Flexible Anwendung der Trigger-Funktion von Rohde & Schwarz-Oszilloskopen für eine exakte Radarsignalanalyse

Oszilloskope werden vermehrt eingesetzt, um gepulste Signale wie Radarsignale für Applikationen im Bereich Luftfahrt und Verteidigung sowie Automotive zu analysieren. Mit ihrer großen Analysebandbreite und den vielfältigen Trigger-Funktionalitäten eignen sich die Oszilloskope ideal für den gestiegenen Bedarf nach höheren Bandbreiten und exakter Signaldetektion im Rahmen dieser Anwendungen. Die R&S®VSE Vector Signal Explorer Software ist ein leistungsstarkes Werkzeug für die umfassende Analyse verschiedenster Signale und bietet volle Unterstützung für das moderne Trigger-System der Oszilloskope von Rohde & Schwarz. Durch die Anpassung der Trigger-Einstellungen lassen sich mit der R&S®VSE Vector Signal Explorer Software Pulse und Pulsfolgen analysieren sowie eine komplette Pulsanalyse durchführen.

Ihre Anforderung

Hochmoderne Automotive-Radarmodule nutzen frequenzmodulierte Dauerstrichsignale (FMCW) oder Chirp-Signalfolgen. Um diese Signale zu analysieren, müssen komplette Chirp-Signalfolgen erfasst werden, bevor die einzelnen Chirps analysiert werden können. Da die Aus-Zeiten von FMCW-Signalen oftmals signifikant länger als die Chirp-Signalfolgen sind, ist eine exakte Erkennung des Beginns der Chirp-Signalfolge äußerst wichtig, um die Analyse auf den relevanten Signalteil zu beschränken und die Analysegeschwindigkeit zu erhöhen. In dieser Application Card wird gezeigt, wie die R&S®VSE Software konfiguriert werden kann, um den vollen Nutzen aus den Trigger-Funktionalitäten von Rohde & Schwarz-Oszilloskopen zu ziehen und so eine präzise Triggerung auf den Beginn der Chirp-Signalfolge eines wirklichkeitsgetreuen Automotive-Radarsignals zu ermöglichen.

Abb. 1: Konfiguration des manuellen Trigger-Modus in der Option R&S®VSE-K60 Transientenanalyse.
Abb. 1: Konfiguration des manuellen Trigger-Modus in der Option R&S®VSE-K60 Transientenanalyse.
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Lösung von Rohde & Schwarz

Die R&S®VSE Vector Signal Explorer Software bietet volle Unterstützung für sämtliche Rohde & Schwarz-Oszilloskope. Anwender können vom hochmodernen Trigger-System des Oszilloskops profitieren und die am besten geeignete Trigger-Art konfigurieren, um eine exakte Detektion der relevanten Signale sicherzustellen. Um die Trigger-Unterstützung für das Oszilloskop in der R&S®VSE Software zu aktivieren, öffnen Sie die Trigger-Einstellungen im aktiven Messkanal unter Input & Output ►Trigger und ändern die Trigger-Quelle auf „Manual“ (siehe Abb. 1).

Abb. 2: Umschalten auf „Local Mode“, um das Oszilloskop zu steuern und die Trigger-Einstellungen anzupassen.
Abb. 2: Umschalten auf „Local Mode“, um das Oszilloskop zu steuern und die Trigger-Einstellungen anzupassen.
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Nachdem der Trigger-Modus in der R&S®VSE Software auf „Manual“ umgeschaltet wurde, kann der Anwender ebenso die Trigger-Einstellungen mit den im Oszilloskop integrierten Werkzeugen anpassen, um Pulse für die Analyse zu isolieren. Drücken Sie einfach die „Local“-Schaltfläche am Hauptbildschirm des Oszilloskops, um auf die entsprechende Bedienoberfläche am Oszilloskop zuzugreifen und die gewünschten Änderungen durchzuführen (siehe Abb. 2).

Beispielsweise können Bediener einfach die am besten geeignete Trigger-Art (z. B. Flanke, Breite, Fenster) wählen oder eine komplexere Trigger-Einstellung, die nur Oszilloskopen vorbehalten ist (z. B. A-B-R-Trigger), konfigurieren. Sobald man mit R&S®VSE eine neue Erfassung startet, übernimmt die Software die vom Anwender neu konfigurierten Trigger-Einstellungen.

