Trigger sugli impulsi RF radar con un oscilloscopio

Attività da eseguire

È necessario misurare impulsi RF radar rispetto a frequenza, modulazione, tempo di salita/discesa e intervallo di ripetizione degli impulsi (PRI), durata e ampiezza per valutare se soddisfino i propri requisiti ¹⁾. Quindi, è necessario far scattare il trigger in corrispondenza degli impulsi in modo riproducibile, per posizionarli correttamente per le misure e per memorizzare, in maniera efficiente, solo gli impulsi stessi e non le pause tra un impulso e il successivo. La modalità di trigger convenzionale sui fronti non crea una visualizzazione stabile, poiché un impulso tipicamente contiene più fronti dove è possibile impostare il trigger. In uno scenario complicato (vedere la schermata successiva) in cui sono presenti più impulsi con diverse larghezze (5,0/10,0/3,0/7,5/3,0 μs) e modulazioni, non è possibile utilizzare il trigger sui fronti.

¹⁾ Richard, Mark (2013): Fundamentals of Radar Signal Processing. 2ª. Edizione: McGraw-Hill Companies

Soluzione Rohde & Schwarz

Gli oscilloscopi R&S®RTO e R&S®RTP possono analizzare impulsi RF con frequenze fino a 6 GHz/8 GHz. La funzionalità più importante per l’analisi degli impulsi è il trigger digitale di precisione. Rispetto al trigger analogico, il trigger digitale ha una sensibilità di attivazione molto migliore e nessuna limitazione della larghezza di banda quando si impostano modalità di trigger avanzate. Per analizzare un impulso RF, il trigger deve sempre essere nella stessa posizione rispetto all’impulso. Nell'esempio, in un treno di impulsi il trigger è impostato specificamente per scattare sull’impulso di 7,5 μs (cerchiato in rosso) con un livello di potenza di 5,0 dBm (= 400 mV) e una frequenza portante f_C di 2,8 GHz.

Per questa acquisizione si utilizza la modalità di trigger A-B-R. Mentre l’avvio dell’impulso attiva la condizione A, il trigger B viene rilasciato dalla fine dell’impulso dopo la durata specificata dell’impulso stesso. Il trigger R è, quindi, utilizzato per ripristinare la condizione per gli impulsi che hanno una durata troppo lunga o una potenza troppo elevata.

Trigger A

Il trigger A utilizza la modalità “Larghezza” con polarità negativa. Questo condizione si concentra sulla pausa tra due impulsi consecutivi. La larghezza dovrebbe essere maggiore di qualche periodo della portante (360 ps), in questo esempio 5 ns. Il livello è impostato al livello di potenza minimo accettato di –3,9 dBm (= 142,25 mV). Poiché il trigger sulla larghezza identifica l’impulso radar, va abilitata questa robusta condizione di trigger (vedere la schermata seguente). Questa impostazione è sufficiente per far scattare il trigger A stabilmente all’avvio di ogni impulso.

Trigger B

Il trigger B (vedere la schermata seguente) utilizza la modalità “Timeout” con lo stesso livello di potenza del trigger A. Vengono utilizzati livelli di trigger accoppiati. Analogamente al trigger A, il tempo di timeout dovrà essere maggiore di qualche periodo della portante (360 ps), in questo esempio 1 ns.

Trigger R

Gli impulsi più lunghi di 7,5 μs o che superano 10 dBm vanno scartati. Questo risultato è ottenuto applicando la condizione di trigger R (vedere la schermata seguente). Ciò ripristina la condizione di trigger A. L’abilitazione del timeout di ripristino e l’impostazione del timeout alla lunghezza degli impulsi massima consentita (7,5 μs) scarterà gli impulsi più lunghi. Gli impulsi con maggiore potenza d'impulso saranno ignorati a causa della finestra di trigger. Per questo motivo, il tipo è impostato a “Window” con la condizione verticale “Exit”. I livelli sono impostati simmetricamente a 7,0 dBm (= 501,46 mV).

Di conseguenza, gli impulsi con durata compresa tra 7,0 μs e 7,5 μs e un livello di potenza compreso fra –3,9 dBm e 7,0 dBm sono acquisiti a partire da una sequenza di impulsi diversi. Questi impulsi sono memorizzati con una bassa percentuale di tempo di disattivazione sempre nella stessa posizione di trigger alla fine del frame (indicata dal triangolo rosso nel Diagramma 1 nella sezione superiore della schermata nel seguito).

In questo esempio, l'oscilloscopio R&S®RTO dotato di 1 Gsample di memoria può memorizzare circa 36.000 impulsi consecutivi. La modalità Cronologia consente di accedere a tutte le acquisizioni per effettuare un’analisi dettagliata di ciascun impulso nonché dell’analisi da impulso a impulso.

La tabella seguente fornisce una panoramica di come i parametri degli impulsi si traducono in condizioni di trigger dell’oscilloscopio:

Riassunto

Gli oscilloscopi R&S®RTO e R&S®RTP analizzano gli impulsi RF con la larghezza di banda massima del modello utilizzato. Per eseguire un’analisi dettagliata, gli oscilloscopi R&S®RTO e R&S®RTP possono fare scattare il trigger esattamente in corrispondenza di varie caratteristiche degli impulsi, quali la larghezza degli impulsi e il livello di potenza, in maniera simile a una condizione di trigger impostata sulla potenza IF nelle analisi di spettro. Il trigger digitale lavora fino alla massima larghezza di banda del segnale ed è una funzionalità chiave di questi oscilloscopi. Una volta acquisito l’impulso, gli oscilloscopi R&S®RTO e R&S®RTP consentono la caratterizzazione accurata dell’inviluppo ²⁾ e della modulazione, in quanto l’impulso stesso è sempre ben posizionato all’interno dell’acquisizione. È anche possibile effettuare analisi da impulso a impulso su impulsi consecutivi.
²⁾ Analisi di impulsi radar RF con un oscilloscopio (Scheda applicativa, PD 5215.4781.92, Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG).