Test sans effort d'appareils de recherche de direction – en se basant sur l'amplitude

Avec le logiciel de simulation radar R&S®Pulse Sequencer, les utilisateurs peuvent facilement et intuitivement créer des scénarios dédiés à la simulation d'angles d'arrivée (AoA). Avec plusieurs générateurs de signaux vectoriels R&S®SMW200A couplés, cette solution permet la caractérisation rapide et de performance élevée de tous les types d'équipements de recherche de direction tels que ceux utilisant des techniques de comparaison d'amplitude, interférométriques ou de différences de temps d'arrivée (TDOA). Ce document décrit notre solution de test dédiée au test d'appareils qui utilisent des techniques de comparaison d'amplitude.

Fig. 1 : Générer des scénarios radar complexes. Avec le logiciel de simulation radar R&S®Pulse Sequencer et le générateur de signaux vectoriels R&S®SMW200A
Fig. 1 : Générer des scénarios radar complexes. Avec le logiciel de simulation radar R&S®Pulse Sequencer et le générateur de signaux vectoriels R&S®SMW200A

Fig. 1 : Générer des scénarios radar complexes. Avec le logiciel de simulation radar R&S®Pulse Sequencer et le générateur de signaux vectoriels R&S®SMW200A

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Fig. 1 : Générer des scénarios radar complexes. Avec le logiciel de simulation radar R&S®Pulse Sequencer et le générateur de signaux vectoriels R&S®SMW200A
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Votre tâche

Un récepteur d'alerte radar (RWR) est une partie essentielle de la suite d'auto-défense de tout avion militaire moderne. La tâche principale d'un récepteur d'alerte radar est de détecter des signaux radar, d'identifier l'émetteur et de déterminer l'angle d'arrivée (AoA) du signal radar. Une technique communément utilisée pour déterminer que l'angle d'arrivée (AoA) est une amplitude mono-impulsion. Elle utilise plusieurs antennes positionnées tout autour de l'avion afin d'obtenir une couverture d'azimut à 360°.

Le développement et le test des récepteurs d'alerte radar (RWR) seraient difficiles sans un simulateur pouvant générer tous les signaux de test nécessaires au cours du cycle de développement du récepteur.

Le simulateur doit être suffisamment flexible pour tout fournir, des simples impulsions radar pour une validation précoce du matériel jusqu'à des scénarios complexes à plusieurs émetteurs pour un test au niveau système. Idéalement, le matériel de simulation est livré comme une solution commerciale grand public, éliminant la nécessité d'une conception coûteuse et d'un matériel personnalisé peu flexible. De plus, la définition de signaux et la création de scénarios complexes doivent être simples et directes, évitant ainsi une tâche chronophage d'écriture externe au logiciel de simulation.

Solution Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz propose un kit complet dédié à la simulation de l'angle d'arrivée. Ce kit comprend le logiciel de simulation radar R&S®Pulse Sequencer et plusieurs générateurs de signaux vectoriels R&S®SMW200A à simple ou double trajets couplés.

Le générateur de signaux vectoriels R&S®SMW200A peut fournir deux trajets RF jusqu'à 20 GHz, ou un seul trajet RF jusqu'à 44 GHz. Afin d'obtenir la synchronisation temporelle sur tous les trajets RF, les signaux d'horloge interne et les déclenchements sont partagés entre les générateurs.

Si des différences de phases dédiées entre les ports RF sont nécessaires, par exemple pour tester des appareils de recherche de direction utilisant des techniques interférométriques, il est possible de délivrer le signal de l'oscillateur local interne (LO) depuis l'instrument maître vers l'instrument esclave ou d'utiliser un oscillateur local externe, par exemple à partir d'un générateur de signaux analogiques R&S®SMA100B.

Le générateur de signaux vectoriels R&S®SMW200A permet la relecture d'un nombre de signaux proche de l'infini. Des impulsions radar non modulées simples jusqu'aux signaux radar à schémas de modulation complexes, en passant par la modulation sur impulsion (MOP), le R&S®SMW200A peut générer un environnement RF dense et réaliste. La bande passante de résolution élevée de 2 GHz apporte au R&S®SMW200A une excellente flexibilité en fréquence, permettant la simulation de radars modernes.

Avec le logiciel R&S®Pulse Sequencer, les utilisateurs peuvent facilement créer des scénarios radar, ainsi que contrôler et configurer plusieurs R&S®SMW200A. Le logiciel R&S®Pulse Sequencer couvre une large gamme d'applications de test, des séquences d'impulsions simples jusqu'aux scénarios très sophistiqués avec plusieurs émetteurs en mouvement. Les utilisateurs peuvent créer des formes d'ondes personnalisées et configurer des émetteurs en détail.