Abb. 3: Messaufbau für die Signalerfassung von Automotive-Radaren. Das Signal wird mit Hilfe eines R&S®FS-Z90 Harmonischen-Mischers abwärtsgemischt und im R&S®RTP164 High-Performance-Oszilloskop analysiert.
Abb. 3: Messaufbau für die Signalerfassung von Automotive-Radaren. Das Signal wird mit Hilfe eines R&S®FS-Z90 Harmonischen-Mischers abwärtsgemischt und im R&S®RTP164 High-Performance-Oszilloskop analysiert.
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Applikation

Das Beispiel zeigt die Fähigkeiten der Software anhand eines wirklichkeitsgetreuen Automotive-Radarsignals. Der Messaufbau ist in Abb. 3 dargestellt. Das Automotive-Radarsignal besitzt eine Bandbreite von 3,9 GHz und wird mit einem Radartransceiver im 77-GHz- bis 81-GHz-Band, das für Nahbereichsradare (Short-Range Radar, SRR) vorgesehen ist, generiert. Jede Chirp-Signalfolge besteht aus 32 Chirps. Das Signal wird über die Luftschnittstelle übertragen und mit Hilfe des R&S®FS-Z90 Harmonischen-Mischers auf einen Zwischenfrequenzbereich innerhalb der Analysebandbreite des Oszilloskops abwärtsgemischt.

Messaufbau

Der erste Schritt zur Analyse dieses Signals besteht in der Auswahl der geeigneten Trigger-Einstellungen, um eine komplette Chirp-Signalfolge mit der R&S®VSE Software und der Option R&S®VSE-K60 Transientenanalyse zu analysieren.

Abb. 4: Messung der Chirp-Signalfolge und Aus-Zeit mit Hilfe von Cursorn.
Abb. 4: Messung der Chirp-Signalfolge und Aus-Zeit mit Hilfe von Cursorn.
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Wir gehen davon aus, dass die Chirp-Signalfolge und Dauer der Aus-Zeit nicht bekannt sind und gemessen werden müssen. Daher wird das erfasste Signal absichtlich einer Unterabtastung unterzogen, sodass mindestens zwei Chirp-Signalfolgen aufgezeichnet und die Aus-Zeit dazwischen abgeschätzt werden kann. Abb. 4 zeigt eine Aus-Zeit von ca. 73 ms, jede Chirp-Signalfolge weist eine Dauer von ca. 26 ms auf.

Abb. 5: Einstellungen des Breiten-Triggers, um auf den Beginn des ersten Chirp-Signals in der Chirp-Signalfolge zu triggern.
Abb. 5: Einstellungen des Breiten-Triggers, um auf den Beginn des ersten Chirp-Signals in der Chirp-Signalfolge zu triggern.
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Setzen Sie den Breiten-Trigger mit negativer Polarität in denselben Bereich wie die gemessene Aus-Zeit. Somit kann man ganz einfach auf den Beginn des ersten Chirp-Signals in der Folge triggern.

Konfigurieren Sie den Trigger wie folgt:

  • Starten Sie R&S®VSE und öffnen Sie einen neuen Transientenanalyse-Messkanal
  • Stellen Sie die passende Mittenfrequenz ein (in diesem Beispiel 3 GHz nach Abwärtsmischung)
  • Stellen Sie die gewünschte Analysebandbreite ein (in diesem Beispiel 4 GHz)
  • Stellen Sie die Messzeit entsprechend ein, um eine komplette Chirp-Signalfolge zu erfassen (in diesem Beispiel 30 ms)
  • Setzen Sie den Trigger-Modus in R&S®VSE auf „Manual“ (siehe Seite 1)
  • Drücken Sie die „Local“-Schaltfläche auf dem Oszilloskopschirm, um das Messgerät zu steuern, die Trigger-Einstellungen zu öffnen und den Trigger wie in Abb. 5 gezeigt zu konfigurieren
  • Kehren Sie zu R&S®VSE zurück und starten Sie die Erfassung

Abb. 6 zeigt, dass die Pulsfolge ordnungsgemäß aufgezeichnet wurde. Alle 32 Chirps wurden detektiert und ihre Eigenschaften in der Chirp-Ergebnistabelle zusammengefasst. Zudem ist es möglich, den Fokus auf einen bestimmten Puls zu legen und detailliertere Messungen durch Auswahl eines Chirps in der Übersichtstabelle zu öffnen.

Abb. 6: Messergebnisse mit R&S®VSE-K60.
Abb. 6: Messergebnisse mit R&S®VSE-K60.
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