L'analyse d'impulsions multivoies basée sur le déclenchement avancé, afin de caractériser les récepteurs d'alerte radar

Votre tâche

Un récepteur d'alerte radar (RWR, voir figure ci-dessus) se compose généralement de plusieurs récepteurs qui sont évalués ensemble pour déterminer la direction d'une impulsions radar entrante. Généralement, plus il y a de récepteurs combinés, plus la précision angulaire de relèvement est élevée.

La méthode de recherche de direction utilisée peut dépendre de l'application en question; les méthodes classiques sont la différence du temps d'arrivée (TDOA) et l'interférométrie corrélative. Dans chaque cas, les mesures de R&D nécessitent un récepteur à cohérence de phase afin de mesurer la différence de phase entre les récepteurs. Au stade du développement, la performance du récepteur est mesurée dans des conditions idéales et fréquemment aussi dans des scénarios plus exigeants.

Solution Rohde & Schwarz

Les oscilloscopes R&S®RTO et R&S®RTP sont des instruments fonctionnant dans le domaine temporel, et leurs voies d'entrée sont conçues pour des acquisitions de signaux à cohérence temporelle.

Une erreur potentielle (différence dans le délai de propagation) résultant de la configuration de mesure peut être ajustée 1). Des capacités de déclenchement avancé sont disponibles, afin d'isoler des événements et de les analyser plus en détail. Ce qui suit devra illustrer un scénario difficile et démontrer les capacités d'un oscilloscope, en tant que puissant outil de débogage.

Configuration de la mesure

La configuration intègre le logiciel R&S®Pulse Sequencer pour simuler un scénario dans la bande X (8 GHz à 12 GHz), et un générateur de signaux vectoriels à deux voies R&S®SMW200A pour fournir les signaux nécessaires. L'oscilloscope R&S®RTP, associé au logiciel d'analyse de signaux vectoriels R&S®VSE, s'occupe de l'analyse. Afin de mettre en évidence une différence de phase, seules deux antennes d'un RWR sont simulées. Elles sont placées à 11 m de tribord vers bâbord aux extrémités des ailes d'un avion. D'autre part, pour faciliter la simulation, chaque objet est placé à la même hauteur, ne laissant que deux degrés de liberté disponibles (par exemple les coordonnées Est et Nord).

Souvent, la situation n'est pas statique et le RWR doit composer avec des scénarios dynamiques. Le scénario de cet exemple est constitué d'un émetteur en mouvement (générant des variations d'amplitudes) et d'un émetteur stationnaire. Le RWR reste stationnaire. Les Figures 1 et 2 illustrent la configuration spatiale générée par le R&S®Pulse Sequencer. Un radar aéroporté (avion de patrouille) fonctionnant dans la bande X suit le RWR et le dépasse latéralement.

Il y a un autre radar (radar terrestre) fonctionnant dans la bande X, avec un niveau de puissance à l'entrée du RWR semblable à celui du radar aéroporté. Le second radar agit comme un perturbateur dans l'analyse du RWR.

Les impulsions provenant du radar terrestre ont des intervalles d'impulsions répétitifs (PRI) et des niveaux de puissance semblables à ceux du radar aéroporté. Bien que le signal provenant du radar terrestre soit plus faible au récepteur de bâbord et plus puissant au récepteur de tribord, le niveau de puissance provenant du radar aéroporté est à son maximum au récepteur de bâbord, décroît lorsqu'il dépasse le RWR, et revient à son maximum au récepteur de tribord.

La détermination de la différence de phase dans un scénario de recherche de direction est essentielle. Un simple déclenchement initial sur les deux signaux reçus par l'oscilloscope R&S®RTP révèle une vision plutôt mitigée (voir Fig. 3).

L'oscilloscope affiche une impulsion d'une durée de 5 μs pour les deux récepteurs et un signal intermittent de 1 μs distribué de manière aléatoire autour du signal de 5 μs. En fait, ce sont les valeurs prédéfinies pour le scénario simulé avec le logiciel R&S®Pulse Sequencer.

