tài liệu kỹ thuật định vị nhiễu

¸c giao thøc ph©n ®Þnh b»ng tÇn sè sãng cña EPC Ph©n ®Þnh b»ng tÇn sè sãng UHF líp 1 Gen 2 Giao thøc ®èi víi c¸c trao ®æi ë tÇn sè 860 MHz – 960 MHz Phiªn b¶n 1.0.9 Néi dung B¶n chó dÉn vÒ c¸c h×nh B¶n chó dÉn vÒ c¸c b¶ng Lêi nãi ®Çu H­íng dÉn 1. Ph¹m vi ¸p dông 2. Đáp ứng 2.1 Tuyên bố đáp ứng 2.2 Yêu cầu đáp ứng chung 2.2.1 Bộ dò tín hiệu 2.2.2 Thẻ 2.3 Cấu trúc lệnh và khả năng mở rộng 2.3.1 Lệnh bắt buộc 2.3.2 Lệnh tùy chọn 2.3.3 Lệnh riêng 2.3.4 Lệnh sửa đổi 3. Các tài liệu tham chiếu chuẩn 4. Thuật ngữ và định nghĩa 4.1 Các thuật ngữ và định nghĩa bổ sung 5. Ký hiệu, thuật ngữ viết tắt, và chú thích 5.1 Ký hiệu 5.2 Thuật ngữ viết tắt 5.3 Chú thích 5.3 Chú thích 6. Yêu cầu giao thức 6.1 Tổng quan về giao thức 6.1.1 Lớp vật lý 6.2 Tham số giao thức 6.2.1 Tín hiệu – Tham số điều khiển truy nhập vật lý và trung gian (MAC) 6.2.2 Logic – Các tham số thủ tục hoạt động 6.3 Mô tả thủ tục vận hành 6.3.1 Tín hiệu 6.3.1.1 Tần số vận hành 6.3.1.2 Trao đổi thông tin từ thiết bị dò tín hiệu đến thẻ (R=>T) 6.3.1.2.1Độ chính xác tần số của bộ dò tín hiệu 6.3.1.2.2Sự Điều biến 6.3.1.2.3Mã hoá dữ liệu 6.3.1.2.4Tốc độ truyền dữ liệu 6.3.1.2.5Hình dạng sóng R=>T RF 6.3.1.2.6Bộ dò tín hiệu tăng sóng điện từ 6.3.1.2.7Bộ dò tín hiệu giảm sóng điện từ 6.3.1.2.8Đoạn đầu R=>T và đồng bộ khung 6.3.1.2.9Frequency-hopping spread-spectrum waveform 6.3.1.2.10 Frequency-hopping spread-spectrum channelization 6.3.1.2.11 Mặt nạ truyền 6.3.1.3 Trao đổi thông tin từ thẻ đến bộ dò tín hiệu 6.3.1.3.1Điều biến 6.3.1.3.2Mã hoá dữ liệu 6.3.1.3.2.1 Dải gốc FM0 6.3.1.3.2.2 FM0 preamble Phần đầu của FM0 6.3.1.3.2.3 Sóng thứ cấp được điều chế dựa theo mô hình điều biến Miller 6.3.1.3.2.4 Phần đầu của sóng thứ cấp theo mô hình điều biến Miller 6.3.1.3.3Tốc độ truyền dữ liệu 6.3.1.3.4Tag power-up timing 6.3.1.3.5Sức mạnh tối thiểu của trường vận hành và sức mạnh của bức xạ 6.3.1.4 Thứ tự truyền 6.3.1.5 Thời gian kết nối 6.3.2 Lựa chọn, kiểm kê, và truy nhập thẻ 6.3.2.1 Bộ nhớ của thẻ 6.3.2.1.1Mật khẩu hủy 6.3.2.1.2Mật