Nghiên cứu giải pháp đo các tín hiệu phản xạ từ đầu vào anten siêu cao tần sử dụng một số kênh quang điện

ại 
đầu ra của của bộ lọc tần số thấp 15 sẽ như nhau. Ngoài ra, thành phần dòng điện một 
chiều tại đầu ra bộ lọc tần số thấp 15 sẽ bao gồm các thành phần hiệu pha phụ thuộc vào 
biên độ của tín hiệu chuẩn và tín hiệu phản xạ về từ đầu vào anten 4, cũng như hiệu pha 
giữa các tín hiệu này. 
Sau đây sẽ chỉ ra rằng thành phần hiệu pha của tín hiệu tại đầu ra của bộ tách sóng pha 
thứ nhất 12 tỷ lệ với      1 1 sinchuan anJ U J U    . Ở đây J1 – Hàm Bessel cấp một, 
Uchuan , Uan – biên độ tín hiệu tại kênh chuẩn và biên độ tín hiệu phản xạ từ anten nghiên 
cứu 4, Δφ – hiệu pha giữa các tín hiệu. 
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 
Bùi Ngọc Mỹ, “Nghiên cứu giải pháp đo các tín hiệu sử dụng một số kênh quang điện.” 114 
Chùm ánh sáng đến đầu vào của bộ tách sóng pha thứ ba 18 đi qua tấm nửa bước sóng 
11, tấm này làm đảo pha điều chế theo phân cực của các dao động chuẩn theo hướng 
ngược lại. Do đó, thành phần hiệu pha tại đầu ra bộ lọc tần số thấp 15 của bộ tách sóng 
pha thứ ba 18 sẽ tỷ lệ -      1 1 sinchuan anJ U J U    , có nghĩa sẽ bằng thành phần hiệu 
pha từ đầu ra của bộ tách sóng pha thứ nhất 12 theo về biên độ, nhưng ngược dấu. 
Chùm tia sáng đưa đến đầu vào quang của bộ tách sóng pha thứ hai 16 nhờ bộ xoay pha 
quang thứ hai 17 với độ dài quang lớn hơn ¼ bước sóng vô tuyến so với chùm tia sáng đưa 
đến đầu vào bộ tách pha thứ nhất 12 và thứ ba 18. Nhờ thành phần hiệu pha tại đầu ra bộ 
lọc tần số thấp 15, tại đầu ra bộ tách sóng pha 16 sẽ tỷ lệ với 
     1 1 coschuan anJ U J U    . 
Các tín hiệu từ đầu ra bộ tách sóng pha thứ nhất 12 và thứ ba 18 được đưa đến đầu vào 
bộ cộng tín hiệu điện đầu tiên 19. Bởi vì thành phần dòng điện một chiều của đi ốt quang 
15 trong các bộ tách sóng pha 12 và 18 là như nhau về biên độ và dấu, cho nên chúng 
được cộng với nhau. Các thành phần hiệu pha của dòng điện máy thu quang 15 tại các bộ 
tách sóng pha 12 và 18 là như nhau về biên độ nhưng ngược dấu nhau, do đó chúng trừ lẫn 
nhau tại đầu ra của bộ cộng 19. Do đó, tín hiệu tại đầu ra bộ cộng thứ nhất 19 sẽ tỷ lệ với 
thành phần dòng điện một chiều của bộ tách sóng pha 12, 16 và 18. Tín hiệu này phụ 
thuộc vào biên độ tín hiệu tại kênh đo lường, tức phụ thuộc vào biên độ tín hiệu phản xạ từ 
đầu vào anten nghiên cứu 4, nhưng không phụ thuộc vào pha của nó. Tín hiệu này đưa đến 
đầu vào của bộ hiển thị 24, được chia độ theo đơn vị biên độ hệ số phản xạ và đưa đến đầu 
vào thứ hai của các bộ cộng tín hiệu điện thứ hai 20 và thứ ba 21. 
Các tín hiệu từ đầu ra của bộ tách sóng pha thứ hai 16 và thứ ba 18 được đưa đến các 
đầu vào đảo đầu tiên của các bộ cộng tín hiệu điện thứ hai 20 và thứ ba 21. Tại các bộ 
cộng 20 và 21 diễn ra sự bù trừ các thành phần một chiều dòng đầu ra của các bộ tách sóng 
pha 16, 18, tín hiệu tại đầu ra bộ cộng thứ hai 20 sẽ tỷ lệ với thành phần hiệu pha từ đầu ra 
bộ tách sóng pha thứ hai 16, nghĩa là tỷ lệ với      1 1 coschuan anJ U J U    , còn tín 
hiệu tại đầu ra bộ cộng thứ ba 21 sẽ tỷ với thành phần hiệu pha từ đầu ra của bộ tách sóng 
pha thứ ba 16, nghĩa là tỷ lệ với      1 1 sinchuan anJ U J U    . Những tín hiệu này được 
đưa đến bộ chia 22, tại đây diễn ra quá trình chia chúng cho nhau. Nhờ đó, tín hiệu tại đầu 
ra bộ chia 22 sẽ tỷ lệ với tg(Δφ), nghĩa là tỷ lệ với tang hiệu pha giữa các dao động của 
kênh chuẩn và kênh đo lường và không phụ thuộc vào biên độ tín hiệu trong kênh đo 
lường, cũng như tỷ lệ với biên độ hệ số phản xạ tín hiệu từ đầu vào anten nghiên cứu 4. 
Tín hiệu hiệu pha này được đưa đến bộ hiển thị pha 23. 
Việc hiệu chỉnh sơ bộ với thiết bị đề xuất có thể được tiến hành nhờ bộ xoay pha quang 
học thứ nhất 9 ở chế độ hiệu chỉnh, khi đó anten nghiên cứu được thay bởi tải chuẩn với 
các tham số phản xạ cho trước. 
Miêu tả làm việc của thiết bị đã chỉ ra khả năng đo tham số phản xạ về biên độ và pha 
của tín hiệu phản xạ tại các đầu vào của các phần tử hai cực siêu cao tần, giảm độ nhạy tác 
động của từ trường bên trong. 
Hiệu pha giữa các nút giao nhau của các tia sáng sau khi đi các bộ điều chế quang điện 
từ sẽ bằng: 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 42, 04 - 2016 115
φ1 = k1Uchuansinωct + k2Udoluongsin(ωct+ φ) 
φ2= k1Uchuancosωct + k2Udoluongsin(ωct+ φ) (3.1) 
φ3 = -k1Uchuansinωct + k2Udoluongsin(ωct+ φ) 
ở đây, Uchuansinωct – tín hiệu siêu cao tần chuẩn, Udoluongsin(ωct+ φ) – tín hiệu siêu cao tần 
tại các đầu ra của kênh đo lường, k1, k2 – là các hệ số tỷ lệ,  - sự dịch chuyển pha của tín 
hiệu tại kênh đo lường, bao gồm sự dịch chuyển tại phần tử siêu cao tần nghiên cứu. 
Cường độ tương đối của tia sáng sau khi đi qua ba bộ điều chế và phân tích quang khi 
phân cực chéo từ (3.1) sẽ bằng: 
N1/N0=sin
2[0.5k1Uchuansinωct +0.5k2Udoluong sin(ωct+ φ)] = 
=0.5 – 0.5{[J0(k1Uchuan)+2

