Time sidelobe 측정을 통한 레이더 시스템 성능 최적화

목표

펄스 압축은 레이더 애플리케이션에서 뛰어난 거리 분해능과 높은 에너지 및 낮은 피크 출력의 이점을 결합하기 위해 사용하는 경우가 많습니다. 펄스 압축은 펄스 주파수 또는 위상 변조 신호와 같이 많은 시간-대역폭 제품을 사용하여 레이더 파형을 설계할 수 있습니다. 레이더의 수신 채널에 있는 해당 필터가 레이더 에코 신호를 적시에 자동으로 압축하고 피크값을 대략적인 펄스 압축비만큼 높입니다. 펄스 압축 필터의 출력은 시간 도메인에서 큰 피크값을 가진 좁은 펄스입니다.

하지만 이 기법은 긴 펄스 전송 시간으로 인해 레이더의 블라인드 거리가 증가하고 비교 필터가 일치하지 않는 경우 SNR 감소로 인해 도플러 측정에 영향을 미칩니다(모호성 함수). 또한 거리-도플러 결합이 발생할 경우 에코 신호의 도플러 편이가 거리 측정의 정확성에 영향을 미칠 수 있습니다. 확장된 펄스의 자기 상관 함수는 메인 피크로만 구성된 것이 아니라 일치하는 필터 출력에 작은 에코 신호를 가리거나 잘못된 알람을 발생시키는 Time sidelobe도 포함될 수 있습니다. 펄스 압축 성능은 레이더 파형뿐만 아니라 시스템 설계 및 구성 요소에 의해서도 영향을 받습니다. 따라서 제어 및 반복 가능하며, 시간을 절감해주는 테스트 환경은 최고의 레이더 성능을 달성하는 데 핵심 요소입니다. 특히 거리 및 도플러 도메인에서 뛰어난 감지 확률, 높은 정확도, 분해능이 목표인 다기능 레이더가 여기에 해당합니다.

로데슈바르즈 솔루션

R&S®FSW-K6 Pulse Measurement 및 R&S®FSW-K6S Time Sidelobe Measurement 옵션이 장착된 R&S®FSW Signal and Spectrum Analyzer는 펄스 파라미터와 펄스 압축을 효과적으로 분석합니다. 이 솔루션에서는 레이더 설계 엔지니어가 재현 가능한 자동 측정을 사용하여 레이더 신호, 신호 처리 및 구성 요소를 검증 및 최적화할 수 있습니다. 또한 고의적인 에코 신호 왜곡과 같은 신호 교란도 직관적인 방식으로 검증할 수 있습니다. 이 테스트 셋업에서는 레이터 송신기를 R&S®FSW의 RF 입력에 연결합니다. 디지털 I/Q의 이상적인 파형(iq-tar) 형식을 펄스 압축 필터로 작동하는 분석기에 로드합니다. 이상적인 파형을 합성적으로 발생하거나 R&S®FSW에서 미리 기록할 수 있습니다.

실제 측정된 레이더 펄스 파형은 이상적 I/Q 파형과 상호 상관 관계를 이룹니다. 이상적으로 측정된 펄스에서는 두 파형이 동일하여 좁은 메인 로브 곡선이 동일하게 표시됩니다. 하지만 실무에서는 I/Q 변조기의 부정확성, 위상 노이즈, 단계 간 VSWR 등으로 인해 파형 간 차이가 있습니다. 파형이 다를수록 압축비의 효과가 떨어지고 Time sidelobe가 증가해 레이더 시스템 성능이 저하될 수 있습니다.

측정한 파형과 이상적 파형 결과 간 차이는 메인로브 이외에 사이드로브에도 반영됩니다. 상호 상관 함수는 R&S®FSW에 표시된 상관 크기 그래프로 명확히 시각화하여 효율적 평가가 가능합니다.

메인 로브 폭, 사이드로브 압축, 사이드로브 지연, 메인로브 및 사이드로브 통합 전력, 피크 상관관계, 메인로브 주파수 및 위상을 포함한 메인 펄스 파라미터도 자동으로 측정 및 표시됩니다.

펄스 및 시간 사이드로브 측정 옵션이 포함된 R&S®FSW에서는 레이더 시스템 설계자와 엔지니어가 펄스 압축 레이더 파형, 구성 요소 및 전체 시스템을 효율적으로 최적화, 검증, 테스트하여 뛰어난 레이더 성능을 달성할 수 있습니다.

주요 기능

• 주파수 대역은 2 Hz ~ 90 GHz, 외부 믹서 사용 시 최대 500GHz
• 최대 8.3 GHz의 넓은 분석 대역폭
• 10 kHz 오프셋(1 GHz 반송파)에서 –140 dBc(1 Hz)의 낮은 위상 노이즈

주요 이점

• 보유 파형을 분석하는 데 사용 가능
• 손쉬운 구성 및 빠른 계측 결과
• 펄스 및 펄스 압축의 자동 감지, 측정, 분석