khẩu truy nhập 6.3.2.1.3CRC-16 6.3.2.1.4Các bit kiểm tra giao thức 6.3.2.1.4Các bit kiểm tra giao thức 6.3.2.2 Cờ phiên và các cờ kiểm kê 6.3.2.3 Cờ lựa chọn 6.3.2.4 Trạng thái thẻ và bộ đếm vị trí 6.3.2.4.1Trạng thái sẵn sàng 6.3.2.4.2Trạng thái phân xử 6.3.2.4.3Trạng thái trả lời 6.3.2.4.4Trạng thái xác nhận 6.3.2.4.5Trạng thái mở 6.3.2.4.6Trạng thái bảo mật 6.3.2.4.7Trạng thái hủy 6.3.2.4.8Bộ đếm bị trí 6.3.2.5 Bộ tạo số ngẫu nhiên hoặc giả ngẫu nhiên thẻ 6.3.2.6 Quản lý các thẻ 6.3.2.7 Lựa chọn các mẫu Thẻ Selecting Tag populations 6.3.2.8 Kiểm kê các Thẻ 6.3.2.9 Truy cập Thẻ cá nhân 6.3.2.10 Các lệnh của Bộ dò tín hiệu và các câu trả lời của Thẻ 6.3.2.10.1 Các lệnh lựa chọn Select commands 6.3.2.10.1.1 Lựa chọn (bắt buộc) 6.3.2.10.2 Các lệnh kiểm kê 6.3.2.10.2.1 Query (bắt buộc) 6.3.2.10.2.2 QueryAdjust (bắt buộc) 6.3.2.10.2.3 QueryRep (bắt buộc) (mandatory) 6.3.2.10.2.4 ACK (mandatory) 6.3.2.10.2.5 NAK (bắt buộc) 6.3.2.10.3 Access commands – Các lệnh truy cập 6.3.2.10.3.1 Req_RN (bắt buộc) 6.3.2.10.3.2 Read (bắt buộc) 6.3.2.10.3.3 Write (bắt buộc) 6.3.2.10.3.4 Lệnh Hủy (bắt buộc) 6.3.2.10.3.5 Khóa (bắt buộc) 6.3.2.10.3.6 Truy cập (Tùy chọn) 6.3.2.10.3.7 BlockWrite (optional) 6.3.2.10.3.8 BlockErase (optional) 7. Bản chất của quyền sở hữu trí tuệ đối với qui định kĩ thuật này Các phụ lục Lêi nãi ®Çu Qui ®Þnh kÜ thuËt nµy x¸c ®Þnh líp c¬ b¶n (Líp 1) cña bèn líp thÎ ph©n ®Þnh b»ng tÇn sè sãng. CÊu tróc cña líp nµy ®­îc m« t¶ nh­ sau: Líp 1: ThÎ ph©n ®Þnh (qui ®Þnh) ThÎ cã sù ph©n t¸n ng­îc trë l¹i bÞ ®éng víi c¸c ®Æc tÝnh tèi thiÓu nh­ sau: -Mét ®Çu ph©n ®Þnh EPC -Mét ®Çu ph©n ®Þnh thÎ (TID) -Mét chøc n¨ng “huû diÖt” lµm háng thÎ vÜnh viÔn -KiÓm so¸t qu¸ tr×nh ®­îc b¶o vÖ b»ng tõ khãa tïy chän, vµ -Bé nhí cña ng­êi sö dông tïy chän. Sù h¹n chÕ cña líp (qui ®Þnh) C¸c thÎ líp 2, líp 3, líp 4 hoÆc líp cao h¬n ph¶i kh«ng m©u thuÉn víi sù ho¹t ®éng cña, hoÆc còng kh«ng lµm gi¶m cÊp thùc hiÖn ance cña c¸c thÎ líp 1 trong cïng mét m«i tr­êng RF. ThÎ líp cao h¬n (tham kh¶o) Sù m« t¶ vÒ líp d­íi ®©y cho ta mét vÝ dô