Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thu mặt đất với cơ chế tự động phát hiện và bám vệ tinh dùng cho hệ thống thông tin vệ tinh Vinasat.Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thu mặt đất với cơ chế tự động phát hiện và bám vệ tinh dùng cho hệ thống thông tin vệ tinh Vinasat.Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thu mặt đất với cơ chế tự động phát hiện và bám vệ tinh dùng cho hệ thống thông tin vệ tinh Vinasat.Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thu mặt đất với cơ chế tự động phát hiện và bám vệ tinh dùng cho hệ thống thông tin vệ tinh Vinasat.Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thu mặt đất với cơ chế tự động phát hiện và bám vệ tinh dùng cho hệ thống thông tin vệ tinh Vinasat.
7 Tran Van Hoi, Nguyen Xuan Truong, Bach Gia Duong (2015), “Improvement of step-tracking algorithm used for mobile re eiver system vi s tellite”, International Journal of Electrical and Computer Engineering, Scopus, Vol (2), pp 280 – 288 Tran Van Hoi, Nguyen Xuan Truong, Ngo Thi Lanh, Bach Gia Duong (2016), “Design of C-Band Low-Noise Block Frontend for S tellite Re eivers”, International Journal of Applied Engineering Research, Scopus, Vol 11 (8), pp 5646-5652 Tran Van Hoi, Ngo Thi Lanh, Nguyen Xuan Truong, Nguyen Huu Du , B h Gi Duong (2016), “Design of Front-end for S tellite Re eiver”, International Journal of Electrical and Computer Engineering, Scopus, Vol (5), Accepted ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Trần Văn Hội NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ THU MẶT ĐẤT VỚI CƠ CHẾ TỰ ĐỘNG PHÁT HIỆN VÀ BÁM VỆ TINH DÙNG CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH VINASAT Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 62 52 02 03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG Hà Nội – 2016 C ng tr nh hoàn thành t i: Tr Đ i họ Quố gi Hà N i Ng ng Đ i họ C ng nghệ, i h ớng dẫn kho họ : PGS TS B h Gi D ơng DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Phản biện: Phản biện: Phản biện: Luận án bảo vệ tr H i ồng ấp Đ i họ Quố gi hấm luận án tiến sĩ họp t i vào hồi gi ngày tháng năm 2016 Có thể t m hiểu luận án t i: - Th viện Quố gi Việt N m - Trung tâm Th ng tin - Th viện, Đ i họ Quố gi Hà N i Tran Van Hoi, B h Gi Duong (2012), “Study, design and fabrication of Low Noise Amplifier at C band used for satellite receiver system Vinasat I”, Kỷ yếu Hội thảo toàn quốc Điện tử - Truyền Thông – An toàn thông (ATC/REV), pp 150-153 Tran Van Hoi, Bach Gia Duong (2013), ’’Study and design of wide b nd low noise mplifier oper ting t C b nd’’, Journal of Mathematics – Physics, Vietnam National University, Hanoi, Vol.29 (2), pp.16-24 Tran Van Hoi, Hoang Duc Long, Bach Gia Duong (2013), ’’Low noise block downconverter design for satellite receiver system Vinasat operating at C-b nd’’, Proceedings of the 2013 IEICE International Conference on Intergrated Circuits, Design, and Verification, pp.110-115 Tran Van Hoi, Hoang Duc Long, Bach Gia Duong (2013), ’’High g in low noise mplifier design used for RF front end application’’, Proceedings of the 