NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH TẠO TÍN HIỆU PHÁT CHO RA ĐA XUYÊN ĐẤT

Phạm Việt Anh; Phạm Cao Đại; Đào Ngọc Long; Nguyễn Hoàng Nguyên; Nguyễn Văn Nhân

doi:10.34238/tnu-jst.11043

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH TẠO TÍN HIỆU PHÁT CHO RA ĐA XUYÊN ĐẤT

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 30/08/24 Ngày hoàn thiện: 13/11/24 Ngày đăng: 13/11/24

Các tác giả

1. Phạm Việt Anh , Trường Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn
2. Phạm Cao Đại, Trường Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn
3. Đào Ngọc Long, Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ
4. Nguyễn Hoàng Nguyên, Trường Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn
5. Nguyễn Văn Nhân, Trường Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn

Tóm tắt

Trong các ra đa xuyên đất (Ground Penetrating Radar), tín hiệu điều chế xung cực hẹp (ultra-short pulse) có dạng xung Gauss (Gaussian pulse) thường được sử dụng làm tín hiệu phát, và bộ tạo tín hiệu xung phát là một trong những thành phần cốt lõi quyết định tới độ phân giải đối tượng khảo sát và khả năng làm việc của ra đa. Trong bài báo này, chúng tôi thực hiện phân tích các phương pháp tạo xung hẹp điển hình như: đi-ốt phục hồi bước; đi-ốt đường hầm; tranzito tuyết lở; công tắc bán dẫn quang dẫn và bộ tổng hợp kỹ thuật số trực tiếp DDS. Từ đó, đề xuất giải pháp thiết kế mạch tạo tín hiệu xung phát dùng cho ra đa xuyên đất, với tiêu chí đơn giản hóa cấu trúc mạch điện, đảm bảo thông số và chất lượng tín hiệu phát. Kết quả thử nghiệm trên mạch mẫu chế thử thu được tín hiệu xung phát đầu ra với các tham số: độ rộng xung đạt 7,8 ns; tần số lặp xung 71,45 kHz; biên độ xung hơn 40V với điện áp nguồn nuôi 10 V. Tín hiệu xung phát tạo ra đảm bảo khả năng phát hiện mục tiêu ở độ sâu đến 20 m với độ phân giải 0,5 m. Giải pháp này cho thấy khả năng điều chỉnh được tham số xung tín hiệu đầu ra với thiết kế đơn giản và chi phí thấp.

Từ khóa

Ra đa xuyên đất; Xung cực hẹp; Xung Gauss; Trazito; Máy biến áp

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] L. Wang, A. Zhang, and Z. Shi, “A High Voltage Pulse Generator used in Ground Penetrating Radar,” in 2020 IEEE MTT-S International Wireless Symposium (IWS), Shanghai, 2020, pp. 1-3.

[2] W. Jian-bin and T. Mao, “A New Short Pulse Generator for Ground Penetrating Radar,” in 2007 International Conference on Wireless Communications, Networking and Mobile Computing, Shanghai, 2007, pp. 1127-1130.

[3] L. Zou, S. Gupta, and C. Caloz, “A Simple Picosecond Pulse Generator Based on a Pair of Step Recovery Diodes,” IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 27, no. 5, pp. 467-469, 2017.

[4] L. Wang, X. Bao, Y. Liu, S. Li, D. Schreurs, and L. Si, “Development of a Compact Subnanosecond Pulse Transmitter With a Single Low-Power Supply,” IEEE Microwave and Wireless Technology Letters, vol. 33, no. 8, pp. 1235-1238, 2023.

[5] D. Wu, J. Pan, K. Mizumaki, M. Mori, and K. Maezawa, “Ultrashort pulse generators using resonant tunneling diodes with improved power performance,” in 2013 International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM), Kobe, 2013, pp. 8-16.

[6] N. Kamegai, S. Kishimoto, K. Maezawa, T. Mtzutani, H. Andoh, K. Akamatsu, and H. Nakata, “Ultrashort pulse generators using resonant tunneling diodes and their integration with antennas on ceramic substrates,” Japanese Journal of Applied Physics, vol. 47, pp. 2833-2837, 2008.

[7] W. Shi, S. Wang, C. Ma, and M. Xu, “Generation of an ultra-short electrical pulse with width shorter than the excitation laser,” Scientific Reports, June 08, 2016. [Online]. Available: https://www.nature.com/. [Accessed Aug. 01, 2024].

[8] Q. Wang, C. Wang, T. Xie, J. Huang, and N. Yuan, “DDS-Based Flexible UWB Pulse Generator Using AntiNyquist Sampling Theorem,” Japanese Journal of Applied Physics IOP Conference Series Materials Science and Engineering, vol. 677, pp. 1-7, 2019.

[9] E. Telli and S. Yildirim, “A novel avalanche pulse generator circuit with controllable pulse properties,” in 2023 7th International Electromagnetic Compatibility Conference (EMC Turkiye), Istanbul, September 2023. [Online]. Available: http://www.emcturkiye.org/. [Accessed Aug. 01, 2024].

[10] A. Omurzakov, A. K. Keskin, and A. S. Turk, “Avalanche Transistor Short Pulse Generator Trials for GPR,” in 2016 8th International Conference on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals (UWBUSIS), Odessa, 2016, pp. 201-204.

[11] Z. Li, Y. Chai, S. Jiang, and J. Rao, “Research on a Novel Nanosecond Marx Generator and Its Efficiency Analysis,” Applied Sciences, vol. 12, no. 19, 2022. [Online]. Available: http://www.mdpi.com/. [Accessed Aug. 01, 2024].

[12] Z. Deng, Q. Yuan, S. Shen, J. Yan, Y. Wang, and W. Ding, “High voltage nanosecond pulse generator

based on avalanche transistor Marx bank circuit and linear transformer driver,” The Review of Scientific Instruments, vol. 92, no. 3, 2021. [Online]. Available: https://scitation.org/journal/rsi/. [Accessed Aug. 01, 2024].

[13] S. M. Dehghan and R. Seviour, “High-speed high-voltage solid-state Marx generator based on SiC MOSFETs,” IET Power Electronics, vol. 16, no. 6, pp. 917-927, 2023.

[14] J. Chen, J. Wang, Q. Luo, K. Lin, D. Wang, H. Cai, and J. Liu, “Ultrafast High Voltage Pulse Generator Based on Power MOSFETs Delay Push-pull Structure,” Journal of Physics Conference Series, vol. 2521, no. 1, 2023. [Online]. Available: https://iopscience.iop.org/. [Accessed Aug. 01, 2024].

[15] M. A. Richards and W. L. Melvin, Principles of Modern Radar. Basic Principles, SciTech Publishing, Raleigh, 2023.

[16] A. Martinez and A. P. Byrnes, “Modeling Dielectric-Constant Values of Geologic Materials: An Aid to Ground-Penetrating Radar Data Collection and Interpretation,” Current Research in Earth Sciences, vol. 247, no. 1, 2002. [Online]. Available: https://www.kgs.ku.edu/. [Accessed Aug. 01, 2024].

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.11043

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