Lösung von Rohde & Schwarz
R&S®RTO und R&S®RTP Oszilloskope können HF-Pulse mit Frequenzen bis 6 GHz/8 GHz analysieren. Die wichtigste Funktion für die Pulsanalyse ist der digitale Trigger. Im Vergleich zu einem analogen Trigger bietet der digitale Trigger eine wesentlich bessere Trigger-Empfindlichkeit und kommt bei erweiterten Triggerarten ohne Bandbreitenbegrenzung aus. Um den HF-Puls zu analysieren, muss der Trigger immer an derselben Position in Bezug auf den Puls erscheinen. Als ein Beispiel wird eine Pulsfolge mit einer Pulsdauer von 25 μs und einer PRI von 50 μs (siehe Screenshot unten) verwendet. Ein Zoom-Fenster zeigt den dritten Puls an der Trigger-Position (t = 0 s) in größerem Detail.
Für diese Erfassung wird ein Breitentrigger verwendet. Die Trigger-Konfiguration (Triggern auf Radar-HF-Pulse mit einem Oszilloskop – Application Card, PD 3609.2000.92 Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG) und Hüllkurvenanalyse (Analyse von HF-Radarpulsen mit einem Oszilloskop – Application Card, PD 5215.4781.92, Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG) werden in separaten Dokumenten beschrieben. Die horizontale Skala ist auf 14 μs/Div eingestellt, sodass drei Impulse für die Analyse der Modulationssequenz erfasst werden.
Nun wird der Puls demoduliert. Die Pulsfolge, die als Beispiel dient, ist frequenzmoduliert und wird mittels einer der automatisierten Frequenzmessungen des Oszilloskops demoduliert. Mit Hilfe dieser Messung in Verbindung mit der Track-Funktion können die Frequenzergebnisse als eine Funktion der Zeit angezeigt werden. Diese Vorgehensweise eignet sich gut für Breitband-Radarsignale wie Signale von Automotive-Radaren. Bei schmalbandigen Signalen wie z. B. Flugsicherungsradaren, bei denen die Trägerfrequenz im Verhältnis zur belegten Bandbreite (fC >> fB) groß ist, zeigt die Track-Funktion starkes Rauschen. Dieses Rauschen schränkt die Genauigkeit der Chirp-Raten-Messung ein und macht Maßnahmen zur Rauschunterdrückung notwendig.
Die Reduzierung des Rauschens ist nicht ganz einfach. Ein schlichter Bandpassfilter kommt aufgrund der sich ändernden Trägerfrequenz nicht in Frage. Die Filterbandbreite muss recht groß sein. In einem konventionellen, kohärenten Radarsystem teilen sich die RX- und TX-Pfade einen stabilisierten Lokaloszillator. Bei einem Oszilloskop ist eine Abwärtsmischung mit dem lokalen TX-Oszillator nicht möglich, da dieses Signal nicht verfügbar ist. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung eines Phasenregelkreises (PLL) 1) zur Demodulation des Signals.
1) Richard, Mark (2013): Fundamentals of Radar Signal Processing. 2. Ausgabe: McGraw-Hill Companies
Die R&S®RTO und R&S®RTP Oszilloskope bieten eine softwarebasierte Taktdatenrückgewinnung (Clock Data Recovery, CDR), die einem Phasenregelkreis gleichwertig ist. Bei der Verwendung dieser automatisierten Messfunktion kann die Datenrate mit der Momentanfrequenz des Pulses gleichgesetzt werden. Wenn die Track-Funktion der Datenrate eingeschaltet ist, wird die Momentanfrequenz über der Zeit angezeigt (siehe „Track 2“ im rechten Bereich des ersten Screenshots). Da die Datenratenfunktion verwendet wird, ist die vertikale Einheit der angezeigten Messkurve Gigabit pro Sekunde (Gbit/s), was zahlenmäßig GHz entspricht, da die Bit-Periode und die Sinus-Periode identisch sind.
Diagramm 1 (oberer Teil des ersten Screenshots) zeigt die Modulationssequenz von Down-Updown-Chirps innerhalb einer Pulsfolge mit drei Impulsen. Für eine detailliertere Analyse kann der Cursor auf der Messkurve im Zoom-Fenster verwendet werden, um die Chirp-Rate zu messen. Auf diese Weise wird die Frequenzänderung des Pulses im Laufe der Zeit ermittelt. Im vorliegenden Beispiel lautet das Ergebnis in den „Cursor Results 1“ (unten rechts im ersten Screenshot) für den negativen Chirp 10 MHz innerhalb von 25 μs.