Peilungstests bei Kongsberg

Messtechnik für Aerospace & Defense – Kongsberg / Fallstudie

Qualifizierung von Mehrkanal-Peilradarempfängern im Labor

Kongsberg Defence & Aerospace wählt einen Radartestaufbau von Rohde & Schwarz auf Basis des R&S®SMW200A Vektorsignalgenerators für die mehrkanalige, phasenkohärente High-Perfomance-Radarsignalerzeugung.

Kongsberg Defence & Aerospace AS ist Norwegens führender Anbieter von Lösungen für den Aerospace- und Verteidigungssektor. Die Joint Strike Missile (JSM) ist ein Langstrecken-Lenkflugkörper der 5. Generation. Mit Hilfe moderner Sensortechnik kann die JSM Ziele unter Ausnutzung deren elektronischer Signatur orten. Kongsberg hat sich für Radar-Messtechnik von Rohde & Schwarz entschieden. Ausschlaggebende Gründe waren die bewährte, hohe Qualität der Geräte, der effektive Kundensupport und die Verfügbarkeit flexibler Lösungen für einzigartige messtechnische Herausforderungen.

GNSS-Flugtest / Airbus Case Study

Kongsbergs Anwendungsfall

Satellitengestützte Ergänzungssysteme (Satellite Based Augmentation System, SBAS) stellen leistungsstarke Navigationshilfen für die Luftfahrtindustrie zur Verfügung, etwa für fortschrittliche Anflug- und Landesysteme in modernen Helikoptern. Entwickler benötigen hochgenaue GNSS-Datensimulationen, um diese Landesysteme unter allen möglichen Flugbedingungen zu testen. Rohde & Schwarz bietet leistungsstarke GNSS-Simulationen und erfüllt dabei folgende Bedingungen für ein erfolgreiches Testszenario:

Die von Kongsberg entwickelte Joint Strike Missile muss in Kriegsgebieten autonom operieren. Um das Missionsziel zuverlässig zu erreichen, verfügt der Flugkörper über einen passiven HF-Sensor, der Hochfrequenz-Emitter lokalisieren und identifizieren kann. Um diese HF-Peilung im Labor zu testen und zu verifizieren, benötigte Kongsberg einen mehrkanaligen, phasenkohärenten Vektorsignalgenerator, der an bestehende Testumgebungen angeschlossen werden konnte.

Das Rohde & Schwarz Testsystem ist in der Lage, mehrere Emitter in einer dynamischen Umgebung in Echtzeit zu simulieren. Dadurch kann Kongsberg Closed-Loop-Tests des Raketensystems mit dem passiven HF-Sensor durchführen und umfangreiche integrierte Systemtests auf der Host-Hardware durchführen. Kostspielige Flugtests entfallen und eine sehr gute Wiederholgenauigkeit ist gewährleistet.

Die Anforderung

Kongsbergs Testziele, die Herausforderungen und technischen Anforderungen

Um Peilempfänger effektiv und effizient testen zu können, muss das Testsystem folgende Anforderungen erfüllen:

  • Die HF-Ausgänge des Testsystems müssen mit den Antenneneingängen des Empfängers verbunden werden; für jeden Eingang muss ein separates Signal geliefert werden, damit das Testsystem für jede simulierte Antenne über eine unabhängige Signalquelle verfügt.
  • Zur exakten Einhaltung der relativen Amplituden und Phasen zwischen den Kanälen muss das Testsystem an der HF-Schnittstelle kalibriert werden.
  • Die Phasenbeziehungen zwischen den simulierten Signalen müssen während der Simulation stabil bleiben (Phasenkohärenz).
  • Testsysteme für Mehrkanal-Anwendungen werden häufig in einer Hardware-in-the-Loop-(HIL)-Umgebung betrieben; hohe Aktualisierungsraten und geringe Latenzen sind hierfür entscheidend, da ein Computer mit hoher Geschwindigkeit Signaldaten in das Testsystem einspeist.
Überblick über eine Closed-Loop-Simulationsumgebung zum Testen von Peilradarempfängern

Die Lösung

R&S®SMBV100A Vektorsignalgenerator und GNSS-Simulator als ideale HiL-Testlösung

Überblick über eine Closed-Loop-Simulationsumgebung
zum Testen von Peilradarempfängern auf einer
hochdynamischen Plattform

Die R&S-Testlösung

Übersicht über das Testsystem

Das Testsystem umfasst einen Szenariosimulator, der pulsbeschreibende Datenworte oder Pulse Descriptor Words (PDWs) generiert. Die PDWs sind die Grundlage für die Erzeugung entsprechender HF-Signale, die dann an den Prüfling (DUT) weitergeleitet werden.