2013 IEICE International Conference on Intergrated Circuits, Design, and Verification, pp 243-247 Tran Van Hoi, Bach Gia Duong (2013), ’’Designing Wideb nd Mi rostrip B ndp ss Filter for S tellite Re eiver Systems’’, Proceedings of the National Conference on Electronics and Communications (REV2013-KC01), pp.140-143 Tran Van Hoi, Nguyen Xuan Truong, Bach Gia Duong (2015), “S tellite Tr king Control System Using Fuzzy PID Controller”, Journal of Mathematics – Physics, Vietnam National University, Hanoi, Vol 31 (1), pp 36-46 ng nghệ m h dải, linh kiện tí h h p kỹ thuật vòng khó ph ể hế t o b t o d o ng n i với ổn ịnh o, b lọ th ng dải áp ứng yêu ầu ủ tuyến thu vệ tinh Kết ã thiết kế, hế t o m h ổi tần nhiễu thấp băng C với hệ số khuế h i lớn 40 dB, thiết kế, hế t o máy thu băng L với nh y t -110 dBm với tỉ số S/N=1.5 t -115 dBm với tỉ số S/N = 1.1, dải th ng ủ m h 1GHz, dải ng 45 dB Những kết ã ng bố ng tr nh [2]-[5], [8], [9] Những kết ủ luận án ã tr nh bày ng tr nh ã ng bố ủ nghiên ứu sinh ồng tá giả ã góp phần vào việ khẳng ịnh khả làm hủ ng nghệ mới, tiên tiến lĩnh vự siêu o tần ể giải m t số khâu qu n trọng hệ thống thu vệ tinh hệ thống iều khiển nten bám vệ tinh ứng dụng ho tr m thu di ng Tuy nhiên ph m vi ủ vấn ề nghiên ứu r ng, gồm nhiều vấn ề kỹ thuật ng nghệ phứ t p, ể tiếp tụ nghiên ứu hoàn thiện hệ thống áp dụng hiệu thự tế tá giả luận án kiến nghị tiếp tụ nghiên ứu ề xuất giải pháp thiết kế tuyến thu siêu o tần băng Ku ể ó thể áp dụng hệ thống iều khiển bám ho vệ tinh VINASAT vệ tinh phát băng tần Ku Bên nh kết t , hắ luận án kh ng tránh khỏi thiếu sót Nghiên ứu sinh mong nhận nhiều ý kiến óng góp hữu í h ủ thầy, ồng nghiệp 24 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Cá nghiên ứu thiết kế hệ thống iều khiển bám vệ tinh nhiều nhà kho họ giới qu n tâm ã ó nhiều ng tr nh ng bố h i nghị kho họ t p hí huyên ngành Ở Việt N m, ũng ó nhiều nghiên ứu, thiết kế, hế t o thử nghiệm hệ thống thu phát siêu o tần ứng dụng thống r d , hệ thống vệ tinh Tuy nhiên kết nghiên ứu òn m t số h n hế ó máy thu ó nh y thấp dải th ng hẹp h áp ứng yêu ầu ủ hệ thống thu iều khiển bám vệ tinh Còn hệ thống iều khiển bám òn h n hế th i gi n bám khả t m kiếm vệ tinh, Để nâng o hiệu thu ủ tr m thu vệ tinh, tí h h p tính tự ng phát iều khiển bám theo vệ tinh, ề tài luận án ủ nghiên ứu sinh ấp thiết ể ó thể nắm bắt làm hủ ng nghệ hế t o hệ thống thu vệ tinh ó khả thu di ng ứng dụng vào iều kiện thự tế ủ n t n y Đây nhiệm vụ qu n trọng ể ó thể thu hẹp khoảng h ng nghệ ủ Việt N m so với khu vự giới, góp phần vào ng u ng nghiệp hoá, i hoá ất n , phát triển kinh tế xã h i kh i thá hiệu vệ tinh VINASAT Mục tiêu luận án - Nghiên ứu ề xuất thuật toán iều khiển bám vệ tinh ể nâng o khả tự ng phát bám vệ tinh, giảm th i gi n bám vệ tinh nâng o ổn ịnh hệ thống Luận án ũng nghiên ứu giải pháp thiết kế, hế t o hệ thống iều khiển nten bám vệ tinh ể minh hứng hiệu ủ thuật toán bám ề xuất - Đề xuất giải pháp thiết kế, hế t o hệ thống thu vệ tinh băng C với nh y o, dải ng băng tần r ng, hệ số khuế h i lớn sử dụng ho hệ thống thu iều khiển bám vệ tinh VINASAT-1 ho mụ í