Déclenchement sur des impulsions RF radar avec un oscilloscope

L'analyse d'impulsions RF est une phase importante dans les applications de radars pulsés, comme par exemple dans le contrôle du trafic aérien (ATC), les radars maritimes ou les mesures scientifiques de la ionosphère. L'analyse de l'enveloppe et de la modulation de l'impulsion est essentielle, car elles contiennent des informations importantes pour caractériser l'application. Les oscilloscopes R&S®RTO et R&S®RTP sont capables de déclencher précisément sur une impulsion, en tant que condition préalable pour l'analyse des domaines temporel et fréquentiel. Ce document décrit l'utilisation du R&S®RTO et du R&S®RTP pour déclencher précisément sur les impulsions lors de la préparation de mesures plus approfondies ultérieures, comme des mesures d'impulsions RF sur un signal ATC.

Votre tâche

Vous devez mesurer les impulsions RF radar en respectant la fréquence, la modulation, les temps de montée / descente et l'intervalle de répétition d'impulsion (PRI), la durée ainsi que l'amplitude, pour juger si elles répondent à vos exigences 1). Vous avez donc besoin de déclencher sur une impulsion de manière reproductible, afin de positionner correctement l'impulsion pour les mesures et pour stocker efficacement uniquement les impulsions et non pas les pauses. Un déclenchement classique sur front ne créera pas un affichage stable puisqu'une impulsion contient typiquement plusieurs fronts où un déclenchement peut être placé. Dans un scénario complexe (voir la capture d'écran ci-dessous), où plusieurs impulsions avec différentes largeurs d'impulsions (5,0 / 10,0 / 3,0 / 7,5 / 3,0 μs) et des modulations sont présentes, le déclenchement sur front ne peut pas être utilisé.

1) Richard, Mark (2013) : Les fondamentaux du traitement des signaux radar. 2. Édition : McGraw-Hill Companies

Séquence avec plusieurs impulsions
Séquence avec plusieurs impulsions
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Solution Rohde & Schwarz

Les oscilloscopes R&S®RTO et R&S®RTP peuvent analyser des impulsions RF avec des fréquences jusqu'à 6 GHz / 8 GHz. La fonction la plus importante pour l'analyse d'impulsion est la précision du déclenchement numérique. Par rapport à un déclenchement analogique, le déclenchement numérique possède une sensibilité de déclenchement plus élevée et aucune limitation de bande passante pour un type de déclenchement évolué. Pour analyser une impulsion RF, le déclenchement doit toujours apparaître dans la même position relative pour l'impulsion. Par exemple, un train d'impulsions est utilisé pour configurer un déclenchement spécialement sur l'impulsion 7,5 μs (entourée en rouge) avec un niveau de puissance de 5,0 dBm (= 400 mV) et une fréquence de porteuse fC de 2,8 GHz.

Pour cette acquisition, un déclencheur A-B-R est utilisé. Alors que l'impulsion commence à déclencher la condition A, le déclencheur B est exécuté à la fin de l'impulsion, après la durée d'impulsion spécifiée. Le déclencheur R est alors utilisé pour réinitialiser la condition pour les impulsions qui ont soit une durée d'impulsion trop longue, soit une puissance d'impulsion trop élevée.

Une configuration de déclenchement pour le démarrage de l'impulsion
Une configuration de déclenchement pour le démarrage de l'impulsion
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Déclencheur A

Le déclencheur A utilise le type de déclenchement “Width” (largeur) avec une polarité négative. Ce déclenchement se concentre sur la pause entre deux impulsions consécutives. La largeur devra être supérieure à quelques périodes de la porteuse (360 ps), dans cet exemple 5 ns. Le niveau est réglé au niveau de puissance minimum toléré de –3,9 dBm (= 142,25 mV). Puisque la largeur de déclenchement déclenche sur l'impulsion radar, l'option de déclenchement devra être activée (voir la capture d'écran ci-dessous). Ce réglage est suffisant pour un déclenchement A relatif à un déclenchement stable sur le début de toutes les impulsions.

