Luận án Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng phát hiện mục tiêu cho hệ thống ra đa biển tầm xa sóng bề mặt

f t j Af t
j B t T j f t
nb nbS t P e e e e
    
− − − − 
 = +
 (2.26) 
2
0 00
12 2
( ) /2
1 1
0
( )
sc sc
p
g g
Nj Af t j Af t
j B t nT Tj f t
Nnb nb
n
S t P e e e e
    
−− − − − − 
=
 = +
 (2.27) 
Tiếp theo, dựa vào tính chất xuất hiện liên tục trong một khoảng cự ly dài, tương 
ứng với khoảng trễ τnb ÷ τne, phương trình (2.27) được viết đầy đủ cho một vùng nhiễu 
biển bậc nhất * 1( )NnbS t như phương trình (2.28): 
2
0 00
1
12 2
( ) /2* *
1
0
( )
nesc sc
i p
nb
i nb
g g
Nj Af t j Af t
j B t nT Tj f t
Nnb
n
S t P e e e e
 
    
 
−− − − − − 
= =
 = +
  (2.28) 
Trong đó giá trị năng lượng 
1
*
nb
P cần phải được tính theo dải cự ly tương ứng với 
48 
các vị trí tồn tại nhiễu biển bậc nhất như (2.29) với  i nb ne   : 
( )
2
* 3
1 23 2
1
0.004 0.996cos (1 )
4 2 4
0,0114
(4 ) 0.755
S
t r t
nb
ms p i
m
P G G R
P
L L c R
 
 
  = 
− 
+ + + =
− 
 (2.29) 
Với phương trình toán học (2.28), tín hiệu phản xạ của nhiễu biển bậc nhất khi 
sử dụng tín hiệu phát xạ FMCW theo qui luật LFM đã được mô tả tường minh (công 
suất tính theo (2.29)) với đầy đủ các tham số liên quan và ảnh hưởng như tần số 
Bragg, diện tích phản xạ hiệu dụng, tham số hệ thống HFSWR, hướng gió (so với 
hướng quan sát), dòng chảy, cự ly phát hiện. 
+ Nhiễu biển bậc hai 
Thành phần nhiễu biển còn lại, được xác định nhờ phương án hình học như Hình 
2.8 [21]. Trong đó, mô hình tính toán giả định nhiễu bậc hai do sự xếp chồng của hai 
sóng hướng theo k1 và k2. Các giá trị liên quan theo hình học gồm: 1 2 02k k k+ = − . Góc 
θ2 giữa 2k và - 0k có thể tính theo góc θ1 giữa 1k và - 0k :
( )1 11
2
2
sin
sin
k
k

 −= − . RCS 
của nhiễu biển bậc hai Pnb2 được xác định theo (2.30): 
( )
2
4 2
2 0 1 1 1 2 2 2
1, 2 1 0
1 1 2 2 1 1 1
, ( , ) ( , )
( )
d c
m m
k D k m D k m
m gk m gk k dk d
       
  
= − 
=  + + + + 
− −
 
 (2.30) 
Hình 2.8. Mô hình tương đương các dạng sóng biển gây ra nhiễu biển bậc 2 
Dấu tích phân thể hiện sự tổng quát của các giá trị có thể của vector sóng k và, θ. 
49 
Các thành phần sóng vuông góc hay tiếp tuyến với các vành cự ly đều được bao gồm 
trong (2.30). Với Hàm D(k,ψ) tính như (2.23). Hàm Γc là tham số tổng hợp của ra đa 
liên quan đến các giới hạn về điện từ trường và thủy động học được tính theo công 
thức (2.31) [19]: 
2 1
2 1
2
0 12
0
1
2 cos( ) 2
2 cos( )
1
k k
c
k k
k k
k
k
 