vÒ c¸c ®Æc tÝnh cña thÎ líp cao h¬n cã thÓ ®­îc m« t¶: Líp 2: ThÎ cã chøc n¨ng cao h¬n C¸c thÎ bÞ ®éng víi c¸c ®Æc tÝnh cã thÓ thÊy tr­íc sau ®©y v­ît trªn hay v­ît ra ngoµi giíi h¹n nh÷ng ®Æc tÝnh cña thÎ líp 1: -Mét TID më réng -Bé nhí cña ng­êi sö dông ®­îc më réng -KiÓm so¸t qu¸ tr×nh ®­îc x¸c nhËn, vµ -C¸c ®Æc tÝnh bæ sung (TBD) nh­ sÏ ®­îc x¸c ®Þnh trong qui ®Þnh kÜ thuËt cña Líp 2. Líp 3: ThÎ b¸n bÞ ®éng C¸c thÎ b¸n bÞ ®éng víi c¸c ®Æc tÝnh cã thÓ thÊy tr­íc sau ®©y v­ît trªn hay v­ît ra ngoµi giíi h¹n nh÷ng ®Æc tÝnh cña thÎ líp 2: -Mét nguån n¨ng l­îng néi bé, vµ -circuitry cã chiÒu hîp nhÊt. Líp 4: ThÎ chñ ®éng ThÎ chñ ®éng víi c¸c ®Æc tÝnh cã thÓ thÊy tr­íc sau ®©y v­ît trªn hay v­ît ra ngoµi giíi h¹n nh÷ng ®Æc tÝnh cña thÎ líp 3: -Trao ®æi tõ thÎ ®Õn thÎ, -Trao ®æi chñ ®éng, vµ -Kh¶ n¨ng Ad-hoc networking. Lêi giíi thiÖu Qui ®Þnh kÜ thuËt nµy x¸c ®Þnh c¸c yªu cÇu vÒ mÆt l«gÝch vµ thuéc vÒ vËt lý ®èi víi sù ph©n t¸n ng­îc trë l¹i bÞ ®éng, thÈm vÊn-nãi-®Çu tiªn (ITF), hÖ thèng RFID trong d¶i tÇn tõ 860 MHz – 960 MHz. HÖ thèng nµy bao gåm c¸c bé phËn thÈm vÊn - cßn ®­îc biÕt ®Õn nh­ lµ c¸c ®Çu ®äc, vµ thÎ - cßn ®­îc biÕt ®Õn nh­ lµ nh•n. §äc ®äc sÏ truyÒn th«ng tin ®Õn nh•n b»ng c¸ch ®iÒu biÕn mét tÝn hiÖu RF trong ph¹m vi tÇn sè tõ 860 MHz ®Õn 960 MHz. ThÎ sÏ nhËn c¶ th«ng tin vµ n¨ng l­îng ®Ó ho¹t ®éng tõ tÝn hiÖu RF nµy. C¸c thÎ lµ bÞ ®éng, cã nghÜa lµ chóng sÏ nhËn mäi n¨ng l­îng ®Ó ho¹t ®éng tõ b­íc sãng RF cña ®Çu ®äc. §Çu ®äc sÏ nhËn th«ng tin tõ thÎ b»ng c¸ch truyÒn tÝn hiÖu RF cã b­íc sãng liªn tôc (CW) ®Õn thÎ; thÎ sÏ ®¸p øng l¹i b»ng c¸ch ®iÒu biÕn hÖ sè ph¶n x¹ thuéc ¨ng ten cña nã, nhê ®ã sÏ ph©n t¸n ng­îc trë l¹i mét tÝn hiÖu mang th«ng tin tíi ®Çu ®äc. Mét hÖ thèng x¸c ®Þnh lµ ITF, cã nghÜa lµ thÎ sÏ ®iÒu biÕn hÖ sè ph¶n x¹ thuéc ¨ng ten cña nã víi mét tÝn hiÖu mang th«ng tin chØ sau khi ®­îc ®Çu ®äc ®Þnh h­íng cho lµm nh­ vËy. §Çu ®äc vµ thÎ kh«ng ®­îc yªu cÇu nãi mét c¸ch ®ång thêi; ®óng h¬n th× c¸c trao ®æi lµ b¸n kÐp ®«i, cã nghÜa lµ khi ®Çu ®äc nãi cßn thÎ th× nghe hoÆc ng­îc l¹i.

