Удобное решение для испытаний радиопеленгационных устройств на основе амплитуды сигналов

Измерительная задача

Приемник системы предупреждения о радиолокационном облучении (СПО) — неотъемлемая часть комплекса самообороны любого современного военного самолета. Основная задача приемника СПО — обнаружение радиолокационных сигналов, идентификация излучателя и определение угла прихода (АоА) радиолокационного сигнала. Для определения угла прихода сигнала широко применяется метод моноимпульсной радиолокации на основе амплитуды. Этот метод предусматривает размещение нескольких антенн на корпусе летательного аппарата для достижения 360-градусного охвата по азимуту.

Сложно представить себе разработку и испытания приемников СПО без средств имитации радиолокационной обстановки, способных генерировать все необходимые испытательные сигналы.

Такое решение должно быть достаточно универсальным, чтобы обеспечить поддержку всех нужных функций — от простых радиолокационных импульсов для проверки оборудования на ранних этапах разработки до сложных сценариев с множеством излучателей для проведений испытаний на системном уровне. В идеале такой имитатор должен поставляться в виде серийного коммерческого изделия, чтобы исключить необходимость в разработке дорогостоящего и негибкого индивидуального решения. Кроме того, способы задания сигналов и создания сложных сценариев должны быть простыми и понятными, чтобы исключить трудоемкую задачу написания дополнительного программного обеспечения для моделирования.

Решение от компании Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz предлагает мощный пакет для имитации угла прихода радиолокационного сигнала. Этот пакет состоит из ПО R&S®Pulse Sequencer для моделирования радиолокационных сигналов и нескольких связанных друг с другом векторных генераторов сигналов R&S®SMW200A с одним или двумя ВЧ-трактами.

Векторный генератор сигналов R&S®SMW200A поддерживает два ВЧ-тракта с полосой до 20•ГГц или один ВЧ-тракт с полосой до 44•ГГц. Для обеспечения синхронизации по времени между всеми ВЧ-трактами генераторы используют внутренние тактовые сигналы и триггеры.

Если необходимы особые фазовые сдвиги между ВЧ-портами (например, для проверки радиопеленгаторов, использующих методы интерферометрии), их можно получить путем распределения сигнала внутреннего местного гетеродина (МГ) ведущего прибора между ведомыми приборами или использовать внешний МГ, например, от генератора аналоговых сигналов R&S®SMA100B.

Векторный генератор сигналов R&S®SMW200A можно использовать для воспроизведения практически любых сигналов. R&S®SMW200A может создавать реалистичную сигнальную обстановку с множеством сигналов•— от простых немодулированных радиолокационных импульсов до радиолокационных сигналов со сложными схемами модуляции или внутриимпульсной модуляцией (ВИМ). Благодаря ширине полосы частот модуляции 2•ГГц R&S®SMW200A способен быстро перестраивать частоты, что дает возможность имитировать современные радары.

Используя ПО R&S®Pulse Sequencer, пользователи могут легко создавать сценарии с имитацией работы РЛС и управлять работой нескольких генераторов R&S®SMW200A. ПО R&S®Pulse Sequencer охватывает широкий спектр сценариев испытаний•— от простых импульсных последовательностей до очень сложных сценариев с множеством движущихся излучателей сложных сигналов. Пользователи могут создавать сигналы собственной формы и детально настраивать параметры излучателей.

Гибкий пользовательский интерфейс упрощает создание реалистичных сценариев испытаний. Благодаря простому управлению данное ПО ускоряет создание программ испытаний, позволяя уделить больше времени самим испытаниям. Затем рассчитанный сценарий загружается непосредственно в генератор R&S®SMW200A. Результаты расчета могут быть представлены в виде дескрипторов импульсов (PDW) или файлов I/Q-сигналов. Оптимизированные по скорости процедуры расчета сводят к минимуму время ожидания при расчете сценария и обеспечивают гибкость пошаговой разработки программ испытаний.

Испытания четырехканального приемника системы предупреждения о радиолокационном облучении

Схема испытаний четырехканального приемника СПО включает в себя два генератора R&S®SMW200A с двумя ВЧ-трактами, генерирующих имитируемые радиолокационные сигналы (Рис.•2). Один из них настроен как ведущий прибор, другой•— как ведомый, что позволяет полностью синхронизировать воспроизведение радиолокационных импульсов. На рис.•3 показан пример сценария, созданного с помощью ПО R&S®Pulse Sequencer. Самолет летит по круговому маршруту. Слева от него, по курсовому углу 330°, расположен стационарный наземный радиолокатор кругового обзора. На концевых частях крыла самолета установлены четыре направленные антенны, для каждой из которых выбран отдельный сектор обзора, как показано на схеме расположения антенн на рис.•4.

Сигналы приемника, имитируемые для каждой антенны, привязываются к одному из четырех ВЧ-трактов. Каждый ВЧ-тракт подключен к соответствующему ВЧ-входу приемника предупреждения о радиолокационном облучении.

Перемещаясь по траектории, самолет несколько раз попадает под действие луча радиолокатора в позициях 1‒7. В каждой позиции на всех четырех антеннах регистрируются различные уровни мощности, обусловленные изменением угла прихода сигнала излучателя. Уровни мощности на каждом антенном порту показаны в графическом виде на рис.•4; числа соответствуют позициям от 1 до 7 на карте сценария.

Для получения пеленга на излучатель используется принцип моноимпульсной радиолокации. При обнаружении радиолокационного импульса сравниваются два самых высоких уровня мощности на соседних антеннах. Если излучатель расположен точно в центре между этими антеннами, то полученные уровни мощности будут равны. Если излучатель смещен относительно центра, на одной из антенн уровень мощности будет выше. Отношение уровней мощности принятого сигнала используется для расчета точного пеленга на излучатель.

Имитация изменения уровней мощности импульсов во времени

В нижней части на рис.•4, показан одиночный радиолокационный импульс, записанный четырьмя входами приемника СПО в позиции•4. В этой позиции передняя и задняя левые антенны принимают сигнал наибольшей мощности, поскольку они обращены в сторону радара. Расчет моноимпульсного отношения между оранжевым и зеленым сигналами дает пеленг на излучатель, равный приблизительно 250°.

Отображение результата на дисплее пилота

Во время эксплуатации воздушного судна информация об обнаруженных излучателях предоставляется находящемуся в кабине пилоту. Пеленг на излучатель рассчитывается компьютером и отображается пилоту на дисплее СПО. На рисунке ниже показано, как обнаруженный в описанном сценарии излучатель отображается оператору СПО или пилоту, когда самолет находится в позиции•4. Испытание считается успешным, если пеленг, определенный СПО, соответствует моделируемому пеленгу.

Преимущества

• Компактная и масштабируемая испытательная схема на основе многоканальных генераторов
• Быстрая и гибкая разработка сценариев с несколькими излучателями/источниками помех
• Высокая точность сигналов с полосой модуляции 2•ГГц
• Моделирование перемещений с шестью степенями свободы