intTypePromotion=1

Giải pháp thiết kế mô đun tích hợp cao tần băng X trong hệ thống thu ra đa cảnh giới biển MP-10

Chia sẻ: Thi Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

0
25
lượt xem
0
download

Giải pháp thiết kế mô đun tích hợp cao tần băng X trong hệ thống thu ra đa cảnh giới biển MP-10

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo trình bày một giải pháp kỹ thuật và công nghệ sử dụng trong thiết kế, chế tạo mô đun cao tần băng X trong hệ thống thu cải tiến ra đa cảnh giới biển MP-10. Mô đun gồm có: 01 bộ suy giảm, 02 bộ khuếch đại cao tần, 02 bộ trộn tần, 01 bộ dao động ngoại sai và 02 bộ tiền khuếch đại trung tần. Ngoài ra, còn có bộ ổn áp nguồn thứ cấp 3V, 5V, 12V. Tất cả các phân khối trên được thiết kế, chế tạo trên một tấm mạch dải siêu cao tần duy nhất.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giải pháp thiết kế mô đun tích hợp cao tần băng X trong hệ thống thu ra đa cảnh giới biển MP-10

Ra đa<br /> <br /> <br /> gi¶I ph¸p thiÕt kÕ m« ®un tÝch hîp cao<br /> tÇn b¨ng x trong hÖ thèng thu ra ®a<br /> c¶nh giíi biÓn mp-10<br /> ĐỖ XUÂN ĐÔNG*, TRẦ N MINH NGHĨA*, NGUYỄN KHẢ HẬU*, LÊ TUẤN HẢI**<br /> Tóm tắt: Hiện nay trong các đài ra đa hiện đại, tác chiến điện tử, truyền<br /> thông và nhiều lĩnh vực thương mại, công nghệ mạch tích hợp cao tần MIC<br /> (Microwave Integrated Circuit) được áp dụng rộng rãi. Mạch đã trở nên nhỏ<br /> hơn, độ tích hợp và hiệu suất cao với chi phí thấp hơn. Bài báo trình bày một<br /> giải pháp kỹ thuật và công nghệ sử dụng trong thiết kế, chế tạo mô đun cao tần<br /> băng X trong hệ thống thu cải tiến ra đa cảnh giới biển MP-10. Mô đun gồm có:<br /> 01 bộ suy giảm, 02 bộ khuếch đại cao tần, 02 bộ trộn tần, 01 bộ dao động ngoại<br /> sai và 02 bộ tiền khuếch đại trung tần. Ngoài ra, còn có bộ ổn áp nguồn thứ cấp<br /> 3V, 5V, 12V. Tất cả các phân khối trên được thiết kế, chế tạo trên một tấm mạch<br /> dải siêu cao tần duy nhất.<br /> Từ khóa: Hệ thống thu, ra đa M P-10, Mô đun tích hợp cao tần, M IC.<br /> <br /> <br /> 1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Trong biên chế của Quân chủng Hải quân hiện nay, một số trạm ra đa cảnh giới<br /> biển và Đoàn tên lửa bờ được trang bị loại ra đa MP-10 (MЫC-Э) do Liên Xô (cũ)<br /> sản xuất. Đây là loại ra đa được thiết kế cho nhiệm vụ cảnh giới trên biển làm việc<br /> ở băng X, có khả năng phát hiện các mục tiêu hoạt động trên biển, trên không tầm<br /> thấp và cung cấp phần tử bắn cho các trận địa pháo binh, tên lửa bờ.<br /> Tuy nhiên, hiện nay các ra đa này đã xuống cấp, đặc biệt là hệ thống thu (các<br /> khối cao tần, bộ trộn kênh tín hiệu và kênh АПЧ, bộ dao động ngoại sai dùng đèn<br /> K-728, khối tiền khuếch đại trung tần, khối khuếch đại trung tần), khối tự động<br /> điều chỉnh tần số (АПЧ), khối tự động chuyển tần khi có nhiễu và các mạch chống<br /> nhiễu xung rộng, nhiễu địa vật vùng gần. Đây là hệ thống rất quan trọng của ra đa<br /> MP-10 nhưng thường xuyên hỏng hóc, chất lượng tín hiệu thu kém, cự ly quan sát<br /> giảm, số liệu không chính xác, vật tư thay thế phải nhập ngoại với giá thành cao và<br /> rất khan hiếm.