주파수 가변 레이더에 대한 간소화된 분석

도전 과제

주파수 가변 기법을 사용하면 레이더가 펄스 대 펄스 기준으로 작동 모드를 빠르게 변경할 수 있습니다. 다음과 같이 다양한 시스템 작동 성능이 포함됩니다.

• 대기 영향, 방해 전파, 간섭, 탐지 방지 등을 해결하기 위한 주파수 호핑 기법
• 타겟 분해능을 향상하기 위한 펄스폭 또는 변조 변경
• 거리 모호성을 회피하기 위한 스태거형 펄스 반복률

이러한 첨단 시스템 작동은 다양한 동적 조건에서 성능을 검증하고 불요 방사가 없도록 철저한 테스트를 거쳐야 합니다. 불요 스펙트럼 방사는 레이더의 효율성을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 의도하지 않은 결과들을 만들기도 합니다. 불요 방사의 소스는 순간적 신호, 변조 오류, 디지털-RF 결합, 비선형 효과, 전력 글리치뿐만 아니라 하드웨어 조정 및 클록 동기화로 인한 타이밍 오류로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 일시적 스퓨리어스 신호는 매우 빠르기 때문에 기존 테스트 장비로는 탐지하기 어렵습니다.

T&M 솔루션

스윕방식을 가진 스펙트럼 분석기는 대역 안팎에서 스퓨리어스 신호를 검색하는 데 사용되어 왔습니다. R&S®FSWSignal and Spectrum Analyzer가 상용 스펙트럼 분석기 중 가장 넓은 Dynamic Range와 가장 빠른 스윕 성능을 가지고 있지만 발생 확률이 낮은 짧은 펄스 이벤트를 측정하는 데에는 적합하지 않습니다.

그림 1의 신호 조건은 160 MHz대역에서 주파수 호핑 시퀀스의 대역을 나타냅니다. 비교를 위해 두 가지 디스플레이가 표시되어 있습니다. 기존 스윕 스펙트럼 분석기와 마찬가지로, 주파수 스윕 디스플레이(상단)에 max. hold Trace로 설정되어 있고, 스윕 파라미터는 50 kHz분해능 대역폭과 50 ms스윕 시간으로 설정되어 있습니다. 5개의 호핑 주파수가 수집되었으며, 해당 대역에 걸쳐 일정 수준의 스퓨리어스가 있는 것으로 보입니다.

반면, R&S®FSW-K160RRealtime Spectrum Mode에서는 최대 600,000 FFT/s까지 신호를 분석할 수 있어 최단 1.87 μs 이내에 160 MHz 대역에서 신호의 100 % POI(Probability of Intercept)를 달성합니다. 그림 1 하단의 Persistence 스펙트럼은 실시간 모드의 컬러 스케일입니다. 이 작동 모드에서는 분명히 다른 스펙트럼 형태가 드물게 나타나고 있습니다.

이 이벤트의 스펙트럼은 다른 펄스와 다르지만(그림 2 참조) FMT(Frequency Mask Trigger) 함수를 사용하여 신호를 확인할 수 있습니다. 해당 신호가 확인되면 스펙트로그램 디스플레이에 이 이벤트가 다른 주파수 호핑보다 훨씬 넓은 대역폭을 점유하고 있어 짧은 펄스임이 표시됩니다.

로데슈바르즈의 R&S®FSW-K6Pulse Measurement 옵션을 사용하면 스펙트럼 분석기의 분석 대역폭 내에서 캡처한 펄스를 완전히 분석할 수 있습니다. 신호의 스펙트럼, 타이밍, 변조, 통계 속성에 대한 시간 상관 관계를 통해 100,000개 이상의 펄스를 분석할 수 있습니다. 펄스폭 트렌드, 결과 테이블, 펄스 위상, 주파수와 같이 관련된 모든 펄스 파라미터를 화면에 표시할 수 있습니다.

그림 3은 250ms동안 캡처된 수백 개의 펄스에 대한 펄스 측정 결과입니다. 왼쪽 상단의 펄스폭 트렌드 표시는 20 μs펄스폭의 128개 이벤트부터 1.0 μs펄스폭의 이벤트 하나가 있음을 보여줍니다. 오른쪽 상단 결과 표에서 1.0 μs펄스를 선택하면 Wideband 펄스가 자동으로 복조되고 그림 3 하단의 펄스 위상 및 펄스 주파수 디스플레이에 표시됩니다. 이제 복조된 펄스 파형이 펄스 CW 신호에서 1 μs펄스에 대한 다위상 펄스 압축 Barker 13 파형으로 복조된 것을 볼 수 있습니다. 이 경우 이 레이더의 분해능 성능이 반복적으로 변경되지만 매우 짧은 기간만 해당합니다.

해당 신호를 격리하는 실시간 기술과 펄스 측정 분석을 결합하여 복잡한 펄스 신호의 동작을 쉽게 특성화할 수 있습니다.

요약

로데슈바르즈의 R&S®FSW-K160R은 로데슈바르즈 실시간 분석 포트폴리오에 추가된 최신 제품입니다. 최고 성능의 스펙트럼 분석기 플랫폼에 통합된 R&S®FSW는 DANL(Displayed Average Noise Level), 위상 노이즈, 측정 대역폭(320 MHz분석 대역폭 ~ 최대 50 GHz)에서 업계 최고 수준의 성능을 제공합니다.

확장성을 위해 설계된 새로운 실시간 기능은 R&S®FSWSignal and Spectrum Analyzer에 거의 600,000 FFT/s및 100 %POI인 1.87 μs를 구현해 업계에 새로운 성능 벤치마크를 수립하는 소프트웨어 옵션입니다(160 MHz분석 대역폭에서).

R&S®FSW-K6Pulse Measurement 옵션과 결합할 경우 R&S®FSW-K160RRealtime Spectrum Analyzer는 최첨단 고속 레이더 시스템을 간단히 분석할 수 있는 최적의 툴로 활용할 수 있습니다.