Disparo en pulsos de RF de radar con un osciloscopio

El análisis de pulsos de RF es un aspecto básico de las aplicaciones de radar por pulsos, p. ej. para el control del tránsito aéreo (ATC), radares marítimos o mediciones científicas de la ionosfera. Analizar la envolvente y la modulación del pulso resulta fundamental, ya que estos parámetros contienen información importante para caracterizar la aplicación. Los osciloscopios R&S®RTO y R&S®RTP son capaces de disparar con precisión en un pulso como requisito previo para el análisis del dominio temporal y del dominio frecuencial. Este documento describe el uso de los equipos R&S®RTO y R&S®RTP para disparar con exactitud en pulsos en preparación para otras mediciones detalladas, como las mediciones de pulso de RF en una señal ATC.

Su misión

La misión consiste en medir pulsos de RF de radar con respecto a la frecuencia, la modulación, el tiempo de subida/bajada y el intervalo de repetición de pulsos (PRI), la duración y la amplitud, para juzgar si dichos pulsos cumplen con sus requisitos 1). Por lo tanto, es necesario disparar en un pulso de manera reproducible para posicionar el pulso correctamente para las mediciones y almacenar de manera eficiente solo los pulsos y no la pausa. Un disparo de flanco convencional no creará una visualización estable, ya que un pulso contiene generalmente varios flancos en los que se puede posicionar un disparo. En un escenario complicado (véase la captura de pantalla de abajo) donde existen varios pulsos con diferentes anchuras (5,0/10,0/3,0/7,5/3,0 μs) y modulaciones, no se puede usar el disparo de flanco.

1) Richard, Mark (2013): Fundamentals of Radar Signal Processing (Principios básicos del procesamiento de señales de radar). 2ª edición: McGraw-Hill Companies

Secuencia con varios pulsos
Secuencia con varios pulsos
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Solución Rohde & Schwarz

Los osciloscopios R&S®RTO y R&S®RTP pueden analizar pulsos de RF con frecuencias de hasta 6 GHz/8 GHz. La característica más importante para el análisis de pulsos es el disparo digital de precisión. En comparación con un disparo analógico, el disparo digital tiene una sensibilidad de disparo mucho mayor y carece de limitación de ancho de banda para un tipo de disparo avanzado. Para analizar el pulso de RF, el disparo debe aparecer siempre en la misma posición en relación al pulso. Como ejemplo, se utiliza un tren de pulsos para configurar un disparo específicamente en el pulso de 7,5 μs (círculo en rojo) con un nivel de potencia de 5,0 dBm (= 400 mV) y una frecuencia de portadora fC de 2,8 GHz.

Para esta adquisición, se utiliza un disparo A-B-R. Mientras que el inicio del pulso dispara la condición A, el disparo B se inicia al final del pulso después de la duración del pulso especificada. El disparo R se usa después para restablecer la condición de los pulsos que tienen una duración de pulso demasiado larga o una potencia de pulso demasiado alta.

Configuración de disparo A para el inicio del pulso
Configuración de disparo A para el inicio del pulso
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Un disparo

El disparo A utiliza el tipo de disparo "Width" (anchura) con polaridad negativa. Este disparo se centra en la pausa entre dos pulsos consecutivos. La anchura debe ser mayor que unos pocos periodos de la portadora (360 ps), en este ejemplo 5 ns. El nivel se establece en el nivel de potencia mínimo aceptado de –3,9 dBm (= 142,25 mV). Dado que el disparo de anchura dispara en el pulso de radar, la opción de disparo robusto debe estar activada (véase la captura de pantalla de abajo). Este ajuste es suficiente para conseguir un disparo A estable al inicio de cada pulso.

Configuración de disparo B para el final del pulso
Configuración de disparo B para el final del pulso
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Disparo B

El disparo B (véase la siguiente captura de pantalla) utiliza el tipo de disparo "Timeout" (tiempo de espera) con el mismo nivel de potencia que el disparo A. Se utilizan niveles de disparo acoplados. De manera análoga al disparo A, el tiempo de espera debe ser mayor que unos pocos periodos de la portadora (360 ps), en este ejemplo 1 ns.

Configuración de disparo R para restablecer la condición de disparo
Configuración de disparo R para restablecer la condición de disparo
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Disparo R

Los pulsos que tengan una longitud mayor de 7,5 μs o que excedan los 10 dBm se deben descartar. Esto se consigue aplicando el disparo R (véase la captura de pantalla de abajo). Con esta acción se restablece la condición del disparo A. Si se activa el tiempo de espera de restablecimiento y se ajusta el tiempo de espera en la longitud máxima de pulso permitida (7,5 μs), se descartarán los pulsos más largos. Los pulsos con mayor potencia se ignorarán debido al disparo de ventana. Por tanto, en el campo "Type" (tipo) se establece la opción "Window" (ventana), con la condición vertical "Exit" (salir). Los niveles se ajustan simétricamente a 7,0 dBm (= 501,46 mV).

Como resultado, los pulsos con una duración de entre 7,0 μs y 7,5 μs y un nivel de potencia entre –3,9 dBm y 7,0 dBm se adquieren de una secuencia de pulsos diferentes. Estos pulsos se almacenan con un bajo porcentaje de tiempo de inactividad siempre en la misma posición de disparo al final de la trama (indicado por el triángulo rojo en el diagrama 1, en la sección superior de la captura de pantalla situada más abajo).

En este ejemplo, el R&S®RTO dotado de un tamaño de memoria de 1 Gmuestra es capaz de almacenar aproximadamente 36 000 pulsos consecutivos. El modo de historial permite acceder a todas las adquisiciones para obtener un análisis detallado de cada pulso así como un análisis pulso a pulso.

Traducción de parámetros
Traducción de parámetros
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La tabla describe de manera general cómo los parámetros de pulso se traducen en parámetros de pulso del osciloscopio:

Traducción de parámetros
Parámetro de pulso Parámetro de osciloscopio
Techo de impulso (mín.) (A) nivel de disparo
Techo de impulso (máx.) (R) nivel superior/inferior de salida
Anchura de impulso (mín.) (B) retardo A ▷ B
Anchura de impulso (máx.) (R) tiempo de espera

Resumen

Los osciloscopios R&S®RTO y R&S®RTP analizan los pulsos de RF hasta el ancho de banda máximo del modelo utilizado. Para realizar un análisis detallado, el R&S®RTO y el R&S®RTP disparan con precisión en las características de pulso (como anchura y nivel de potencia), de forma similar a un disparo de potencia de FI en el análisis de espectro. El disparo digital funciona en todo el ancho de banda y es una característica clave. Una vez que se adquiere el pulso, el R&S®RTO y el R&S®RTP permiten una caracterización precisa de la envolvente 2) y la modulación, ya que el pulso está bien posicionado dentro de la adquisición. También es posible el análisis pulso a pulso en pulsos consecutivos.
2) Análisis de pulsos de radar de RF con un osciloscopio (ficha de aplicación, PD 5215.4781.92, Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG).

Captura de pulso de 7,5 μs usando el disparo A-B-R
Captura de pulso de 7,5 μs usando el disparo A-B-R
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