Radiogoniometría en Kongsberg

Sistemas de test y medida para el sector aeroespacial y de defensa – Kongsberg / estudio de caso

Cualificación de receptores radar multicanal de determinación de la posición en el laboratorio

Kongsberg Defence & Aerospace ha elegido un sistema de medida de radares de Rohde & Schwarz basado en el generador de señales vectoriales R&S®SMW200A para la generación de señales radar enganchadas en fase multicanal de alto rendimiento.

Kongsberg Defence & Aerospace AS es el principal proveedor de Noruega de soluciones para el ámbito aeroespacial y de defensa. El JSM (del inglés: joint strike missile) es un misil de ataque de precisión de largo alcance de la 5ª generación. Mediante sensores avanzados, el JSM puede localizar blancos partiendo de su firma radar. Kongsberg eligió a Rohde & Schwarz como proveedor de sistemas de test para radares por la acreditada alta calidad de sus instrumentos, la asistencia al cliente activa y sus soluciones flexibles aptas para abordar desafíos de test y medida particulares.

Medida aérea de GNSS / Estudio de caso de Airbus

La aplicación de Kongsberg

La tecnología de los sistemas de aumentación basados en satélites o SBAS (satellite-based augmentation system) ofrece ayuda de navegación a la industria aeronáutica, como por ejemplo, en los sistemas de aproximación y aterrizaje para los diseños de helicópteros modernos. Los desarrolladores apuestan por sistemas altamente precisos de simulación de datos GNSS, para probar estos sistemas de aterrizaje bajo cualquier condición de vuelo. Rohde & Schwarz ofrece potentes simulaciones GNSS, cumpliendo con las siguientes condiciones para crear un escenario de prueba exitoso.

El JSM de Kongsberg debe funcionar de forma independiente en entornos muy concurridos. Para aumentar el éxito de las misiones, el misil cuenta con un sensor de RF pasivo capaz de localizar e identificar emisores de radiofrecuencia. Con el fin de probar y verificar estas funciones de determinación de la posición por RF en un laboratorio, Kongsberg necesitaba un generador de señales vectoriales multicanal con coherencia de fase que pudiera vincularse a los entornos de prueba disponibles.

El sistema de test de Rohde & Schwarz puede simular numerosos emisores en un entorno dinámico en tiempo real, lo que permite a Kongsberg realizar ensayos en bucle cerrado del sistema de misil con el sensor de RF pasivo y llevar a cabo una gran cantidad de medidas integradas del sistema en el hardware anfitrión evitando las costosas pruebas en vuelo y con un alto grado de repetibilidad.

El caso

El caso: tareas de prueba, desafíos y requisitos

Para verificar receptores de determinación de la posición de forma eficaz y eficiente, el sistema de medida debe cumplir los siguientes requisitos:

  • Las salidas de RF del sistema de test deben conectarse a las entradas de la antena de receptor; para cada entrada debe proporcionarse una señal por separado, de modo que el sistema de test disponga de una fuente de señal independiente para cada antena simulada.
  • El sistema de test debe calibrarse en la interfaz de RF para cumplir con exactitud las amplitudes y fases relativas entre los canales.
  • Las relaciones de fase entre las señales simuladas deben permanecer estables durante la simulación (coherencia de fase).
  • Los sistemas de test para aplicaciones multicanal funcionan a menudo en un entorno HIL (hardware-in-the-loop); es esencial contar con frecuencias de actualización altas y latencia bajas, ya que un ordenador alimenta datos de señal al sistema de test a altas velocidades.
Esquema general de un entorno de simulación de bucle cerrado para verificar receptores radar de determinación de la posición

La solución

Generador vectorial de señales R&S®SMBV100A y simulador de GNSS como solución ideal de medidas HiL

Esquema general de un entorno de simulación de bucle cerrado
para verificar receptores radar de determinación de la posición en una
plataforma altamente dinámica

Solución de medida de R&S

Estructura del sistema

El sistema de test incluye un simulador de escenarios que genera descriptores de impulsos (PDW). Los PDW son la base para generar las señales de radiofrecuencia correspondientes que se insertan a continuación en el dispositivo bajo prueba (DUT).

Simulador de escenarios

Kongsberg ha desarrollado un entorno de simulación en tiempo real propio que puede replicar con precisión todos los aspectos de un vuelo de misil. El simulador puede generar PDW para gran cantidad de emisores simultáneos, teniendo en cuenta las posiciones, orientaciones, diagramas de antena y la propagación. La integración del sistema de test de Rohde&Schwarz cierra el bucle generando señales de RF incidentes de alta precisión idénticas a las de las entradas del receptor.

Interfaz de generador de señales

Se envían PDW sincronzados en el tiempo al sistema de test de Rohde&Schwarz. Los PDW incluyen la respuesta en fase y amplitud de las antenas junto con otros parámetros.

Simulación de radar multicanal

Los principales componentes del sistema de test de Rohde&Schwarz incluyen dos generadores de señales vectoriales R&S®SMW200A acoplados y un generador de señales analógico R&S®SMA100B para la señal de oscilador local (OL). El uso de una fuente de OL común junto con el concepto de distribución de reloj avanzado de los generadores de señales vectoriales garantiza simulaciones precisas, estables y repetibles de amplitud relativa, fase y desfases de retardo de grupo entre los puertos de RF en el plano de referencia para la entrada del DUT, tal y como se requiere para simulaciones de ángulo de llegada (AOA) precisas.

Alineación de puertos de RF

El software R&S®RF Ports Alignment ejecuta rutinas de alineación predefinidas y optimizadas para señales de radiofrecuencia en el plano de referencia. Las frecuencias de RF, el ancho de banda utilizado y el rango de nivel para la alineación se configuran para el caso de test. El software, combinado con un analizador de redes, determina automáticamente los coeficientes de corrección para todos los puertos de RF y carga los datos al sistema de test Rohde&Schwarz.

Dispositivo bajo prueba

El dispositivo bajo prueba (DUT) puede ser el sensor de RF o una parte del subsistema que ejecuta el software operativo verdadero en el hardware de vuelo real.

Erik Narverud, jefe del equipo de integración de sistemas de sensores de RF pasivos en Kongsberg

«Rohde&Schwarz nos ofrecía un sistema que no solo brinda una excelente coherencia de fase, sino que es además una solución flexible y escalable con la que Kongsberg ha podido integrar el generador de señales en un entorno de simulación de bucle cerrado existente».

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La solución

Solución de test integrada

El sistema de test de radares multicanal que utiliza Kongsberg es un sistema de cuatro canales de RF. Consta de dos generadores de señales vectoriales R&S®SMW200A universales de alta gama que aportan señales radar al DUT, un generador de señales analógico R&S®SMA100B para la distribución de OL y un analizador de redes vectoriales Rohde & Schwarz para medir las correcciones necesarias para el proceso alineación de puertos de RF. Todos los instrumentos van integrados en un rack y componen una solución de medida avanzada, compacta y transportable cuando se necesitan señales radar coherentes en fase.

Generador de señales vectoriales R&S®SMW200A
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Generador de señales de RF y microondas R&S®SMA100B
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Sistema de test de radar multicanal

Siguiendo la senda de éxito del ya conocido R&S®SMBV100A, Rohde&Schwarz ha presentado el generador vectorial de señales compacto de gama media R&S®SMBV100B.

Sistema de test de radar de cuatro canales compuesto por dos generadores de señales vectoriales R&S®SMW200A, un generador de señales analógico R&S®SMA100B que aporta la señal de OL y un analizador de redes vectoriales Rohde&Schwarz para la alineación automática de puertos de RF.

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