<br /> Vì vậy, việc ứng dụng các công nghệ mới trong nghiên cứu cải tiến và thiết kế,<br /> chế tạo hệ thống thu ra đa cảnh giới biển MP-10 nhằm góp phần chủ động trong<br /> công tác đảm bảo kỹ thuật, đáp ứng ngày một tốt hơn nhiệm vụ tác chiến của Quân<br /> chủng Hải quân.<br /> <br /> 2. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG THU RA ĐA MP-10 CẢI TIẾN<br /> Hệ thống thu đài ra đa MP-10 có cấu trúc máy thu siêu ngoại sai, không có<br /> tầng khuếch đại cao tần, trộn tần cân bằng 1 cấp bằng 4 đi ốt tinh thể loại ДКС-7М<br /> trên 2 kênh tín hiệu và kênh АПЧ, bộ tạo dao động ngoại sai sử dụng đèn klistron<br /> loại K-728, các mạch chức năng sử dụng linh kiện đèn điện tử [1 ].<br /> Hệ thống thu cải tiến cho ra đa MP-10 không bố trí được thành tủ riêng mà<br /> được chia thành 4 mô đun: Mô đun cao tần đầu vào, mô đun cao tần, mô đun AFC,<br /> <br /> <br /> <br /> 36 Đ.X. Đông, T. M . Nghĩa, N.K. Hậu, L.T.Hải, “Giải pháp thiết kế … cảnh giới biển MP-10 .”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> APC và modul trung tần, thị tần và cũng được lắp đặt chung trong các tủ máy 2 và<br /> 3 của đài. Sơ đồ cấu trúc hệ thống thu MP-10 cải tiến được thể hiện ở hình 1.<br /> Hệ thống thu MP-10 cải tiến có một số thay đổi so với hệ thống thu cũ như sau:<br /> - Bổ sung thêm tuyến khuếch đại cao tần nhằm nâng cao độ nhạy máy thu.<br /> - Bổ sung thêm mạch Tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại theo mức tạp nhằm<br /> chống nhiễu tạp và giữ cho mức tạp âm đầu ra máy thu không đổi.<br /> - Có chức năng nhớ 6 tần số ngoại sai theo 6 tần số phát, tinh chỉnh các tần số<br /> ngoại sai được thực hiện bằng nút điều chỉnh tăng/giảm.<br /> - Sử dụng các giải pháp và công nghệ mới, bán dẫn hóa toàn bộ.<br /> - Có kết cấu gọn nhẹ, điện năng tiêu thụ thấp.<br /> <br /> Tín hiệu Mô đun cao tần Mô đun<br /> AFC, APC<br /> Đi ra van ferit<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> f máy phát<br /> Kiểm tra IF<br /> Khuếch đại AFC<br /> Khuếch đại<br /> Bộ suy giảm Trộn AFC trung tần<br /> hạn chế<br /> AFC<br /> <br /> <br /> Từ cơ<br /> Bộ tự động cấu<br /> Bộ tạo dao<br /> điều chỉnh chuyển<br /> động VCO<br /> tần số AFC tần<br /> Mô đun cao tần đầu vào<br /> <br /> f máy phát<br /> <br /> Bộ phóng KĐ cao tần, Khuếch đại Trộn tuyến Tiền KĐ Ra IF<br /> điện bảo vệ tạp thấp thu trung tần<br /> <br /> Bộ tự động<br /> chuyển tần<br /> số APC<br /> <br /> <br /> f tín hiệu từ Xung kích từ khối C<br /> macnetron<br /> Mô đun trung tần<br /> <br /> Mạch hằng<br /> Bộ KĐ KĐ hạn chế<br /> IF Tách sóng số thời gian KĐ thị tần<br /> trung tần thị tần Đến khối C<br /> nhỏ<br /> <br /> <br /> <br /> Đến hiện sóng<br /> Bộ điều Tự động điều<br /> Từ khói C chỉnh độ chỉnh hệ só KĐ thị tần<br /> nhạy theo KĐ theo<br /> thời gian mức tạp<br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống thu MP-10 cải tiến.