Потоковая передача дескрипторов импульсов с помощью генератора R&S®SMW200A

Векторный генератор сигналов R&S®SMW200A может обеспечивать эффективное и универсальное формирование сигналов для наиболее реалистичных сценариев РЛС с быстрой перестройкой частоты в имитаторах сценариев РЛС с высокой степенью интеграции. С помощью опций R&S®SMW-K503/-K504 генератор R&S®SMW200A способен формировать как любые современные, так и возможные в будущем радиолокационные сигналы с I/Q-модуляцией на основе потока дескрипторов импульсов (PDW). Прибор поддерживает скорость обработки PDW до 12 миллионов дескрипторов импульсов в секунду (МPDW/с).

Измерительная задача

Сценарии РЛС часто рассчитываются с использованием программных инструментов, таких как ПО R&S®Pulse Sequencer. Это удобное решение для НИОКР, а также поверки радиолокационного оборудования. Пользователи могут быстро менять параметры и гибко формировать сценарий РЛС.

Для эксплуатационных испытаний разработчикам РЛС часто необходимо создавать сверхдлительные радиолокационные сценарии, которые учитывают сложные условия радиоэлектронной борьбы (РЭБ) с высокой плотностью импульсов. Сценарии могут базироваться как на прежних имитационных данных, так и на текущих записях. Они часто хранятся в виде списков дескрипторов импульсов (PDW) на регистраторе. Дескрипторы PDW содержат параметры сигнала РЛС для каждого импульса вместе с отметкой времени, определяющей время начала импульса.

Испытания системного уровня часто выполняются в программно-аппаратной среде. Оценивается выходной сигнал испытуемого устройства (ИУ), который влияет на входной сигнал этого же устройства, поэтому сценарии необходимо рассчитывать в реальном масштабе времени. Для этого требуются высокоэффективные имитационные механизмы, которые рассчитывают PDW на базе выходного сигнала ИУ.

Для эксплуатационных испытаний и испытаний системного уровня разработчикам РЛС требуется источник ВЧ-сигналов, способный принимать поток дескрипторов PDW, например, по локальной сети, интерпретировать их и генерировать на их основе радиолокационный сигнал.

Решение от Rohde & Schwarz

Прибор R&S®SMW200A используется в качестве источника быстроизменяющегося сигнала, формирующего сложные условия РЭБ в пределах полосы модулирующих сигналов 2 ГГц с ВЧ-частотой до 44 ГГц. Он формирует импульсные сигналы с I/Q-модуляцией, быстроизменяющиеся сигналы и классические импульсные сигналы на основе передаваемого потока дескрипторов PDW. R&S®SMW200A принимает поток дескрипторов PDW из имитатора радиолокационных сигналов по LAN. Эффективные аппаратные средства формирования модулирующих сигналов интерпретируют дескрипторы PDW и на основе описаний импульсов генерируют ВЧ-сигнал в нужные моменты времени, указанные в дескрипторах. Прибор R&S®SMW200A может выполнять обработку и формировать импульсы на основе шести параллельных потоков дескрипторов PDW с максимальной скоростью до 2 млн импульсов/с или 2 MPDW/с для каждого из потоков.

Синхронизация с ИУ легко обеспечивается с помощью типичных опорных сигналов (частотой 10 МГц или 1 ГГц) и сигналов маркеров, таких как маркер импульса, пре- или пост-маркер.

Концепция потоковой передачи PDW с использованием R&S®SMW200A
Концепция потоковой передачи PDW с использованием R&S®SMW200A

Формат PDW компании Rohde & Schwarz

Один дескриптор PDW, представляющий один импульс, имеет фиксированную длину и содержит такую информацию, как время прихода сигнала, смещение частоты, смещение амплитуды, длительность и параметры модуляции импульса. Эта информация может использоваться для формирования классического импульса (данных реального масштаба времени) или сегмента I/Q-сигнала (идентификационного номера сигнала). Дополнительное расширение формата PDW позволяет задавать различные формы фронта и пакеты повторяющихся импульсов.

Потоковая передача классических PDW (данных реального масштаба времени)

В случае дескрипторов PDW, содержащих только классические импульсные сигналы, пользователь получает преимущество за счет формирования сигнала в реальном масштабе времени широкополосными аппаратными средствами для модулирующих сигналов (R&S®SMW200A).

Немодулированные импульсы, импульсы с кодом Баркера, ЛЧМ-импульсы формируются в реальном масштабе времени с учетом смещения частоты и амплитуды на основе параметров, определенных в PDW, на базе реального масштаба времени. Время начала импульса определяется меткой времени прихода сигнала, содержащейся в PDW.

Влияние управляющего дескриптора PDW
Влияние управляющего дескриптора PDW — изменение частоты и амплитуды ВЧ-тракта
Открытый Lightbox

Потоковая передача управляющих дескрипторов PDW

Посредством управляющих дескрипторов PDW пользователь может непосредственно управлять ВЧ-оборудованием прибора R&S®SMW200A без остановки потока данных. Управляющие дескрипторы PDW дают возможность менять абсолютную радиочастоту (например, с X-диапазона на C-диапазон, чтобы имитировать различные радиолокационные диапазоны) или уровень ВЧ-сигнала (например, с 0 дБмВт на –20 дБмВт, чтобы имитировать различные уровни эквивалентной изотропно излучаемой мощности излучателей) прибора без передачи дополнительных команд дистанционного управления.