h thu liệu Nội dung nghiên cứu - Nghiên ứu thuật toán iều khiển bám vệ tinh ng sử dụng ể ề xuất thuật toán tự ng t m kiếm bám vệ tinh ảm bảo giảm th i gi n bám nhanh, hính xá Ứng dụng kỹ thuật iều khiển ể thiết kế, hế t o hệ thống iều khiển anten - Nghiên ứu, ề xuất giải pháp thiết kế m h khuế h i t p âm thấp, khuế h i trung tần ể giảm t p âm, mở r ng dải th ng hệ số khuế h i Giải pháp ổn ịnh m h d o ng b tổng h p tần số hệ thống thu vệ tinh băng C Từ ó thiết kế, hế t o máy thu với nh y cao, dải ng băng th ng r ng Phƣơng pháp nghiên cứu: Sử dụng ph ơng pháp nghiên ứu lý thuyết kết h p với ph ơng pháp m phần mềm huyên dụng nh Matlab, ADS ph ơng pháp thự nghiệm Ý nghĩa khoa học đề tài: Đây m t h ớng i sáng t o góp phần khẳng ịnh Việt n m ó thể làm hủ ng nghệ hế t o thiết bị iện tử siêu o tần, ặ biệt hế t o thiết bị thu vệ tinh Bên nh ó nhu ầu thự tế n hệ thống thu di ng qu vệ tinh lớn ối với Bố cục luận án Mở ầu Ch ơng 1: Tổng qu n hệ thống thu iều khiển bám vệ tinh Ch ơng 2: Nghiên ứu, thiết kế hệ thống iều khiển thuật toán bám Ch ơng 3: Nghiên ứu, thiết kế, hế t o hệ thống thu vệ tinh băng C Kết luận D nh mụ ng tr nh kho họ ủ tá giả liên qu n ến luận án Tài liệu th m khảo Qu phân tí h thuật toán bám vệ tinh, hệ thống thu hệ thống iều khiển bám vệ tinh h ơng 1, ó thể thấy rằng: th i gi n ũng nh khả bám vệ tinh phụ thu vào thuật toán bám, khả xây dựng hệ thống iều khiển bám ũng nh kỹ thuật yêu ầu ủ máy thu nh y, băng th ng, dải ng Trên sở nghiên ứu kỹ thuật siêu o tần, m h tí h h p o VLSI, vi iều khiển, kỹ thuật iều khiển… kết h p với ph ơng pháp m phỏng, hế t o thự nghiệm, kết ủ luận án ã tr nh bày h ơng h ơng bám sát mụ tiêu ề r Cá óng góp hính ủ luận án b o gồm: Đề xuất thuật toán t m kiếm bám vòng hở, ho phép xá ịnh hính xá th ng số gó ngẩng gó ph ơng vị ủ nten thu th ng qu vị trí ủ tr m thu vị trí ủ vệ tinh Đồng th i ề xuất kết h p thuật toán bám vòng hở thuật toán bám b ể nâng o hiệu bám vệ tinh Trên sở ó luận án ũng i nghiên ứu, thiết kế, hế t o hệ thống iều khiển bám vệ tinh ể ứng dụng thuật toán Việ thử nghiệm hệ thống ho thấy kết iều khiển nten theo bám theo vệ tinh với th i gi n bám ổn ịnh hệ thống nhanh < 0.5s Kết ã ng bố ng tr nh [6], [7] Đề xuất giải pháp thiết kế m h khuế h i hồi tiếp âm giải pháp sử dụng th m số tối u ủ tr nsistor thiết kế m h phối h p trở kháng ể giảm hệ số t p âm ủ m h Đồng th i thiết kế ũng ề xuất giải pháp thiết kế m h khuế h i tầng với tần số khuế h i lệ h ỉnh giải pháp sử dụng m h khuế h i mắ kiểu s ode ể ể tăng dải th ng, l i ủ m h khuế h Để tăng tính ổn ịnh ủ tín hiệu thu, thiết kế ũng ã ứng dụng 23 KẾT LUẬN CHUNG CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THU VÀ ĐIỀU KHIỂN BÁM VỆ TINH H nh 3.55 Độ nhạy máy thu tần số 1915 MHz với S/N=1.1 H nh 3.56 Tín hiệu giải điều chế tần số 1431 MHz Ch ơng tr nh bày sở lý thuyết hệ thống thu vệ tinh, hệ thống iều khiển anten bám vệ tinh, hỉ tiêu kỹ thuật ủ máy thu vệ tinh, tổng qu n t nh h nh nghiên ứu, thiết kế, hế t o hệ thống thu vệ tinh hệ thống iều khiển bám vệ tinh Từ ó ặt r n i dung ần nghiên ứu ủ luận án 1.1 Tổng quan thông tin vệ tinh Hệ thống