Generazione di emettitori in movimento in laboratorio senza costosi test sul campo

Il software R&S®Pulse Sequencer offre un modo semplice di simulare emettitori radar in movimento e un ricevitore in movimento per effettuare test sui ricevitori di sistemi di guerra elettronica . Il software, utilizzato con il generatore di segnali vettoriali R&S®SMW200A, è un potente simulatore radar. Consente ai progettisti di generare in laboratorio scenari 3D realistici ed estremamente dinamici.

Attività da eseguire

Dalle navi in lento movimento lento alle più rapide manovre aeree, la simulazione di emettitori radar in movimento costituisce un elemento cruciale nell'esecuzione di molti tipi di test. La variazione di livello RF all’ingresso dell’antenna dei ricevitori utilizzati in attività di guerra elettronica (EW) dovuta a emettitori in avvicinamento o in allontanamento segue la legge 1/R2. Spesso la direzione di puntamento del lobo principale delle antenne installate cambia a causa di un cambiamento dinamico delle condizioni di assetto dell’emettitore o del ricevitore. Ogni variazione dell'assetto introduce ulteriori variazioni nel livello del segnale ricevuto. Il test di ricevitori EW con scenari realistici è perciò indispensabile per valutare in modo affidabile le loro prestazioni attese sul campo. Tuttavia, collaudare i ricevitori nel loro ambiente operativo reale è costoso e richiede molto tempo. Inoltre, potrebbe essere troppo tardi per eseguire modifiche importanti al sistema se le cose non dovessero funzionare come previsto dal progettista. È per questo motivo che i progettisti hanno bisogno di un metodo più semplice e più veloce per valutare le prestazioni del ricevitore.

Soluzione di misura

Il generatore di segnali vettoriali R&S®SMW200A equipaggiato con l’opzione emettitore in movimento R&S®SMW-K304 utilizzata con il software R&S®Pulse Sequencer trasforma il generatore R&S®SMW200A in un potente simulatore di scenari radar. I progettisti di sistemi radar possono modellare rapidamente scenari complessi di emettitori in movimento con durata estremamente lunga. Possono anche:

  • Definire facilmente le traiettorie degli emettitori come linee rette o archi circolari con tre gradi di libertà
  • Utilizzare file di descrizione dei veicoli per interpolare traiettorie contenenti solo coordinate x, y, z senza marcature temporali
  • Personalizzare scenari grazie a file waypoint importati dagli utenti per definire traiettorie complesse con sei gradi di libertà (6-DOF) e tag temporali
  • Simulare l’accelerazione e gli offset Doppler
  • Osservare in anteprima e visualizzare scenari 3D dinamici

Definizione di uno scenario sulla mappa

Lo scenario di esempio qui di seguito descritto mostra un aereo di pattugliamento con emissione radar (blu) che fa rotta verso est in linea retta. All’origine della mappa, un aereo più grande, in movimento lento, con un ricevitore radar (rosso) sta virando a sinistra, con rotta finale verso nord-est.

Scenario dinamico sulla mappa
Scenario dinamico sulla mappa

Simulazione di uno scenario di volo realistico

Il percorso di volo del ricevitore (aereo rosso in movimento lento) è stato importato da un simulatore di traiettoria. Il percorso di volo è definito come file waypoint (formato proprietario *.xtd) che include informazioni su posizione e comportamento con marcature temporali. Il percorso di volo dell’emettitore (aereo blu) utilizza una traiettoria predefinita fornita dal software R&S®Pulse Sequencer. In questo scenario, si ipotizza che il radar dell’aereo dell’emettitore blu operi nella banda X e utilizzi un fascio filiforme assieme a una scansione raster. L’area ombreggiata celeste mostra il settore coperto dalla scansione raster. La velocità di scansione è 30°/s (larghezza raster 90°). L’aereo rosso trasporta apparecchiature di allarme radar con copertura azimutale a 360° come parte del suo sistema di misure di supporto elettronico (ESM). Utilizza quattro antenne a settore con schemi di antenne a cardioide.

Simulazione del livello di potenza di ricezione

La figura mostra la variazione di livello dovuta allo scenario di volo descritto in precedenza. È mostrata solo la traccia di livello di potenza RF di una delle quattro antenne a settore del ricevitore. Lo scenario contiene tre intervalli temporali (barra rossa, verde e blu). All’inizio dello scenario (intervallo rosso), il ricevitore si trova alla posizione delle ore 1 rispetto alla rotta dell’emettitore (aereo blu). Successivamente, durante l’intervallo verde, si verificano due gruppi con due picchi ciascuno. Questi picchi derivano dalla scansione raster del fascio filiforme dell’emettitore (1). Durante la scansione 2, la distanza tra i due picchi è di circa 4,7 s. Ciò significa che il ricevitore si trova spostato rispetto al centro della larghezza raster. Quando l’aereo del ricevitore rolla a sinistra per virare, il secondo gruppo di picchi nell’intervallo verde ha picchi minori (ΔP1). A causa di questo percorso di volo, lo schema dell’antenna cardiode è inclinato verso il basso. Questa inclinazione riduce il guadagno dell’antenna verso l’emettitore che si avvicina, causando una diminuzione del livello di potenza ricevuta. Durante l’intervallo blu, circa al secondo 17 della simulazione, l’aereo rosso ha eseguito il rollback al suo comportamento iniziale con rotta verso nord-est, portando a un significativo aumento della potenza ricevuta di circa ΔP2 =14 dB (2). Durante l’intervallo blu, l’emettitore si avvicina costantemente al ricevitore. La potenza ricevuta aumenta ancora maggiormente di un ulteriore ΔP3 =12 dB rispetto al valore iniziale all’inizio dello scenario (4). L’aereo rosso è ora quasi alla posizione delle ore 12 rispetto al piano di volo dell’aereo blu. Per questo motivo, i picchi ricevuti del segnale di trasmissione dell’emettitore durante la scansione 5 ora hanno una spaziatura di 3,2 s (3). L’aereo rosso è quasi al centro della scansione raster.

Principali vantaggi

  • Simulazione di manovre di volo realistiche con emettitori in movimento e ricevitori in movimento
  • Acquisizione di informazioni sulle variazioni dinamiche con una potente anteprima dello scenario
  • Trasformazione del generatore R&S®SMW200A, equipaggiato con l’opzione R&S®SMW-K304 e il software R&S®Pulse Sequencer, in un potente simulatore radar
Anteprima del livello di potenza RF all’uscita dell’antenna selezionata del ricevitore dell’aereo rosso
Anteprima del livello di potenza RF all’uscita dell’antenna selezionata del ricevitore dell’aereo rosso