Имитация сигналов множества радиолокационных излучателей для испытаний приемников

ПО R&S®Pulse Sequencer в сочетании с векторным генератором сигналов R&S®SMW200A предлагает простой и удобный способ моделирования сценариев со множеством излучателей радиолокационных сигналов. С помощью этого решения инженеры могут проверять и подтверждать характеристики приемников систем раннего предупреждения.

Измерительная задача

Приемники предупреждения о радиолокационном облучении являются важнейшей частью оборудования систем раннего предупреждения (СРП). Основная задача, решаемая с помощью этого оборудования — предупреждение пилотов летательных аппаратов об опасности, а также защита летательных аппаратов и военных объектов. Цель — быстрое обнаружение, идентификация и классификация радиолокационных сигналов. Для ее достижения получаемые сигналы сравниваются с данными из имеющейся библиотеки, которая содержит параметры известных излучателей, такие как внутриимпульсная модуляция (MOP), длительность импульса, частота несущей и структура последовательности импульсов. В реальной оперативной обстановке обычно присутствует множество радиосигналов, которые необходимо обрабатывать за очень короткое время. Знание характера принимаемого радиолокационного сигнала имеет важное значение в боевой обстановке и опасных ситуациях. Для эффективной и производительной разработки приемников СРП очень важно сформировать в лаборатории реалистичную и репрезентативную испытательную среду с несколькими излучателями, чтобы доказать, что приемник СРП может обнаружить нужный сигнал, скрытый в заполненной множеством сигналов среде.

Пример сценария с шестью излучателями
Частота, МГц Период повторения импульсов, мкс Внутри/межимпульсная модуляция Длительность импульса, нс
1 3042±40 1755 Перестройка частоты между 9 значениями 353
2 3300 569–608 Изменение длительности импульса (между 4 значениями) 222–252
3 3150 973–1097 Изменение периода повторения импульсов (между 32 значениями) 400
4 2950 387–411 Изменение длительности импульса (между 3 значениями) 440/450/460
5 3200/3240 630
Изменение частоты между двумя уровнями с включением/выключением:
15 мс/5 мс
305
6 2900 577–677 Произвольное изменение периода повторения импульсов 500

Контрольно-измерительное решение

Для имитации сценариев со множеством излучателей инженеры используют векторный генератор сигналов R&S®SMW200A вместе с ПО R&S®Pulse Sequencer. При установке опции R&S®SMW-K306 для имитации множества излучателей ПО R&S®SMW200A превращается в мощный современный имитатор радиолокационных сигналов для испытаний приемников СРП. Теперь инженеры получили в распоряжение удобный инструмент для полного цикла разработки приемников СРП, отличную альтернативу традиционным крупномасштабным имитаторам. Этот инструмент помогает предотвратить задержки и переработку конструкции и предлагает оптимальный баланс цены и эффективности. Разработчики РЛС могут использовать ПО R&S®Pulse Sequencer для создания списков радиолокационных излучателей (см. таблицу). ПО R&S®Pulse Sequencer имитирует сигналы множества излучателей и объединяет их в один выходной файл, используя интеллектуальный оптимизированный алгоритм чередования сигналов с назначением приоритетов. Преимущества:

  • Настраиваемая конфигурация, включающая до 256 излучателей
  • Оптимизация и предварительный просмотр результатов чередования благодаря схемам назначения приоритетов и параметрам смещения
  • Чередование излучателей, использующих импульсы с I/Q-модуляцией или профили межимпульсной модуляции, включая изменение периода повторения импульсов, перестройку частоты, а также антенны с различными типами сканирования и диаграммами направленности
  • Чередование излучателей, переключающих режимы с течением времени
  • Импорт и чередование списков дескрипторов импульсов (PDW)