th ng tin vệ tinh b o gồm phần phần kh ng gi n (Sp e Segment) phần mặt ất (Ground Segment) Phần kh ng gi n b o gồm b phân hệ: phân hệ nten, phân hệ th ng tin phân hệ o, bám iều khiển TT&C Phần mặt ất b o gồm tr m iều khiển giám sát vệ tinh, tr m mặt ất thu phát th ng tin 1.2 Hệ thống thu điều khiển anten bám vệ tinh 1.2.1 Giới thiệu chung Sơ khối hệ thống thu vệ tinh ó iều khiển bám vệ tinh thể H nh 1.2 Hệ thống b o gồm thành phần: nten thu parabol, b ổi tần nhiễu thấp LNB, b thu giải mã, hệ thống iều khiển nten ACU, hệ thống truyền ng iều khiển gó ngẩng, gó ph ơng vị nten TB Đầu uối EL AZ B ổi tần nhiễu thấp LNB B thu giải mã Hệ thống truyền ng Hệ thống iều khiển ACU H nh 3.58 Độ nhạy máy thu tần số 1644 MHz với S/N=1.5 H nh 1.2 Sơ đồ khối hệ thống thu vệ tinh di động 22 1.3 Yêu cầu kỹ thuật hệ thống thu 1.3.1 Tạp âm (noise): T p âm thành phần kh ng mong muốn, nh ng ũng kh ng tránh khỏi ủ linh kiện thành phần m h Để ánh giá t p âm ủ máy thu ng i t sử dụng hệ số t p F, ịnh nghĩ tỷ số ủ ng suất tín hiệu ng suất t p âm 1.3.2 Độ nhạy máy thu: Đ nh y ịnh nghĩ mứ tín hiệu ầu vào nhỏ ó thể hấp nhận mà m t máy thu ó thể phân biệt tín hiệu thu T ịnh nghĩ tiêu huẩn hấp nhận tỉ số tín/t p vừ ủ, phụ thu vào d ng iều hế biến d ng xung ó thể hấp nhận 1.3.3 Hệ số khuếch đại (độ lợi): Hệ số khuế h i ủ m h khuế h i tỷ số giữ ng suất ầu r ng suất vào iều khiển, th ng th ng tính th ng o de ibel (dB) 1.3.4 Băng thông (bandwidth): Băng th ng ủ m t m h khuế h i th ng xá ịnh từ tần số thấp ến tần số o iểm mà hệ số khuế h i giảm òn 1/2 Th ng số òn gọi băng th ng −3 dB 1.3.5 Dải động (Dynamic range): Dải ng máy thu khả thu khuế h i tín hiệu từ mứ thấp ( nh y) ho ến mứ o mà kh ng gây méo tín hiệu Nhiệm vụ ủ máy thu khuế h i tín hiệu vào mà kh ng làm méo d ng tín hiệu 1.4 Tình hình nghiên cứu nƣớc Cá nhà kho họ Việt N m ũng ã ó nghiên ứu qu n trong lĩnh vự siêu o tần hệ thống iều khiển nten thu vệ tinh Tuy nhiên ng tr nh hủ yếu làm việ băng 3.6 Kết chế tạo, thực nghiệm hệ thống thu băng L 3.6.1 Nghiên cứu, chế tạo khối nguồn nuôi Nguồn nu i m t b phận qu n trọng máy thu nhằm ung ấp iện áp m t hiều với ng suất phù h p ó tính ổn ịnh o ản bảo khả ho t ng ủ máy 3.6.2 Xây dựng thực nghiệm hệ thống Sơ hệ thống máy thu băng L thể H nh 2.52 21 H nh 3.52 Sơ đồ đấu nối hệ thống thu vệ tinh băng L Kết nh y ủ máy thu t -110 dBm với tỉ số S/N = 1.5 -115 dBm với S/N=1.1 H nh 3.34 Độ nhạy máy thu tần số 1915 MHz với S/N=1.5 H nh 3.45 Sơ đồ nguyên lý mạch dao động sử dụng PLL Kết o nhiễu ph thể H nh 3.46 H nh 3.48 Kết đo nhiễu pha Kết ủ b tổng h p tần số với b nhảy 40MHz Tần số 1044 MHz tần L S ứng dụng ho hệ thống R d Cá nghiên ứu hệ thống iều khiển bám òn h n hế th i gi n bám ổn ịnh 1.5 Tình hình nghiên cứu giới Cá nghiên ứu giới thiết kế, hế t o hệ thống thu vệ tinh, hệ thống iều khiển bám vệ tinh xuất nhiều t p hí kho họ kỹ thuật h i nghị huyên ngành Tuy nhiên th i gi n bám vệ tinh òn lớn 0.6s h ổn ịnh Cá máy thu băng C ó nh y thấp, dải tần dải ng hẹp h áp ứng ho hệ thống thu iều khiển bám vệ tinh 1.6 Xác định nội dung nghiên cứu luận án 1.6.1 Nội dung nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển bám Nghiên ứu ải tiến thuật toán t m kiếm bám vệ tinh ể t th i gi n bám nhanh, tính ổn ịnh cao, với th i gi n bám < 0.6s Trên sở ó nghiên ứu, thiết kế, hế t o hệ thống iều khiển ể áp dụng thuật toán ề xuất từ ó ó kết o thử nghiệm thự tế 1.6.2 Nội dung nghiên cứu, thiết kế hệ thống thu vệ tinh N i dung nghiên ứu, thiết kế, hế t o hệ thống thu vệ tinh băng C với yêu ầu nh y cao, dải ng băng th ng r ng áp ứng yêu ầu thu iều khiển bám vệ tinh m t h ổn ịnh Trong thiết kế ó ề xuất giải pháp thiết kế ể làm giảm hệ số t p âm, tăng hệ số khuế h i băng th ng ủ m h khuế h i, ũng nh giải pháp giảm nhiễu ph ủ b d o ng nâng o hất l ng ủ máy thu Với mụ tiêu ịnh h ớng trên, luận án óng góp m t phần qu n trọng vào việ ải tiến hệ thống thu di ng qu vệ tinh Tần số 1084 MHz H nh 3.49 Một số tần số phát dải 1000MHz - 2000MHz 20 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ THUẬT TOÁN BÁM VỆ TINH N i dung h ơng i nghiên ứu ải tiến thuật toán bám vệ tinh Để minh hứng hiệu ủ thuật toán bám ề xuất, h ơng ũng thự nghiên ứu, thiết kế, hế t o hệ thống iều khiển nten bám vệ tinh, từ ó ó kết thử nghiệm 2.1 Phƣơng pháp tìm kiếm vệ tinh Để thự tr nh t m kiếm vệ tinh, t dự vào vị trí ủ tr m mặt ất xá ịnh kinh (KE) vĩ (VE) vị trí ủ vệ tinh xá ịnh kinh (KS), o h ủ vệ tinh so với mặt ất Từ ó ó thể tính toán gó ngẩng (EL) gó ph ơng vị (Az) ủ anten tr m mặt ất 2.2 Đề xuất thuật toán bám vệ tinh 2.2.1 Đề xuất thuật toán bám vòng hở Sơ thuật toán bám vòng hở ề xuất thể H nh 2.6 Th ng tin kinh vĩ ủ tr m thu lấy từ máy thu ịnh vị GPS kết h p với th ng tin vị trí ủ vệ tinh ể tính toán r gó ngẩng gó ph ơng vị ủ tr m thu di ng Hệ thống ảm biến gó nghiêng ảm biến l bàn số xá ịnh gó ngẩng gó ph ơng vị t i ủ tr m thu H i th ng số so sánh với ể iều khiển m tơ gó ngẩng EL dị h lên, xuống m tơ gó ph ơng vị Az qu y tới vị trí gó t ơng ứng Nh ng nh iểm ủ thuật toán hính xá phụ thu vào hính xá ủ hệ thống ịnh vị toàn ầu GPS ũng nh b ảm biến gó nghiêng, l bàn số Kết o hệ số t p âm ủ m h nhỏ 1.5dB dải khuế h i 950MHz ến 2100MHz 3.4 Giải pháp thiết kế mạch lọc thông dải Có nhiều ph ơng pháp thiết kế m h lọ th ng dải sử dụng m h dải, nhiên luân án ề xuất sử dụng m h lọ th ng dải kiểu ng h ởng ghép song song v m h ó ấu t o gọn nhẹ Kết hế t o, o th m số máy phân tí h m ng Ve tor network n lyzer 37369D thể h nh d ới ây: H nh 3.41 3.42 Hệ số truyền đạt S21 hệ số phản xạ S11 3.5 Giải pháp thiết kế mạch dao động nội tổng hợp tần số 3.5.1 Kỹ thuật vòng khóa pha PLL M h vòng bám ph PLL sử dụng r ng rãi ể ổn ịnh tần số d o ng hế t o b tổng h p tần số, v ó thể t o r tần số ó ổn ịnh o ng ng với th h nh ó thể th y ổi tần số mềm dẻo iều khiển m t h dễ dàng b vi xử lý 3.5.2 Thiết kế mạch dao động nội, tổng hợp tần số H nh 3.45 tr nh bày sơ thiết kế m h t o d o ng sử dụng PLL B tổng h p tần số dùng m h vòng bám ph PLL vi m h ADF4113 ủ hãng An log Devi es với tần số d o ng 2.45GHz 19 tầng, ó tầng ầu thiết kế m h mắ kiểu s ode ể mở r ng dải th ng, tầng giúp tăng hệ số khuế h i Kết m th m số S thể d ới Khởi ng Kinh , vĩ từ máy thu GPS -> Az1, EL1 ủ máy thu Gó nghiêng (EL2); Gó