Streaming di parole descrittrici di impulsi con R&S®SMW200A

Attività da eseguire

I progettisti di sistemi radar spesso utilizzano dei tool software come R&S®Pulse Sequencer per calcolare scenari radar. Si tratta di una soluzione molto comoda nelle attività di ricerca e sviluppo e durante la verifica delle apparecchiature radar. I vari parametri degli impulsi possono essere modificati rapidamente offrendo una grande flessibilità nella definizione dello scenario radar.

Per effettuare test operativi, i progettisti di sistemi radar spesso devono generare scenari radar di lunga durata che contengono i complessi segnali tipici degli ambienti di guerra elettronica (EW) con elevata densità di impulsi. Gli scenari possono derivare da precedenti simulazioni o da registrazioni effettuate direttamente sul campo. Gli scenari spesso sono memorizzati come elenchi di parole Pulse Descriptor Words (PDW) su un registratore. Le parole PDW sono dei descrittori che contengono i parametri caratteristici dei segnali radar per ciascun impulso, assieme a un marcatore temporale che definisce il momento iniziale dell'impulso.

I test a livello di sistema sono spesso eseguiti in un ambiente hardware-in-the-loop. L’uscita del dispositivo in prova (DUT) viene valutata e influenza il suo segnale di ingresso, quindi gli scenari devono essere calcolati in tempo reale. Ciò richiede potenti motori di simulazione che calcolano le PDW in base ai segnali un uscita dal DUT.

Per effettuare i test operativi e le prove a livello di sistema, i progettisti di radar hanno bisogno di una sorgente di segnale RF che possa ricevere le PDW in streaming, ad esempio via LAN, interpretarle e generare il segnale radar dalle PDW.

Soluzione Rohde & Schwarz

Lo strumento R&S®SMW200A assume il ruolo di sorgente di segnale agile che genera ambienti di guerra elettronica complessi all’interno della sua larghezza di banda di base di 2 GHz e con una frequenza RF fino a 44 GHz. Genera segnali a impulsi modulati tramite le componenti I/Q, segnali agili con commutazione rapida e segnali a impulsi classici, a partire da parole PDW. Il generatore R&S®SMW200A riceve le parole PDW in streaming dal simulatore di segnali radar tramite LAN. Il potente hardware in banda base interpreta le parole PDW e genera il segnale RF in base alle descrizioni degli impulsi al momento definito nelle PDW. Lo strumento R&S®SMW200A può eseguire e generare impulsi da un massimo di sei flussi PDW paralleli con una velocità di esecuzione massima fino a 2 Mimpulsi/s o 2 MPDW/s per flusso.

La sincronizzazione con il DUT può essere facilmente realizzata utilizzando segnali di riferimento comuni (10 MHz o 1 GHz) e segnali di marker, come ad esempio marker di impulso, pre e post marker.

Il formato PDW Rohde & Schwarz

Una singola parola PDW che rappresenta un impulso ha una lunghezza fissa e contiene dati con informazioni quali il tempo di arrivo (ToA), l’offset di frequenza, l’offset di ampiezza, la durata degli impulsi e i parametri di modulazione. Queste informazioni possono essere utilizzate per generare un impulso classico (dati in tempo reale) o un segmento di forma d’onda I/Q (numero ID della forma d’onda). Un’estensione opzionale del formato PDW permette di specificare le forme dei fronti e i burst di impulsi ripetitivi.

PDW classiche in streaming (dati in tempo reale)

Per le PDW che contengono solo segnali a impulsi classici, gli utenti beneficiano della capacità di generazione di segnali in tempo reale dell’hardware in banda base a banda larga di R&S®SMW200A.

Impulsi non modulati, impulsi codificati Barker, impulsi FM lineari (chirp) con offset di frequenza o offset di ampiezza sono generati in tempo reale in base ai parametri definiti nella parole PDW. Il momento iniziale dell’impulso è definito dalla marcatura temporale ToA inclusa nel formato PDW.

Streaming di PDW di controllo

Le PDW di controllo danno all’utente il controllo diretto sull’hardware RF del generatore R&S®SMW200A senza arrestare il flusso. Le PDW di controllo rendono possibile modificare la frequenza RF assoluta (ad es. da banda X a banda C per simulare diverse bande radar) o il livello RF (ad es. da 0 dBm a –20 dBm per simulare le diverse potenze irradiate isotropiche effettive, EIRP, degli emettitori) dello strumento senza dover inviare un comando remoto ulteriore.