1i
J2i(k1Udoluong)сos(2i ωct+ φ)][J0(k2Udoluong) 
+2

1i
J2i(k2Udoluong)сos2i(ωct+ φ)] -4[

0i
J2i+1(k1Uchuan)sin(2i+1)ωct]* 
*[ 

0i
J2i+1(k2Udoluong)sin(2i+1)(ωct+ φ)]} 
N2/N0=sin
2[0.5k1Uchuancosωct +0.5k2Udoluong sin(ωct+ φ)] = 
=0.5 – 0.5{[J0(k1Uchuan)+2

1i
(-1)jJ2i(k1Uchuan)сos(2i ωct)][J0(k2Udoluong) 
+2

1i
J2i(k2Udoluong)сos2i(ωct+φ)]-4[

0i
(-1)jJ2i+1(k1Uchuan)cos(2i+1)ωct]* 
*[ 

0i
J2i+1(k2Udoluong)sin(2i+1)(ωct+ φ)]} 
N3/N0=sin
2[-0.5k1Uchuansinωct +0.5k2Udoluong sin(ωct+ φ)] = 
=0.5 – 0.5{[J0(k1Uchuan)+2

1i
J2i(k1Uchuan)сos(2i ωct)][J0(k2Udoluong) + 
+2

1i
J2i(k2Udoluong)сos2i(ωct+ φ)] + 4[

0i
J2i+1(k1Uchuan)sin(2i+1)ωct]* 
*[

0i
J2i+1(k2Udoluong)sin(2i+1)(ωct+φ)]} (3.2) 
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 
Bùi Ngọc Mỹ, “Nghiên cứu giải pháp đo các tín hiệu sử dụng một số kênh quang điện.” 116 
ở đây, Ji là hàm Bessel bậc nhất của dòng I. 
Ba tia sáng này đi vào ba máy thu quang. Giả thiết rằng dòng điện của các máy thu quang 
tỷ lệ với cường độ của ánh sáng đi đến chúng, từ (3.2) dễ dàng nhận được công thức sau: 
I1 ≈ 0.5KФ[1- J0(k1Uchuan)J0(k2Udoluong)] + KФJ1(k1Uchuan)J1(k2Udoluong)cosφ 
I1 ≈ 0.5KФ[1- J0(k1Uchuan)J0(k2Udoluong)] + KФJ1(k1Uchuan)J1(k2Udoluong)sinφ (3.3) 
I1 ≈ 0.5KФ[1- J0(k1Uchuan)J0(k2Udoluong)] - KФJ1(k1Uchuan)J1(k2Udoluong)cosφ 
ở đây, Кф – là hệ số phát của máy thu quang. Tín hiệu từ đầu ra của bộ công thứ nhất sẽ tỷ 
lệ với thành phần một chiều của dòng điện tại máy thu: 
Is1 = I1 + I3 = KФ[1- J0(k1Uchuan)J0(k2Udoluong)] 
Tín hiệu từ các đầu ra thứ hai và thứ ba của bộ cộng với các đầu vào đảo từ công thức 
(3.2) sẽ bằng: 
IS2 = I2 – 0.5(I1+I3) = KФJ1(k1Uchuan)J1(k2Udoluong)sinφ 
IS3 = I1 –0.5(I1+I3)=KФJ1(k1Uchuan)J1(k2Udoluong)cosφ (3.4) 
Các tín hiệu này được đưa đến đầu vào của bộ chia, nhờ đó, tín hiệu tại đầu ra bộ chia 
sẽ tỷ lệ với tgφ và không phụ thuộc vào biên độ tín hiệu ở cả hai kênh và không phụ thuộc 
vào hệ số phát của phần tử siêu cao tần nghiên cứu. 
Bởi vì thành phần dòng điện một chiều IS1 của máy thu quang phụ thuộc vào biên độ tín 
hiệu tại kênh đo lượng, có nghĩa phụ thuộc vào biên độ hệ số phát của phần tử siêu cao tần 
nghiên cứu, nhưng không phụ thuộc vào hiệu pha dao động trong các kênh chuẩn và kênh 
đo lường, do đó, theo độ lớn của nó có thể xác định được biên độ hệ số phát của phần tử 
nghiên cứu. Bộ xoay pha quang thứ nhất được sử dụng để hiệu chỉnh thiết bị. 
4. KẾT LUẬN 
Thiết bị được đề xuất trên có thể tích hợp với anten vi dải phát xạ tín hiệu phân cực 