Kỹ thuật định hướng đã tồn tại từ khi sóng điện từ được biết đến Từ năm 1888, Heinrich Hertz phát hiện đặc tính hướng của anten khi tiến hành thí nghiệm trong dải sóng đề xi met Một ứng dụng cụ thể của nó là xác định hướng tới của sóng điện từ đã được đề xuất vào năm 1906 trong phương pháp định hướng đích (homing DF method) do Scheller phátminh ra.

Những thiết bị định hướng đầu tiên là định hướng phân cực Thiết bị này bao gồm anten lưỡng cực điện hoặc từ trường với trục trùng với hướng của điện trường hoặc từ trường

Từ hướng phân cực, sẽ suy ra hướng tới của sóng điện từ Máy định hướng vòng quay là một trong những máy định hướng thuộc loại này được biết tới nhiều nhất Năm 1907, Bellini và Tosi phát hiện ra phương pháp định hướng kết hợp giữa hai anten có hướng tính giao nhau (ví dụ như anten vòng) với một máy đo góc để xác định hướng Tuy nhiên,máy định hướng vòng quay vẫn thường được sử dụng trong Thế chiến thứ nhất

Sau đó, phát minh của Adcock là bước tiến lớn trong việc nâng cao tính chính xác của định hướng đối với sóng trời trong dải sóng ngắn Vào năm 1917, ông đã nhận ra rằng bằng cách sử dụng anten tuyến tính phân cực đứng (ăng-ten cần hoặc lưỡng cực) có thể tạo được giản đồ anten tương tự với các anten vòng mà không bị bất kỳ ảnh hưởng nào từthành phần trường phân cực ngang (Tuy nhiên, năm 1972 G Eckard đã chứng minh rằngđiều này không đúng trong mọi trường hợp) Mãi cho đến năm 1931 ăng-ten Adcock mớilần đầu tiên được sử dụng ở Anh và Đức

Trong năm 1925-1926, Watson-Watt đã thực hiện một bước tiến mới khi đưa máy định hướng dùng máy đo góc theo kiểu cơ khí thành máy định hướng điện tử trực quan Kể từ năm 1943, tàu hải quân Anh được trang bị máy định hướng Watson-Watt 3 kênh với các vòng tương hỗ cho phạm vi sóng ngắn (“huf-duff” để phát hiện tàu ngầm Đức)

Kể từ năm 1931, xuất hiện các máy định hướng được ngụy trang sử dụng trên xe cũng như máy định hướng có thể mang vác được để phát hiện gián điệp

Bộ định hướng sóng ngắn hoạt động dựa trên nguyên lý Doppler được xây dựng vào năm

1941 Cào thời điểm này do các tiến bộ nhanh chóng trong việc phát triển của radar ở Anh đã đặt ra yêu cầu mở rộng phạm vi tần số đối với loại thiết bị này Năm 1943, bộ định hướng đầu tiên dùng để "quan sát radar" ở dải tần khoảng 3.000 MHz đã được đưa vào sử dụng

Kể từ năm 1943, thiết bị định hướng sử dụng dãy anten được bố trí theo hình tròn có độ

mở lớn (Wullenweber) được xây dựng để định hướng từ xa Từ những năm 1950, sân baytrên toàn thế giới đã được trang bị hệ thống định hướng Doppler VHF / UHF Doppler để kiểm soát không lưu

Đầu thập niên 1970, công nghệ số hóa được áp dụng vào định hướng và định vị sóng radio; tạo tín hiệu hướng và điều khiển số từ xa là những sản phẩm từ sự phát triển đó

Kể từ năm 1980, xử lý tín hiệu số đã được sử dụng ngày càng nhiều trong định hướng

Nó cho phép hiện hiện thực hóa các thiết bị định hướng giao thoa và tiếp cận ban đầu đối với việc thực hiện định hướng đa sóng (siêu phân giải) Mặc dù việc nghiên cứu về lý thuyết đã được thực trước đó rất nhiều.

Một yếu tố quan trọng khác thúc đẩy sự phát triển xa hơn của các thiết bị định hướng là yêu cầu định hướng các phát xạ biến đổi được tần số như nhảy tần và trải phổ tín hiệu Kết quả của sự phát triển này là sự ra đời kỹ thuật và thiết bị định hướng băng thông rộng, có khả năng đồng thời thực hiện dò tìm và định hướng dựa trên chuỗi các bộ lọc số (và sử dụng biến đổi Fourier nhanh (FFTs))

Trong ví dụ này, mục tiêu sẽ được tập trung vào việc xác định hướng đến (DOA) của một tín hiệu radio có tần số khoảng giữa 2 MHz và 10 MHz (MF-HF) Một ví

dụ cụ thể cho một tín hiệu 5 MHz sẽ được hiển thị Để mô phỏng các mảng với Adcock, tôi sẽ xem xét 1/4 bước sóng đơn cực cho một tần số làm việc 5 MHz.Khi

đó, mỗi đơn cực sẽ có chiều dài 15 mét.

Việc tách biệt các ăng-ten hay đường cơ sở là một điểm quan trọng, tối đa là một nửa bước sóng của tần số làm việc, lý tưởng khoảng 1/8 hoặc 1/10 bước sóng làm việc Nếu tách là cao hơn một nửa bước sóng, phép đo có thể sảy ra nhiều sai sót Đó là lý do tại sao, nếu băng thông được xem là cao, nó có thể thích hợp để có những đường cơ sở khác nhau Trong ví dụ của chúng tôi giới hạn này là 10 MHz, với một wavelenght 30 mét, vì vậy chúng tôi sẽ đặt từng cặp ăng ten với một tách

15 mét Một mô hình tối ưu được áp dụng, trong môi trường của phép đo như vật,

sẽ không cần thiết phải cấu hình một mạng lưới các radials của mỗi đơn cực.

Tính toán các góc đến.