l bàn số (Az2) Az1-Az2>0 Điều khiển gó Az phải Điều khiển gó Az trái EL1-EL2>0 H nh 3.33 Hệ số khuếch đại mạch hệ số khuếch đại ngược Az1-Az2NG2 H nh 3.26 Hệ số khuếch đại mạch LNA hệ số khuếch đại ngược ổn ịnh H nh 2.7 Sơ đồ thuật toán bám kết hợp 2.3 Thiết kế hệ thống điều khiển anten Chuyển ổi A/D PC Vi xử lý Thu IF Điều khiển ng LNB Truyền ng EL, Az 3.3 Máy thu GPS Khuế h i Chuyển ổi A/D H nh 3.27 Hệ số phản xạ đầu vào đầu Giải pháp thiết kế mạch khuếch đại trung tần Cảm biến gó Az, EL H nh 2.9 Sơ đồ hệ thống điều khiển anten Cấu trú hệ thống iều khiển nten bám vệ tinh thể H nh 2.9 Tín hiệu thu từ vệ tinh kết h p với tín hiệu từ ảm biến, máy thu GPS vào vi xử lý ể truyền máy tính xử lý Th ng tin iều khiển trở l i ể iều khiển nten bám vệ tinh H nh 3.30 Kết mô tham số S Để mở r ng dải tần làm việ tăng hệ số khuế h i, giải pháp thiết kế m h khuế h i trung tần sử dụng m h khuế h i 17 H nh 3.20 Kết đo tạp âm mạch 3.2.3 Giải pháp thiết kế mạch LNA sử dụng hồi tiếp âm Để tăng r ng băng tần khuế h i giảm t p âm th tầng ề xuất thiết kế m h khuế h i sử dụng hồi tiếp âm, tầng thiết kế ể tăng hệ số khuế h i Kết m th m số ủ m h khuế h i thể h nh s u: 2.4 Thiết kế giải thuật điều khiển động 2.4.1 Mạch điều khiển động Để iều khiển ng m t hiều quay thuận nghị h t sử dụng m h ầu H, giải pháp ây sử dụng tr nsistor ng suất BJT lo i NPN 2SC2581 lo i PNP 2SA1106 kết h p IC ghép qu ng 4N35 h ly phần iều khiển với m tơ iều khiển kênh 2.4.2 Nâng cao chất lƣợng sử dụng luật điều khiển mờ PID Để hệ thống iều khiển t th m số tối u th i gi n áp ứng nh nh, iều hỉnh nhỏ nhất, triệt tiêu s i lệ h tĩnh, nâng o tính ổn ịnh, phần ề xuất sử dụng b iều khiển PID m B iều khiển PID m tối u th m số KP, KI, KD ủ b iều khiển PID Sơ b iều khiển PID m thể H nh 2.12 Fuzzy de/dt K’P K’I ysp e B K’D iều khiển PID u Đối t ng y -1 H nh 3.23 Kết mô tham số S H nh 2.12 Sơ đồ khối điều khiển mờ PID Kết m phần mềm M tl b sử dụng b iều khiển PID b iều khiển m PID hiển thị H nh 2.17 2.18 Kết o kiểm tr máy phân tí h m ng Ve tor network n lyzer 37369D với tham số ủ m h thể h nh vẽ d ới: 16 H nh 2.17 Đáp ứng điều khiển PID H nh 2.18 Đáp ứng điều khiển mờ PID 2.5 Thiết kế, chế tạo khối xử lý trung tâm 2.5.1 Thiết kế mạch xử lý trung tâm Trên sở sơ hệ thống ã thiết kế, tiến hành tổng h p sơ thiết kế khối xử lý trung tâm 2.5.2 Thiết kế hệ thống truyền động H nh 3.14 Hệ số tạp âm mạch khuếch đại tỉ số sóng đứng Kết o th m số ủ m h thể h nh vẽ d ới: H nh 3.17 Hệ số khuếch đại mạch LNA hệ số S12 Hình 2.24 Sơ đồ bố trí hệ thống truyền động Hệ thống truyền ng b o gồm ấu bánh răng, ng DC, ấu en oder bố trí ể iều khiển nten theo h ớng Hệ thống truyền ng thự iều khiển nten qu y gó 3600 theo gó ph ơng vị 900 theo gó ngẩng 10 H nh 3.18 Hệ số phản xạ đầu vào đầu 15 3.2.2 Giải pháp thiết kế mạch khuếch đại tạp âm thấp Giải pháp thiết kế m h khuế h i t p âm thấp ề xuất ó sử dụng th m số tối u ủ tr nsistor t p âm ể giảm hệ số t p âm mứ nhỏ Để tăng r ng dải tần tăng hệ số khuế h i, luận án ề xuất sử dụng m h khuế h i tầng ghép nối tiếp với tần số khuế h i trung tâm lệ h nh u Tầng 3,7GHz tầng 3,9GHz M h