L'interface utilisateur flexible simplifie la création de scénarios de test réalistes. La prise en main facile du logiciel accélère la génération de cas de test et fournit plus de temps pour le test. Le scénario calculé est alors chargé directement sur le R&S®SMW200A. Le format des données calculées peut correspondre à des mots descripteurs d'impulsions (PDW) ou à des fichiers de formes d'ondes I/Q. Des routines de calcul optimisées en vitesse réduisent le temps d'attente lors du calcul de scénario et permettent la conception de cas de test flexibles et répétitifs.

Fig. 2 : Simulation de l'angle d'arrivée (AoA) avec une configuration de test à quatre voies. Cette configuration est adaptée à la simulation d'angle d'arrivée (AoA) des émetteurs dotés de deux générateurs de signaux vectoriels à double trajets R&S®SMW200A couplés. Le logiciel R&S®Pulse Sequencer calcule automatiquement les valeurs du délai relatif, de la phase relative ou de l'amplitude relative entre les ports RF individuels.
Fig. 2 : Simulation de l'angle d'arrivée (AoA) avec une configuration de test à quatre voies. Cette configuration est adaptée à la simulation d'angle d'arrivée (AoA) des émetteurs dotés de deux générateurs de signaux vectoriels à double trajets R&S®SMW200A couplés. Le logiciel R&S®Pulse Sequencer calcule automatiquement les valeurs du délai relatif, de la phase relative ou de l'amplitude relative entre les ports RF individuels.

Fig. 2 : Simulation de l'angle d'arrivée (AoA) avec une configuration de test à quatre voies. Cette configuration est adaptée à la simulation d'angle d'arrivée (AoA) des émetteurs dotés de deux générateurs de signaux vectoriels à double trajets R&S®SMW200A couplés. Le logiciel R&S®Pulse Sequencer calcule automatiquement les valeurs du délai relatif, de la phase relative ou de l'amplitude relative entre les ports RF individuels.

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Fig. 2 : Simulation de l'angle d'arrivée (AoA) avec une configuration de test à quatre voies. Cette configuration est adaptée à la simulation d'angle d'arrivée (AoA) des émetteurs dotés de deux générateurs de signaux vectoriels à double trajets R&S®SMW200A couplés. Le logiciel R&S®Pulse Sequencer calcule automatiquement les valeurs du délai relatif, de la phase relative ou de l'amplitude relative entre les ports RF individuels.
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Test d'un récepteur d'alerte radar à quatre voies

Une configuration de test dédiée à un récepteur d'alerte radar quatre voies se compose de deux R&S®SMW200A double trajets pour générer les signaux radar simulés (Fig. 2). L'un est configuré comme instrument maître, l'autre comme esclave, permettant une relecture entièrement synchronisée des impulsions radar. La Fig. 3 illustre un exemple de scénario créé avec le logiciel R&S®Pulse Sequencer. L'avion vole le long d'une trajectoire circulaire. À gauche de l'avion, un radar terrestre statique avec balayage circulaire de l'antenne est placé à un angle initial de 330°. L'avion transporte quatre antennes directionnelles aux extrémités de ses ailes, chacune pointant dans une direction différente, comme illustré sur la représentation d'antennes en Fig. 4.

Fig. 3 : Exemple de scénario pour le test de récepteurs d'alertes radar. La carte du scénario indique la trajectoire de l'avion et les positions auxquelles le balayage radar détecte l'avion.
Fig. 3 : Exemple de scénario pour le test de récepteurs d'alertes radar. La carte du scénario indique la trajectoire de l'avion et les positions auxquelles le balayage radar détecte l'avion.

Fig. 3 : Exemple de scénario pour le test de récepteurs d'alertes radar. La carte du scénario indique la trajectoire de l'avion et les positions auxquelles le balayage radar détecte l'avion.

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Fig. 3 : Exemple de scénario pour le test de récepteurs d'alertes radar. La carte du scénario indique la trajectoire de l'avion et les positions auxquelles le balayage radar détecte l'avion.
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Les signaux du récepteur simulé pour chaque antennes sont représentés pour l'un des quatre trajets RF. Tous les trajets RF sont alors connectés à l'entrée RF correspondante du récepteur d'alerte radar.