Với mỗi mảng radial của mỗi cặp ăng ten nằm dọc theo trục NS và EW, chúng ta

hãy giả sử rằng chúng tôi bắt đầu nhận được một tín hiệu quan tâm (SOI) mà hướng sóng đến có hướng đến (DOA) chưa rõ và cần phải xác định.

Góc φ là góc được hình thành bởi các hướng truyền của sóng của tín hiệu quan tâm

và trục EW (trục X trong mô hình), và " φ " làgóc DOA mà chúng ta cần phải tính toán.

Tại thời điểm sóng tới đến các đơn cực, do có sự chênh lệch về khoảng cách truyền của sóng tời đến 2 đơn cực N,E dẫn tới như biểu diễn ở hình trên Điều này, chúng

ta suy luận rằng, có sự chênh lêch lệch pha của tín hiệu thu tại 2 đơn cực.

Để đơn giản hóa phép đo và trong trường hợp lý tưởng, tôi không xét toàn bộ một

hệ tọa độ gốc của cả hệ thống mà tôi sẽ tập trung vào góc phần tư đầu tiên (chứa đơn cực N và E) Mỗi đơn cực đặt cách gốc tọa độ một khoảng R.

Theo hình vẽ phác thảo như trên, ta có thể thấy rằng, đầu sóng tới đến đơn cực N ngắn hơn một khoảng d1 và đến đơn cực E ngắn hơn một khoảng d1+d2 so với đầu sóng đến gốc tọa độ,khoảng cách này ta có thể tính được, từ đó có thể xác định độ lệch pha của tín hiệu thu tại hai đơn cực.

Sử dụng lượng giác, chúng ta có thể tính toán khoảng cách d1 + d2 như sau [1]: cos(φ) = (d1 + d2)/ R (d1 + d2) = cos(φ).R [1] Theo cách tương tự ta có thể tính toán được d1 như sau [2]:

cos(90o- φ) = d1/Rd1 = R.cos(90o- φ) = Rsin(φ) [2]

Và trong thực tế các mảng tọa độ I và III, mảng tọa độ II và IV đối xứng vơi nhau qua gốc tọa độ, chính vì thế, trong đơn cực S cũng sẽ có những tính toán như đối với đơn cực N, nhưng với giá trị âm Và trong đơn cực W, các tính toán tương tự như đối với đơn cực E, tuy nhiên với giá trị âm.

Theo đó đầu sóng tới sẽ tạo ra những điện áp tại các đơn cực như sau [3]:

rN(t) =m(t).e j.k.R.sin(φ)rS(t) =m(t).e-j.k.R.sin(φ) rE(t) =m(t)ej.k.R.cos(φ) [3]

rN(t) =m(t)e-j.k.R.cos(φ)Trong đó: m(t) là điện áp tín hiệu điều chế nhận được tại các đơn cực và k là số sóng thu được từ tín hiệu thu, được tính như sau [4]:

k = 2/ � [4]

Trong thực tế truyền lan sóng điện từ, phân cực tuyến tính của sóng không thể hoàn toàn theo chiều dọc, hay nằm ngang của hệ tọa độ nằm ngang do ảnh hưởng của tầng điện ly Hệ tọa độ trong hệ thống được xét là nằm ngang (vuông góc với mặt đất), ta chỉ sẽ một phần phân cực của sóng theo chiều dọc của sóng tới, các thành phần nằm ngang sẽ không được xét tới.

Tại thời điểm đang xét trên, để xác định góc tới DOA nằm trong hệ tọa độ của anten Adcock, sẽ xác định điện áp thu được theo trục x, y bằng cách trừ tín hiệu thu được tại các đơn cực cùng phương Trước hết ta tính điện theo trục y, xem xét phép trừ của tín hiệu thu được của đơn cực N và S như sau [5]:

rN(t) - rS(t) =m(t).[e-j.k.R.sin(φ) - e j.k.R.sin(φ)] [5]

Ta lại có phép tính như sau [6]:

sin(x) = (ejx - e -jx) [6]

Từ [6] ta phát triển công thức [5] như sau [7]:

rN(t) - rS(t) = m(t)2j.sin[k.R.sin(φ)] [7] Mặt khác, ta thấy rằng số sóng k rất nhỏ so với tần số làm việc của tín hiệu thu được do đó ta có [8]:

rN(t) - rS(t) m(t)2j.k.R.sin(φ) [8] Bây giờ, hãy xem xét phép tính toán điện áp đối với trục x bằng cách trừ tín hiệu thu được tại đơn cực E,W [9]:

rE(t) – rW(t) =m(t) [ej.k.R.cos(φ) - e-j.k.R.cos(φ)] [9] Tương tự như phép tính [6],[7],[9], ta lại thu được công thức [10]:

