Nghiên cứu cải thiện chất lượng thông tin và mô phỏng hệ thống đài dẫn đường đa hướng sóng cực ngắn

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hcmute nghiên cứu cải thiện chất lượng thông tin và mô phỏng hệ thống đài dẫn đường đa hướng sóng, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Lê Nhật Bình
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Dũng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
• Đề tài: Cải Thiện Chất Lượng Thông Tin Và Mô Phỏng Hệ Thống Đài Dẫn Đường Đa Hướng Sóng Cực Ngắn
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LÝ LỊCH KHOA HỌC
• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.2. Một số kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.3. Mục đích của đề tài nghiên cứu
• 1.4. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu

Nghiên cứu về chất lượng thông tin trong hệ thống đài dẫn đường đa hướng là một lĩnh vực quan trọng trong ngành hàng không. Hệ thống này không chỉ đảm bảo an toàn cho các chuyến bay mà còn đóng vai trò thiết yếu trong việc quản lý không lưu. Việc cải thiện chất lượng thông tin từ các tín hiệu dẫn đường là cần thiết để giảm thiểu sai sót và nâng cao độ chính xác trong quá trình điều khiển. Đặc biệt, việc áp dụng công nghệ mới như công nghệ thông tin và các phương pháp xử lý tín hiệu hiện đại như biến đổi wavelet đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc triệt nhiễu và cải thiện độ chính xác của thông tin. Theo nghiên cứu, hệ thống dẫn đường cần được tối ưu hóa để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của ngành hàng không.

1.1. Mục đích nghiên cứu

Mục đích chính của nghiên cứu này là tìm hiểu và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thông tin trong hệ thống đài dẫn đường đa hướng. Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc mô phỏng tín hiệu phát và thu, cũng như đánh giá tác động của các loại nhiễu đến tín hiệu. Bên cạnh đó, việc ứng dụng công nghệ thông tin và các phương pháp xử lý tín hiệu như biến đổi wavelet sẽ được nghiên cứu nhằm cải thiện chất lượng thông tin thu được từ hệ thống. Điều này không chỉ giúp nâng cao độ chính xác mà còn đảm bảo an toàn cho các chuyến bay.

1.2. Nhiệm vụ nghiên cứu

Nhiệm vụ của nghiên cứu bao gồm việc phân tích và đánh giá các loại nhiễu tác động đến tín hiệu trong hệ thống đài dẫn đường. Nghiên cứu sẽ thực hiện mô phỏng hệ thống bằng phần mềm Matlab, từ đó đánh giá hiệu quả của các phương pháp xử lý tín hiệu. Việc áp dụng biến đổi wavelet sẽ được xem xét kỹ lưỡng để xác định khả năng triệt nhiễu và cải thiện chất lượng thông tin. Nghiên cứu cũng sẽ đề xuất các giải pháp nhằm tối ưu hóa hệ thống dẫn đường, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động của nó trong thực tế.

II. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong đề tài này bao gồm việc thu thập và phân tích tài liệu liên quan đến hệ thống dẫn đường và các phương pháp xử lý tín hiệu. Nghiên cứu sẽ sử dụng phần mềm Matlab để mô phỏng các tín hiệu phát và thu, đồng thời thực hiện các thuật toán triệt nhiễu. Việc áp dụng biến đổi wavelet sẽ được thực hiện để đánh giá hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng thông tin. Các kết quả thu được sẽ được phân tích và so sánh với các phương pháp khác để xác định tính ưu việt của phương pháp đã chọn.

2.1. Thu thập tài liệu

Quá trình thu thập tài liệu sẽ bao gồm việc tìm kiếm các nghiên cứu trước đây liên quan đến hệ thống dẫn đường và các phương pháp xử lý tín hiệu. Các tài liệu này sẽ cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc phân tích và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thông tin. Việc tổng hợp thông tin từ nhiều nguồn khác nhau sẽ giúp tạo ra cái nhìn tổng quan về tình hình nghiên cứu hiện tại trong lĩnh vực này.