 
 − +
  =
−
+
 (2.31) 
Như đã đề cập tại Chương 1, các thành phần nhiễu điện ly, nhiễu môi trường đều 
có những giải pháp loại bỏ riêng biệt. Do đó khi xây dựng tín hiệu đặc trưng trong 
HFSWR, các thành phần sẽ gồm tín hiệu phản xạ từ mục tiêu, nhiễu biển và nhiễu 
ngẫu nhiên. Trong đó nhiễu biển có thể coi là tổng của nhiễu biển bậc nhất và bậc 
hai. Từ (2.30), (2.31) có thể thấy, nhiễu biển bậc hai phụ thuộc trạng thái bất định 
liên tục của mặt biển, việc mô phỏng nhiễu biển bậc hai vì thế không mang lại ý nghĩa 
thực tiễn. Các minh họa hoặc dữ liệu về nhiễu biển bậc 2 chủ yếu sử dụng dữ liệu 
thực tế của các hệ thống đang hoạt động [16]. Trong [63], nhiễu biển bậc hai có tính 
chất liên tục và xuất hiện tại tất cả các ô ra đa, thành phần nhiễu biển bậc hai không 
có tính chất đột biến rõ nét như nhiễu biển bậc nhất. Từ (2.22) có thể thấy tín hiệu 
nhiễu biển bậc nhất sẽ có phổ Doppler dạng hai vạch tại hai tần số cộng hưởng đối 
xứng. Mức năng lượng của nhiễu biển bậc nhất vượt trội (nhiễu đột biến), bất định 
và là nguyên nhân gây ra sự suy giảm chính tại các bộ phát hiện của HFSWR [81], 
[82], [84]. Vì thế sử dụng mô hình gồm mục tiêu, nhiễu biển bậc nhất trong các tính 
toán xử lý phát hiện mục tiêu đóng vai trò quan trọng và đảm bảo tính tổng quát cần 
thiết phục vụ cho hướng nghiên cứu bộ phát hiện trong môi trường nhiễu đột biến. 
Tín hiệu mô phỏng số phục vụ cho các nghiên cứu xử lý tín hiệu trong HFSWR có 
thể được thể hiện qua công thức: 
( ) ( ) * 1( ) ( )HFSWR NRX NnbRX t t t n t= + +S S (2.32) 
Trong đó: 
- ( )NRX tS : Các tín hiệu phản xạ từ các mục tiêu với tham số cự ly, dịch tần 
50 
Doppler, độ giãn nước D khác nhau; 
- *
1( )Nnb tS : Tín hiệu phản xạ của nhiễu biển bậc nhất tại các miền cự ly xuất hiện 
và trạng thái biển khác nhau; 
- n(t) : giá trị tạp nhiễu ngẫu nhiên.Thành phần tạp ngẫu nhiên được đưa vào 
nhằm giả lập sự thăng giáng của tín hiệu thu thực tế. 
Công thức (2.32) đã hoàn thiện được việc mô tả tín hiệu thu trong HFSWR phục 
vụ cho quá trình nghiên cứu thay vì chỉ sử dụng được mô tả diện tích phản xạ hiệu 
dụng của nhiễu biển [85] hoặc sử dụng các dữ liệu tĩnh thực tế [16], [62]. Mô hình 
tuyến xử lý hoàn thiện là một công cụ hữu hiệu trong quá trình nghiên cứu HFSWR, 
sự hiệu quả được thể hiện qua: 
+ Thứ nhất, phương trình mô tả các tín hiệu, nhiễu đảm bảo tính tổng quát với 
các tham số bất định như cự ly, hướng gió, hướng và tốc độ dòng chảy bề mặt biển; 
+ Thứ hai, các công thức, phương trình được xây dựng phù hợp với mô hình tuyến 
xử lý tín hiệu, đảm bảo áp dụng trong nghiên cứu và đánh giá kết quả nghiên cứu. 
2.3. Mô hình toán xử lý tín hiệu 
Cấu trúc kênh xử lý tín hiệu được mô tả tại Mục 2.1, quá trình xử lý biến đổi tín 
hiệu thu tạo đầu vào cho khâu xử lý phát hiện là nội dung chính trong mục này. Các 
tín hiệu được biến đổi theo các mô hình toán được thể hiện trên Hình 2.9. 
Các mô hình toán theo từng bước xử lý được xây dựng như sau: Tín hiệu phát 
trong một chu kỳ điều chế tần số là phần thực của STX(t) tại (2.7) như (2.33): 
2
0( ( )) cos 2TX TX
p
B
S t A f t t
T
 