Пользователь может использовать весь радиочастотный диапазон и динамический диапазон ВЧ-оборудования и переключать радиочастоту, чтобы охватить различные диапазоны радаров. Посредством внедрения этих управляющих команд в поток можно точно определить начальный момент изменения с использованием метки времени прихода сигнала. Сигнал можно менять предсказуемым и стабильным образом. Команда выполняется по истечении очень короткого периода шумоподавления, а затем дескрипторы PDW можно обрабатывать повторно.

Основные рабочие характеристики сигналов реального масштаба времени
Минимальный период PRI для сигналов реального масштаба времени в потоке 0.5 мкс
Минимальный период PRI для сегментов I/Q-сигнала
в потоке
1 мкс
Максимальная скорость обработки PDW
для прибора с шестью потоками
12 млн PDW/с
В реальном масштабе времени можно генерировать модулированные импульсы с кодом Баркера 13
В реальном масштабе времени можно генерировать модулированные импульсы с кодом Баркера 13
Открытый Lightbox
В реальном масштабе времени можно генерировать модулированные импульсы с линейной частотной модуляцией
В реальном масштабе времени можно генерировать модулированные импульсы с линейной частотной модуляцией
Открытый Lightbox

Формирование сигналов с I/Q-модуляцией

Векторный генератор сигналов R&S®SMW200A также может формировать любые импульсные сигналы с I/Q-модуляцией на основе передаваемого потока дескрипторов PDW. Дескриптор PDW может содержать ссылку на предварительно определенный сегмент сигнала, который хранится в памяти цифровых модулирующих сигналов. Это решение дает возможность пользователю сочетать дескрипторы PDW, определяющие классические импульсные сигналы, с современными радиолокационными сигналами, которые описываются I и Q. Информация о времени прихода сигнала определяет начало формирования сигнала. Смещения частоты и амплитуды также применяются в реальном масштабе времени, как определено в PDW.

Прямоугольный импульс после импульсов с фронтом линейной формы и формы приподнятого косинуса
Прямоугольный импульс после импульсов с фронтом линейной формы и формы приподнятого косинуса
Открытый Lightbox
Десять прямоугольных импульсов, генерируемых с одним дескриптором PDW
Десять прямоугольных импульсов, генерируемых с одним дескриптором PDW
Открытый Lightbox

Формируемые фронты и пакеты импульсов

Уникальной особенностью является то, что форма фронта импульса может указываться в дескрипторе PDW без использования I/Q-сегментов. Доступны такие формы, как прямоугольная, линейная и приподнятый косинус. Эти формы обеспечивают реалистичные ограниченные по полосе пропускания испытания приемников без внешних фильтров. Расширение формата PDW для пакетов импульсов дает возможность указывать PRI и количество повторов для создания множества идентичных импульсов с помощью одного дескриптора PDW.

Результат применения нескольких одновременных передающих излучателей
Результат применения нескольких одновременных передающих излучателей
Открытый Lightbox

Имитация наложения импульсов нескольких излучателей

Для создания сложной испытательной среды генератор сигналов должен поддерживать имитацию одновременно нескольких излучателей и выполнять имитацию наложения импульсов.

Прибор R&S®SMW200A, оснащенный двумя широкополосными генераторами модулирующих сигналов (R&S®SMW-B9), может принимать два независимых потока PDW. Установка двух или четырех дополнительных плат обработки данных (R&S®SMW-B15) увеличивает количество одновременных потоков до шести. Потоки PDW, назначенные выделенному ВЧ-выходу, добавляются внутри синхронным образом. Либо все потоки PDW могут направляться на один ВЧ-выход, либо, если установлены два ВЧ-тракта, каждому ВЧ-выходу можно назначить до трех потоков.

Благодаря одному генератору R&S®SMW200A, формирующему до шести потоков (например излучателей), многоканальные схемы становятся компактными и более простыми, а также занимают меньшую площадь.

Интеграция в программно-аппаратные измерительные установки

Программно-аппаратное моделирование — метод испытания, в котором ИУ встраивается в систему имитатора, эмулирующую реальную среду ИУ. При проведении испытаний приемников ИУ обычно подключается к генератору сигналов, который управляется имитатором. Имитатор оценивает выходные данные ИУ на базе входного сигнала, поступающего от генератора сигналов, и настраивает генератор в соответствии с параметрами испытания.

Требованиями к генератору сигналов в программно-аппаратной схеме являются работа в реальном масштабе времени, высокая скорость обновления и малая задержка. Благодаря способности принимать потоки PDW в реальном масштабе времени и малой задержке сигнала от Ethernet-порта до выходного ВЧ-порта генератор R&S®SMW200A идеально подходит для интеграции в такую измерительную установку. В программно-аппаратном моделировании необходима точная синхронизация между всеми устройствами. R&S®SMW200A предоставляет несколько опций для синхронизации с программно-аппаратным имитатором за счет поддержки входа внешнего опорного тактового сигнала, входов сигналов запуска и выходов с пользовательскими маркерами. Для более простой отладки также можно использовать статистические данные по потоку PDW.

Преимущества и ключевые особенности

  • Формирование радиолокационных сигналов в реальном масштабе времени для программно-аппаратных испытаний
  • Скорость обработки PDW до 12 млн PDW/с для прибора
  • Потоковая передача PDW для нескольких излучателей с наложением импульсов в одном устройстве
  • Формирование любых сигналов с I/Q-модуляцией
  • Испытания с ограниченной полосой пропускания и формированием фронта импульса
  • Сверхдлительное время воспроизведения сигнала при минимальных требованиях к памяти
  • Два независимых ВЧ-тракта в одном устройстве
  • Превосходное качество сигнала
Стенд для программно-аппаратных испытаний с использованием R&S®SMW200A
Стенд для программно-аппаратных испытаний с использованием R&S®SMW200A