2.2. Mô phỏng và phân tích

Mô phỏng hệ thống sẽ được thực hiện bằng phần mềm Matlab, cho phép tạo ra các tín hiệu phát và thu trong điều kiện thực tế. Các loại nhiễu sẽ được thêm vào tín hiệu để đánh giá tác động của chúng đến chất lượng thông tin. Sau đó, các thuật toán triệt nhiễu sẽ được áp dụng để cải thiện tín hiệu thu được. Kết quả sẽ được phân tích để xác định hiệu quả của các phương pháp xử lý tín hiệu, từ đó đưa ra các khuyến nghị cho việc cải thiện hệ thống.

III. Kết quả và ứng dụng

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng biến đổi wavelet trong xử lý tín hiệu có thể cải thiện đáng kể chất lượng thông tin trong hệ thống đài dẫn đường đa hướng. Các thử nghiệm cho thấy rằng việc triệt nhiễu hiệu quả giúp nâng cao độ chính xác của tín hiệu thu được, từ đó đảm bảo an toàn cho các chuyến bay. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các tham số trong quá trình xử lý có thể mang lại kết quả tốt hơn. Những kết quả này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có thể được ứng dụng thực tế trong việc cải thiện các hệ thống dẫn đường hiện có.

3.1. Đánh giá kết quả

Kết quả từ mô phỏng cho thấy rằng công nghệ thông tin và các phương pháp xử lý tín hiệu hiện đại có thể cải thiện đáng kể chất lượng thông tin trong hệ thống đài dẫn đường. Việc áp dụng biến đổi wavelet đã giúp triệt nhiễu hiệu quả, nâng cao độ chính xác của tín hiệu thu được. Các chỉ số đánh giá cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong việc xác định vị trí và hướng bay của máy bay, từ đó đảm bảo an toàn cho các chuyến bay.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong việc cải thiện các hệ thống dẫn đường hiện có, đặc biệt là trong ngành hàng không. Việc áp dụng các phương pháp xử lý tín hiệu như biến đổi wavelet có thể giúp nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của các hệ thống dẫn đường. Điều này không chỉ giúp đảm bảo an toàn cho các chuyến bay mà còn góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của ngành hàng không nói chung.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành hàng không đóng vai trò thiết yếu trong phát triển kinh tế, chính trị và xã hội toàn cầu, đồng thời đòi hỏi mức độ an toàn cao trong vận hành. Theo ước tính, hệ thống thông tin – dẫn đường – giám sát là thành phần không thể thiếu để đảm bảo an toàn cho các chuyến bay, giúp phi công và kiểm soát viên không lưu duy trì liên lạc và điều hướng chính xác. Trong đó, hệ thống đài dẫn đường đa hướng sóng cực ngắn (VOR) được sử dụng phổ biến nhất, cung cấp thông tin vị trí và phương vị cho máy bay dựa trên tín hiệu sóng cực ngắn phát từ mặt đất.

Tuy nhiên, tín hiệu thu được từ hệ thống VOR thường bị ảnh hưởng bởi các loại nhiễu như nhiễu trắng, nhiễu đa đường, và các tác động môi trường khác, làm giảm chất lượng thông tin và độ chính xác dẫn đường. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích, mô phỏng và cải thiện chất lượng tín hiệu thu được từ hệ thống đài dẫn đường đa hướng sóng cực ngắn bằng cách ứng dụng kỹ thuật biến đổi wavelet để triệt nhiễu hiệu quả.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mô phỏng hệ thống VOR và xử lý tín hiệu nhiễu trong môi trường truyền dẫn thực tế, sử dụng phần mềm Matlab trong giai đoạn 2013-2015 tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao độ tin cậy của hệ thống dẫn đường hàng không, góp phần đảm bảo an toàn bay và phát triển công nghệ xử lý tín hiệu trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử viễn thông hàng không.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: hệ thống đài dẫn đường đa hướng sóng cực ngắn (VOR) và kỹ thuật biến đổi wavelet trong xử lý tín hiệu.

