Testes sem esforço de dispositivos de detecção de direção - baseados em amplitude

Sua tarefa

Um receptor de alerta de radar (RWR) é parte essencial do conjunto de autodefesa de toda aeronave militar moderna. A principal tarefa de um receptor de alerta de radar é detectar sinais de radar, identificar o emissor e determinar o ângulo de chegada (AoA) do sinal de radar. Uma técnica comumente utilizada para determinar o AoA é o monopulso de amplitude. Ela utiliza múltiplas antenas montadas ao redor da aeronave para alcançar cobertura de 360° de azimute.

Desenvolver e testar os RWRs seria difícil sem um simulador que possa gerar todos os sinais de teste necessários ao longo do ciclo de desenvolvimento do receptor.

O simulador precisa ser flexível o suficiente para fornecer tudo, desde simples pulsos de radar para validação antecipada do hardware até cenários complexos e multi-emissores para testes ao nível do sistema. O ideal é que o hardware do simulador venha como solução comercial pronta para uso (COTS), eliminando a necessidade de projetar hardware personalizado, caro e inflexível. Além disso, a definição de sinais e criação de cenários complexos tem que ser fácil e direta, evitando a demorada tarefa de redigir software de simulação extra.

A solução da Rohde & Schwarz

A Rohde & Schwarz oferece um poderoso pacote para a simulação do ângulo de chegada. Este pacote consiste no software de simulação de radar R&S®Pulse Sequencer e geradores vetoriais de sinais R&S®SMW200A de múltiplos caminhos acoplados de um ou dois caminhos.

O gerador vetorial de sinais R&S®SMW200A pode fornecer dois caminhos de RF de até 20 GHz ou um caminho de RF de até 44 GHz. Para alcançar a sincronização temporal em todos os caminhos de RF, os sinais do relógio interno e os triggers são compartilhados entre os geradores.

Se forem necessárias diferenças de fase dedicadas entre as portas de RF, por exemplo, para testar dispositivos de detecção de direção que utilizam técnicas interferométricas, é possível distribuir o sinal do oscilador local interno (LO) do instrumento mestre para o instrumento escravo ou utilizar um LO externo, por exemplo, proveniente do gerador de sinais analógicos R&S®SMA100B.

O gerador vetorial de sinais R&S®SMW200A permite a reprodução de uma variedade quase ilimitada de sinais. De simples pulsos de radar não modulados a sinais de radar com esquemas complexos de modulação e modulação em pulso (MOP), o R&S®SMW200A pode gerar um ambiente de RF realista e denso. A alta largura de banda de modulação de 2 GHz proporciona ao R&S®SMW200A uma excelente agilidade de frequência, permitindo a simulação de radares modernos.

Com o software R&S®Pulse Sequencer, os usuários podem facilmente criar cenários de radar, assim como controlar e configurar múltiplos R&S®SMW200A. O software R&S®Pulse Sequencer cobre uma ampla gama de aplicações de teste, desde simples sequências de pulso até cenários altamente sofisticados com múltiplos emissores móveis complexos. Os usuários podem criar formas de onda personalizadas e configurar emissores em detalhes.

A interface flexível do usuário simplifica a criação de cenários de teste realistas. O fácil manuseio do software acelera a geração de casos de teste e proporciona mais tempo para testar. O cenário calculado é então carregado diretamente no R&S®SMW200A. O formato dos dados calculados pode ser palavras descritoras de pulso (PDW) ou arquivos em forma de onda I/Q. Rotinas de cálculo otimizadas em termos de velocidade minimizam o tempo de espera durante o cálculo de cenários e permitem o desenho flexível e iterativo de casos de teste.

Testando um RWR de quatro canais

Uma configuração para testes para um RWR de quatro canais consiste em dois R&S®SMW200A de duplo caminho para gerar os sinais de radar simulados (Fig. 2). Um é configurado como o instrumento mestre, o outro é configurado como escravo, permitindo a reprodução totalmente sincronizada dos pulsos do radar. A Fig. 3 mostra um exemplo de cenário criado pelo software R&S®Pulse Sequencer. A aeronave voa ao longo de uma pista circular. À esquerda da aeronave, um radar estático baseado no solo com uma varredura de antena circular é posicionado em uma marcação relativa inicial de 330°. A aeronave carrega quatro antenas direcionais na ponta das asas, cada uma apontando em uma direção diferente, conforme ilustrado no layout da antena na Fig. 4.

Os sinais do receptor simulados para cada antena são mapeados para um dos quatro caminhos de RF. Cada caminho de RF é então conectado à entrada de RF correspondente do RWR.

À medida que a aeronave se move ao longo de sua trajetória, é atingida pela varredura do radar várias vezes nas posições 1 a 7. Em cada posição, diferentes níveis de potência são registrados nas quatro antenas, devido à mudança de AoA do sinal emissor. O nível de potência em cada porta da antena pode ser visto no gráfico da Fig. 4, com os números correspondentes às posições 1 a 7 no mapa do cenário.

Para obter a marcação para o emissor, é utilizado o princípio do monopulso. Quando um pulso de radar é detectado, os dois níveis mais altos de potência nas antenas adjacentes são comparados. Se o emissor estiver situado exatamente no centro entre as duas antenas, os níveis de potência recebidos serão iguais. Quando o emissor é deslocado do centro, uma antena receberá um nível de potência maior. A relação dos níveis de potência recebidos é utilizada para obter a marcação exata para o emissor.

Níveis de potência de pulso simulados ao longo do tempo

Na parte inferior da Fig. 4, um único pulso de radar conforme registrado pelas quatro entradas RWR na posição 4 é mostrado. Nesta posição, as antenas dianteira e traseira esquerda recebem os maiores níveis de potência, pois estão voltadas na direção do radar. O cálculo da relação monopulso entre o sinal laranja e o verde dá ao emissor uma marcação de aproximadamente 250°.

Mapeamento do resultado no display do piloto

Durante a operação de uma aeronave, os emissores identificados são apresentados ao piloto no cockpit. A marcação do emissor é calculada pelo computador e exibida ao piloto no display do RWR. A figura abaixo mostra como o emissor no cenário descrito é apresentado ao operador do RWR ou ao piloto quando a aeronave está na posição 4. O teste é considerado bem sucedido se a marcação determinada pelo RWR corresponder à marcação simulada.

Benefícios

• Configuração de gerador de sinais multicanal escalonável e compacto
• Geração rápida e flexível de cenários com múltiplos emissores/interferidores
• Alta precisão de sinal com largura de banda de modulação de 2 GHz
• Simulação de movimentos de seis graus de liberdade (DoF)