tròn, là đầu vào trong các bộ cảm biến sóng vô tuyến đo các biến dạng trong các môi 
trường khắc nghiệt, ví dụ để đo các tham số biến dạng của cánh tuabin [4-6]. Việc sử dụng 
trong thiết bị đo lường hai hoặc nhiều hơn các kênh quang điện cho phép nâng cao được 
độ chính xác việc đo sự dịch chuyển pha và biên độ dao động siêu cao tần. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Буй Нгок Ми, “Разработка и исследование печатных антенн для 
радиоволновых и оптоэлектронных датчиков”. Tạp chí Nghiên cứu khoa học kỹ 
thuật và công nghệ quân sự, số 40,12-2015. 
[2]. Головков А.А., Кузнецов С.В., Приходько В.Ю, Осипов А.П., “Устройство для 
измерения параметров отражения сигнала от входа СВЧ элементов”. А.С. 
1737361., Заявитель: ЛЭТИ, авт. /Опубл. 1989, Б.И. №20. 
[3] Буй Нгок Ми, “Устройство для измерения сигнала, отраженного от входа 
СВЧ антенны для радиочасточных вибраций”. Tạp chí Nghiên cứu khoa học kỹ 
thuật và công nghệ quân sự, số 21,12-2007. 
[4]. Bùi Ngọc Mỹ, Đỗ Văn Lập, Nguyễn Văn Sơn, Nguyễn Thanh Hùng, “Sử dụng sóng 
siêu cao tần đo các tham số rung, đập của cánh tuabin”. Tạp chí Nghiên cứu khoa 
học kỹ thuật và công nghệ quân sự, số 22, 3-2008. 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 42, 04 - 2016 117
[5]. Буй Нгок Ми, Мамруков А.В. “Моделирование СВЧ измерения параметров 
вибраций лопаток турбин. Материалы Всероссийской научно-технической 
конференции”, Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций. 
Самара, 31 мая – 4 июня 2004 г. С.24-25. 
[6]. Буй Нгок Ми. “Радиочастотные и оптические методы и устройства 
измерения вибраций турбинных лопаток”. Диссертация. Санкт-Петербург, 
2006. С.122-131. 
ABSTRACT 
A RESEARCH ON SOLUTION OF MEASURING REFLECTED SIGNALS FROM 
UHF ANTENNA INPUT USING A NUMBER OF OPTOELECTRIC CHANNELS 
This paper proposed a method of measuring reflected parameters from the input 
of ultra-high frequency (UHF) antenna using some additionally photoelectric 
channels. Those UHF antennae are the micro-strip antenna, mounted on positions 
or areas by radio measurement devices for measuring the vibrations, distortion of 
objects. The addition and combination of a number of photoelectric channels will 
improve the ability and quality of measurement. 
Keywords: Ultra-high-frequency (UHF) antenna, Optoelectric channel, Reflection coefficient, Emission 
coefficient. 
Nhận bài ngày 09 tháng 3 năm 2016 
Hoàn thiện ngày 15 tháng 4 năm 2016 
Chấp nhận đăng ngày 20 tháng 4 năm 2016 
Địa chỉ: Viện KH-CN quân sự. 
 * Email: buingocmy_vn@mail.ru