Prove semplici sui radiogoniometri basati sul confronto di ampiezza

Attività da eseguire

Un ricevitore di allarme radar (RWR) è una parte essenziale della suite di autodifesa di ogni moderno velivolo militare. Il compito principale di un ricevitore di allarme radar è quello di rilevare i segnali radar, identificare l'emettitore e determinare l'angolo di arrivo (AoA) del segnale radar. Una tecnica comunemente utilizzata per determinare l'AoA è il monoimpulso di ampiezza. Utilizza più antenne montate intorno al velivolo per ottenere una copertura azimutale a 360°.

Lo sviluppo e il test dei sistemi RWR sarebbero difficili senza un simulatore in grado di generare tutti i segnali di prova necessari durante il ciclo di sviluppo del ricevitore.

Il simulatore deve essere abbastanza flessibile da fornire tutti i tipi di segnale, da semplici impulsi radar per la validazioni iniziale dell'hardware fino a scenari complessi a più emittenti per effettuare i test completi a livello di sistema. Idealmente, l'hardware del simulatore viene fornito come soluzione commerciale standard (COTS), eliminando la necessità di progettare hardware personalizzato costoso e poco flessibile. Inoltre, la definizione dei segnali e la creazione di scenari complessi deve essere semplice e diretta, evitando il dispendioso compito di scrivere un software di simulazione aggiuntivo.

Soluzione Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz offre un potente pacchetto per simulare l'angolo di arrivo. Questo pacchetto è composto dal software di simulazione radar R&S®Pulse Sequencer e da più generatori di segnali vettoriali R&S®SMW200A a singolo o doppio percorso accoppiato.

Il generatore di segnali vettoriali R&S®SMW200A può utilizzare due percorsi RF fino a 20 GHz, oppure un percorso RF fino a 44 GHz. Per ottenere la sincronizzazione temporale su tutti i percorsi RF, i segnali di clock interni e i trigger sono condivisi tra i generatori.

Se sono necessarie differenze di fase dedicate tra le porte RF, ad esempio per collaudare radiogoniometri che utilizzano tecniche interferometriche, è possibile distribuire il segnale dell'oscillatore locale interno (LO) dallo strumento master allo strumento slave o utilizzare un LO esterno, ad esempio proveniente dal generatore di segnali analogici R&S®SMA100B.

Il generatore di segnali vettoriali R&S®SMW200A consente la riproduzione di una varietà quasi illimitata di segnali. Da semplici impulsi radar non modulati a segnali radar con complessi schemi di modulazione e modulazione su impulso (MOP), R&S®SMW200A può generare un ambiente RF realistico e denso. L'elevata larghezza di banda di modulazione di 2 GHz fornisce al generatore R&S®SMW200A un'eccellente capacità di salto di frequenza, consentendo la simulazione dei moderni sistemi radar.

Con il software R&S®Pulse Sequencer, è possibile creare facilmente scenari radar e controllare e configurare più generatori R&S®SMW200A. Il software R&S®Pulse Sequencer copre un'ampia gamma di applicazioni di prova, da semplici sequenze di impulsi a scenari altamente sofisticati con più emettitori in movimento complessi. Si possono creare forme d'onda personalizzate e configurare gli emettitori in dettaglio.

L'interfaccia utente flessibile semplifica la creazione di scenari di prova realistici. La facile gestione del software accelera la generazione di casi di prova e fornisce più tempo per i test. Lo scenario calcolato viene poi caricato direttamente sul generatore R&S®SMW200A. Il formato dei dati calcolati può essere costituito da parole descrittrici di impulsi (PDW) o da file di forme d'onda I/Q. Le routine di calcolo ottimizzate per la velocità riducono al minimo i tempi di attesa durante il calcolo dello scenario e consentono una progettazione flessibile e iterativa del test case.

Prova di un RWR a quattro canali

Una configurazione di prova per un ricevitore di allarma radar (RWR) a quattro canali consiste di due R&S®SMW200A a doppio percorso per generare i segnali radar simulati (Fig. 2). Uno è configurato come strumento master, l'altro è configurato come slave, permettendo la riproduzione completamente sincronizzata degli impulsi radar. La Fig. 3 mostra un esempio di scenario creato dal software R&S®Pulse Sequencer. Il velivolo vola lungo una rotta circolare. A sinistra del velivolo è posizionato un radar statico a terra con una scansione circolare dell'antenna a un rilevamento angolare iniziale relativo di 330°. Il velivolo trasporta quattro antenne direzionali alle estremità delle ali, ciascuna rivolta in una direzione diversa, come illustrato nella disposizione delle antenne in Fig. 4.

I segnali del ricevitore simulati per ogni antenna sono mappati su uno dei quattro percorsi RF. Ogni percorso RF viene poi collegato all'ingresso RF corrispondente del ricevitore RWR.

Mentre il velivolo si muove lungo la sua traiettoria, viene colpito dalla scansione radar più volte nelle posizioni da 1 a 7. In ogni posizione, diversi livelli di potenza sono registrati alle quattro antenne a causa del cambiamento dell’angolo di arrivo del segnale dell'emettitore. Il livello di potenza di ogni porta d'antenna è visibile nel grafico della Fig. 4, con i numeri corrispondenti alle posizioni da 1 a 7 sulla mappa dello scenario.

Per ottenere il rilevamento angolare dell'emettitore si utilizza il principio del monoimpulso. Quando è rilevato un impulso radar, sono confrontati i due livelli di potenza più elevati delle antenne adiacenti. Se l'emettitore è situato esattamente al centro tra le due antenne, i livelli di potenza ricevuti saranno uguali. Quando l'emettitore è spostato dal centro, un'antenna riceverà un livello di potenza più alto. Il rapporto dei livelli di potenza ricevuti viene utilizzato per ottenere l'esatto rilevamento angolare dell'emettitore.

Livelli di potenza d'impulso simulati nel tempo

Nella parte inferiore della Fig. 4 è mostrato un singolo impulso radar registrato dai quattro ingressi RWR in posizione 4. In questa posizione, le antenne anteriore e posteriore sinistra ricevono i livelli di potenza più alti, in quanto sono rivolte in direzione del radar. Calcolando il rapporto di monoimpulso tra il segnale arancione e quello verde si ottiene un rilevamento angolare dell'emettitore di circa 250°.

Mappatura del risultato sul display del pilota

Durante il funzionamento di un velivolo, gli emettitori identificati vengono presentati al pilota in cabina di pilotaggio. Il rilevamento angolare dell'emettitore viene calcolato dal computer e visualizzato al pilota sul display RWR. La figura seguente mostra come l'emettitore nello scenario descritto viene presentato all'operatore RWR o al pilota quando il velivolo è in posizione 4. Il test è considerato riuscito se il rilevamento angolare determinato da RWR corrisponde al rilevamento angolare simulato.

Vantaggi

• Configurazione scalabile e compatta del generatore di segnali multicanale
• Generazione rapida e flessibile di scenari con più emettitori/interferenze
• Elevata accuratezza del segnale con larghezza di banda di modulazione di 2 GHz
• Simulazione dei movimenti con sei gradi di libertà (DoF)