Comme mentionné précédemment, les impulsions provenant du radar terrestre sont fréquentes et ne doivent pas être intégrées dans l'analyse. Le déplacement simulé de l'avion s'étend sur une distance de 3 km, parcourue à une vitesse de 400 m/s, ce qui donne approximativement 7,5 s pour un aller simple. Durant cette période, on peut s'attendre à recevoir environ 75 000 impulsions provenant de l'avion. Couvrir 7,5 s dans une seule acquisition n'est pas une option envisageable, car cela nécessiterait 2 × 40 Géchantillons/s × 7,5 s = 600 Géchantillons de mémoire. Une condition de déclenchement appropriée pour isoler les impulsions de 1 μs dans le domaine temporel est donc obligatoire.

Condition de déclenchement

La condition de déclenchement est expliquée en détail dans la carte d'application “Déclenchement sur des impulsions radar RF avec un oscilloscope” (PD 3609.2000.92). Les impulsions provenant de l'avion de patrouille peuvent être isolées en utilisant la configuration de déclenchement décrite :

• Déclenchement A (déclenchement sur la largeur avec un temps de pause supérieur à 100 ns). Cela fournit un déclenchement stable pour chaque impulsion (y compris les impulsions ne devant pas être prises en compte dans l'analyse)

• Déclenchement B (déclenchement de temporisation). Le déclenchement se produit lorsqu'une impulsion est restée inférieure au niveau du seuil pendant 10 ns. Le déclenchement B est évalué après un délai légèrement inférieur à la durée d'impulsion prévue, par exemple après 95 % (cette condition capturera encore toutes les impulsions durant plus longtemps que ce délai)

• Déclenchement R (réinitialise la temporisation légèrement supérieure à la durée d'impulsion prévue, par exemple 10 %). Cette condition rejette toutes les impulsions durant plus longtemps que la temporisation spécifiée. Résultat, seules les impulsions de 1 μs seront prises en compte

Paramètres de l'analyse

L'analyse peut être effectuée directement sur le R&S®RTP (voir la carte d'application “Analyse des impulsions radar RF avec un oscilloscope” (PD 5215.4781.92) et la note d'application “Radar automobile – Analyse des salves (chirp) avec l'oscilloscope R&S®RTP” (GFM318)), ou en utilisant un logiciel d'analyse dédié. Le logiciel d'analyse de signaux vectoriels R&S®VSE doté de l'option d'analyse d'impulsions multivoies R&S®VSE-K6A, détermine rapidement la différence de phase, ainsi que d'autres paramètres radar importants tels que la largeur d'impulsion et l'abaissement.

Les voies 1 et 3 sont choisies comme voies d'entrée, et le mode de forme d'onde est sélectionné. Résultat, les deux voies du R&S®RTP sont échantillonnées à 40 Géchantillons/s.

Après le réglage des paramètres importants tels que la fréquence centrale et la durée de l'acquisition, ainsi que la configuration de l'algorithme de détection, le R&S®VSE est réglé en mode de déclenchement manuel. Les réglages de déclenchement énoncés précédemment sont appliqués au R&S®RTP. En plus, un décalage de déclenchement négatif peut être défini afin de garantir une synchronisation parfaite, car le déclenchement décale l'acquisition des impulsions vers la gauche du marqueur de déclenchement. Maintenant, l'oscilloscope est prêt pour l'acquisition du signal.

Parmi les principaux outils de l'analyse multivoies, il y a les fonctions de mesure de la phase d'impulsion enveloppée et de la phase d'impulsion non enveloppée (voir la fenêtre en bas à droite dans la Fig. 4). Une nouvelle trace est générée et attribuée à la voie 3. La différence de phase peut maintenant être mesurée en plaçant des marqueurs sur les deux courbes et en reliant les marqueurs. Le delta entre les marqueurs révèle une différence de phase de 279° dans cet exemple. La différence de phase peut également être déterminée à partir des valeurs du tableau de résultats (fenêtre en haut à droite).

Conclusion

Les mesures de différence de phase nécessitent des récepteurs à cohérence de phase. De plus, en particulier dans des scénarios compliqués, une condition de déclenchement adaptée permet d'accélérer l'analyse du signal radar d'intérêt. L'option d'analyse d'impulsions multivoies R&S®VSE-K6A utilise la gamme complète des fonctions de déclenchement numériques disponibles sur les oscilloscopes R&S®RTO et R&S®RTP. Elle fournit une analyse automatique des paramètres radar les plus importants, combinée à la mesure de différence de phase.