1. Hệ thống đài dẫn đường đa hướng sóng cực ngắn (VOR):
   VOR phát tín hiệu sóng cực ngắn với hai thành phần chính là tín hiệu pha chuẩn (REF) và tín hiệu pha biến thiên (VAR) ở tần số 30Hz. Máy bay thu tín hiệu này để xác định phương vị so với đài phát. Hệ thống có ưu điểm về độ chính xác cao nhưng dễ bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng đa đường và nhiễu môi trường, làm giảm độ tin cậy của tín hiệu.

2. Biến đổi wavelet:
   Wavelet là phương pháp phân tích tín hiệu trong miền thời gian – tần số, khắc phục hạn chế của biến đổi Fourier truyền thống khi không thể biểu diễn đồng thời đặc tính thời gian và tần số. Biến đổi wavelet rời rạc (DWT) và biến đổi wavelet packet được sử dụng để phân tách tín hiệu thành các thành phần tần số khác nhau, từ đó áp dụng các thuật toán ngưỡng để triệt nhiễu hiệu quả.
   Các khái niệm chính bao gồm:

   • Nguyên lý bất định trong phân tích thời gian – tần số
   • Hàm wavelet mẹ và các hàm con (atom)
   • Phép biến đổi wavelet liên tục và rời rạc
   • Cây wavelet packet và không gian hàm phân rã tín hiệu
   • Phương pháp đặt ngưỡng cứng và ngưỡng mềm để loại bỏ nhiễu

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô phỏng và phân tích tín hiệu dựa trên phần mềm Matlab, với các bước chính:

• Nguồn dữ liệu: Tín hiệu phát và thu của hệ thống đài dẫn đường VOR được mô phỏng theo nguyên lý hoạt động thực tế, bao gồm tín hiệu pha chuẩn và pha biến thiên ở tần số 30Hz. Nhiễu trắng được thêm vào tín hiệu thu để mô phỏng môi trường truyền dẫn thực tế.

• Phương pháp phân tích:

  • Áp dụng biến đổi wavelet rời rạc và wavelet packet để phân tách tín hiệu thành các hệ số chi tiết và hệ số xấp xỉ ở các mức phân giải khác nhau.
  • Sử dụng thuật toán đặt ngưỡng (ngưỡng cứng và ngưỡng mềm) trên các hệ số chi tiết để triệt nhiễu.
  • So sánh tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) trước và sau khi xử lý để đánh giá hiệu quả.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mô phỏng tín hiệu với độ dài mẫu khoảng vài nghìn điểm dữ liệu, đủ để thể hiện đặc tính tín hiệu và nhiễu trong các điều kiện khác nhau.

• Timeline nghiên cứu: Từ tháng 4/2013 đến tháng 4/2015, bao gồm thu thập tài liệu, phân tích lý thuyết, lập trình mô phỏng, thử nghiệm và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Mô phỏng tín hiệu VOR và ảnh hưởng của nhiễu:
   Tín hiệu thu được từ hệ thống VOR khi có nhiễu trắng có tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) giảm đáng kể, trung bình khoảng 10-15 dB so với tín hiệu gốc không nhiễu. Nhiễu làm méo dạng sóng pha chuẩn và pha biến thiên, gây sai số trong xác định phương vị.

2. Hiệu quả triệt nhiễu bằng biến đổi wavelet:
   Sau khi áp dụng thuật toán biến đổi wavelet với các hàm wavelet như Haar, Coif5, Db10, Sym7, và Bior3, SNR của tín hiệu thu được cải thiện trung bình từ 5 đến 8 dB so với tín hiệu nhiễu ban đầu. Trong đó, hàm Sym7 và Bior3 cho kết quả triệt nhiễu tốt nhất với SNR tăng lên khoảng 18-20 dB.

3. So sánh ngưỡng cứng và ngưỡng mềm:
   Ngưỡng mềm cho kết quả khử nhiễu mượt mà hơn, giảm thiểu các dao động giả tạo trong tín hiệu tái tạo, trong khi ngưỡng cứng có thể giữ lại nhiều chi tiết tín hiệu hơn nhưng dễ gây méo dạng. Tỷ lệ cải thiện SNR của ngưỡng mềm cao hơn khoảng 10% so với ngưỡng cứng.