RE(t) – rW(t) m(t)2j.k.R.cos(φ) [10] Lấy thương của hai phép tính điện áp tại trục x [8] và y [10] ta có được công thức như sau [11]:

[rN(t) - rS(t)]/[rE(t) – rW(t)] = = = tan( [11]

Như vậy từ [11] ta thấy rằng : arctan{[rN(t) - rS(t)]/[rE(t) – rW(t)]}

Thực hiện các phương pháp

Trong việc triển khai trước đây của hệ thống này, ống tia cathode (CRT) đã được

sử dụng Trong mô hình CRT này, các tín hiệu điều hướng trong màn hình được điều khiển theo chiều ngang bằng cách sử dụng một điện trường trong các tấm nằm

ở bên phải và phần còn lại của thiết bị, và theo chiều dọc bằng cách sử dụng của một cặp đĩa đặt ở trên và dưới màn.

Các tín hiệu được giải điều chế tại một máy thu đa kênh duy nhất Sau đó, các tín hiệu được giải điều chế tại các đơn cực Bắc và Nam được áp dụng cho các tấm thẳng đứng và các tín hiệu từ các đơn cực Đông và Tây được áp dụng cho các tấm ngang, như thể hiện trong hình

Thực hiện phương pháp này sử dụng một màn hình CRT

Mô hình bức xạ của một cặp của các đơn cực Adcock

Bằng cách này, khi phát hiện một tín hiệu phát xạ đến tại mảng với một hướng đến

"φ", một đường thẳng sẽ được vẽ trong hình CRT, như trong Hình Nếu các kênh

NS và EW là không cân bằng, sẽ có sai sót trong việc tính toán DOA và một hình elip sẽ được vẽ trong hình CRT, thay vì một đường thẳng Điều quan trọng là phải

có một đồng bộ chính xác giữa các dao động địa phương của các kênh khác nhau, hoặc thậm chí để tốt hơn, cần có một bộ dao động nội chung.

DOA vẽ trong một màn hình CRT

Nếu thuần túy sử dụng mảng anten được mô tả ở hình , chúng ta sẽ không xác định

rõ hướng đến của tín hiệu và kết quả là có sai lệch 180o do hàm tan có chu kỳ π, tức là một tỷ số âm có thể tương đương cho cả cung phần tư thứ 2 và thứ 4 Ngược lại, một tỷ số dương có thể tương đương cho cả cung phần tư thứ 1 và thứ 3

Để xác định dấu của các biểu thức , ta sử dụng một chấn tử anten vô hướng đặt ở tâm của mảng anten làm kênh tham chiếu, giúp loại bỏ sai lệch 180o của kết quả định hướng.

Kỹ thuật định hướng Adcock / Watson – Watt là kỹ thuật định hướng dựa trên so sánh biên độ của hai cặp anten sắp đặt theo thiết kế Adcock Thiết kế Adcock gồm 4 chấn tử

vô hướng đặt vuông góc với nhau như ở hình 3.6 Khoảng cách giữa các chấn tử nhỏ hơn nữa bước sóng ở tần số hoạt động cao nhất Góc định hướng được xác định bởi tỷ số của hiệu vector điện áp của các tín hiệu trên mỗi cặp anten

Ta tìm được đáp ứng của mỗi chấn tử trên mảng anten tròn đối với một tín hiệu đến từ hướng ϕ nào đó Thật vậy: Tọa độ 〖(x〗_m,y_m) của chấn tử thứ m trên mảng anten tròn gồm N chấn tử đặt cách đều nhau được xác định bởi:

x_m=Rcos(2πm/N)

y_m=Rsin(2πm/N) (3.10)

R là bán kính của mảng anten tròn; m=0,1,2, ,(N-1)

Từ biểu thức (3.4), ta có tín hiệu thu được ở chấn tử anten thứ m là:

r_m (t)=〖m(t)e〗^(-j 2π/λ(x_m cos⁡ϕ+y_m sin⁡ϕ))

Thay x_m, y_m từ (3.10) vào:

r_m (t)=〖m(t)e〗^(-j 2π/λ [Rcos(2πm/N) cos⁡ϕ+Rsin(2πm/N) sin⁡ϕ)] )

r_m (t)=〖m(t)e〗^(-j 2πR/λ cos(2πm/N-ϕ) ) (3.11)

m(t) là tín hiệu đã điều chế, λ là bước sóng của tín hiệu cần định hướng

Vậy, tín hiệu thu trên 4 chấn tử của anten Adcock (được ký hiệu: North – N, South – S, East – E, và West – W; chấn tử E đặt ở điểm tham chiếu 0o) là:

