Der R&S®FSW Signal- und Spektrumanalysator misst und analysiert Nebenkeulen (Time Sidelobes) für die Optimierung komprimierter Radarsignale sowie von Radar-Hardwarekomponenten und -Systemen. Entwickler von Radarsystemen können ihr Design mit Hilfe automatisierter und reproduzierbarer Messungen verbessern und sofort validieren.
Effiziente Pulskompressions-Messungen mit dem R&S®FSW Signal- und Spektrumanalysator
In Radaranwendungen wird häufig Pulskompression eingesetzt, um die Vorteile einer ausgezeichneten Entfernungsauflösung und hoher Energie mit geringer Spitzenleistungsabgabe zu vereinen. Dies wird durch die Erzeugung von Radarwellenformen mit einem Zeit-Bandbreiten-Produkt von weit über 1 erreicht, was typischerweise bei gepulsten frequenz- oder phasenmodulierten Signalen der Fall ist. Ein entsprechendes angepasstes Filter im Empfangskanal des Radars führt automatisch eine Zeitkompression des Radar-Echosignals durch und erhöht den Spitzenwert um das ungefähre Pulskompressionsverhältnis. Am Ausgang des Pulskompressionsfilters steht dann ein schmaler Puls mit einem hohen Spitzenwert im Zeitbereich zur Verfügung.
Radarsystem mit digitalem Pulskompressionsfilter
Leider vergrößert diese Technik die Blindzone des Radars aufgrund längerer Pulsübertragungszeiten, und sie beeinträchtigt die Doppler-Messung durch ein reduziertes SNR im Fall einer Fehlanpassung des Kompressionsfilters (Ambiguitätsfunktion). Darüber hinaus kann eine Entfernungs-Doppler-Kopplung auftreten, wobei die Dopplerverschiebung des Echosignals die Genauigkeit der Entfernungsmessung beeinträchtigt. Die Autokorrelationsfunktion des gedehnten Pulses besteht nicht nur aus der Hauptkeule, sondern enthält auch Nebenkeulen am Ausgang des angepassten Filters, die kleinere Echosignale verdecken oder Fehlalarme auslösen können. Die Leistungsfähigkeit der Pulskompression wird durch die Radarwellenform sowie Aufbau und Komponenten des Radarsystems beeinflusst. Eine kontrollierbare, reproduzierbare und zeitsparende Testumgebung ist daher der Schlüssel für die Erzielung einer erstklassigen Radar-Performance. Dies gilt insbesondere für Multifunktionsradare, die für hervorragende Erkennungswahrscheinlichkeit, hohe Genauigkeit sowie hohe Auflösung sowohl im Entfernungs- als auch im Doppler-Bereich ausgelegt sind.
Der R&S®FSW Signal- und Spektrumanalysator mit den Optionen R&S®FSW-K6 Pulse Measurements und R&S®FSW-K6S Time Sidelobe Measurements führt eine effiziente Analyse der Pulsparameter und zusätzlich der Pulskompression durch. Diese Lösung ermöglicht es Entwicklern von Radarsystemen, ihre Radarsignale, Signalverarbeitung und Komponenten mit Hilfe automatisierter, reproduzierbarer Messungen zu testen und zu optimieren. Darüber hinaus können Signalstörungen wie die beabsichtigte Verzerrung von Echosignalen ebenfalls auf einfache Weise gemessen und analysiert werden. Für den Testaufbau wird der Radarsender mit dem HF-Eingang des R&S®FSW verbunden. Eine ideale Wellenform im digitalen I/Q-Format (iq-tar) wird in den Analysator geladen, der als Pulskompressionsfilter agiert. Die ideale Wellenform kann synthetisch erzeugt oder vorher mit dem R&S®FSW aufgezeichnet werden.
Die tatsächliche, gemessene Radarpuls-Wellenform wird mit der idealen I/Q-Wellenform kreuzkorreliert. Im Fall eines idealen gemessenen Pulses sind die beiden Wellenformen identisch und weisen die gleiche schmale Hauptkeulenkurve auf. In der Praxis unterscheiden sich die Wellenformen jedoch, z.B. aufgrund von Ungenauigkeiten des I/Q-Modulators, Phasenrauschen und VSWR zwischen den einzelnen Stufen. Je stärker sich die Wellenformen unterscheiden, umso weniger effizient ist das Kompressionsverhältnis, und die Nebenkeulen können zunehmen, so dass sich die Leistung des Radarsystems verschlechtert.
Die Unterschiede zwischen der gemessenen und der idealen Wellenform treten als Nebenkeulen neben der Hauptkeule in Erscheinung. Die Kreuzkorrelationsfunktion wird auf dem R&S®FSW mit den Messkurven der korrelierten Amplitude, Frequenz und Phasenabweichung klar visualisiert, so dass eine effiziente Bewertung möglich ist.
Die wichtigsten Pulsparameter einschließlich Breite der Hauptkeule, Nebenkeulenunterdrückung, Nebenkeulenverzögerung, integrierte Leistung von Haupt- und Nebenkeulen, Peak-Korrelation und Hauptkeulenfrequenz und -phase werden ebenfalls automatisch gemessen und angezeigt.
Der R&S®FSW mit den Optionen für Puls- und Nebenkeulenmessung ermöglicht Radarsystem-Entwicklern und -Ingenieuren die effiziente Messung, Optimierung und Verifizierung pulskomprimierter Radarwellenformen, Radarkomponenten und des gesamten Systems zur Erzielung einer überlegenen Radar-Performance.
Anzeige der korrelierten Messkurven für Amplitude, Frequenz und Phasenabweichung sowie der Pulskompressionsparameter für eine lineare, frequenzmodulierte Wellenform auf dem R&S®FSW.
Der R&S®FSW zeigt die Messkurven der korrelierten Amplitude, der Frequenz und des Phasenfehlers sowie die Pulskompressionsparameter für eine linear frequenzmodulierte Wellenform an.
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