<br /> <br /> 3. CÔNG NGHỆ MIC TRONG CÁC MẠCH TẦN SỐ SÓNG CỰC NGẮN<br /> Mạch tích hợp sóng cực ngắn MIC thường được chia thành hai loại: mạch in<br /> sóng cực ngắn MPC (Microwave Printed Circuit) và mạch MIC lai (hybrid MIC).<br /> Công nghệ MPC chuyên dùng cho chế tạo các thành phần thụ động bao gồm các<br /> bộ chia công suất, bộ lọc, bộ ghép, bộ cân bằng và an ten dạng mạch in. Các công<br /> nghệ MIC lai thường được sử dụng cho chế tạo các thành phần tích cực, thụ động<br /> và các chức năng tích hợp sóng cực ngắn. Các khối cơ bản tạo nên MIC là các<br /> đường dây dẫn phẳng như đường truyền dạng dải (stripline), vi dải (microstrip),<br /> ghép giữa dạng dải và vi dải (coupled microstrip), dây dẫn sóng có rãnh (slotline),<br /> sóng đồng phẳng (coplanar waveguide) và dây có cánh (finline).<br /> Hình 2 cho thấy hình ảnh cắt ngang của những đường này. Chúng thường được<br /> đặc trưng bởi bốn thông số cơ bản, tức là đặc trưng trở kháng, vận tốc pha hoặc<br /> hằng số điện môi hiệu dụng, hệ số suy giảm và công suất chịu đựng. Các thông số<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN q uân sự, Số 33, 10 - 2014 37<br /> Ra đa<br /> <br /> được đánh giá dựa trên kích thước mặt cắt ngang của mạch, tính chất của các chất<br /> điện môi và vật liệu dẫn sử dụng.<br /> Hầu hết các ứng dụng ở dải tần cao được thực hiện trên mạch MIC lai hoặc<br /> mạch tích hợp cao tần nguyên khối MMIC (Monolithic Microwave Integrated<br /> Circuit) hoặc kết hợp cả hai.<br /> Hai công nghệ MIC phổ biến nhất<br /> là màng mỏng và màng dày và các biến<br /> thể của nó như: Công nghệ MIC lai thu (a) (c) (e)<br /> <br /> nhỏ (miniature hybrid MIC), công nghệ<br /> gốm nung nhiệt độ thấp (LTCC, low-<br /> temperature cofired ceramic). Công<br /> nghệ MIC lai thu nhỏ dựa trên cơ sở (b) (d)<br /> (f)<br /> Chất nền Chất dẫn điện<br /> màng mỏng, trong đó các mạch thụ<br /> động được chế tạo hàng loạt trên bề<br /> Hình 2. Các dạng đường truyền phẳng<br /> mặt và chỉ có một số các linh kiện bán<br /> dẫn bên ngoài được gắn lên các mạch. cho các MIC.<br /> Công nghệ này tạo ra mạch có kích (a) Stripline. (b) Microstrip. (c)<br /> thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, có khả Coupled microstrip. (d) Slotline. (e)<br /> năng tản nhiệt tuyệt vời, và hiệu suất Coplanar waveguide. (f) Finline.<br /> cao trên dải tần rộng. MIC màng dầy ít<br /> tốn kém hơn và thường được giới hạn<br /> trong phổ thấp của sóng cực ngắn..<br /> Một biến thể màng dầy gọi là gốm<br /> nung nhiệt độ thấp (LTCC) được sản<br /> xuất tương tự như màng dầy, ngoại trừ<br /> nó không sử dụng một chất nền cơ bản.<br /> Công nghệ MIC được áp dụng cho các<br /> mạch chức năng như: các bộ dao động,<br /> bộ nhân, bộ khuếch đại, bộ trộn, máy<br /> Hình 3. Một dạng MIC truyền thống<br /> thu, máy phát và mô đun thu/phát.