Análisis simplificado de radares con agilidad en frecuencia

El analizador de señal y espectro R&S®FSW con la opción en tiempo real R&S®FSW-K160R y la opción de medición de impulso R&S®FSW-K6 es ideal para probar radares modernos.

Análisis simplificado de radares con agilidad en frecuencia

El desafío

Las técnicas de agilidad de frecuencias permiten que los radares cambien de modo de operación rápidamente de un impulso a otro. Esto puede incluir una gran variedad de funciones de operación del sistema:

  • Técnicas de salto de frecuencia para representar efectos atmosféricos, interferencias y evasión de detección
  • Cambios en la anchura de impulso o método de modulación para mejorar la resolución objetivo
  • Frecuencia de repetición de impulso escalonado para evitar la ambigüedad de rango

Estas operaciones de sistema avanzadas deben probarse completamente para poder validar el rendimiento bajo estas condiciones dinámicas y garantizar que no existen emisiones no deseadas. Las emisiones de espectro no intencionadas no solo degradan la eficiencia del radar, sino que también pueden tener defectos no deseados. Las fuentes de emisiones no deseadas se pueden producir debido a errores de modulación y transitorios, acoplamiento entre digital y RF, efectos no lineales y picos de energía, incluso errores de temporización por la sincronización del reloj y la sintonización del hardware. Estas señales interferentes temporales son difíciles de detectar mediante los equipos de prueba tradicionales debido a la naturaleza rápida de estas señales.

La imagen de un espectro en persistencia FSW (abajo) muestra instantáneamente un espectro diferente en el evento de frecuencia central
Fig. 1: La imagen de un espectro en persistencia R&S®FSW (abajo) muestra instantáneamente un espectro diferente en el evento de frecuencia central que apenas es visible en la imagen de barrido de frecuencia (arriba) con la traza de retención máxima.
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Solución de prueba y medición

Habitualmente, se utilizaban analizadores de espectro de barrido para buscar señales interferentes no deseadas dentro y fuera de banda. A pesar de que el analizador de señal y espectro R&S®FSW cuenta con un rango dinámico más elevado y la capacidad de barrido más rápida que ningún otro analizador de espectro disponible comercialmente, las limitaciones arquitectónicas de los análisis de barrido tradicionales no son el entorno ideal para la observación de eventos de impulso breve con una baja probabilidad de producirse.

Las condiciones de señal en la figura 1 muestran el espectro de una secuencia de salto en frecuencia en un rango de 160 MHz. Se muestran dos imágenes para su comparación. Al igual que en los analizadores de espectro de barrido tradicionales, la imagen del barrido de frecuencia (superior) cuenta con una traza de retención máxima. Los parámetros del barrido se establecen en el ancho de banda de resolución de 50 kHz y con un tiempo de barrido de 50 ms. Las cinco frecuencias de salto se recolectan, y se observa la emisión de cierto nivel de espurios a lo largo de la banda de interés.

Al contrario, el modo de espectro en tiempo real R&S®FSW-K160R permite que la señal sea analizada hasta 600 000 FFT/s, lo cual ofrece una probabilidad de interceptación del 100 % en señales con una velocidad de 1,87 μs en una anchura de 160 MHz. El espectro de persistencia en la zona inferior de la pantalla en la figura 1 muestra una escala de color gradual del modo en tiempo real. Resulta obvio que se produce una forma espectral netamente diferente en este modo de operación.

Como el espectro de este evento es diferente del resto de impulsos, tal y como se muestra en la figura 2, se puede utilizar la función de disparador por máscara de frecuencia para aislar la señal. Una vez se ha aislado la señal en cuestión, la pantalla del espectrograma también muestra que este evento ocupa un ancho de banda mucho más amplio que otros saltos de frecuencia, lo cual indica un impulso breve.

La opción de análisis en tiempo real FSW-K160R permite aislar la señal mediante un disparo por máscara de frecuencia
Fig. 2: La opción de análisis en tiempo real R&S®FSW-K160R permite aislar la señal mediante un disparo por máscara de frecuencia y la reproducción del análisis con un espectrograma.
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Se puede utilizar la opción de medición de impulso R&S®FSW-K6 para analizar completamente los impulsos capturados en el análisis de ancho de banda del analizador de espectro. Es posible analizar más de 100 000 impulsos con vistas relacionadas en el tiempo del espectro, el tiempo, la modulación y las propiedades estadísticas de la señal. Todos los parámetros de impulso relevantes se pueden mostrar en pantalla, como la tendencia de anchura de impulso, la tabla de resultados, la frecuencia y fase del impulso, etc.

La figura 3 muestra los resultados de medición del impulso en diversos cientos de impulsos capturados a lo largo de 250 ms. La visualización de tendencia del impulso izquierdo superior muestra que hay 128 eventos con una anchura de impulso de 20 μs en un único evento con una anchura de impulso de 1,0 μs. Cuando se selecciona un impulso de 1,0 μs en la tabla de resultados superior derecha, el impulso de banda ancha se demodula y muestra automáticamente en las pantallas de la fase de impulso y de la frecuencia de impulso en la parte inferior de la figura 3. Se puede observar que la traza del impulso demodulado ha cambiado desde una señal de onda continua pulsada a una traza Barker 13 comprimida de impulso polifase para el impulso de 1 µs. Esto hace que cambie drásticamente de forma repetitiva el comportamiento de este radar en cuanto a resolución, pero únicamente por un corto periodo.

Al combinar la tecnología en tiempo real para el aislamiento de la señal de interés y el análisis de medición de impulso, es posible describir fácilmente el comportamiento operativo de señales de impulso complejo.

Utilizando la opción de medición de impulso FSW-K6, se puede aislar el impulso de banda ancha para analizarlo completamente.
Fig. 3: Utilizando la opción de medición de impulso R&S®FSW-K6, se puede aislar el impulso de banda ancha para analizarlo completamente.
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Resumen

El R&S®FSW-K160R es la adición más reciente al catálogo de análisis en tiempo real de Rohde & Schwarz. Integrado en la plataforma de analizador de espectro de mayor rendimiento, el R&S®FSW cuenta con un rendimiento líder en el sector para el nivel de ruido, el ruido de fase y la medición de ancho de banda (análisis de ancho de banda de 320 MHz hasta 50 GHz).

Esta nueva función en tiempo real ha sido diseñada para ofrecer escalabilidad y es la opción de software del analizador de señal y espectro R&S®FSW, presenta un nuevo estándar en el sector en términos de rendimiento con casi 600 000 TRF/s y una probabilidad de interceptación del 100 % de 1,87 μs en un ancho de banda de análisis de 160 MHz.

Cuando se combina con la opción de medición de impulsos R&S®FSW-K6, el analizador de espectro en tiempo real R&S®FSW-K160R se convierte en la herramienta ideal para simplificar análisis en los sistemas de radar ágiles más avanzados.

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