Fácil ensayo de dispositivos de radiogoniometría basados en amplitud

Su misión

Un receptor de alerta radar (RWR) es parte esencial del paquete de autodefensa de toda aeronave militar moderna. La tarea principal de un receptor de alerta radar consiste en detectar señales de radar, identificar al emisor y determinar el ángulo de llegada (AoA) de la señal de radar. Una técnica de uso frecuente para determinar el AoA es el monoimpulso de amplitud. Utiliza varias antenas instaladas por toda la aeronave a fin de obtener una cobertura de azimut de 360°.

El desarrollo y ensayo de RWR sería dificultoso si no existieran simuladores capaces de generar todas las señales de ensayo necesarias a lo largo de todo el ciclo de desarrollo del receptor.

El simulador ha de ofrecer la flexibilidad necesaria para proporcionar desde impulsos radar simples para la validación temprana del hardware hasta complejos escenarios con múltiples emisores para el ensayo a nivel de sistemas. En condiciones ideales, el hardware de simulación se ofrece como solución comercial lista para su uso (COTS), lo que elimina la necesidad de diseñar componentes personalizados de hardware, de alto coste y nula flexibilidad. Además, la definición de señales y la creación de escenarios complejos debe ser fácil y diáfana para evitar la tarea, muy costosa en términos de tiempo, de programar software de simulación adicional.

Solución Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz ofrece un potente paquete para la simulación del ángulo de llegada. Este paquete está compuesto por el software de simulación de radar R&S®Pulse Sequencer y varios generadores vectoriales de señales de una o dos rutas R&S®SMW200A acoplados entre sí.

El generador vectorial de señales R&S®SMW200A puede ofrecer dos rutas de radiofrecuencia de hasta 20 GHz cada una o una de hasta 44 GHz. A fin de garantizar la sincronización temporal entre todas las rutas de radiofrecuencia, los generadores comparten señales de reloj y disparadores internos.

Si se requieren desplazamientos de fase dedicados entre los puertos de radiofrecuencia, por ejemplo para dispositivos de radiogonometría que usan técnicas interferométricas, es posible distribuir la señal del oscilador local (LO) interno desde el instrumento maestro al instrumento esclavo o usar un LO externo, por ejemplo tomado de un generador de señales analógico R&S®SMA100B.

El generador vectorial de señales R&S®SMW200A permite reproducir una variedad prácticamente infinita de señales. Desde los impulsos radar simples no modulados hasta las señales de radar con esquemas complejos de modulación y modulación sobre pulso (MOP), el R&S®SMW200A es capaz de generar un entorno de radiofrecuencia denso y realista. El alto ancho de banda de modulación de 2 GHz proporciona al R&S®SMW200A una excelente agilidad de frecuencias, que permite simular radares modernos.

Con el software R&S®Pulse Sequencer, los usuarios pueden crear fácilmente escenarios de radar, así como controlar y configurar varios R&S®SMW200A. El software R&S®Pulse Sequencer abarca una amplia variedad de aplicaciones de ensayo, desde trenes de impulsos simples hasta escenarios sofisticados con varios emisores complejos en movimiento. Los usuarios pueden crear formas de onda personalizadas y configurar emisores con todo detalle.

La interfaz de usuario flexible simplifica la creación de escenarios de ensayo realistas. La facilidad de manejo del software acelera la generación de hipótesis de ensayo y deja más tiempo disponible para las pruebas. Tras ello, se carga el escenario calculado directamente en el R&S®SMW200A. Los datos calculados pueden estar en formato de descriptores de impulsos (PDW) o de archivos de forma de onda I/Q. Las rutinas de cálculo de velocidad optimizada minimizan el tiempo de espera durante los cálculos de escenarios y hacen posible un diseño flexible e iterativo de las hipótesis de ensayo.

Ensayo de un RWR de cuatro canales

Una configuración de ensayo para un RWR de cuatro canales se compone de dos R&S®SMW200A de dos rutas encargados de generar las señales de radar simuladas (fig. 2). Uno de ellos está configurado como instrumento maestro y el otro como esclavo, lo que permite reproducir los impulsos radar de manera totalmente sincronizada. La fig. 3 muestra un ejemplo de escenario creado con el software R&S®Pulse Sequencer. La aeronave sigue una trayectoria de vuelo circular. A la izquierda de la aeronave está posicionado, a una marcación inicial de 330°, un radar estático terrestre provisto de un sistema de detección de antena circular. La aeronave está equipada con cuatro antenas direccionales en los extremos de las alas, cada una enfocada a una dirección distinta, como muestra la distribución de antenas de la fig. 4.

Las señales de receptor simuladas para cada antena se asignan a una de las cuatro rutas de radiofrecuencia. Tras ello, cada ruta de radiofrecuencia se conecta a la respectiva entrada de radiofrecuencia del RWR.

A medida que la aeronave se desplaza a lo largo de su trayectoria, es impactada varias veces por el detector de radar en las posiciones 1 a 7. En cada posición se registran niveles de potencia diferentes en las cuatro antenas, debido a las variaciones en el AoA de la señal del emisor. El nivel de potencia de cada puerto de antena se muestra en el gráfico de la fig. 4, con los números correspondientes a las posiciones 1 a 7 en el mapa del escenario.

Para obtener la marcación al emisor se utiliza el principio de monopulso. Cuando se detecta un impulso radar, se comparan los dos mayores niveles de potencia en las antenas adyacentes. Si el emisor está situado exactamente en el centro entre las dos antenas, los niveles de potencia recibidos serán idénticos. Si el emisor está desplazado respecto al centro, una de las antenas recibirá un nivel de potencia más elevado. Así, conociendo la relación entre los niveles de potencia recibidos, se obtiene la marcación exacta al emisor.

Niveles de potencia de impulsos simulados en el tiempo

En la parte inferior de la fig. 4 se muestra un impulso radar individual registrado por las cuatro entradas de RWR en la posición 4. En esa posición, las antenas delantera y trasera izquierdas reciben los niveles de potencia más altos, ya que están enfocadas en dirección al radar. Calculando la relación de monopulsos entre la señal naranja y la verde, se obtiene una marcación al emisor de aproximadamente 250°.

Transferencia del resultado a la pantalla del piloto

Durante la operación de una aeronave, los emisores identificados se presentan al piloto en la cabina. El ordenador calcula la marcación al emisor y se lo muestra al piloto en la pantalla de RWR. La figura inferior muestra cómo se presenta el emisor del escenario descrito al operador de RWR o al piloto cuando la aeronave se encuentra en la posición 4. El ensayo se considera correcto si la marcación determinada por el RWR coincide la marcación simulada.

Ventajas

• Configuración escalable y compacta de generadores de señales multicanal
• Rápida y flexible generación de escenarios con varios emisores o interferentes
• Alta precisión de señal con un ancho de banda de modulación de 2 GHz
• Simulación de movimientos de seis grados de libertad (DoF)