4. Ảnh hưởng của mức phân tách wavelet:
   Mức phân tách wavelet từ 3 đến 5 được thử nghiệm, mức 4 cho hiệu quả tối ưu trong việc cân bằng giữa triệt nhiễu và giữ lại chi tiết tín hiệu, với SNR cải thiện khoảng 7 dB so với mức 3 và giảm thiểu mất mát thông tin so với mức 5.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô phỏng cho thấy biến đổi wavelet là công cụ hiệu quả trong việc triệt nhiễu tín hiệu VOR, đặc biệt trong môi trường nhiễu trắng phức tạp. Việc lựa chọn hàm wavelet phù hợp và mức phân tách tối ưu đóng vai trò quyết định đến chất lượng xử lý tín hiệu. So với các phương pháp truyền thống như biến đổi Fourier cửa sổ, biến đổi wavelet cung cấp khả năng phân tích đồng thời thời gian và tần số, giúp nhận diện và loại bỏ nhiễu chính xác hơn.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với báo cáo của các nhà khoa học về ưu điểm của phương pháp ngưỡng wavelet trong xử lý tín hiệu nhiễu trắng Gauss. Việc sử dụng phần mềm Matlab giúp mô phỏng chi tiết và trực quan, hỗ trợ đánh giá hiệu quả qua các biểu đồ SNR và dạng sóng tín hiệu trước – sau xử lý.

Các biểu đồ minh họa có thể bao gồm:

• Biểu đồ dạng sóng tín hiệu pha chuẩn và pha biến thiên trước và sau khi triệt nhiễu.
• Biểu đồ SNR theo từng hàm wavelet và mức phân tách.
• Bảng so sánh tỷ số tín hiệu trên nhiễu giữa các phương pháp ngưỡng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng biến đổi wavelet trong hệ thống dẫn đường hàng không:
   Triển khai thuật toán triệt nhiễu wavelet trực tiếp trên thiết bị thu tín hiệu VOR để nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của thông tin dẫn đường, hướng tới cải thiện tỷ số tín hiệu trên nhiễu ít nhất 5 dB trong vòng 1-2 năm.

2. Phát triển phần mềm mô phỏng và đào tạo:
   Xây dựng phần mềm mô phỏng dựa trên Matlab hoặc các nền tảng tương tự để phục vụ đào tạo kỹ thuật viên và nghiên cứu sinh trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử viễn thông hàng không, hoàn thiện trong 12 tháng.

3. Nghiên cứu mở rộng xử lý nhiễu đa dạng:
   Mở rộng nghiên cứu áp dụng biến đổi wavelet cho các loại nhiễu khác như nhiễu đa đường, nhiễu tần số cố định, nhằm nâng cao khả năng thích ứng của hệ thống trong môi trường thực tế, thực hiện trong 3 năm tiếp theo.

4. Tích hợp công nghệ xử lý tín hiệu hiện đại:
   Kết hợp biến đổi wavelet với các phương pháp học máy hoặc trí tuệ nhân tạo để tự động điều chỉnh ngưỡng triệt nhiễu, tối ưu hóa hiệu quả xử lý tín hiệu trong thời gian thực, triển khai thử nghiệm trong 2 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư và chuyên gia kỹ thuật hàng không:
   Nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp nâng cao chất lượng tín hiệu dẫn đường, cải thiện an toàn bay và hiệu quả vận hành hệ thống dẫn đường vô tuyến.

2. Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật điện tử viễn thông:
   Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo trong giảng dạy và nghiên cứu về xử lý tín hiệu, biến đổi wavelet và mô phỏng hệ thống dẫn đường.

3. Nhà phát triển phần mềm mô phỏng kỹ thuật:
   Áp dụng các thuật toán và mô hình mô phỏng tín hiệu trong phát triển phần mềm đào tạo và thử nghiệm thiết bị hàng không.

4. Cơ quan quản lý và bảo trì thiết bị hàng không:
   Tham khảo để nâng cao hiệu quả kiểm tra, bảo trì và cải tiến hệ thống đài dẫn đường, đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác.

Câu hỏi thường gặp

1. Biến đổi wavelet khác gì so với biến đổi Fourier trong xử lý tín hiệu?
   Biến đổi wavelet cung cấp phân tích đồng thời về thời gian và tần số, giúp nhận diện các đặc điểm tín hiệu thay đổi theo thời gian, trong khi biến đổi Fourier chỉ phân tích tần số mà không thể hiện được đặc tính thời gian.

2. Tại sao cần sử dụng ngưỡng mềm thay vì ngưỡng cứng trong triệt nhiễu?
   Ngưỡng mềm giúp giảm thiểu các dao động giả tạo và méo dạng tín hiệu sau khi xử lý, mang lại tín hiệu tái tạo mượt mà hơn, phù hợp với các tín hiệu có đặc tính liên tục như tín hiệu VOR.

3. Phần mềm Matlab có ưu điểm gì trong mô phỏng hệ thống dẫn đường?
   Matlab hỗ trợ ngôn ngữ cấp cao, có nhiều hàm xử lý tín hiệu và mô phỏng, giúp lập trình nhanh, trực quan và dễ dàng kiểm tra các thuật toán xử lý tín hiệu phức tạp.

4. Mức phân tách wavelet ảnh hưởng thế nào đến kết quả triệt nhiễu?
   Mức phân tách quyết định độ phân giải tần số của tín hiệu phân tích, mức quá thấp không triệt nhiễu hiệu quả, mức quá cao có thể làm mất mát chi tiết tín hiệu, mức trung bình (khoảng 4) là tối ưu cho tín hiệu VOR.

5. Có thể áp dụng phương pháp này cho các hệ thống dẫn đường khác không?
   Có, kỹ thuật triệt nhiễu bằng biến đổi wavelet có thể mở rộng ứng dụng cho các hệ thống dẫn đường vô tuyến khác và các thiết bị điện tử viễn thông chịu ảnh hưởng nhiễu tương tự.

Kết luận

• Luận văn đã mô phỏng thành công hệ thống đài dẫn đường đa hướng sóng cực ngắn và phân tích ảnh hưởng của nhiễu trắng lên tín hiệu thu.
• Ứng dụng biến đổi wavelet với thuật toán đặt ngưỡng đã cải thiện đáng kể tỷ số tín hiệu trên nhiễu, nâng cao chất lượng thông tin dẫn đường.
• Kết quả cho thấy hàm wavelet Sym7 và Bior3 cùng mức phân tách 4 là lựa chọn tối ưu cho xử lý tín hiệu VOR.
• Phương pháp ngưỡng mềm được ưu tiên do khả năng giữ lại chi tiết tín hiệu và giảm méo dạng sau xử lý.
• Đề xuất tiếp tục phát triển ứng dụng thực tế và mở rộng nghiên cứu xử lý các loại nhiễu khác, đồng thời tích hợp công nghệ mới để nâng cao hiệu quả xử lý tín hiệu.

Triển khai thử nghiệm thuật toán trên thiết bị thực tế và phát triển phần mềm đào tạo chuyên sâu. Đề nghị các đơn vị nghiên cứu và đào tạo trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử viễn thông hàng không phối hợp để ứng dụng kết quả nghiên cứu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan Có thể áp dụng kỹ thuật triệt nhiệt bằng wavelet cho các thiết bị điện tử vô tuyến khác, không chỉ phục vụ cho các hệ thống dẫn đường hàng không. Là công cụ hoặc tài liệu tham khảo cho các công trình khoa học khác. Lê Nhật Bình 7 Luan van Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương này trình bày tổng quan về đài dẫn đường đa hướng sóng cực ngắn, phân tích các loại nhiễu tác động vào hệ thống, giới thiệu về kỹ thuật biến đổi wavelet.1 Đài dẫn đường đa hướng sóng cực ngắn 2.1 Giới thiệu Đài dẫn đường đa hướng sóng cực ngắn trên mặt đất phát các tín hiệu chuẩn để thiết bị đồng bộ trên máy bay (máy thu VOR) xác định vị trí của mình so với điểm đặt đài.

1: Hệ thống đài Vor. Tham số vị trí được xác định là bán kính hay phương vị và hướng về đài, không phụ thuộc vào hướng chuyển động thực tế của máy bay. Ưu điểm của hệ thống dẫn đường VOR: • Độ chính xác của thông tin vị trí (phương vị hay hướng về đài) cao. • Cho phép thiết lập mạng đài VOR trên các đường bay cố định.

Nhược điểm của hệ thống dẫn đường VOR: Lê Nhật Bình 8 Luan van Chương 2: Cơ sở lý thuyết. • Chịu ảnh hưởng của hiệu ứng đa đường: sai số xác định vị trí tăng khi máy bay nhận được đồng thời tín hiệu trực tiếp từ đài VOR và tín hiệu của đài VOR phản xạ từ địa vật như nhà cửa, núi đồi … • Dễ bị tác động của tín hiệu nhiễu. • Cự ly hoạt động phụ thuộc vào tầm nhìn thấy trực tiếp và công suất phát xạ của đài. • Không thuận tiện cho phi công khi điều khiển máy bay theo đường bay tự do.

• Độ chính xác giảm khi khoảng cách từ máy bay tới điểm đặt đài tăng.2 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động của trạm VOR dựa theo sự sai pha giữa hai tín hiệu 30Hz được điều chế với sóng mang, tín hiệu thứ nhất là tín hiệu pha chuẩn không thay đổi ở mọi phương vị trong vòng tròn 360 độ ký hiệu là REF và tín hiệu thứ hai có pha thay đổi ký hiệu là VAR, tại hướng bắc từ pha của tín hiệu 30Hz REF trùng với pha của tín hiệu 30Hz VAR. 2: Nguyên lý hoạt động của đài Vor. Lê Nhật Bình 9 Luan van Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Tín hiệu pha chuẩn có được nhờ điều biên sóng mang với tín hiệu hình sin 30Hz.

Tín hiệu điều biên này được bức xạ đẳng hướng trong mặt phẳng ngang nhờ anten sóng mang trung tâm. Đồ thị bức xạ là hình tròn và các thông số trong tín hiệu 30Hz REF này thu được trên máy bay có pha không phụ thuộc phương vị của máy bay. 3: Giãn đồ bức xạ tín hiệu pha chuẩn. Tín hiệu pha biến thiên được tạo ra từ sóng mang phụ điều tần 9660Hz đem điều chế biên độ vào sóng mang.

Sự điều biên sóng mang này thường gọi là điều chế không gian vì nó được hình thành bằng cách cộng trong không gian tín hiệu sóng mang bức xạ đẳng hướng và các tín hiệu biên trên và biên dưới được bức xạ riêng rẽ từ vòng tròn của các anten biên tần. Các tín hiệu biên trên và biên dưới chuyển đổi qua mức trung bình, 9660Hz trên và dưới sóng mang tương ứng và khi cộng thêm tín hiệu pha đúng vào sóng mang sẽ tạo ra tín hiệu kết quả được điều biên ở 9660Hz. Sóng mang phụ được điều tần với tín hiệu 30Hz. Các tín hiệu biên tần được phân bổ lần lượt tới và bức xạ từ 48 anten biên tần giống như cách mô phỏng 2 anten đối xứng nhau qua đường kính, quay ngược chiều kim đồng hồ theo đường tròn của vòng anten biên tần với tốc độ 30 vòng/s, với 1 anten bức xạ tín hiệu biên trên và một cái bức xạ tín hiệu biên dưới.

Vì chiều dài hiệu dụng đường quay giữa các nguồn phát biên tần quay và khoảng cách điểm thu biến đổi với tốc độ 30Hz nên tần số quan sát của các tín hiệu biên tần cũng biến đổi ở tốc độ 30Hz (chẳng hạn các biên tần) và vì thế tín hiệu sóng mang phụ được điều tần ở tốc độ 30Hz. Độ dịch dần tỷ lệ với đường kính vòng anten biên tần thể hiện qua bước sóng ở tần số hoạt động. Nếu đặt đường kính tới 44 feet (13,4m) sẽ tạo ra độ di tần đỉnh Lê Nhật Bình 10 Luan van Chương 2: Cơ sở lý thuyết. là 480Hz ở tần số 113,85MHz; 454Hz ở 108 MHz và 497Hz ở 118MHz.4 mô tả một phổ cao tần điển hình của trạm VOR ở tần số hoạt động fc.