<br /> được chế tạo [5].<br /> Xu hướng hiện nay trong công nghệ MIC là giảm chi phí chung bằng cách<br /> tích hợp nhiều thành phần và mạch chức năng trên một bề mặt duy nhất, sau đó<br /> nếu có thể, tiến hành đóng gói nhiều lớp (SOP, system-on-a-package). Nói chung,<br /> công nghệ màng dày phù hợp với các ứng dụng tần số thấp, LTCC có ưu thế cho<br /> tích hợp lớn và SOP cho hiệu suất cao [5].<br /> <br /> 4. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MIC TRONG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO<br /> MÔ ĐUN CAO TẦN HỆ THỐNG THU RA ĐA MP-10<br /> Trong hình 1 ta thấy mô đun cao tần của hệ thống thu ra đa MP-10 cải tiến gồm<br /> có: 01 bộ suy giảm, 02 bộ khuếch đại cao tần, 02 bộ trộn tần, 01 bộ dao động ngoại<br /> sai và 02 bộ tiền khuếch đại trung tần. Ngoài ra còn có 01 bộ ổn áp nguồn thứ cấp<br /> 3V, 5V, 12V. Tất cả các phân khối trên được thiết kế, chế tạo trên một tấm mạch<br /> dải siêu cao tần Roger 4350 hoặc tương đương.<br /> <br /> <br /> <br /> 38 Đ.X. Đông, T. M . Nghĩa, N.K. Hậu, L.T.Hải, “Giải pháp thiết kế … cảnh giới biển MP-10 .”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> 4.1. Các yêu cầu kỹ thuật đối với mô đun cao tần<br /> Yêu cầu quan trọng nhất đối với mô đun cao tần của hệ thống thu là cần đảm<br /> bảo độ nhạy cực đại, chế áp tốt nhất các đường thu phụ và biến đổi tần số cao tần<br /> của tín hiệu xuống thành tần số trung gian mà vẫn giữ nguyên quy luật điều chế<br /> xung của tín hiệu.<br /> Khi chọn các phần tử cấu trúc của mô đun cao tần cần lưu ý là tỷ số tín/tạp ở<br /> đầu ra hệ thống thu là do nhiễu tạp bên trong và các tổn hao công suất tín hiệu bên<br /> trong cũng như nhiễu tạp bên ngoài và các tổn hao công suất tín hiệu bên ngoài<br /> quyết định. Tỷ số công suất tín hiệu trên công suất tạp âm ở đầu ra máy thu bằng:<br /> Pth Px G 2 2<br />  (1)<br /> Ptâ (4 ) 3 R 4 Lng Pgh<br /> trong đó, Px là công suất máy phát, G là hệ số khuếch đại của anten, λ là bước sóng<br /> làm việc, σ là diện tích phản xạ hiệu dụng của mục tiêu, R là khoảng cách đến mục<br /> tiêu, L là các tổn hao công suất tín hiệu ngoài, bằng L = Lp . Lkq . La1 . La2 ..., với Lp ,<br /> Lkq , La1 , La2 ...là các tổn hao công suất tín hiệu ở tuyến phát, ở khí quyển, ở anten<br /> do cánh sóng và do việc các cánh sóng anten cắt nhau gây ra. Pgh là độ nhạy giới<br /> hạn của tuyến thu kể đến tạp âm anten khi tỷ số tín/tạp ở đầu ra máy thu bằng 1.<br /> Độ nhạy của máy thu đặc trưng cho khả năng thu các tín hiệu yếu và là mức tín<br /> hiệu vào nhỏ nhất (RSmin ) tương ứng với mức tín hiệu ra có tỷ số tín/tạp cho trư ớc<br /> và được định nghĩa như SRNmin lần công suất tạp.<br /> RSmin = SRNmin kT0 .B.F (2)<br /> -23 o<br /> trong đó, k = 1,38.10 j/độ là hằng số Bozman, T0 = 293 K là nhiệt độ chuẩn theo<br /> Kelvin, B là dải thông của máy thu [Hz], F là hệ số tạp của máy thu [lần].