thiết kế thể H nh 3.12 H nh 3.12 Sơ đồ mạch khuếch đại tạp âm thấp tầng Kết m th m số ủ m h khuế h h nh s u: i thể Kết đo đạc thử nghiệm Trung tâm iều khiển phần mềm ài ặt máy tính PC Phần mềm iều khiển viết ng n ngữ Visu l C++ ó gi o diện nh H nh 2.27 Phần mềm thự kết nối tr o ổi th ng tin hiều giữ máy tính hệ thống truyền ng nten qu COM 2.6 Hình 2.26 Phần mềm điều khiển cài đặt máy tính Kết o mứ tín hiệu thu s u tá h sóng ủ máy thu áp dụng thuật toán bám b thể H nh 2.28 H nh 3.13 Kết mô tham số S Hình 2.28 Mức tín hiệu thu sử dụng thuật toán bám bước Th i gi n thự tr nh t m kiếm khoảng vài ms ến vài s tùy theo gó dị h huyển so với vị trí b n ầu 14 11 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG THU VỆ TINH BĂNG C Hình 2.29 Mức tín hiệu thu sử dụng thuật toán bám vòng hở N i dung h ơng i nghiên ứu giải pháp ể thiết kế, hế t o hệ thống thu vệ tinh tần băng C ó nh y o, băng tần dải ng r ng ứng dụng ho hệ thống thu iều khiển bám vệ tinh 3.1 Thiết kế sơ đồ hệ thống thu Sơ hệ thống thu vệ tinh b o gồm thành phần hính ó là: B thu ổi tần nhiễu thấp LNB băng C b thu băng L Sơ thiết kế thể H nh 3.1 H nh 3.2 LNA H nh 2.29 thể kết o mứ tín hiệu thu sử dụng Lọ dải BPF-1 Tr n Lọ dải BPF-2 KĐ IF R băng L thuật toán bám vòng hở Th i gi n bám hỉ òn khoảng 0.5s tùy thu vào hính xá ủ thiết bị thu GPS, thiết bị ảm biến Vào băng C Dao ng n i H nh 3.1 Bộ thu đổi tần nhiễu thấp băng C Băng L LNA Tr n KĐ IF AM/PM Giải ĐC Giải ĐC IQ Tổng h p tần số Giải mã H nh 2.30 Mức tín hiệu thu sử dụng thuật toán bám kết hợp H nh 2.30 thể kết o mứ tín hiệu thu sử dụng thuật toán bám kết h p Th i gi n bám rút ngắn t ơng thống sử dụng thuật toán bám vòng hở với hất l ịnh 12 ơng với hệ ng tín hiệu ổn KĐ Đầu r I/Q TB ầu uối H nh 3.2 Hệ thống thu vệ tinh băng L 3.2 Nghiên cứu giải pháp thiết kế mạch tạp âm thấp 3.2.1 Mạch khuếch đại siêu cao tần Khi thự phối h p trở kháng tốt th ng suất truyền từ nguồn ho ến tải t giá trị ự i òn tổn thất ng truyền ự tiểu Phối h p trở kháng giúp ải thiện tỷ số tín hiệu/t p nhiễu ủ hệ thống hệ thống sử dụng phần tử nh y ảm nh nten, b khuế h i t p âm thấp v.v 13 [...]... khoảng vài ms ến vài s tùy theo gó dị h huyển so với vị trí b n ầu 14 11 CHƢƠNG 3 NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG THU VỆ TINH BĂNG C Hình 2.29 Mức tín hiệu thu sử dụng thu t toán bám vòng hở N i dung h ơng 3 i nghiên ứu á giải pháp ể thiết kế, hế t o hệ thống thu vệ tinh tần băng C ó nh y o, băng tần và dải ng r ng ứng dụng ho hệ thống thu iều khiển bám vệ tinh 3.1 Thiết kế sơ đồ hệ thống thu Sơ... thống thu Sơ ồ hệ thống thu vệ tinh b o gồm 2 thành phần hính ó là: B thu ổi tần nhiễu thấp LNB băng C và b thu băng L Sơ ồ thiết kế thể hiện trên H nh 3.1 và H nh 3.2 LNA H nh 2.29 thể hiện kết quả o mứ tín hiệu thu khi sử dụng Lọ dải BPF-1 Tr n Lọ dải BPF-2 KĐ IF R băng L thu t toán bám vòng hở Th i gi n bám hỉ òn khoảng 0.5s tùy thu vào hính xá ủ thiết bị thu GPS, và thiết bị ảm biến Vào băng C Dao... 2.5 Thiết kế, chế tạo khối xử lý trung tâm 2.5.1 Thiết kế mạch xử lý trung tâm Trên ơ sở sơ ồ hệ thống ã thiết kế, tiến hành tổng h p sơ ồ thiết kế khối