Báo cáo bài tập lớn Vật lý A2: Rada và ứng dụng

Báo cáo bài tập lớn Vật lý A2: Rada và ứng dụng có nội dung trình bày về định nghĩa rada; cấu tạo, phân loại, tính chất, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của rada... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết tài liệu.

NHÓM 8

1.Nguyễn Thị Vinh - 1713984 2.Huỳnh Tiểu Ngọc – 1712347 3.Nguyễn Thị Xuân Mận – 1712138 4.Võ Thị Thùy Dương – 1710914

I.ĐỊNH NGHĨA

Radar: là thuật ngữ viết tắt của cụm từ tiếng anh Radio Detection and

Ranging (dò và định vị bằng sóng vô tuyến)

Là hệ thống thiết bị phát

hiện (detect) và xác định vị trí (ranging) của

đối tượng thông qua việc thu phát và xứ lý

I.ĐỊNH NGHĨA

Radar: là thuật ngữ viết tắt của cụm từ tiếng anh Radio Detection and

Ranging (dò và định vị bằng sóng vô tuyến)

Là hệ thống thiết bị phát

hiện (detect) và xác định vị trí (ranging) của

đối tượng thông qua việc thu phát và xứ lý

II.CẤU TẠO PHÂN LOẠI

VÀ TÍNH CHẤT CỦA RADA

Display Màn hình chỉ thị sinh ra chỉ báo hình ảnh của xung dội theo cách cung cấp thông

Khối anten thu phát

(Antenna)

Hệ thống anten mang năng lượng sóngtần số vô tuyến từ máy phát, phát xạ rakhông gian ở chùm tia định hướng cao, nhận về các xung phản hồi và đưa

thẳng đến bộ thu

Chức năng :

- Nhận lấy năng lượng sóng R-F từ máyphát, phát xạ năng lượng này ở chùmtia có tính định hướng cao

- Nhận bất cứ xung phản hồi hay phản

xạ nào của xung đã phát ra từ mục tiêu, rồi đưa nó đến máy thu

Khối máy phát xung radar

Khối Phát sinh ra năng lượng tần số vôtuyến dưới dạng các xung ngắn nănglượng cao

Máy phát về cơ bản là một bộ daođộng sinh hài tần số vô tuyến nănglượng

cao dưới dạng xung ngắn nhờ kết quảcủa việc tắt mở bởi các tín hiệu kíchthích từ bộ

điều chếKhi có xung kích thích từ bộ Modulator đưa đến, Thyatron hoặc Magnetron

sẽ được kích hoạt và tạo cao áp đưađến cuộn sơ cấp của biến áp

Khối điều chế

Khối điều chế tạo tín hiệu đồng bộ kíchcho máy phát một số lượng lần trongmột giây

Chức năng của bộ điều chế là làm bảođảm tất cả mọi mạch điện nối với hệthống radar vận hành theo tiến trìnhthời gian ăn khớp nhau và thời gian xen

kẽ giữa các xung có độ dài chuẩn xác

Bộ điều chế gửi đồng thời tín hiệuđồng bộ đến kích máy phát và điềukhiển quét hiển thị màn hình radar

1.CẤU TẠO RADA

Bộ phận nguồn

Khối điều chế

Khối máy phát xung radar

Khối anten thu phát (Antenna)

Khối máy thu(Echo Receiver )

Display

Bộ phận nguồn

Khối nguồn cung cấp trang bị cho tất cả các điện áp AC và DC cần thiết cho hoạt động của cácthành phần hệ thống.

Một khối nguồn radar điển hình.,yêu cầu hoạt động ở nguồn vào dãy rộng, đa dạng nguồn đầu ra, ổn định với nhiệt

độ, chịu tải tốt, chống nhiễu đường line và cấp nu chất lượng cao cho các mạch khuếch đại tín hiệu, xử lý hình ảnh

Chủ động : Trạm radar thực hiện cả phát, thu và xử lý

sóng điện từ phản xạ từ mục tiêu radar.

Bị động : Radar chỉ thu và xử lý sóng điện từ bức xạ

từ mục tiêu.

Thứ cấp : Radar trên máy bay dùng bộ phát đáp, chỉ

trả lời khi có yêu cầu phát đi từ radar quản lý không

Tạo ra các dao động siêu cao

tần công suất lớn và nhận tín

hiệu siêu cao

Tạp âm nhỏ, thu được những tín

hiệu yếu

Sóng radio không truyền xa

được trong môi trường nước

III.NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG RADA

1.NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CHUNG CỦA RADA

Radar hoạt động ở tần sô vô tuyến siêu cao tần,

được phát theo một tần số lập xung nhất định.