= + + 
 (2.33) 
S TX(t)
V(f)
PHỐI HỢP
SRX(t)
ADC
Trộn tần
Lọc thông thấp
S IF (t)
FFT
Cự ly
Định 
dạng 
ma trận
FFT
Doppler
V(f)
T
Y(f)
Định 
dạng 
búp 
sóng
Y (f)
[θ]
Hình 2.9. Chuỗi xử lý biến đổi tín hiệu thu 
51 
Tương tự tín hiệu thu theo từng chu kỳ điều chế tần số được xác định theo phần 
thực. Vì các tín hiệu tại (2.32) có quan hệ cộng đại số tuyến tính, do đó các phép biến 
đổi được minh họa theo SRX(t) tại (2.12) như: 
( ) 20( ( )) cos 2 ( ) ( )RX r D
p
B
S t P f f t t
T
   
= + − + − + 
 (2.34) 
Tại bộ trộn tuyến thu tín hiệu phát và thu được nhân với nhau, tín hiệu tại đầu 
ra bộ trộn SMX(t) được thể hiện như: 
( )
( )
2
0
2
0
( ) cos 2
cos 2 ( ) ( )
MX TX r D
p
D
p
B
S t A P f f t t
T
B
f f t t
T
 
   
= + + + 
+ − + − + 
 (2.35) 
Áp dụng biểu thức lượng giác cos(x)cos(y) = 0.5(cos(x-y) + cos(x+y)), SMX(t) 
được biến đổi thành (2.36): 
( )
( ) ( )
2
0
2 2
0 0
( ) cos 2 2
2
cos 4 2 2 2 2
2
TX r
MX D
p p
TX r
D D
p p p
A P B B
S t f f t
T T
A P B B B
f f t t f f
T T T
   
    
= + + − + 
+ + + − + − + 
 (2.36) 
Thành phần thứ hai vế ở phải của (2.36) có tần số lớn gấp đôi thành phần thứ 
nhất, thành phần này bị loại bỏ sau bộ lọc thông thấp. Tín hiệu cấp tới các bộ biến đổi 
miền thời gian sang miền tần số là các tín hiệu miền trung tần SIF(t) như (2.37): 
( ) 20( ) cos 2 2
2
TX r
IF D
p p
A P B B
S t f f t
T T
   
= + + − 
 (2.37) 
Trong (2.37) có chứa thành phần sai lệch tần số 
p
B
f
T
 = thể hiện mối quan hệ 
τ với cự ly mục tiêu theo công thức (1.1). 
Các tín hiệu trung tần thu được đưa tới bộ biến đổi Fourier nhanh FFT-R để 
thực hiện chuyển đổi tín hiệu từ miền thời gian sang miền tần số V(f) . Đầu ra của 
FFT-R theo từng chu kỳ xác định thành phần sai lệch tần số để tính toán giá trị cự ly 
theo công thức chuẩn: 
52 
/2
2
/2
( ) ( )
T
j ft
IF
T
V f S t e dt −
−
= (2.38) 
Công thức (2.36) luôn tạo ra hai điểm ảnh đối xứng trong khi giá trị cự ly luôn 
có giá trị dương. Do đó với M điểm lấy mẫu sử dụng trong (2.37) chỉ M/2 mẫu được 
sử dụng để đưa vào sắp xếp chuyển vị ma trận. 
Tiếp theo, tại chu kỳ n các giá trị V(f) theo cự ly V(f)n = [Rn,1 Rn,2 Rn,M/2] được 
sắp xếp vào hàng n của ma trận theo cự ly, sau N chu kỳ ma trận dữ liệu thu được mô 
tả tại (2.39): 
1,1 1,2 1, 1, /2
2,1 2,2 2, 2, /2
, /2
,1 ,2 , , /2
,1 ,2 , , /2
... ...
... ..
..... ....... ... ....... ... ........
( )
... ...
..... ....... ... ....... ... ........
...
m M
m M
N M
n n n m n M
N N N m N M
R R R R
R R R R
V f
R R R R
R R R R
 =
 (2.39) 
Các thành phần theo cột của (2.48) mang thông tin về dịch tần Doppler của mục 
tiêu tại một ô cự ly. Bộ biến đổi FFT-D sử dụng các đầu vào dữ liệu của ô cự ly thứ 
r: ( )TrV f = [R1,k R2,k RN,k] với m = [1 M/2] theo công thức chuẩn (2.40) để tạo ra 
mảng dữ liệu hai chiều theo Cự ly,Doppler Y(f) : 
/2
2
/2
( ) ( ) ( )
N
T j ft
r k
N
Y f V f t e dt −
−
= (2.40) 
 Bước tiếp theo của quá trình xử lý sẽ xác định góc tới của tín hiệu mục tiêu nhờ 
các mô hình toán định dạng búp sóng (DBF). Phương pháp định dạng búp sóng đã 
được mô tả tại Mục 2.1 và thể hiện qua công thức (2.2). Để xây dựng mô hình toán 
cho giai đoạn DBF, thành phần điều khiển góc quét  được quan tâm và được mô tả 
bởi vectorquay như (2.41) [16]: 
 1 sin( ) 1, ( ),..., ( ) , ( )
T
M n jnkdz z z e − = = v (2.41) 
Trong đó: k là số sóng, d là khoảng cách giữa các phần tử trong ULA và là 
góc quét. Giả sử tín hiệu thu được tại phần tử ăng ten đầu tiên là s0(t) có dạng tổng 
quát tương tự như tín hiệu phát tại (2.5) được mô tả lại như (2.42): 
53 
2
0( ) ( )
cj f ts t Am t e
 += (2.42) 
Lúc này, tín hiệu thu của phần tử thứ m sẽ là (2.41) bị trễ một khoảng lan truyền 
trong mặt mở ăng ten 
sin
m
md
c