Configuration d'un déclencheur B pour la fin de l'impulsion
Configuration d'un déclencheur B pour la fin de l'impulsion
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Déclencheur B

Le déclencheur B (voir la capture d'écran suivante) utilise le type de déclenchement “Timeout” (pause) avec le même niveau de puissance que le déclencheur A. Des niveaux de déclenchement couplés sont utilisés. De l'analogique au déclencheur A, le temps de pause devra être supérieur à quelques périodes de la porteuse (360 ps), dans cet exemple 1 ns.

Configuration du déclencheur R pour réinitialiser la condition de déclenchement
Configuration du déclencheur R pour réinitialiser la condition de déclenchement
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Déclencheur R

Les impulsions qui sont supérieures à 7,5 μs ou dépassent 10 dBm doivent être éliminées. Cela est réalisé en appliquant le déclencheur R (voir la capture d'écran ci-dessous). Cela réinitialise la condition du déclencheur A. En activant le délai de réinitialisation et en réglant la pause à la longueur d'impulsion maximale autorisée de (7,5 μs) éliminera les impulsions les plus longues. Les impulsions ayant une puissance d'impulsion supérieure seront ignorées du fait de la fenêtre de déclenchement. Par conséquent, le type est réglé sur “Window” (fenêtre) avec la condition verticale “Exit”. Les niveaux sont réglés de manière symétrique à 7,0 dBm (= 501,46 mV).

Le résultat, les impulsions ayant une durée d'impulsion comprise entre 7,0 μs et 7,5 μs ainsi qu'une puissance comprise entre –3,9 dBm et 7,0 dBm sont acquises à partir d'une séquence de différentes impulsions. Ces impulsions sont stockées avec un faible pourcentage de temps libre toujours dans la même position de déclenchement à la fin de la trame (indiqué par le triangle rouge sur le diagramme 1 dans la partie supérieure de la capture d'écran ci-dessous).

Dans cet exemple, le R&S®RTO doté de la mémoire 1 Géchantillons peut stocker environ 36 000 impulsions consécutives. Le mode historique permet d'accéder à toutes les acquisitions pour une analyse détaillée de chaque impulsions, ainsi que pour une analyse impulsion par impulsion.

Traduction de paramètre
Traduction de paramètre
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Le tableau donne une vue d'ensemble sur la manière dont les paramètres d'impulsion sont traduites dans les paramètres de déclenchement de l'oscilloscope :

Traduction de paramètre
Paramètre d'impulsion Paramètre d'oscilloscope
Impulsion haute (min.) Niveau du déclencheur (A)
Impulsion haute (max.) Niveau haut / bas d'exclusion (R)
Largeur d'impulsion (min.) (B) délai A ▷ B
Largeur d'impulsion (max.) Pause (R)

Conclusion

Les oscilloscopes R&S®RTO et R&S®RTP analysent les impulsions RF à la bande passante maximale du modèle utilisé. Pour réaliser une analyse détaillée, le R&S®RTO et le R&S®RTP déclenchent précisément sur les caractéristiques d'impulsion telles que la largeur d'impulsion et le niveau de puissance, de la même manière qu'un déclenchement de puissance IF en analyse de spectre. Le déclenchement numérique fonctionne sur la totalité de la bande passante et est une fonction clé. Une fois l'impulsion acquise, le R&S®RTO et le R&S®RTP permettent la caractérisation précise de l'enveloppe 2) et de la modulation car l'impulsion est bien positionnée dans l'acquisition. L'analyse impulsion par impulsion sur des impulsions consécutives est également possible.
2) Analyse d'impulsions radar RF avec un oscilloscope (carte d'application, PD 5215.4781.92, Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG).

Impulsion 7,5 μs capturée en utilisant le déclencheur A-B-R
Impulsion 7,5 μs capturée en utilisant le déclencheur A-B-R
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