng sóng P3 thì khu vực 3-dB bằng 0.2131 m
2
(giảm 18%).

1
Phép đo này mô tả cấp đọ sildelobe cho phần chia đưa ra của MAF (trong trường hợp này
V
H
= Va) trong miền chú ý S. Trong ví dụ này chọn S mang giá trị 50-90km. Như vậy,
chúng ta tìm dạng sóng có sự khử sidelobe tốt nhất trong khu vực giữa máy phát và đích
(nhớ là đích được đặt cách máy phát 100km).
Những kết quả so sánh dạng sóng cho những vị trí khác nhau của máy phát được mô tả
bằng góc α như Hình 9. Tất cả các dạng sóng được giả sử gồm có 4 xung với bề rộng
xung là 32μs và khoảng cách giữa các xung là 100μs.
Hình 9Figure 9. RISL results (example 2, waveform comparison)
Có thể thấy rằng lần này dạng sóng P4 làm tốt hơn cả P3 và Frank 16 10-20% cho những
hình dạng xem xét. Ví dụ, với
α =π/4
dạng sóng P3 có RISL là 1.1210 trong khi dạng sóng
P4 có RISL là 0.9407 (giảm 16%). Điều này được minh họa trong Hình 10.
1
Hình 10. RISL comparison (example 2)
5. KẾT LUẬN
Trong tài liệu này chúng ta đã phân tích việc lựa chọn dạng sóng thích hợp là một cách
tăng hiệu suất Hệ thống Radar Multistatic. Bằng những phép tính gần đúng dựa trên việc
sử dụng MAF để đo đạc và so sánh những hệ thống Radar multistatic khác nhau. Đặc
biệt, chúng ta đã nghiên cứu những mã nhiều pha P3, P4 và Frank bằng những trường
hợp giả định hệ thống multistatic khác nhau và theo những yêu cầu hiệu suất khác nhau.
Điều đó đã được thấy rõ thông qua những mô phỏng những loại mã đó, mặc dù rất giống
nhau, một dạng sóng có thể làm tốt hơn một dạng khác đôi khi tới 15-20%. Thêm vào đó,
dạng sóng có thể là tốt nhất trong một phép đo hiệu suất cũng có thể là tệ nhất trong một
phép đo hiệu suất khác.
1
6. TÀI LIỆU THAM KHẢO

1