xử lý trung tâm 2.5.2 Thiết kế hệ thống truyền động H nh 3.14 Hệ số tạp âm của mạch khuếch đại và tỉ số sóng đứng Kết quả o á th m số ủ m h thể hiện trên h nh vẽ d ới: H nh 3.17 Hệ số khuếch đại của mạch LNA và hệ số S12 Hình 2.24 Sơ đồ bố trí hệ thống. .. Bộ thu đổi tần nhiễu thấp băng C Băng L LNA Tr n KĐ IF AM/PM Giải ĐC Giải ĐC IQ Tổng h p tần số Giải mã H nh 2.30 Mức tín hiệu thu sử dụng thu t toán bám kết hợp H nh 2.30 thể hiện kết quả o mứ tín hiệu thu khi sử dụng thu t toán bám kết h p Th i gi n bám rút ngắn t ơng thống sử dụng thu t toán bám vòng hở với hất l ịnh 12 ơng với hệ ng tín hiệu ổn KĐ Đầu r I/Q TB ầu uối H nh 3.2 Hệ thống thu vệ tinh. .. 2.27 Phần mềm thự hiện kết nối tr o ổi th ng tin 2 hiều giữ máy tính và hệ thống truyền ng nten qu ổng COM 2.6 Hình 2.26 Phần mềm điều khiển cài đặt trên máy tính Kết quả o mứ tín hiệu thu s u tá h sóng ủ máy thu khi áp dụng thu t toán bám từng b ớ thể hiện trên H nh 2.28 H nh 3.13 Kết quả mô phỏng tham số S Hình 2.28 Mức tín hiệu thu sử dụng thu t toán bám từng bước Th i gi n thự hiện quá tr nh t m... của mạch 3.2.3 Giải pháp thiết kế mạch LNA sử dụng hồi tiếp âm Để tăng r ng băng tần khuế h i và giảm t p âm th tầng 1 ề xuất thiết kế m h khuế h i sử dụng hồi tiếp âm, tầng 2 thiết kế ể tăng hệ số khuế h i Kết quả m phỏng á th m số ủ m h khuế h i thể hiện ở á h nh s u: 2.4 Thiết kế giải thu t điều khiển động cơ 2.4.1 Mạch điều khiển động cơ Để iều khiển ng ơ m t hiều quay thu n nghị h t sử dụng m... số S12 Hình 2.24 Sơ đồ bố trí hệ thống truyền động Hệ thống truyền ng b o gồm ơ ấu bánh răng, ng ơ DC, ơ ấu en oder bố trí ể iều khiển nten theo 2 h ớng Hệ thống truyền ng thự hiện iều khiển nten qu y gó 3600 theo gó ph ơng vị và 900 theo gó ngẩng 10 H nh 3.18 Hệ số phản xạ đầu vào và đầu ra 15 3.2.2 Giải pháp thiết kế mạch khuếch đại tạp âm thấp Giải pháp thiết kế m h khuế h i t p âm thấp ề xuất ó là... nsistor về t p âm ể giảm hệ số t p âm ở mứ nhỏ nhất Để tăng r ng dải tần và tăng hệ số khuế h i, luận án ề xuất sử dụng m h khuế h i 2 tầng ghép nối tiếp với tần số khuế h i trung tâm lệ h nh u Tầng 1 là 3,7GHz và tầng 2 là 3,9GHz M h thiết kế thể hiện trên H nh 3.12 H nh 3.12 Sơ đồ mạch khuếch đại tạp âm thấp 2 tầng Kết quả m phỏng á th m số ủ m h khuế h ở á h nh s u: i thể hiện Kết quả đo đạc thử... TB ầu uối H nh 3.2 Hệ thống thu vệ tinh băng L 3.2 Nghiên cứu các giải pháp thiết kế mạch tạp âm thấp 3.2.1 Mạch khuếch đại siêu cao tần Khi thự hiện phối h p trở kháng tốt th ng suất truyền từ nguồn ho ến tải sẽ t giá trị ự i òn tổn thất trên ng truyền là ự tiểu Phối h p trở kháng sẽ giúp ải thiện tỷ số tín hiệu/t p nhiễu ủ hệ thống khá trong hệ thống sử dụng á phần tử nh y ảm nh nten, b khuế h i... khiển PID m thể hiện trên H nh 2.12 Fuzzy de/dt K’P K’I ysp e B K’D iều khiển PID u Đối t ng y -1 H nh 3.23 Kết quả mô phỏng tham số S H nh 2.12 Sơ đồ khối bộ điều khiển mờ PID Kết quả m phỏng trên phần mềm M tl b khi sử dụng b iều khiển PID và b iều khiển m PID hiển thị trên H nh 2.17 và 2.18 Kết quả o kiểm tr trên máy phân tí h m ng Ve tor network n lyzer 37369D với á tham số ủ m h thể hiện trên h