Создание излучателей с межимпульсной и внутриимпульсной модуляцией

РЛС имеют характерные признаки (сигнатуры), такие как чередующиеся или произвольно меняющиеся периоды повторения импульсов или чередующиеся радиочастоты (при скачкообразной перестройке частоты). Импульсы могут иметь внутриимпульсную модуляцию (MOP), например, линейную частотную модуляцию. В частности, РЛС с малой вероятностью перехвата (МВП) используют внутриимпульсную модуляцию и получают дополнительный выигрыш от сжатия диапазона усиления импульса, чтобы уменьшить излучаемую мощность в расчете на импульс. Чем более сложные, гибкие и продвинутые сигнатуры имеют излучатели, тем сложнее приемникам СРП обнаруживать их среди множества радиосигналов от других излучателей. ПО R&S®Pulse Sequencer может имитировать все перечисленные выше характеристики для сценариев со множеством излучателей. Приведенный здесь в качестве примера сценарий включает в себя шесть различных РЛС (от 1 до 6), перечисленных в таблице. В этом примере приемник СРП должен обнаружить наземную РЛС раннего предупреждения (РЛС № 6), установленную вблизи береговой линии среди активных коммерческих навигационных радиолокаторов (РЛС № 1–5).

Может ли ваш приемник СРП обнаружить требуемый радиолокационный излучатель
Может ли ваш приемник СРП обнаружить требуемый радиолокационный излучатель?
Открытый Lightbox

Чередование сигналов излучателей на основе приоритетов пользователя

Инженеры хотят свести к минимуму количество источников радиосигналов и принимать максимум радиолокационных сигналов. Хорошим подходом является чередование сигналов отдельных радиолокаторов и формирование единого комбинированного сигнала. Из-за высокой плотности РЛС существует вероятность перекрывания импульсов, и создаются ситуации с наложением одних импульсов на другие. ПО R&S®Pulse Sequencer использует алгоритм для чередования сигналов и исключения импульсов в случае их наложения, который основан на оптимизированной, определяемой пользователем схеме приоритетов. Благодаря этому обеспечивается минимальное исключение импульсов. В качестве примера с помощью ПО R&S®Pulse Sequencer было выполнено чередование сигналов от упомянутых выше РЛС и сформирован результирующий сигнал от нескольких излучателей. На рисунке выше показаны смоделированные уровни мощности и изменение шести сымитированных и перемежающихся радиолокационных сигналов с течением времени. Чтобы продемонстрировать сложность работы приемника СРП, измерения в выделенном интервале времени (синяя рамка на графике уровня мощности) отображаются на копии экрана ниже.

Приемник должен идентифицировать радиолокационный излучатель № 6. Однако он также принимает сигналы и ото всех других РЛС. Теперь компьютеру СРП необходимо обработать следующие сигналы радиолокационных излучателей: РЛС № 1 меняет частоту своего сигнала, выбирая ее среди девяти значений с шагом 10 МГц, результатом чего являются набор частотных отметок (зеленые точки) на рисунке ниже. РЛС № 4 меняет длительность импульса, выбирая ее среди трех значений (три синие полоски). РЛС № 5 включает и отключает свой сигнал, переключаясь между двумя радиочастотами (зеленые штрихи). Синими рамками выделены сигналы нужного нам излучателя (РЛС № 6). Разные уровни мощности этого излучателя обусловлены режимом сканирования антенны. Частота радиосигнала 2900 МГц (зеленая полоска) и длительность импульса 500 нс (синяя полоска) остаются неизменными с течением времени. Компьютер СРП также должен учитывать, что за пределами главных лепестков возможно обнаружение некоторых импульсов с неправильными значениями длительности и частоты. Это может быть связано с большой полосой пропускания приемника и последующим уменьшением отношения сигнал-шум в приемнике.

Ключевые преимущества

  • Проверка и подтверждение характеристик приемников систем раннего предупреждения в среде со множеством излучателей с помощью R&S®SMW200A
  • Превращение R&S®SMW200A в сочетании с ПО R&S®Pulse Sequencer в мощный имитатор радиолокационных сигналов
Результаты измерений в сценарии с несколькими излучателями быстро меняющихся радиолокационных сигналов
Результаты измерений в сценарии с несколькими излучателями быстро меняющихся радиолокационных сигналов
Открытый Lightbox