Intelligente Modellierung von Signalfolgen mit Pulsen und Wellenformsegmenten

Die R&S®Pulse Sequencer Software bietet einen leistungsstarken Mechanismus zur Modellierung von Signalfolgen, die häufig für aussagekräftige Testfälle für Radarempfänger benötigt werden. Die Signalfolgen können aus vielen einzelnen Elementen bestehen wie z. B. durch die Software definierte Pulse oder importierten Wellenformsegmenten. Der leistungsstarke Interpulsmodulations-Mechanismus der Software erlaubt es dem Nutzer, jedes einzelne Element umfassend zu konfigurieren.

Ihre Anforderung

Radaringenieure müssen oft realistische, arbiträre Signalfolgen schnell, zuverlässig und reproduzierbar im Labor generieren, um die Leistungsfähigkeit von Komponenten so präzise wie möglich zu verifizieren. Diese Signalfolgen enthalten häufig viele modulierte oder unmodulierte Pulse mit festen Parametern wie Pulsbreite (Pulse Width, PW), Pulswiederholintervall (Pulse Repetition Interval, PRI) oder Leistung des Pulsdachs. Bei agilen Signalen variieren die Pulsparameter von Puls zu Puls. Zur Definition dieser Signale verwenden Ingenieure daher normalerweise Interpulsmodulationsprofile (IPM-Profile). Darüber hinaus besteht die Anforderung, aufgezeichnete Wellenformsegmente in eine Signalfolge einzubetten, sie mit definierten Pulsen zu kombinieren oder IPM-Profile auf sie anzuwenden.

Pulsfolgen mit Pegel-Offsets
Pulsfolgen mit Pegel-Offsets

Messtechnische Lösung

Die R&S®Pulse Sequencer Software erfüllt zusammen mit einem beliebigen Rohde & Schwarz Vektorsignalgenerator (R&S®SMW200A, R&S®SMBV100A oder R&S®SGT100A), ausgestattet mit der Option K300 Pulse Sequencing oder K301 Enhanced Pulse Sequencing, perfekt all diese Anforderungen. Die R&S®Pulse Sequencer Software ermöglicht es Anwendern, eine variable Anzahl von Pulsen zu definieren oder Wellenformsegmente zu importieren. Beide Signalformen lassen sich wiederholt verwenden oder in Schleifen bzw. verschachtelte Schleifen einbetten, um arbiträre Signalfolgen beliebiger Komplexität zu modellieren. Offsets für Frequenz, Amplitude, Phase und Zeitverzögerung können individuell für jeden Puls und jedes Wellenformsegment festgelegt werden. Für agile Signale lassen sich mit der Software Interpulsmodulationsprofile definieren und auf die einzelnen Elemente der Signalfolge anwenden. Ebenso kann die Überlagerung von Signalen, z. B. von zwei Störpulsen, modelliert werden. In diesem Fall berechnet die Software das resultierende Signal.

Überlagerte, unmodulierte Pulse mit unterschiedlichen Pulsbreiten, phasenkohärent überlagert
Überlagerte, unmodulierte Pulse mit unterschiedlichen Pulsbreiten, phasenkohärent überlagert
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Überlagerte Störpulse

In einem stark belegten Funkspektrum mit hoher Pulsdichte müssen Radarempfänger und -komponenten ordnungsgemäß arbeiten, wenn sich Radarsignale zeitlich überlagern, z. B. wenn Pulse von verschiedenen Emittern gleichzeitig empfangen werden. Moderne Empfänger müssen auch in der Lage sein, die einzelnen sich überlagernden und gegenseitig störenden Radarpulse zu erkennen. Mit der R&S®Pulse Sequencer Software können Radaringenieure entsprechende Testfälle mit Radarstörpulsen modellieren. Dafür steht die integrierte „Overlay“-Funktion bei der Konfiguration von Signalfolgen zur Verfügung.

Interpulsmodulation: Frequenzsprung
Interpulsmodulation: Frequenzsprung
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Frequenzsprungbetrieb (Frequency Hopping)

Radarsysteme nutzen häufig frequenzagile Verfahren wie den Frequenzsprungbetrieb, um wechselseitige Störungen mit anderen Radarsystemen zu vermeiden oder Störsendern auszuweichen. Radarwarner müssen in solchen Frequenzsprungszenarien getestet werden. Die untere linke Abbildung zeigt ein typisches Frequenzsprungszenario. Darin wird die Sendefrequenz von Puls zu Puls um 2 MHz verschoben – in einem Bereich von –7 MHz bis +7 MHz um die HF-Frequenz. Mit dem Breitband-Basisband des R&S®SMW200A Vektorsignalgenerators lässt sich ein Offset von bis zu ±1 GHz simulieren.

Interpulsmodulation: PRI-Stagger
Interpulsmodulation: PRI-Stagger
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Staggered PRI

Moderne Radarsysteme variieren das PRI häufig von Burst zu Burst, z. B. um Mehrdeutigkeiten hinsichtlich Entfernung und Dopplereffekt aufzulösen. Die untere rechte Abbildung zeigt ein typisches Staggered-PRI-Szenario. In diesem Beispiel umfasst ein Burst eine Gruppe von sieben Pulsen (1), wobei das PRI von Burst zu Burst zwischen 20 μs und 100 μs variiert.

Dank der Flexibilität der R&S®Pulse Sequencer Software lässt sich das PRI ebenso von Puls zu Puls variieren. Zusätzlich kann ein erweitertes PRI (2) zusammen mit dem typischen Staggered-PRI-Szenario simuliert werden. Dies ist eine gute Methode, um Frequenzumschaltzeiten von echten Radaren zu modellieren, wenn diese bei jedem Burst eine neue HF-Frequenz verwenden. Die R&S®Pulse Sequencer Software unterstützt diese Funktionalitäten mit integrierten Interpulsmodulationsprofilen. Alle gängigen Pulsparameter wie Zeitparameter (Timing), Pegel und Frequenz können durch die IPMs definiert werden und lassen sich durch deterministische Profile oder Profile mit Zufallsverteilung steuern.

Mehrere IPM-Profile wie Frequenzsprungbetrieb und Staggered PRI können gleichzeitig angewandt werden. Darüber hinaus lassen sich Markersignale definieren, um z. B. eine Triggerquelle bereitzustellen, die einmalig am Beginn eines Szenarios triggert oder wiederholt für jeden Puls bzw. jedes Wellenformsegment.

Wesentliche Vorteile

  • Ermöglicht schnelle und einfache Modellierung arbiträrer Signalfolgen
  • Unterstützt ARB-basierte Signalerzeugung sowie die Generierung von Echtzeit-Signalfolgen über eine Sequencing-Liste mit Steuerworten (Optionen R&S®SMW-K501 und R&S®K502)
  • Erlaubt die Erzeugung erweiterter Signalfolgen mit Pulsen und Wellenformsegmenten
  • Implementiert Schleifen, verschachtelte Schleifen und Überlagerungen innerhalb einer Signalfolge
  • Unterstützt alle üblichen Interpulsmodulationen mit deterministischen Profilen und Profilen mit Zufallsverteilung
  • Stellt bis zu vier Markersignale bereit