È possibile utilizzare l’intera gamma di frequenze RF e la gamma dinamica dell’hardware RF e commutare la frequenza RF per coprire diverse bande radar. Incorporando questi comandi di controllo nel flusso, l’inizio della modifica può essere determinato esattamente da una marcatura temporale ToA. Il segnale può essere modificato in maniera prevedibile e stabile. Il comando è eseguito dopo un periodo di muting molto breve e le PDW possono essere elaborate nuovamente.

Generazione di segnali modulati I/Q

Il generatore di segnali vettoriali R&S®SMW200A può anche generare qualsiasi segnale modulato tramite le componenti I/Q da PDW ricevute in streaming. La PDW può contenere un riferimento a un segmento predefinito di forma d’onda prearchiviato nella memoria digitale dei segnali in banda base. Questa soluzione consente all’utente di miscelare le PDW che definiscono i classici segnali a impulsi con i segnali radar all’avanguardia descritti da I e Q. Le informazioni ToA definiscono l’istante iniziale della generazione del segnale. Gli offset di frequenza, ampiezza e fase sono applicati in tempo reale, come definito dalla PDW.

Burst e fronti di impulso sagomati

Come caratteristica unica, la forma del fronte dell’impulso può essere specificata nella PDW senza l’utilizzo di segmenti I/Q. Sono disponibili fronti rettangolari, lineari o cosinusoidali rialzati. Queste forme consentono di testare, in modo realistico e limitato, la larghezza di banda dei ricevitori senza filtri esterni. Per creare più impulsi identici con una singola PDW, l’estensione del formato PDW per i burst di impulsi permette di specificare un PRI e un numero di ripetizioni.

Simulazione di emettitori multipli “pulse-on-pulse”

Per creare un ambiente di prova impegnativo, il generatore di segnali deve essere in grado di simulare più emettitori contemporaneamente ed eseguire la simulazione “pulse-on-pulse”.

Quando viene equipaggiato con due generatori in banda base a banda larga (R&S®SMW-B9), lo strumento R&S®SMW200A può accettare due flussi PDW indipendenti. Installando due o quattro schede di elaborazione aggiuntive (R&S®SMW-B15), il numero di flussi simultanei aumenta a sei. I flussi PDW assegnati a un’uscita RF dedicata sono aggiunti internamente in modo sincrono. Tutti i flussi PDW possono essere indirizzati a una singola uscita RF oppure, se sono installati due percorsi RF, è possibile assegnare fino a tre flussi a ogni uscita RF.

Con un solo generatore R&S®SMW200A che fornisce fino a sei flussi (ad es. emettitori), le configurazioni multicanale diventano compatte, più semplici e hanno un ingombro minore.

Integrazione in configurazioni hardware-in-the-loop (HIL)

La simulazione HIL è un metodo di prova in cui un DUT è incorporato in un sistema di simulazione che emula l’ambiente reale del DUT. Per il test del ricevitore, il DUT è tipicamente collegato a un generatore di segnali controllato dal simulatore. Il simulatore valuta i dati di uscita del DUT in base al segnale di ingresso proveniente dal generatore di segnali e regola il generatore secondo i parametri di prova.

I requisiti per un generatore di segnali in una configurazione HIL sono la capacità in tempo reale, l’alta velocità di aggiornamento e la bassa latenza. Grazie alla sua capacità di accettare flussi PDW in tempo reale e al basso ritardo dalla sua porta Ethernet alla porta di uscita RF, il generatore R&S®SMW200A è ideale per l’integrazione in tale configurazione. In una simulazione HIL, una sincronizzazione accurata tra tutti i dispositivi è un prerequisito indispensabile. Il generatore R&S®SMW200A fornisce molteplici opzioni per la sincronizzazione con il simulatore HIL, supportando un ingresso di clock di riferimento esterno, ingressi trigger e uscite marker definite dall’utente. Per facilitare il debugging, sono disponibili anche statistiche complete del flusso PDW.

Benefici e caratteristiche chiave

• Generazione di segnali radar in tempo reale per prove HIL
• Velocità di esecuzione PDW fino a 12 MPDW/s per strumento
• Streaming PDW multiemettitore con “pulse-on-pulse” in un unico strumento
• Generazione di qualsiasi forma d’onda modulata I/Q
• Test a larghezza di banda limitata mediante impulsi con fronti sagomati
• Riproduzione di segnali di lunghezza elevata con minimi requisiti di memoria
• Due percorsi RF indipendenti all’interno di un singolo strumento
• Eccezionale qualità del segnale