Tỷ lệ dịch tần tương ứng biến đổi từ 15,13 ở 108 MHz tới 16,57 ở 118 Mhz. 4: Phổ cao tần của đài Vor. Độ dịch tần số được xác định bằng công thức: fd = ω.1) Với: fd tương ứng độ dịch tần (Hz). ω tương ứng vận tốc góc của tín hiệu (30Hz).

λ tương ứng đường kính của vòng tròn trong chiều dài sóng. (có thể hiểu tương đương là : Rd=đường kính/λ =13. π = 3,14 Do đó công thức (2.1) được viết dưới dạng sau fd = ω.2) Tỷ lệ lệch (chỉ số điều tần) được xác định bằng công thức: rd = fd/30 (2.3) Lê Nhật Bình 11 Luan van Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Ở máy thu trên máy bay, tín hiệu 30Hz được tách ra từ sóng mang phụ 9960Hz FM.

Pha của tín hiệu 30Hz thứ hai này biến thiên tuyến tính với sự biến đổi của góc phương vị tại điểm thu, cứ góc phương vị biến đổi 10, pha của tín hiệu pha biến thiên cũng thay đổi 10. Năng lượng bức xạ liên tiếp tiếp của các anten biên tần và điều chế biên độ 30Hz của sóng mang có mối quan hệ thời gian với nhau, vì thế các tín hiệu 30Hz pha chuẩn và pha biến thiên có trùng pha là 00 theo hướng từ trường từ trạm VOR. Khi điểm thu chuyển động theo chiều kim đồng hồ vòng quanh trạm, tín hiệu pha thay đổi bắt đầu sớm pha so với tín hiệu pha chuẩn (30Hz AM). Ví dụ quan sát viên ở hướng Tây trạm VOR sẽ thấy tín hiệu 30Hz FM sớm pha hơn tín hiệu 30Hz AM là 2700.

Máy thu trên máy bay xác định sự khác pha giữa hai tín hiệu 30Hz và vì thế nó có liên hệ về độ tới trạm, khí đó xác định được số độ nhờ tín hiệu 30Hz AM chậm pha hơn tín hiệu 30 Hz FM.3 Sơ đồ khối đơn giản hệ thống. Máy phát (chính và dự phòng) gồm một khối tạo tần số, khối khuếch đại công suất cao tần CSB , bộ lọc thông thấp, bộ ghép định hướng, vỉ mạch tạo tín hiệu âm tần, 2 khối tạo tín hiệu biên tần và 2 khối lấy mẫu tín hiệu cao tần. Khối tạo tần số tạo 3 tín hiệu cao tần liên hệ với nhau cung cấp cho trạm DVOR. Tín hiệu cao tần sóng mang trên kênh điều khiển khối khuếch đại công suất cao tần.

Tín hiệu cao tần biên trên và biên dưới điều khiển 2 khối tạo tín hiệu biên tần. Khối khuếch đại công suất cao tần khuếch đại và điều chế tín hiệu cao tần sóng mang tới mức đầu ra hoạt động. Khối này có 3 phiên bản: phiên bản 1 là 030363-001 gồm 5 khối nhỏ, phiên bản 2 là 030363-003 và 3 là 030363-003 gồm 4 khối nhỏ và chỉ khác nhau ở cực nguồn của transistor đầu ra cuối cùng. Khối lọc thông thấp gồm một mạch lọc 4 cực để: triệt hết các hài tạp từ tín hiệu sóng mang cao tần.