<br /> Hoặc viết dưới dạng dBm:<br /> RSmin [dBm]=-174[dBm]+F [dB] + 10lg B + 10lg SRNmin (3)<br /> Hệ số tạp của một tầng khuếch đại được xác định bởi tỷ số tín/tạp (SRN) của<br /> đầu vào và đầu ra:<br /> SRN in<br /> F= [lần] (4)<br /> SRN out<br /> Đối với máy thu nhiều tầng thì hệ số tạp của máy thu được xác định như sau<br /> F 1 F 1 F 1<br /> Fmt = F1 + 2  3  ...  n 1n (5)<br />  K Pi<br /> K P1 K P1.K P 2<br /> 1<br /> trong đó, Kp là hệ số khuếch đại công suất, còn lại các chỉ số từ 1 đến n dùng để chỉ<br /> hệ số khuếch đại công suất, hệ số tạp tương ứng của các tầng trong máy thu, ví dụ:<br /> bộ khuếch đại cao tần, bộ biến tần (gồm bộ trộn và dao động ngoại sai) và bộ<br /> khuếch đại trung tần.<br /> Từ các biểu thức trên có thể rút ra:<br /> - Để nâng cao tỷ số tín/tạp ở đầu ra hệ thống thu (trong điều kiện công suất<br /> phát, bước sóng làm việc và môi trường nhất định...) cần phải nâng cao độ nhạy hệ<br /> thống thu đến giá trị Pgh , do đó cần giảm các tổn hao và hệ số tạp toàn tuyến [3].<br /> - Để nâng cao độ nhạy hệ thống thu, có thể bố trí thêm bộ khuếch đại cao tần<br /> tạp thấp ở đầu vào hệ thống thu thay vì đưa thẳng đến bộ trộn như ra đa MP-10, do<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN q uân sự, Số 33, 10 - 2014 39<br /> Ra đa<br /> <br /> các bộ khuếch đại cao tần tạp thấp thường có hệ số tạp nhỏ hơn so với các bộ t rộn.<br /> Ví dụ: bộ khuếch đại dùng đèn thông thường có hệ số tạp (4 -17) lần, dùng bán<br /> dẫn, transistor có hệ số tạp (2,5 -4) lần, trong khi các bộ trộn dùng đi ốt tiếp xúc<br /> điểm loại ДKC có có hệ số tạp (8 -20) lần (số liệu theo bảng 1.2 và 1.4 trong [3]).<br /> Điều này cùng phù hợp với các kết quả đo và thử nghiệm thực tế trên đài MP-10,<br /> đồng thời việc nâng cao chỉ tiêu độ nhạy máy thu theo giải pháp này không phá vỡ<br /> các chỉ tiêu khác nếu thiết kế và hiệu chỉnh tốt.<br /> Áp dụng đối với mô đun cao tần của hệ thống thu ra đa MP-10 cải tiến, ta chọn<br /> FKĐCT ≤ 2,2 dB, FBT ≤ 5 dB, FKĐTG ≤ 3,5 dB; KPKĐCT ≥ 18 dB, KPBT ≥ 7 dB, KKĐTG<br /> ≥ 11 dB. Công nghệ chế tạo lựa chọn là công nghệ MIC lai.<br /> 4.2. Thiết kế một số phần tử thụ động trong mô đun cao tần<br /> Khi phân tích các mạch điện tử ở tần số thấp, ta thường coi các đường dây nối<br /> giữa các bộ phận là ngắn mạch. Điều này chỉ đúng khi các dây dẫn hay đường<br /> truyền là ngắn hơn bước sóng của tín hiệu được truyền. Khi phân tích ở tần số cao<br /> hoặc siêu cao, ta phải có các nghiên cứu đặc biệt.