−
= như (2.43): 
m in
0 0 0( ) ( ) ( ) ( ) ( )
jk s
m ms t s t s t e s t
  = − = = v (2.43) 
Trong (2.43) qui luật điều chế m(t- m ) có thể coi bằng m(t). Dữ liệu theo Cự ly, 
Doppler sau phép tính (2.41) có thể viết lại theo từng phần tử ăng ten như công thức: 
 ( ) ( ,0),..., ( , 1)
T
r r rn y n y n M= −y (2.44) 
 Trong đó: r, n lần lượt là số thứ tự của ô cự ly, chu kỳ và M là số phần tử ăng 
ten trong mảng ULA. Với ( )m là tín hiệu trọng số kích thích phần tử ăng ten thứ m 
phép toán định dạng búp sóng đối với ô cự ly r tại góc quét được thể hiện tại (2.45): 
1
[ ] sin
0
( ) ( , )
M
jmkd
r r
m
y m y n m e 
−
−
=
= (2.45) 
Sau giai đoạn DBF, một mảng dữ liệu 3 chiều theo Cự ly, Doppler, Phương vị 
được tạo ra và đưa tới bộ phát hiện. Các tính toán trong bộ phát hiện sẽ tùy thuộc vào 
giải pháp được lựa chọn. 
2.4. Mô phỏng và đánh giá kết quả 
Nhiễu biển bậc 2
Vận tốc Đốp le (m/s)
N
ă
n
g
 l
ư
ợ
n
g
 (
d
B
)
Nhiễu biển bậc 1
Hình 2.10. Nhiễu biển trong HFSWR hoạt động ở dải tần 3,5MHz, hướng gió 600 
so với góc quét của ra đa. 
54 
Để đánh giá độ tin cậy các mô tả toán học tín hiệu đặc trưng và mô hình xử lý đã 
xây dựng cho HFSWR, tín hiệu như (2.32) sẽ được xây dựng và biến đổi qua các 
khâu xử lý tín hiệu FMCW. Kết quả thực hiện sẽ được so sánh với các thông tin đầu 
vào xác định và so sánh với mô tả thông tin nhiễu biển bậc nhất được Ponsford công 
bố trong [62] như thể hiện trên Hình 2.10. 
Trước tiên, các thông tin trên Hình 2.10 gồm có hai vạch phổ của nhiễu biển bậc 
nhất khi không có dòng chảy bề mặt xuất hiện tại các vị trí vận tốc ±8,12m/s và độ 
lệch đỉnh năng lượng hai vạch phổ xấp xỉ 16dB. Điều kiện thực hiện trong [62] gồm 
tần số làm việc của ra đa là 3,5MHz, hướng gió so với góc quan sát của ra đa là 600. 
Bảng 2.2. Tham số hoạt động hệ thống HFSWR 
TT Tham số Đơn vị Giá trị Ghi chú 
1 Số phần tử ăng ten thu ULA 32 
2 Độ khuếch đại ăng ten phát, Gt dB 3 
3 Độ khuếch đại ăng ten thu, Gr dB 3 
4 Suy giảm hệ thống, Ls dB 3 
5 Suy giảm lan truyền, Lp dB 8 
6 Tần số hoạt động, f0 MHz 3,5 Theo [62] 
7 Băng thông, B KHz 100 Theo [62] 
8 Chu kỳ lặp, Tp s 0,26 
9 Điểm FFT theo cự ly 1024 
10 Điểm FFT theo Doppler 512 
11 Góc giữa dòng biển và góc hướng ra đa Độ 60 Theo [62] 
12 Góc hướng ra đa Độ 0 Theo [62] 
Bảng 2.3. Tham số mục tiêu mô phỏng 
TT Đối tượng Cự ly 
(km) 
Vận tốc 
(m/s) 
RCS qui 
đổi(m2) 
1 Mục tiêu 1 80 10,5 40000 
2 Mục tiêu 2 100 3,6 40000 
3 Dải cự ly nhiễu biển bậc nhất 0-50 
80-250 
 Theo (2.29) 
Tiếp theo tín hiệu mô phỏng được tạo ra theo tham số thực tế tại [26] và các tham 
