Analyse d'impulsions radar RF avec un oscilloscope

Votre tâche

Votre tâche consiste à mesurer la fréquence, les temps de montée / descente, l'intervalle de répétition d'impulsion (PRI), la durée et l'amplitude des impulsions RF du radar, afin de vérifier si ils répondent aux exigences (Richard, Mark (2013) : Fundamentals of Radar Signal Processing. 2. Édition: McGraw-Hill Companies).

Vous utilisez ces paramètres pour déterminer les gammes de mesure (à partir du PRI) et la résolution (à partir de la durée). Vous utilisez les mesures des temps de montée / descente pour caractériser l'efficacité spectrale et vous assurer qu'aucunes transmissions ne soient en dehors de la bande. De plus, vous pouvez analyser les variations d'amplitude entre chaque impulsion.

Solution T&M

Les récepteurs de test EMI^®L'oscilloscope numérique RTO est capable d'analyser des impulsions RF avec des fréquences jusqu'à 6 GHz. Pour analyser l'enveloppe de l'impulsion RF, le signal doit être démodulé. Un démodulateur AM traditionnel corrige le signal et élimine les composantes RF à l'aide d'un filtre passe-bas, afin de détecter l'enveloppe. Du fait du filtre passe-bas, le signal est moyenné au fur et à mesure. La conséquence de ce moyennage est que l'amplitude du signal démodulé ne correspond pas à l'enveloppe d'origine.

Cela résulte à une mesure erronée de l'amplitude. Un facteur de correction linéaire en est déduit et utilisé pour corriger les mesures. Puisque les oscilloscopes R&S^®RTO prennent en charge des fonctions mathématiques très puissantes avec l'éditeur de formules mathématiques R&S^®RTO, ces corrections peuvent être effectuées sur la forme d'onde mesurée et le résultat dans des lectures d'amplitude correctes.

Interprétation mathématique

Le facteur de correction linéaire k compense l'effet du démodulateur AM. Pour calculer le facteur k, le filtre passe-bas du démodulateur AM est utilisé à proximité du signal sinusoïdal (ligne bleue sur la Fig.1) avec une période de T/2.

La Fig.1 illustre une impulsion rectifiée sous la forme d'une séquence de signaux sinusoïdaux. Il existe une relation entre cette énergie moyenne et l'amplitude de l'enveloppe. L'intégrale de la première demi période (dénominateur de l'équation) correspond à l'énergie, qui est illustrée sur la Fig.1 sous forme de rectangle. La formule relative au facteur k correspond au rapport entre l'amplitude A du signal sinusoïdal et l'amplitude de l'enveloppe.

Après que l'intégrale soit solutionnée, la période T s'annule, aboutissant à une valeur unique :

Le facteur k est utilisé dans l'équation du filtre passe-bas dans le but de compenser la différence entre l'amplitude réelle de l'enveloppe et l'amplitude affichée.

Application

L'impulsion d'un signal radar ATC est utilisée à titre d'exemple, afin d'expliquer l'application. Le signal possède les caractéristiques suivantes :

• Une fréquence de porteuse de 2,8 GHz (S-band)
• Un PRI de 757 μs avec une durée d'impulsion de 1 μs
• Temps de montée et temps de descente de t_montée= t_descente= 80 ns

Cette impulsion est analysée par le R&S^®RTO. La Fig.2 montre l'équation pour l'enveloppe dans la fonction mathématique R&S^®RTO (éditeur de formules), qui utilise le facteur de correction k= π/2.

Pour une meilleure estimation de l'enveloppe, la fréquence du filtre passe-bas doit être optimisée. Avec une fréquence de coupure faible, les ondulations peuvent être supprimées, mais le processus est lent. Avec une fréquence de coupure plus élevée, le processus est plus rapide, mais plus d'ondulations sont mesurées. Dans cet exemple, un bon compromis de f_cut= 50 MHzpour la fréquence de coupure est utilisé. Avec l'approximation connue t_montée= 0,35/f_coupure= 0,35 / (50 MHz) = 7,0 ns, les enveloppes avec des temps de montée supérieurs à 7,0 nspeuvent être analysés.

Sur la Fig. 3, la forme d'onde jaune correspond à l'onde porteuse modulée et la forme d'onde noire représente l'enveloppe calculée corrigée de la modulation d'amplitude.

Le calcul dans cette mesure a une erreur théorique de < 1,5 %car le filtre passe-bas utilisé est une approximation de la moyenne à partir du calcul intégral. L'enveloppe calculée est utilisée pour correctement mesurer l'amplitude, les temps de montée / descente et la durée de l'impulsion modulée. La fenêtre de résultats “Meas Results 1” sur la droite de la Fig. 3 indique les mesures finales de l'impulsion RF.

Le mode historique est utilisé pour mesurer le PRI. Cette mesure est décrite dans une note d'application séparée (note d'application 1TD02 “Analyse avancée du signal en utilisant le mode historique de l'oscilloscope R&S®RTO”; M. Hellwig, T. Kuhwald).

Conclusion

Les récepteurs de test EMI^®L'oscilloscope numérique RTO analyse des impulsions RF jusqu'à la bande passante maximale de l'instrument utilisé. L'analyse d'impulsion RF comprend les paramètres de fréquence, le PRI, la durée d'impulsion et les temps de montée / descente. Le facteur de correction calculé k est utilisé pour ajuster les mesures d'amplitude des impulsions RF, afin d'obtenir la bonne amplitude de l'enveloppe d'impulsion RF.