<br /> Đối với mô đun cao tần của hệ thống thu ra đa MP-10 làm việc ở băng X (8,5-<br /> 9,6) GHz, được thiết kế tích hợp trên mạch vi dải (microstrip), ngoài các mạch tích<br /> cực như các bộ khuếch đại tạp thấp, ngoại sai, trộn tích cực…được thiết kế dựa<br /> trên các linh kiện tổ hợp bán dẫn bên ngoài gắn lên mạch, thì còn có các phần tử<br /> thụ động như mạch phối hợp trở kháng, các đường truyền siêu cao tần, trong đó có<br /> các đoạn ghép bẻ góc (bend), đường cong (curve), những chỗ thay đổi chiều rộng<br /> đường mạch (steps in width), các nút giao chữ T (T-junction), các chỗ giao nhau<br /> (crosses), và các hở mạch đầu cuối (Open-Ended stub), các bộ chia công suất<br /> (divider), bộ ghép (coupler), các lỗ mạ xuyên (via holes)… được gọi chung là các<br /> gián đoạn đường truyền. Tại các chỗ gián đoạn, xuất hiện các điện dung và điện<br /> cảm ký sinh, làm cho đặc trưng trở kháng đường truyền thay đổi, dẫn đến thay đổi<br /> phối hợp trở kháng. Tín hiệu siêu cao tần truyền qua các gián đoạn sẽ bị tổn hao<br /> công suất và sai pha, có thể gây ra các hiệu ứng không mong muốn, được gọi là<br /> các hiệu ứng gián đoạn của mạch vi dải. Ta có thể khắc phục bằng cách tạo ra các<br /> lượng bù như: thiết kế các đoạn hiệu chỉnh, vát mép, đoạn trở kháng không đổi<br /> hình côn...[4]<br /> Việc phối hợp trở kháng cho các mạch tích cực là hết sức quan trọng nhằm:<br /> - Công suất truyền có thể đạt cực đại và công suất tiêu tán trên đường truyền<br /> sẽ nhỏ nhất (phối hợp cả tải và nguồn tới đường truyền).<br /> - Phối hợp trở kháng cho các phần tử nhạy cảm (khuếch đại tạp thấp, trộn…)<br /> sẽ làm tăng tỷ số tín/tạp.<br /> Có một số các kỹ thuật phối hợp trở kháng như: dùng bộ biến đổi 1/4 bước<br /> sóng, dùng đồ thị Smith, dùng đoạn dây chêm… và một số các kỹ thuật phối hợp<br /> trở kháng băng rộng [2].<br /> Như vậy khi thiết kế mạch cho mô đun cao tần, ta cần thiết kế các đoạn mạch phối<br /> hợp công suất cho cả các linh kiện mạch tích cực và các gián đoạn đường truyền.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 40 Đ.X. Đông, T. M . Nghĩa, N.K. Hậu, L.T.Hải, “Giải pháp thiết kế … cảnh giới biển MP-10 .”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> 4.3. Thiết kế một số mạch tích cực trong mô đun cao tần<br /> 4.3.1. Thiết kế mạch khuếch đại cao tần tạp thấp.<br /> Ở đây ta sử dụng IC khuếch đại tạp thấp GaAs MMIC của Hãng Hittite (Mỹ)<br /> có hệ số tạp 1,6 dB, hệ số khuếch đại khoảng 20 dB. Sơ đồ mạch điện thể hiện trên<br /> hình 4(a).<br /> 4.3.2. Thiết kế mạch trộn tần.<br /> Có thể sử dụng mạch trộn trộn tần tích cực khi sử dụng các linh kiện GaAs<br /> MCM của Hãng Hittite (Mỹ) có hệ số khuếch đại khoảng (7 - 8) dB, hệ số tạp<br /> khoảng 2,5 dB và loại tần số ảnh khoảng 23 dB. Sơ đồ mạch điện thể hiện trên<br /> hình 4(b).<br /> <br /> <br /> IF out<br /> <br /> <br /> RF in<br /> (9 - 12) GHz IF out<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> LO in<br /> (9 - 12) GHz<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4. Sơ đồ mạch khuếch đại cao tần tạp thấp (a)<br /> và mạch trộn tần tích cực (b).<br /> <br /> Hoặc có thể sử dụng mạch trộn tần thụ động cân bằng kép sử dụng các linh<br /> kiện LTCC của Hãng Mini-circuits (Mỹ) có tổn hao khoảng 6,2 dB, công suất RF<br /> 50 mW. Sơ đồ mạch điện thể hiện trên hình 5(a).<br /> 4.3.3. Thiết kế mạch dao động ngoại sai.