số trùng với điều kiện thực hiện tại [62] như liệt kê tại Bảng 2.2. Các tham số đầu vào 
55 
cho mục tiêu và vùng cự ly xuất hiện nhiễu biển bậc nhất được liệt kê tại Bảng 2.3. 
Tín hiệu mục tiêu được tạo theo qui luật như (2.13) với N = 1024, công suất mục tiêu 
được xác định tại (2.15). Thành phần nhiễu biển được xây dựng từ (2.28) và (2.29), 
n(t) là thành phần nhiễu ngẫu nhiên theo hàm chuẩn của Matlab. Dữ liệu tín hiệu thu 
DLT đưa vào hệ thống mô phỏng được mô tả: 
2
*
1 0
1
( ) ( ) ( ) ( )NRX i Nnb A
i
DLT t S t S t n t=
=
= + + (2.46) 
Hình 2.11. Tín hiệu phát và mục tiêu dạng FMCW 
Dữ liệu phần thực của (2.46) thu được theo các mô tả toán học trong phần mềm 
Matlab. Trên Hình 2.11 có minh họa Tín hiệu phát và thu từ một mục tiêu (Mục tiêu 
1 theo Bảng 2.3) xây dựng lần lượt theo (2.34), (2.37). Dữ liệu này được sử dụng 
cho các mô đun phần mềm thực hiện biến đổi FFT-N → Chuyển vị ma trận → FFT-
D. Cuối cùng, kết quả được đưa ra theo dạng bản đồ Cự ly-Doppler như Hình 2.12 
(dạng 3D và hình chiếu 2D) với số lượng mục tiêu và các thông tin sau xử lý (cự ly, 
56 
vận tốc) được liệt kê tại Bảng 2.4. Theo các tham số hệ thống được lựa chọn như tại 
Bảng 2.2, độ chính xác các thông tin về cự ly và tần số Doppler được tính theo các 
công thức (1.2), (1.4) lần lượt là 1,5km và 0,321m/s. Giá trị các vị trí phổ Doppler 
tính theo (2.17) gồm:-8,17m/s và +8,17m/s. 
Bảng 2.4. Tham số mục tiêu sau phần mềm xử lý tín hiệu 
TT Đối tượng Cự ly 
(km) 
Sai số cự ly 
(km) 
Vận tốc (m/s) Sai số vận tốc 
(m/s) 
1 Mục tiêu 1 79,52 -0,48 10,71 0,21 
2 Mục tiêu 2 100,53 0,53 3,78 0,18 
3 Nhiễu biển 
bậc nhất 
0-50,26 0,26 -8,13 -0,04 
 78,8-249 1,0 8,25 0,09 
Mục tiêu 1
Mục tiêu 2
Nhiễu biển bậc nhất
Nhiễu biển bậc nhất
Nhiễu biển bậc nhất
Nhiễu biển bậc nhất
Mục tiêu
Hình 2.12. Dữ liệu RD Map dạng 3D và hình chiếu đạt được sau phần mềm mô phỏng 
Như vậy các kết quả về thông tin của dữ liệu sau chương trình mô phỏng đảm 
bảo độ chính xác theo cự ly và Doppler lần lượt là 1,5km và 0,312m/s cho thấy sự tin 
cậy trong các mô tả toán học và phần mềm xử lý tín hiệu đã xây dựng. Các tham số 
của nhiễu biển bậc nhất gồm độ dịch tần Doppler, năng lượng phản xạ là tương đồng 
với kết quả xử lý phát hiện nhiễu biển đã được công bố trong [62]. 
Đồng thời, quá trình mô phỏng được thực hiện trong Luận án cũng khảo sát các 
đặc trưng nhiễu biển bậc nhất khi thay đổi HPBW trong khoảng giá trị từ 10 đến 120, 
tương ứng với các khoảng thay đổi HPBW khi quét miền phương vị quan sát. Các 
tham số khác của hệ thống HFSWR được giữ nguyên như Bảng 2.2. Kết quả khảo sát 