Sóng radar tập trung thành một luồng hẹp phát

vào không gian Khi lan truyền, sóng radar gặp

bất kỳ mục tiêu nào thì nó bị phản xạ trở lại Tín hiệu phản xạ được chuyển sang tín hiệu điện.

Từ đó có thể biết được khoảng cách từ máy

phát đến mục tiêu.

Tính chất của sóng radio:

Lan truyền trong không gian theo đường thẳng.

Tốc độ lan truyền không đổi ( 𝐶 = 3 × 108 𝑚/𝑠 )

Mang năng lượng lớn, gặp mục tiêu sẽ phản xạ trở về.

Tuy nhiên, sóng radio không truyền xa được trong môi trường

nước.

Radar phát một xung radio trong thời gian 𝜏𝑥 thám sát

mục tiêu sau đó chờ xung phản xạ về mới phát xung tiếp , theo một chu kì nhất định là 𝑇𝑥 Radar phát sóng hướng nào sẽ thu sóng phản xạ hướng đó.

𝑇𝑥 là thời gian thu xung Tín hiệu phản xạ từ mục tiêu trở

về, qua anten, vào chuyển mạch rồi vào máy thu, khuếch đại, sửa đổi thành tín hiệu điện, đưa sang bộ chỉ báo

thành tín hiệu ánh sáng trong thấy được trên mặt ở vị trí

tương ứng với vị trí ngoài thực địa.

Để cho máy phát, máy thu và máy chỉ báo hoạt động

đồng bộ với nhau, người ta tạo ra các xung chỉ thị từ khối đồng bộ điều khiển toàn trạm rad

A.NGUYÊN LÍ RADA XUNG

Rada ngành hàng hải, hàng không là loại dùng nguyên lí radar xung Radar có nhiệm vụ phát hiện và xác định tọa

độ mục tiêu so với trạm rada Tọa độ xác định bằng hệ tọa dộ cực thông qua khoảng cách và góc.

Xung điều chế radar là các xung hình chữ nhật hay

đường bao của sóng phát cao tần

C.NGUYÊN LÍ HIỆN ẢNH TRÊN RADA

Trong radar sử dụng ống phóng tia điện tử CRT để thể

hiện ảnh các mục tiêu Giả sử tại thời điểm 𝑡1có tín hiệu

,sau biến đổi sẽ tạo nên cathode tín hiệu , tạI đó mật độ các tia bắn về màn hình nhiều hơn, làm điểm sáng sáng hơn lên đó chính là ảnh của mục tiêu

E.SỰ KHÚC XẠ

Sóng vô tuyến truyền trong bầu khí quyển không theo đường

thẳng Bầu khí quyển của trái đất uốn cong hoặc khúc xạ sóng vô tuyến Một tác động của sự khúc xạ khí quyển của sóng radio là

sự gia tăng tầm nhìn (LOS) của radar

Nhiễu thiên

nhiên

F.NHIỄU SÓNG

Nhiễu là bức xạ sóng điện từ (phát xạ, phản xạ),phá rối, làm tê liệt hoạt

động bình thường của các phương tiện vô tuyến điện tử Dưới tác động củanhiễu, các phương tiện vô tuyến điện tử mặc dù hoàn toàn tốt vẫn có thể

không cung cấp được những tin tức đúng

Khả năng vượt qua các sóng không mong đợi được định nghĩa là tỉ số tínhiệu trên nhiễu

Có hai loại nhiễu:

Nhiễu Nhân tạo

hiện tượng khí quyển, vũ trụ gây ra Nhiễu do ion hóa bề mặt…….

Nhiễu không cố ý: Gây ra do những máy phát bên cạnh hay các trạm phát điện.

Nhiễu có tổ chức hay cố ý: Gây với ý đồ phá rối, chèn

ép, làm tê liệt các thiết bị vô tuyến điện tử của đối

IV.ỨNG DỤNG SÓNG RADA

Dự báothời tiết

ứng dụngtrongKhông gian

TRONG LĨNH VỰC QUÂN SỰ

1.Radar cảnh giới.