<br /> Ta sử dụng linh kiện MMIC VCO loại transistor lưỡng cực chuyển tiếp dị thể<br /> (HBT, Heterojunction Bipolar Transistor) của Hãng Hittite (Mỹ) cho độ ổn định<br /> tần số cao và hệ số tạp nhỏ. Sơ đồ được thể hiện trên hình 5(b).<br /> <br /> <br /> <br /> L<br /> I<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> (a) (b)<br /> Hình 5. Sơ đồ mạch trộn tần thụ động cân bằng kép (a)<br /> và mạch dao động ngoại sai (b).<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN q uân sự, Số 33, 10 - 2014 41<br /> Ra đa<br /> <br /> 4.3.4. Thiết kế mô đun cao tần tích hợp.<br /> Sau khi thiết kế, gia công xong<br /> các phần tử thụ động và hàn các<br /> linh kiện của mạch tích cực, ta đo<br /> đạc, hiệu chỉnh để đạt được các<br /> tham số của mạch theo yêu cầu.<br /> Toàn bộ mạch được đặt trong hộp<br /> nhôm kín, có chia khoang để tránh<br /> can nhiễu. Hình ảnh của mô đun<br /> sau khi chế tạo được thể hiện trên<br /> hình 6.<br /> Hình 6. Sơ đồ mô đun cao tần tích hợp.<br /> <br /> 5. KẾT QUẢ ĐO ĐẠC, THỬ NGHIỆM<br /> 5.1. Kết quả đo đạc trong Phòng thí nghiệm<br /> Sử dụng các phương tiện đo như: máy phát quét E8257D, máy phát xung dải<br /> đến 20 GHz, máy phân tích phổ E4407B, máy phân tích hệ số tạp N8975A, máy<br /> phân tích mạng véc tơ E8362B, các hiện sóng,... của PTN ra đa. Kết quả đo thể<br /> hiện trên bảng 1.<br /> Bảng 1. Các tham số đo đạc của mô đun cao tần tích hợp.<br /> TT Tên tham số Yê u cầu Đạt được Ghi chú<br /> 1 Độ nhạy tuyến cao tần ≤ -100 dBm -100 dBm<br /> 2 Hệ số khuếch đại ≥ 18 dB 33 dB<br /> 3 Dải tần làm việc VCO (8,5÷9,6) GHz (8,5÷9,6) GHz<br /> 4 Công suất ra VCO ≥ 10 dBm 11 dBm<br /> 5 Độ ổn định tần số VCO ≥ 10-5 10-5<br /> <br /> 5.2. Kết quả thử nghiệm thực tế trên đài ra đa MP-10<br /> Sau khi kết nối mô đun cao tần với các mô đun khác trong hệ thống thu cải tiến<br /> và lắp đặt thử nghiệm trên ra đa MP-10 của Quân chủng Hải quân. Kết quả cho<br /> thấy hệ thống làm việc tốt, mục tiêu hiển thị đầy đủ, rõ nét trên hai màn quan trắc.<br /> Cự ly quan sát tín hiệu địa vật xa nhất: 89 hải lý, mục tiêu tầu: 42 hải lý. Hệ thống<br /> có kết cấu gọn nhẹ, điện năng tiêu thụ thấp.<br /> <br /> KẾT LUẬN<br /> Trên cơ sở tính toán lý thuyết và qua thiết kế, chế tạo thực tế, ta có thể nhận<br /> thấy việc áp dụng công nghệ MIC cho thiết kế, chế tạo mô đun cao tần của hệ<br /> thống thu đài ra đa MP-10 là giải pháp khả thi. Mạch nhỏ gọn, có độ tích hợp và<br /> hiệu suất cao, giảm các tổn hao và giảm chi phí. Công nghệ này vẫn đang được<br /> nghiên cứu phát triển và ứng dụng trong nhiều ra đa hiện đại, trong tác chiến điện<br /> tử, truyền thông và nhiều lĩnh vực thương mại. Tuy nhiên, để mạch đạt được chất<br /> lượng và hiệu suất cao, trong quá trình thiết kế, gia công, chế tạo cần tuân thủ<br /> nghiêm ngặt theo quy trình thiết kế, chế tạo đối với mạch siêu cao tần.