mô hình nhiễu biển bậc nhất khi thay đổi giá trị HPBW được mô tả tại Hình 2.13 với 
các vị trí HPBW là 10, 50, 70, 120 [44]. Trong đó, độ lệch phổ tương ứng với vị trí 
57 
HPBW là 10 có giá trị xấp xỉ 16dB là trùng khớp với dữ liệu theo [62]. Có thể thấy: 
+Thứ nhất, kết quả mô phỏng và nghiên cứu đã công bố đều xác định trong môi 
trường không có dòng chảy nền, độ dịch tần Doppler của nhiễu biển bậc nhất được 
tính chính xác theo công thức (2.17). 
+ Thứ hai, năng lượng giữa hai vạch phổ đo được tương ứng với tỉ số giữa hai 
giá trị năng lượng nhiễu biển được xây dựng tại (2.29) khi mà hệ số 
cos (1 )
2 4
S m
 − 
+ + 
 tương ứng với cos
2
S  − 
 khi giá trị m = -1 và sin
2
S  − 
khi giá trị m = 1 như được mô tả tại (2.46) (với S = 3,4): 
*
1
*
1
( 1)
20log 20log tan
( 1) 2
Snb
FOSC
nb
P m
P
P m
 = + − 
 = = 
= − 
 (2.47) 
Hình 2.13. Mô hình nhiễu biển bậc nhất trong HFSWR trong một chu kì quan 
sát miền phương vị 
Nhận xét này thể hiện sự ảnh hưởng của trạng thái biển tác động đến nhiễu biển 
bậc nhất, cụ thể là gây ra sự bất đối xứng về năng lượng phản xạ của các sóng cộng 
58 
hưởng hướng tới và rời xa ra đa. Trong trường hợp hướng gió trùng hoặc ngược với 
hướng ra đa, một trong hai vạch phổ nhiễu biển bậc nhất sẽ biến mất. 
+ Thứ ba, nhiễu biển bậc nhất luôn bị mở rộng phổ khoảng mở rộng trải dài 
trong khoảng từ 1 đến 8 ô phân giải Doppler tùy thuộc vào độ lớn năng lượng phản 
xạ nhiễu. Tham số này của nhiễu biển bậc nhất có vai trò quyết định đến sự lựa chọn 
thích nghi cửa sổ tham chiếu đánh giá của các bộ phát hiện. 
2.5. Kết luận Chương 2 
Phương trình mô tả tín hiệu phản xạ của nhiễu biển bậc nhất đối với tín hiệu 
phát xạ FMCW theo qui luật LFM có ý nghĩa quan trọng trong xây dựng tín hiệu đặc 
trưng cho HFSWR. Tín hiệu đặc trưng này đảm bảo phục vụ cho các nghiên cứu xử 
lý tín hiệu bằng chương trình tính toán mô phỏng thay vì phải sử dụng các dữ liệu 
thực tế mang nhiều thông tin đan xen. 
Dựa trên lý thuyết tán xạ có phân bố bề mặt và phương pháp tính diện tích phản 
xạ hiệu dụng của sóng biển khi tương tác với tần số phát xạ trong dải HF, Chương 2 
đã nghiên cứu xây dựng phương trình toán học mô tả tín hiệu phản xạ của nhiễu biển 
bậc nhất cho tín hiệu phát xạ liên tục điều tần, qua đó xây dựng dữ liệu tín hiệu thu 
dạng số đặc trưng của HFSWR mặt tần số cao gồm tín hiệu mục tiêu, tín hiệu nhiễu 
biển bậc nhất và tạp ngẫu nhiên. Trên cơ sở mô hình xử lý tín hiệu liên tục điều tần 
được xây dựng trên phần mềm mô phỏng Matlab, các kết quả so sánh, đánh giá cho 