Szenariosimulator

Kongsberg hat eine firmeneigene Echtzeit-Simulationsumgebung entwickelt, die alle Aspekte eines Raketenflugs genau nachbilden kann. Der Simulator ist in der Lage, PDWs für eine große Anzahl gleichzeitiger Emitter zu generieren, wobei Positionen, Fluglagen, Antennendiagramme und Wellenausbreitung berücksichtigt werden. Die Integration des Rohde & Schwarz Testsystems schließt den Kreis, indem genaue HF-Eingangssignale erzeugt werden, die mit denen an den Empfängereingängen identisch sind.

Schnittstelle zum Signalgenerator

Es werden zeitsynchronisierte PDWs an das Rohde & Schwarz Testsystem gesendet. Die PDWs umfassen neben anderen Parametern auch den Phasen- und Amplitudengang der Antennen.

Mehrkanal-Radarsimulation

Zu den Hauptkomponenten des Rohde & Schwarz Testsystems gehören zwei gekoppelte R&S®SMW200A Vektorsignalgeneratoren (VSG) und ein analoger R&S®SMA100B Signalgenerator für das Signal des Lokaloszillators (LO). Die Verwendung einer gemeinsamen LO-Quelle zusammen mit dem fortschrittlichen Taktverteilungskonzept der VSGs gewährleistet genaue, stabile und wiederholbare Simulationen der relativen Amplituden-, Phasen- und Gruppenlaufzeit-Offsets zwischen den HF-Toren auf der Referenzebene für den Prüflingseingang, wie sie für präzise AOA-Simulationen erforderlich sind.

Abgleich der HF-Tore

Die R&S®RF Ports Alignment Software führt vordefinierte und optimierte Abgleichsroutinen für HF-Signale auf der Referenzebene aus. HF-Frequenzen, genutzte Bandbreite und Pegelbereich für den Abgleich werden entsprechend dem Testfall konfiguriert. Die Software ermittelt mit Hilfe eines Netzwerkanalysators automatisch die Korrekturkoeffizienten für alle HF-Tore und lädt die Daten in das Rohde & Schwarz Testsystem.

Prüfling

Der Prüfling kann der HF-Sensor oder ein Teil eines Subsystems sein, auf dem die tatsächlich eingesetzte Software auf echter Flughardware läuft.

Erik Narverud, Teamleiter Passive RF Sensor System Integration bei Kongsberg

„Rohde & Schwarz konnte ein System anbieten, das nicht nur eine hervorragende Phasenkohärenz bietet, sondern auch eine flexible und skalierbare Lösung darstellt, die es Kongsberg ermöglichte, den Signalgenerator in eine bestehende Closed-Loop-Simulationsumgebung zu integrieren.“

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Die Lösung

Integrierte Testlösung

Das von Kongsberg verwendete Mehrkanal-Radartestsystem verfügt über vier HF-Kanäle. Es nutzt zwei hochleistungsfähige R&S®SMW200A Universal-Vektorsignalgeneratoren, die Radarsignale an den Prüfling liefern, einen analogen R&S®SMA100B Signalgenerator für die LO-Verteilung und einen Rohde & Schwarz Vektornetzwerkanalysator (VNA) zur Messung der erforderlichen Korrekturen für den HF-Tor-Abgleich. Alle Geräte sind in ein Rack integriert und bieten eine kompakte und transportable Lösung für anspruchsvolle Tests, die phasenkohärente Radarsignale erfordern.

R&S®SMW200A Vektorsignalgenerator
R&S®SMW200A Vektorsignalgenerator
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R&S®SMA100B HF- und Mikrowellen-Signalgenerator
R&S®SMA100B HF- und Mikrowellen-Signalgenerator
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Das Mehrkanal-Radartestsystem

Mit dem kompakten Mittelklasse-Vektorsignalgenerator R&S®SMBV100B schreibt Rohde & Schwarz die Erfolgsgeschichte des beliebten R&S®SMBV100A fort.

Vierkanaliges Radar-Testsystem bestehend aus zwei R&S®SMW200A Vektorsignalgeneratoren, einem analogen R&S®SMA100B Signalgenerator für das LO-Signal und einem Rohde & Schwarz Vektornetzwerkanalysator zum automatisierten HF-Tor-Abgleich.

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