Análise simplificada de radares de frequências ágeis

Desafio

As técnicas de agilidade de frequência permitem que os radares mudem rapidamente os modos de operação em uma base pulso-a-pulso. Isso pode incluir várias capacidades de operação do sistema:

• Técnicas de salto em frequência para explicar efeitos atmosféricos, jamming, interferência e prevenção de detecção
• Alterações na largura do pulso ou modulação para melhorar a resolução de alvo
• Taxa de repetição de impulsos escalonada para evitar ambiguidade de intervalo

As operações avançadas do sistema devem ser completamente testadas para validar o desempenho sob estas condições dinâmicas e garantir que não haja emissões indesejadas. As emissões de espectro não intencionais não apenas degradam a eficiência do radar, elas também podem deixar artefatos indesejados. Fontes de emissões indesejadas podem ocorrer devido a transientes e erros de modulação, acoplamento de sinal digital com RF, efeitos não lineares e falhas de potência, e até mesmo erros de sincronização dos ajustes de hardware e sincronização do clock. Esses sinais temporais espúrios são difíceis de detectar usando equipamentos de teste tradicionais devido à sua natureza extremamente rápida.

Solução de teste e medição

Normalmente, os analisadores de espectro convencionais eram usados para procurar por sinais espúrios indesejados dentro e fora da banda. Mesmo considerando que o analisador de espectro e sinal R&S®FSWtem a faixa dinâmica mais alta e a capacidade de varredura mais rápida dentre os analisadores de espectro comercialmente disponíveis, as limitações arquitetônicas da análise de varredura tradicional não são ideais para observar eventos de pulso curto com baixa probabilidade de ocorrência.

As condições de sinal na figura 1 mostram o espectro de uma sequência de salto em frequência em uma banda de 160 MHz. Duas telas são mostradas para comparação. Assim como um analisador de espectro de varredura tradicional, a tela de varredura de frequência (parte superior) possui um traço de retenção máxima. Os parâmetros da varredura são definidos em uma resolução de largura de banda de 50 kHze um tempo de varredura de 50 ms. As cinco frequências de salto são coletadas, e aparentemente há algum nível de emissão espúria na banda de interesse.

Em contraste, o modo de espectro em tempo real do R&S®FSW-K160Rpermite que o sinal seja analisado a até 600.000 FFT/s, criando uma probabilidade de interceptação (POI) de 100% para sinais com velocidade de 1,87 μsem uma banda de 160 MHz. O espectro de persistência na tela inferior na figura 1 mostra a escala gradual de cor do modo de tempo real. É óbvio que uma forma espectral nitidamente diferente raramente ocorre neste modo de operação.

Como o espectro desse evento é diferente dos outros pulsos (veja a figura 2), a função de trigger de máscara de frequência (FMT) pode ser usada para isolar o sinal. Uma vez que o sinal de interesse é isolado, a tela do espectrograma também revela que este evento ocupa uma largura de banda muito mais ampla do que os outros saltos em frequência, indicando um pulso curto.

A opção de medição de pulso R&S®FSW-K6pode ser usada para analisar completamente os pulsos capturados na largura de banda de análise do analisador de espectro. Mais de 100.000 pulsos podem ser analisados com as visualizações com correlação de tempo do espectro, sincronização, modulação e as características estatísticas do sinal. Todos os parâmetros relevantes do pulso como, por exemplo, tendência de largura do pulso, tabela de resultados, fase e frequência do pulso, entre outros, podem ser exibidos na tela.

A figura 3 mostra os resultados da medição do pulso para várias centenas de pulsos capturados em 250 ms. A tendência da largura do pulso exibida na parte superior esquerda revela que há 128 eventos com uma largura de pulso de 20 μsaté um único evento com uma largura de pulso de 1,0 μs. Ao selecionar o pulso de 1,0 μsna tabela de resultados superior direita, o pulso de banda larga é automaticamente demodulado e exibido nas telas de fase de pulso e frequência de pulso na parte inferior da figura 3. Em seguida, é possível ver que a forma de onda do pulso demodulado mudou de um sinal onda contínua pulsado para uma forma de onda Barker 13 comprimida de pulso polifásico para o pulso de 1 μs. Isso muda drasticamente o desempenho de resolução deste radar em uma base repetitiva, mas apenas por um breve período de tempo.

Ao combinar a tecnologia de tempo real para isolar o sinal de interesse e a análise de medição de pulso, o comportamento operacional dos sinais de pulso complexos pode ser facilmente caracterizado.

Resumo

O R&S®FSW-K160Ré a mais recente inclusão no portfólio de análise em tempo real da Rohde & Schwarz. Integrado na plataforma do analisador de espectro de maior desempenho, o R&S®FSWaumenta o desempenho líder na indústria do nível de ruído médio exibido (DANL), ruído de fase e largura de banda de medição (largura de banda de análise entre320 MHzaté 50 GHz).

Desenvolvida para possibilitar ampliações, a nova função de tempo real é uma opção de software para o analisador de espectro e sinal R&S®FSWque adiciona novos padrões de desempenho da indústria com aproximadamente 600.000 FFT/se uma POI de100% de 1,87 μsa 160 MHzde largura de banda de análise.

Ao combinar a opção de medição de pulso R&S®FSW-K6,o analisador de espectro em tempo real R&S®FSW-K160Rtorna-se a ferramenta ideal para simplificar a análise da maioria dos sistemas de radares avançados ágeis.