thấy độ tin cậy và tương đương với những kết quả đã được công bố. 
Các nghiên cứu khảo sát cũng được thực hiện với mô hình nhiễu biển bậc nhất 
đã cho thấy tính bất định của nhiễu này với sự phụ thuộc vào những yếu tố thay đổi 
liên tục như trạng thái biển, hướng quan sát của ra đa. Điều này thể hiện qua các tham 
số như sự thăng giáng năng lượng giữa các vạch phổ và khoảng mở rộng phổ theo 
Doppler của nhiễu biển bậc nhất. Đây là những tham số tiền đề cho các nghiên cứu 
thuật toán phát hiện thích nghi trong HFSWR. Nội dung nghiên cứu của Chương 2 
được công bố tại [CT1]. 
Trong các chương tiếp theo của Luận án sẽ trình bày những nội dung nghiên 
cứu liên quan đến giải pháp kỹ thuật nâng cao chất lượng hoạt động và phát hiện của 
hệ thống HFSWR. 
59 
Chương 3. ỔN ĐỊNH CHẤT LƯỢNG GIẢN ĐỒ HƯỚNG MẠNG ĂNG TEN 
THU CỦA RA ĐA TẦM XA SÓNG BỀ MẶT 
Hệ thống ăng ten của HFSWR thường được lắp đặt cố định với vị trí các phần 
tử ăng ten đặt cách nhau bằng nửa bước sóng của tần số làm việc trong dải tần HF. 
Do tín hiệu được sử dụng là FMCW dạng điều tần tuyến tính, HFSWR luôn cần một 
khoảng tần số (băng thông) không bị can nhiễu để hoạt động. Vì thế, yêu cầu thay đổi 
linh hoạt tần số làm việc trong HFSWR nhằm tránh những dải tần số bị can nhiễu 
mạnh là cần thiết. 
Thực tế dải sóng HF là dải có mật độ chiếm hữu cao của các thành phần phổ 
radio, do đó việc tìm một dải tần số sạch cho hoạt động của HFSWR là không đơn 
giản [14] . Trong HFSWR, tần số được lựa chọn theo thiết kế ban đầu không phải lúc 
nào cũng được sử dụng, thay vào đó là dải tần số lân cận không bị can nhiễu. Sự thay 
đổi tần số làm việc so với thiết kế gây ra những thay đổi tham số búp sóng thu, ảnh 
hưởng tới chất lượng định hướng, chất lượng phát hiện mục tiêu. Để giải quyết vấn 
đề này, Chương 3 nghiên cứu thực hiện giải pháp thiết kế hệ thống ăng ten thu đảm 
bảo ổn định chất lượng giản đồ hướng khi tần số làm việc thay đổi linh hoạt. 
3.1. Yêu cầu và tham số giản đồ hướng ăng ten ULA 
Hệ thống ăng ten thu ULA của HFSWR được mô tả như tại Hình 1.4, gồm N 
phần tử lắp đặt cách đều nhau một khoảng cách d sẽ tạo ra một mặt mở ăng ten tương 
đương với (N-1)d. Giản đồ hướng của mảng ăng ten được tính toán theo nguyên lý 
xếp chồng trường điện từ của các phần tử ăng ten trong mảng [4] dưới dạng hệ số 
mảng AF (2.1). Trong HFSWR, hướng phương vị được thực hiện theo phương pháp 
định dạng búp sóng số (DBF). 
3.1.1. Hiện tượng búp lặp và độ lệch góc quét 
+ Búp lặp trong giản đồ hướng: 
Từ công thức hệ số mảng tại (2.1), góc hướng quét búp sóng thiết kế được điều 
khiển bởi pha  giữa các