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 42 Đ.X. Đông, T. M . Nghĩa, N.K. Hậu, L.T.Hải, “Giải pháp thiết kế … cảnh giới biển MP-10 .”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Lời cảm ơn: Nhóm tác giả cảm ơn sự giúp đỡ của Phòng Ra đa/BTM Hải Quân, các<br /> Thủ trưởng Viện Ra đa/Viện KHCN quân sự và các đồng nghiệp trong quá trình thực hiện.<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. МЫС-Э Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЛГI.I00.0I0<br /> T0I OTC 21.05-68.<br /> [2]. Phạm Minh Việt, Kỹ thuật siêu cao tần, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2002.<br /> [3]. Volco V.V.M, Trần Hữu Vị biên dịch, Thiết kế máy thu ra đa tín hiệu xung,<br /> Học viện KTQS, 1990.<br /> [4]. Pieter L.D. Abrie, Design of RF and Microwave Amplifiers and Oscilators,<br /> Artech House Publishers 1996.<br /> [5]. Edward C. Niehenke, Robert A. Pucel, Inder J. Bahl, Microwave and<br /> Millimeter-Wave Integrated Circuits, IEEE, 2002.<br /> [6]. Rainer Lenz, Karin Schuler, Werner Wiesbeck, Highly Integrated X-band<br /> microwave modules for the TerraSAR-X calibrator, Universität Karlsruhe<br /> (TH), Institut für Höchstfrequenztechnik und Elektronik, Kaiserstrasse 12,<br /> 76131 Karlsruhe, Germany, 2005.<br /> [7]. George D. Vendelin, Anthony M. Pavio, Ulrich L. Rohde, Microwave circuit<br /> design using linear and nonlinear techniques, A John Wiley & Sons, Inc,<br /> Publication, 2005.<br /> [8]. Christopher Bowick, RF circuit Design, Charon Tec Ltd (A Macmillan<br /> Company), Chennai, India, 2008.<br /> <br /> ABSTRACT<br /> DESIGN SOLUTION TO A INTEGRATED X-BAND MICROWAVE MODULE<br /> FOR A NEW RECEIVER SYSTEM IN OCEAN SURVEY RADAR MP-10<br /> At present, Microwave Integrated Circuit design technologies have found<br /> extensive applications in modern radar, electronic warfare, and the commercial<br /> field. Circuits have become smaller, highly integrated and performance, lower<br /> cost. This paper presents a technique and technology which was used in design,<br /> manufacture a Integrated X-band microwave module for a new receiver system<br /> in ocean survey radar MP-10. This module consists of a attenuator, two<br /> microwave amplifiers, two mixers, a local oscillator and two intermediate -<br /> frequency amplifiers. Additionally, stabilizers secondary sources 3V, 5V, 12V.<br /> All of the above components are designed and manufactured on a single<br /> microwave microstrip.<br /> <br /> Keywords: Receiver system, radar M P-10, Integrated microwave module, M IC.<br /> <br /> Nhận bài ngày 12 tháng 8 năm 2014<br /> Hoàn thiện ngày 15 tháng 9 năm 2014<br /> Chấp nhận đăng ngày 25 tháng 9 năm 2014<br /> <br /> <br /> <br /> Địa chỉ: * Phòng Kỹ thuật Máy thu – Viện Ra đa – Viện KHCNQS;<br /> * Cục Kỹ thuật – Bộ Tư lệnh Bộ đội b iên phòng.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN q uân sự, Số 33, 10 - 2014 43<br />
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2