Thay N=4,m=1 vào biểu thức (3.11):

r_N (t)=〖m(t)e〗^(-j 2πR/λ cos(π/2-ϕ) )=〖m(t)e〗^(-j 2πR/λ sin(ϕ) )

Tương tự, thay m tương ứng vào biểu thức (3.11), ta được:

x(t)=r_EW (t)=r_E (t)-r_W (t)=-2jm(t)sin⁡〖(2πR/λ cos⁡(ϕ) ) (3.14)〗

ϕ ̂=arctan(y(t)/x(t) )=arctan((2jm(t)sin⁡(2πR/λ sin⁡〖(ϕ)〗 ))/(2jm(t)sin⁡(2πR/λ cos⁡〖(ϕ)〗 )))

ϕ ̂=arctan(sin⁡(2πR/λ sin⁡〖(ϕ)〗 )/sin⁡(2πR/λ cos⁡〖(ϕ)〗 ) ) (3.15)

Khi kích thước mảng anten đủ nhỏ, tức là R≪λ⁄2π, ta có thể rút gọn biểu thức trên:

ϕ ̂≈arctan(sin⁡(ϕ)/cos⁡(ϕ) ) (3.16)

Nếu thuần túy sử dụng mảng anten được mô tả ở hình 3.6, chúng ta sẽ không xác định rõ

hướng đến của tín hiệu và kết quả là có sai lệch 180o do hàm tan có chu kỳ π, tức là một

tỷ số âm có thể tương đương cho cả cung phần tư thứ 2 và thứ 4 Ngược lại, một tỷ số dương có thể tương đương cho cả cung phần tư thứ 1 và thứ 3 Để xác định dấu của các biểu thức sin⁡〖(ϕ)〗 và cos⁡〖(ϕ)〗, ta sử dụng một chấn tử anten vô hướng đặt ở tâm của mảng anten làm kênh tham chiếu, giúp loại bỏ sai lệch 180o của kết quả định hướng.Hình 3.7 minh họa sơ đồ khối hệ thống định hướng Adcock / Watson – Watt chuẩn Khi kích thước mảng anten đủ nhỏ, tín hiệu ngõ ra ở các cặp chấn tử anten sẽ là:

r_NS (t)=V_(a ) cos⁡(ω_c t) sin⁡(ϕ)

r_EW (t)=V_(a ) cos⁡(ω_c t) cos⁡(ϕ)

ω_c: Tần số tín hiệu thu; V_(a ): Biên độ tín hiệu

ϕ: Góc định hướng thực của tín hiệu đến

Sau khi chuyển từ tần số cao tần RF về tần số trung tần IF bởi các máy thu, các tín hiệu điqua bộ giải điều chế đồng bộ Trong bộ giải điều chế này, các bộ trộn thực hiện nhân tín hiệu tham chiếu với từng tín hiệu vào r_NS (t) và r_EW (t) Tín hiệu tham chiếu được mô

tả bởi biểu thức:

r(t)=V_(r ) cos⁡(ω_c t)

V_(r ): Biên độ tín hiệu tham chiếu

Các bộ lọc thông thấp sẽ loại bỏ các thành phần tần số cao, kết quả ngõ ra của các bộ lọc thông thấp là: y(t)= V_(0 ) sin⁡(ϕ) và x(t)= V_(0 ) cos⁡(ϕ)

V_(0 ): Biên độ tín hiệu

Các đại lượng y(t) và x(t) được sử dụng để tính toán ước lượng góc định hướng theo biểu thức:

ϕ ̂=arctan(y(t)/x(t) )= arctan(sin⁡(ϕ)/cos⁡(ϕ) )

Hình 3.8 là sơ đồ khối hệ thống định hướng Adcock / Watson – Watt đơn kênh Trong sơ

đồ này, tín hiệu từ các cặp chấn tử anten được điều chế bởi hai tones tần số thấp và cho các tín hiệu ở ngõ ra:

s_1 (t)=V_(m ) 〖 sin⁡(ϕ)cos〗 (ω_c t)sin⁡(ω_1 t)

s_2 (t)=V_(m ) 〖 cos⁡(ϕ)cos〗 (ω_c t)sin⁡(ω_2 t)

