Application Notes

Geração de emissores em movimento no laboratório, sem ensaios de campo caros

O software R&S®Pulse Sequencer oferece uma maneira fácil de simular emissores de radar em movimento e um receptor em movimento para testes de receptor de GE. O software, juntamente com o gerador vetorial de sinais R&S®SMW200A, é um poderoso simulador de radar. Ele permite que os engenheiros gerem cenários 3D altamente dinâmicos no laboratório.

Sua tarefa

A simulação de emissores de radar em movimento é relevante para vários casos de teste, desde embarcações lentas até aeronaves de manobras rápidas. A variação do nível de RF na entrada da antena dos receptores de GE devido à aproximação ou ao afastamento de emissores segue a lei 1/R2. Normalmente, o direcionamento do lóbulo principal das antenas instaladas muda em função de uma alteração dinâmica do comportamento da plataforma do emissor ou do receptor. Isso resulta em outras variações de nível. Portanto, testar receptores de GE em cenários realistas é fundamental para seu desempenho confiável em campo. No entanto, fazer isso no ambiente operacional real desses receptores é algo caro e demorado. Além disso, se algo não sair conforme o esperado, poderá ser tarde demais para fazer as alterações mais relevantes para o sistema. É por isso que os engenheiros precisam de um método mais fácil e rápido para avaliar o desempenho do receptor.

Solução de teste e medição

O gerador vetorial de sinais R&S®SMW200A equipado com o emissor móvel opcional R&S®SMW-K304, juntamente com o software R&S®Pulse Sequencer, transforma o R&S®SMW200A em um poderoso simulador de cenários de radar. Com ele os engenheiros de radar conseguem modelar rapidamente cenários complexos de emissores em movimento com um tempo de reprodução ultralongo. Eles também podem:

  • Definir facilmente as trajetórias do emissor como linhas retas ou segmentos de arcos circulares com três graus de liberdade
  • Usar os arquivos de descrição do veículo para suavizar as trajetórias que contêm apenas coordenadas x, y e z, sem carimbos de data e hora
  • Individualizar cenários, graças aos arquivos de ponto de referência importados de usuários para trajetórias complexas com seis graus de liberdade (6-DOF) e marcas de tempo
  • Simular a aceleração e desvios Doppler
  • Visualizar cenários 3D dinâmicos

Definição de cenário no mapa

O exemplo de cenário abaixo mostra uma aeronave de patrulha com emissão de radar (azul) movendo-se na direção leste, em linha reta. Na origem do mapa, uma aeronave maior que se move mais lentamente e leva um receptor de radar (vermelha) está virando à esquerda, com destino final na direção nordeste.

Cenário dinâmico no mapa
Cenário dinâmico no mapa

Simulação de um cenário de voo realista

O trajeto de voo do receptor (aeronave vermelha movendo-se lentamente) foi importado a partir de um simulador de trajetória. O trajeto de voo é definido como um arquivo de ponto de referência (formato exclusivo *.xtd) que inclui informações de local e comportamento com carimbos de data e hora. O trajeto de voo do emissor (aeronave azul) utiliza uma trajetória predefinida fornecida pelo software R&S®Pulse Sequencer. Neste cenário, presume-se que o radar da aeronave azul com emissor opere na banda X e utilize um feixe de lápis juntamente com uma varredura rastreada (raster scan). A área sombreada em azul-claro mostra o setor coberto pela varredura rastreada. A taxa da varredura é de 30°/s (largura de rastreamento de 90°). A aeronave vermelha leva equipamentos de aviso de radar com cobertura azimutal de 360° como parte do seu sistema de medidas de suporte eletrônico (ESM). Ela utiliza antenas de quatro setores com padrões cordiformes.

Simulação do nível de potência de recepção

A imagem mostra a variação de nível causada no cenário de voo descrito anteriormente. Apenas o traço do nível de potência de RF de uma das antenas de quatro setores do receptor é exibido. O cenário contém três intervalos de tempo (barras em vermelho, verde e azul). No início do cenário (intervalo vermelho), o receptor está localizado na posição de 1 hora com relação à direção do emissor (aeronave azul). Posteriormente, durante o intervalo verde, ocorrem dois grupos com dois picos cada. Esses picos resultam da varredura rastreada do feixe de lápis do emissor (1). Durante a varredura 2, o espaçamento entre os dois picos é de aproximadamente 4,7 s. Isso significa que o receptor está localizado no meio da largura de rastreamento. À medida que a aeronave com o receptor segue à esquerda para fazer a curva, o segundo grupo de picos no intervalo verde apresenta picos menores (ΔP1). Devido a este trajeto de voo, o padrão cordiforme da antena é inclinado para baixo. Essa inclinação reduz o ganho da antena em direção ao emissor que se aproxima, fazendo o nível de potência recebida diminuir. Durante o intervalo azul, por volta do 17º segundo da simulação, a aeronave vermelha volta ao seu comportamento inicial na direção nordeste, causando um aumento significativo na potência recebida, de aproximadamente ΔP2 = 14 dB (2). Durante o intervalo azul, o emissor se aproxima do receptor de forma estável. A potência recebida aumenta ainda mais com o ΔP3 = 12 dB adicional, em comparação com o valor inicial no início do cenário (4). Agora a aeronave vermelha está quase na posição de 12 horas com relação ao trajeto de voo da aeronave azul. Sendo assim, os picos recebidos do sinal de transmissão do emissor durante a varredura 5 apresentam agora um espaçamento de 3,2 s (3). A aeronave vermelha está quase no meio da varredura rastreada.

Benefícios principais

  • Simulação de manobras realistas de voo com emissores e receptores em movimento
  • Informações detalhadas sobre níveis dinâmicos a partir da visualização de um poderoso cenário
  • Transforme o R&S®SMW200A equipado com o R&S®SMW-K304 opcional, juntamente com o software R&S®Pulse Sequencer, em um poderoso simulador de radar
Visualização do nível da potência de RF na saída da antena selecionada do receptor da aeronave vermelha
Visualização do nível da potência de RF na saída da antena selecionada do receptor da aeronave vermelha