Simulación de múltiples emisores de radar para pruebas de receptores

Su tarea

Los receptores de alerta radar son una parte esencial de los equipos de alerta temprana (EW). La tarea principal de estos equipos es proteger y alertar a los pilotos de una aeronave o proteger ciertos recursos, como aeronaves o instalaciones. El objetivo de dichos equipos es detectar, identificar y clasificar señales de radar en el menor tiempo posible. Para ello, las señales recibidas se comparan con parámetros de emisores conocidos ―como modulación sobre impulso (MOP), duración de impulso, frecuencia de portadora y patrones de impulso― que se encuentran almacenados en una biblioteca instalada en el equipo. En situaciones operativas, el número de señales que es necesario procesar en un corto periodo de tiempo suele ser muy alto. Conocer la naturaleza de una señal de radar recibida resulta esencial en situaciones operativas y peligrosas. Para lograr un diseño eficiente y productivo de los receptores EW, es imprescindible recrear en el laboratorio un entorno de prueba realista y representativo, con múltiples emisores, que permita demostrar la capacidad de un receptor EW para detectar una señal deseada que está oculta en un entorno con gran densidad de señales.

Solución de prueba y medición

Para simular escenarios multiemisor, los ingenieros utilizan el generador vectorial de señales R&S®SMW200A junto con el software R&S®Pulse Sequencer. Si el R&S®SMW200A tiene instalada la opción de emisores múltiples R&S®SMW-K306, se convierte en un potente y moderno simulador de señales de radar para pruebas de receptores EW. Los ingenieros tienen ahora a su disposición, para el ciclo completo de desarrollo de los receptores EW, una herramienta muy práctica y una alternativa ideal a los simuladores de gran tamaño. No solo evita retrasos y revisiones de diseño, sino que procura un equilibrio perfecto entre costo y rendimiento. Los ingenieros de radar pueden usar el software R&S®Pulse Sequencer para crear listas de emisores de radar (véase la tabla). El software R&S®Pulse Sequencer simula señales de múltiples emisores y las combina en un único archivo de salida mediante un algoritmo de intercalación inteligente, optimizado y basado en prioridades. Las ventajas son evidentes:

• Configuración sencilla y personalizada de hasta 256 emisores
• Optimización y previsualización de los resultados de la intercalación gracias a esquemas de prioridad y parámetros de offset
• Intercalación de emisores que utilizan impulsos con modulación I/Q o perfiles de modulación entre impulsos, tales como escalonamiento de PRI, escalonamiento de RF y cualquier tipo de detección de antena o patrones de antena
• Intercalación de emisores con alternancia de modo a lo largo del tiempo
• Importación e intercalación de listas de PDW

Creación de emisores con modulación entre impulsos y MOP

Los radares poseen signaturas características, como los intervalos de repetición de impulsos (PRI) escalonados o de variación aleatoria, o las frecuencias de RF escalonadas (saltos de frecuencia). Los impulsos pueden tener modulación MOP, p. ej., con modulación lineal de frecuencia. En particular, los radares de baja probabilidad de interceptación (LPI) utilizan modulación MOP, y se benefician así de una ganancia de compresión de pulso que les permite reducir la potencia radiada por pulso. Cuanto más complejas, ágiles y avanzadas sean las signaturas de los emisores, mayor dificultad tendrán los receptores EW para detectarlas en un entorno poblado de otros emisores. El software R&S®Pulse Sequencer es capaz de simular todas las características citadas anteriormente para escenarios con múltiples emisores. En el caso de prueba usado aquí como ejemplo, el escenario incluye seis radares distintos (1 a 6), todos ellos enumerados en la tabla. El receptor EW debe detectar, entre todos los radares de navegación comercial activos (radares 1 a 5), el radar terrestre de alerta temprana (radar 6) instalado cerca de la costa.

Intercalación de señales de emisores basada en las prioridades del usuario

Uno de los objetivos de los ingenieros es minimizar el número de fuentes de RF y maximizar el número de señales de radar producidas. Una buena solución consiste en intercalar las señales de radar individuales para producir una única señal combinada. Debido a la alta densidad de radares presentes, es probable que los impulsos se solapen y creen situaciones de impulso sobre impulso. El software R&S®Pulse Sequencer emplea un algoritmo para intercalar las señales y hacer descender los impulsos en caso de que colisionen entre sí. Dicho algoritmo, basado en un esquema optimizado de prioridades definidas por el usuario, permite asegurar velocidades de descenso mínimas. A modo de ejemplo, se han intercalado los emisores de radar mencionados usando el software R&S®Pulse Sequencer, y se ha generado la señal resultante de múltiples emisores. La figura de arriba muestra las trazas de nivel de potencia simuladas y la variación de las seis señales de radar simuladas e intercaladas en función del tiempo. Para demostrar la complejidad del trabajo de un receptor EW, en la captura de pantalla inferior se muestra una medición del intervalo de tiempo indicado (recuadro azul) de la traza de nivel.

El receptor tiene que identificar el emisor de radar 6. No obstante, también detecta los demás radares. La computadores EW necesita procesar ahora las siguientes señales de emisor de radar: el radar 1 varía su frecuencia de RF en un margen de nueve valores con un salto de paso de 10 MHz, lo que se traduce en saltos de frecuencia (puntos verdes) como los que se muestran en la figura inferior. El radar 4 varía su ancho de impulso entre tres valores (tres barras azules). El radar 5 activa y desactiva su RF, alternando entre dos frecuencias de RF distintas (líneas verdes discontinuas). En los recuadros azules aparece destacado el emisor de interés (radar 6). Debido a su escaneado de antena, este emisor presenta en su traza de nivel de potencia picos con diferentes niveles. Los valores de frecuencia de RF de 2900 MHz (barra verde) y PW de 500 ns (barra azul) son constantes en el tiempo. La computadora EW debe considerar también el efecto por el cual algunos impulsos son detectados con una anchura y una frecuencia incorrectas fuera de los lóbulos principales. Esto puede ocurrir cuando el receptor tiene un gran ancho de banda y, en consecuencia, su relación señal/ruido (SNR) es baja.

Ventajas claves

• Posibilidad de validar y verificar el rendimiento de su receptor EW en un entorno poblado de emisores utilizando un R&S®SMW200A
• Posibilidad de convertir el R&S®SMW200A junto con el software R&S®Pulse Sequencer en un potente simulador de señales de radar