Puisque l'avion bouge le long de sa trajectoire, il est repéré par le balayage radar plusieurs fois aux positions 1 à 7. À chaque position, différents niveaux de puissance sont enregistrés au niveau des quatre antennes du fait du changement de l'angle d'arrivée (AoA) du signal de l'émetteur. Le niveau de puissance à chaque port d'antenne peut être visualisée dans le graphique de la Fig. 4, avec les nombres correspondants aux positions 1 à 7 sur la carte du scénario.

Pour obtenir l'inclinaison de l'émetteur, le principe mono-impulsion est utilisé. Lorsqu'une impulsion radar est détectée, les deux niveaux de puissance les plus élevés aux antennes adjacentes sont comparés. Si l'émetteur est situé exactement au centre entre les deux antennes, les niveaux de puissance reçus seront égaux. Lorsque l'émetteur est décalé du centre, une antenne recevra un niveau de puissance plus élevé. Le rapport entre les niveaux de puissance reçus est utilisé pour obtenir l'inclinaison exacte de l'émetteur.

Fig. 4 : Illustration des signaux reçus sur le récepteur d'alerte radar (RWR) à quatre ports d'entrée. Impulsions radar détectées à chaque port d'antenne dans le temps. Les antennes sont montées aux extrémités des ailes de l'avion comme illustré.
Fig. 4 : Illustration des signaux reçus sur le récepteur d'alerte radar (RWR) à quatre ports d'entrée. Impulsions radar détectées à chaque port d'antenne dans le temps. Les antennes sont montées aux extrémités des ailes de l'avion comme illustré.

Fig. 4 : Illustration des signaux reçus sur le récepteur d'alerte radar (RWR) à quatre ports d'entrée. Impulsions radar détectées à chaque port d'antenne dans le temps. Les antennes sont montées aux extrémités des ailes de l'avion comme illustré.

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Fig. 4 : Illustration des signaux reçus sur le récepteur d'alerte radar (RWR) à quatre ports d'entrée. Impulsions radar détectées à chaque port d'antenne dans le temps. Les antennes sont montées aux extrémités des ailes de l'avion comme illustré.
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Niveaux de puissance d'impulsions simulés dans le temps

Sur la partie inférieure de la Fig. 4, une impulsion radar simple enregistrées par le récepteur d’alerte radar à quatre entrées à la position 4 est affichée. À cette position, les antennes avant et arrière gauche reçoivent les niveaux de puissance les plus élevés car elles sont juste en face de la direction du radar. Le calcul du rapport mono-impulsion entre les signaux orange et vert donne une inclinaison de l'émetteur d'environ 250°.

Mappage du résultat sur l'écran du pilote

Pendant l'utilisation d'un avion, les émetteurs identifiés sont indiqués au pilote dans le cockpit. L'inclinaison de l'émetteur est calculée par l'ordinateur et indiquée au pilote sur l'écran du récepteur d'alerte radar. La figure ci-dessous indique comment l'émetteur est présenté à l'utilisateur du récepteur d'alerte radar dans le scénario décrit ou au pilote lorsque l'avion est en position 4. Le test est considéré comme réussi si l'inclinaison déterminée par le récepteur d'alerte radar correspond à l'inclinaison simulée.

Avantages

  • Configuration de générateur de signaux multivoies compacte et évolutive
  • Génération rapide et flexible de scénarios avec plusieurs émetteurs / brouilleurs
  • Précision de signal élevée avec bande passante de modulation de 2 GHz
  • Simulation de six mouvements de degré de liberté (DoF)
Fig. 5 : Indication du récepteur d'alerte radar dans l'avion à la position 4. L'écran des menaces du récepteur d'alerte radar indiquant l'émetteur détecter à huit heures pour l'avion. Le nombre indique le type d'émetteur alors que le diamant le marque comme menace principale.
Fig. 5 : Indication du récepteur d'alerte radar dans l'avion à la position 4. L'écran des menaces du récepteur d'alerte radar indiquant l'émetteur détecter à huit heures pour l'avion. Le nombre indique le type d'émetteur alors que le diamant le marque comme menace principale.

Fig. 5 : Indication du récepteur d'alerte radar dans l'avion à la position 4. L'écran des menaces du récepteur d'alerte radar indiquant l'émetteur détecter à huit heures pour l'avion. Le nombre indique le type d'émetteur alors que le diamant le marque comme menace principale.

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Fig. 5 : Indication du récepteur d'alerte radar dans l'avion à la position 4. L'écran des menaces du récepteur d'alerte radar indiquant l'émetteur détecter à huit heures pour l'avion. Le nombre indique le type d'émetteur alors que le diamant le marque comme menace principale.

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