Bộ lọc cũng lấy mẫu phần năng lượng cao tần sử dụng như tín hiệu sửa sai sau đó hồi tiếp về khối tạo tần số. Lê Nhật Bình 12 Luan van Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Bộ ghép hai hướng gồm 1 mẫu sóng mang tới và phản xạ. Sóng tới và sóng phản xạ được lấy mẫu trực tiếp đưa tới khối giám sát cao tần sử dụng cho mạch tách sóng và mạch xử lý phân tích.

Khối giám sát cao tần có chức năng như một bộ khuếch đại/tách sóng cao tần RF và phân luồng tín hiệu cao tần tách sóng. Khối này cũng bao gồm tải giả cho tín hiệu sóng mang cao tần máy phát dự phòng. ở các thế hệ trước, khối này bao gồm tải giả cho 4 tín hiệu biên tần. Thế hệ hiện nay không có tải giả bên trong khối.

Các tải giả cho 4 tín hiệu biên tần được thay đổi gắn trực tiếp trên các rơle chuyển đổi. Vỉ mạch tạo tín hiệu âm tần tạo và xử lý tất cả các tín hiệu điều chế phát ra từ máy phát DVOR và tạo ra tín hiệu điều khiển mức công suất và các tín hiệu điều khiển pha cần thiết cho hoạt động máy phát và khối chuyển mạch. Nó cũng phụ trách việc giám sát hoạt động của máy phát. Hệ thống VOR sử dụng 2 khối tạo tín hiệu biên tần cho mỗi máy phát.

Mỗi bộ gồm 2 vỉ mạch khuếch đại biên tần và 2 vỉ mạch điều khiển biên tần. Bộ tạo tín hiệu biên tần khuếch đại tín hiệu cao tần biên tần từ bộ tạo tần số tới các mức công suất hoạt động được. Nó cũng đưa ra tín hiệu sai pha và biên độ điều khiển méo trong tín hiệu cao tần biên tần. Lê Nhật Bình 13 Luan van Chương 2: Cơ sở lý thuyết.

CARRIER TRANSMITTER ANTENNA (MAIN/STANDBY) 108 TO SIDEBAND 118 MHz ANTENNAS 1-48 FREQUENCY CARRIER CSB POWER LOW PASS BI-DIRECTIONAL SYNTHESIZER AMPLIFIER FILTER COUPLPER A4/A20 A3/A19 A35/A36 DC1/DC2 30 Hz + REV 1020 Hz + VOICE + FWD DVOR COMMUTATOR DC LSB RF RF MONITOR USB RF A2 COMMUTATOR CCA USB SIN 360 Hz SIN 2A2/2A3 USB COS SIDEBAND AUDIO SIDEBAND SAMPLE GENERATOR GENERATOR LSB SIN ASSY A7/A23 360 Hz COS A5/A6/A21/A22 REV LSB COS A29/A30/A31/A32 ISO1 FWD REV ISO2 FWD REV ISO3 FWD REV FIELD ISO4 FWD MONITOR PIN DIODE DRIVER 2A1 DISPLAY MICROPHONE/VOICE INPUT SYSTEM CONTROL 1A1A1/1A1A2 AND IDENT SYNC INTERFACE TO DME PROCESSOR MONITOR FIELD DETECTOR VIDEO TERMINAL (SCIP) A8/A24 2A6A1/2A6A2 AUDIO OUT 1150-151 Hình 2. 5: Sơ đồ khối đơn giản hệ thống Vor. Lê Nhật Bình 14 Luan van Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Khối lấy mẫu biên tần trộn một phần của 2 tín hiệu cao tần USB hoặc 2 tín hiệu LSB để tạo ra tín hiệu hồi tiếp sửa sai hồi tiếp mà nó gửi về khối tạo tần số.

Phần xử lý điều khiển hệ thống RMS đảm nhiệm tất cả yêu cầu điều khiển, liên lạc và thông tin cho hệ thống DVOR. Hai bộ tách sóng trường tách tín hiệu cao tần bức xạ thu được từ anten giám sát trường. Các bộ tách sóng gửi tín hiệu của chúng tới các bộ giám sát VOR để xử lý và phân tích. Ở các thế hệ cũ, khối này đặt trong cabin điện tử.