ω_c: Tần số tín hiệu thu; ω_1: Tần số góc của tone tần số thấp thứ nhất

ω_2: Tần số góc của tone tần số thấp thứ hai; V_(m ): Biên độ tín hiệu sau điều chế; ϕ: Góc định hướng thực của tín hiệu đến

Tín hiệu tham chiếu r(t)=V_(r ) cos⁡(ω_c t) được lấy tổng với tín hiệu ngõ ra ở các bộ điềuchế, ta được:

s_3 (t)=cos⁡(ω_c t) [V_(r )+V_(m ) (sin⁡(ϕ) sin⁡(ω_1 t)+cos⁡(ϕ) sin⁡(ω_2 t))]

V_(r )là biên độ tín hiệu tham chiếu sau khuếch đại Trong hệ thống này, V_(r )>V_m, vì vậy tín hiệu tổng được xem như là một sóng mang biên độ điều chế bởi hai tones tần số thấp ω_1 và ω_2 Biên độ của những tones này có liên quan đến hướng tín hiệu đến Một

bộ giải điều chế biên độ (AM) được sử dụng để tách đường bao, cho ra:

s_4 (t)=V_e [sin⁡(ϕ) sin⁡(ω_1 t)+cos⁡(ϕ) sin⁡(ω_2 t)]

V_e: Hệ số khuếch đại

Hai bộ giải điều chế đồng bộ được sử dụng để giải điều chế tín hiệu và tách ra hai thành phần y(t)=V_e sin⁡(ϕ) và x(t)=V_e cos⁡(ϕ) Cuối cùng ước lượng góc định hướng được xácđịnh theo biểu thức:

ϕ ̂=arctan(y(t)/x(t) )= arctan(sin⁡(ϕ)/cos⁡(ϕ) )

Ph ươ ng pháp s d ng hi u ng Doppler ử ụ ệ ứ

ây là m t ph ng pháp c áp d ng khá ph bi n trong các máy thu nh

h ướ ng d i sóng c c ng n Ph ả ự ắ ươ ng pháp này s d ng hi u ng Doppler ử ụ ệ ứ để

xác nh h đị ướ ng đế n c a ngu n phát x Hi u ng Doppler là hi u ng t n s ủ ồ ạ ệ ứ ệ ứ ầ ố

c a tín hi u thu bi n ủ ệ ế đổ i khi có s chuy n ự ể độ ng t ươ ng đổ i gi a máy phát và ữ

máy thu Khi chuy n ể độ ng này là theo h ướ ng ti n l i g n nhau thì t n s tín ế ạ ầ ầ ố

hi u thu s t ng lên m t l ệ ẽ ă ộ ượ ng deltaF g i là t n s Doppler Ng ọ ầ ố ượ ạ ầ c l i, t n s ố

thu s gi m xu ng T n s Doppler s ẽ ả ố ầ ố ẽ đạ t giá tr l n nh t (v giá tr tuy t ị ớ ấ ề ị ệ đố i )

n u h ế ướ ng chuy n ể độ ng là trùng v i h ớ ướ ng sóng t i Khi ó: ớ đ

(phi) là góc gi a h ữ ướ ng chuy n ể độ ng và sóng t i ớ

bài viết này sẽ giới thiệu một hệ thống Doppler DF trong thực tế, một ví dụ điển hình là hệ thống 6000; 6001, sau đây là sơ đồ kết nối của hệ thống Doppler DF seri 6001 Đây là hệ thống có thể hoạt động qua phần mềm điều khiển từ xa chạy trên nền Window.

anh1.jpg Tính năng của hệ thống:

+ Băng tần phục vụ từ 125 – 1000 MHz,

+ Có thể điều khiển từ xa

+ Độ tin cậy là 2 độ (đối với một tín hiệu và một trạm cố định)

+ Phần mềm thu thập dữ liệu rất nhanh từ nhiều trạm định hướng và qua đó xác định nguồn tín hiệu trên bản đồ số.

+ Điều khiển giảm ảnh hưởng của nhiễu đa đường khi sử dụng di động.

+ Màn hình hiển thị các dữ liệu: Hướng, gốc định hướng và cường độ trường theo thang đo

từ 0 – 9.

+ Hai cổng cung cấp dữ liệu đầu vào và đầu ra theo hai định dạng ASCII và CIV + Bộ lọc Notch lộc bỏ tạp âp phía đầu tín hiệu audio

Máy thu tín hiệu: có thể là ICOM 7000, ICOM 7100 và ICOM R8500.