2.Radar dẫn đường

3.Radar ngắm bắn

1.Radar cảnh giới

Radar cảnh giới xác định ở những khu rộng lớn, tầm hoạt động có thể lên đến 450Km và có một tầm nhìn 360 độ Radar phòng không được sử dụng trong hệ thống cảnh báo sớm để xác định

vị trí, tiếp cận máy bay địch ở khoảng cách rất lớn Từ đó đưa ra những chiến thuật, giải pháp cho việc phản công.

Một số loại rada cảnh giới của Việt Nam

P-12 được phát triển và điều hành bởi Liên Xô từ năm 1956

Là ‘ Mắt Thần’ đầu tiên của Việt Nam

Radar cảnh giới tầm trung RV-02 là một trong những sản phẩm

được đánh giá cao bởi tính hiệu quả vượt trội, chống nhiễu tốt, độ

P35 là Radar bán Mobile gồm một đoạn trailer gắn trên

cabin điều khiển và thiết bị anten, thiết bị được vận

chuyển bằng xe tải

2.Radar dẫn đường

Đươc sử dụng để dẫn đướng đi cho tên lửa,

máy bay chiến đấu, UAV, ngư lôi… Tiêu diệt

chính xác mục tiêu trên không và trên mặt đất Việt Nam đã mua và sử dụng nhiều loại tên

lửa của Nga , Uran, Ấn Độ,… sử dụng radar

dẫn đường như Radar Sam-2 , Radar96L6E,

RadarRSBN-4N,……

Mig-21 sử dụng tên lửa dẫn đường bằng rada K-5 (rs 2us)

tiêm kích F-16V của Không quân Mỹ bắt đầu được thử nghiệm với radar tạo chùm nhanh (SABR) quét mảng pha điện tử chủ động (AESA) APG-

TRONG LĨNH VỰC HÀNG KHÔNG

Các máy bay thương mại ngày nay đều được trang bị các bộ

phận nhận/phát tín hiệu từ buồng lái

Bên cạnh đó, trung tâm kiểm soát không lưu từ mặt đất

cũng có thể xác định

TRONG VIỆC QUAN SÁT TRÁI ĐẤT TỪ XA

Khi chưa có công nghệ vệ tinh viễn thám, người ta phải quan sát trái đất bằng các thiết

bị gắn trên khinh khí cầu Năm 1946, lần đầu tiên thu được tín hiệu radar từ khoảng cách rất xa ngoài trái đất.

RADA TRONG DỰ BÁO THỜI TIẾT

Trong thế chiến thứ II, người ta dung radar để phát hiện các tàu và máy bay địch

từ khoảng cách xa, nhưng họ thấy một số hiện tượng thời tiết gây nên những

phản xạ của sóng radar khiến các mục tiêu bị che khuất Kể từ đó radar được sửdụng như một thiết bị không thể thiếu trong việc dự báo thời tiết

Các radar thời tiết gửi các xung đinh hướng của bức xạ vi sóng theo thứ tự mộtmico giây

Các bước sóng từ 1-10cm gấp 10 lần dường kính của các giọt nước mưa và cácphân tử bang

Giữa mỗi sung phát ra thì trạm radar phục vụ như một máy thu vì nó lắng nghe tínhiệu phản xạ lại khoảng thời gian nghe của chu kì nghe là 1 mili giây dài hơn mộtnghìn lần so với thơi gian sung

Sau đó radar sẽ tiến hành lọc và sử lí tín hiệu để có được kết quả dự báo thời tiết

PHẦN MỀM MÔ PHỎNG

1 Các chức năng chính của chương trình.

Hiển thị được 6 mục tiêu cùng một lúc bằng 6 màu khác nhau.

Để lại dấu vết của quỹ đạo mục tiêu.

Radar chủ động sơ cấp.

Tự động bám sát một mục tiêu bất kỳ nào đó (bám theo góc phương vị).

Quét thảng Bắt đầu

Quét tròn Quét

xoắn

Mục tiêu?

Hiển thị các thông sô của mục tiêu theo quét thẳng

Hiển thị các thông sô của mục tiêu theo quét tròn Hiển thị các thông sô

CÓ

ĐÚNG SAI

KẾT THÚC

Đảo chiều quét

Đảo chiều quét

Đảo chiều quét

KO

KO

KO SAI

Qua những gì phân tích ở trên chúng ta thấy radar có vai trò vô cùng to lớn không chỉ trong quân sự mà còn cả dân sự.

Công nghệ ngày càng phát triển chúng ta là sinh viên phải nắm bắt, làm chủ công nghệ.

‘‘CÁM ƠN CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE’’