Per simulare scenari radar caratterizzati da cambiamenti repentini di frequenza e di livello ad alta densità di impulso e con tempi di simulazione lunghi, i progettisti possono trarre vantaggio dalla capacità di sequenziamento in tempo reale offerta dal generatore di segnali vettoriali R&S®SMW200A.
Per poter essere impiegati in una missione, i ricevitori di allarme radar necessitano innanzitutto di essere sottoposti a intensi test operativi. I ricevitori di allarme radar devono confrontarsi con scenari ricchi di impulsi ad alta densità provenienti da molti radar diversi e decisamente complessi. I segnali radar richiesti per effettuare le prova hanno frequenze di ripetizione degli impulsi (PRF) diversificate che, generalmente, variano da pochi kHz a centinaia di kHz. Una PRF di soli 150 kHzcon una lunghezza dello scenario di 1 sgenera 150.000 impulsi.
Numero di impulsi necessari in funzione della durata della simulazione
Inoltre, gli scenari caratterizzati da PRF basse possono comunque produrre molti impulsi, dal momento che la lunghezza dello scenario di studio richiesta è spesso definita dalla durata di scansione dell’antenna, la quale può essere abbastanza lenta. La sfida principale consiste nel riprodurre tali scenari realistici con ampie lunghezze di scenario in laboratorio con un simulatore appropriato.
Per produrre uno scenario realistico, il simulatore necessita altresì di supportare gli impulsi modulati e non modulati e una commutazione agile della frequenza. I radar utilizzano questa tecnica per evitare le intercettazioni o i disturbi. È altresì possibile che gli scenari contengano lunghi tempi di silenzio, dal momento che durante la simulazione, lo stretto raggio di Azimut dell’antenna del radar raggiunge il DUT (dispositivo in prova) soltanto occasionalmente. La simulazione di questi scenari potrebbe rapidamente tradursi in tempi di calcolo molto lunghi e dimensioni elevate dei file dei segnali nell’ordine dei Gbyte. Pertanto, l’implementazione che prevede l’utilizzo del generatore di forme d'onda arbitrarie in modo tradizionale risulta molto impegnativa o difficilmente realizzabile.
Esempio di un elenco di sequenziamento calcolato dal software R&S®Pulse Sequencer con quattro parole di controllo che definiscono un segnale in tempo reale (RT) o che fanno riferimento a un segmento di forma d'onda (WV)
Le opzioni per il sequenziamento esteso R&S®SMW-K501 e di sequenziamento esteso a banda larga R&S®SMW-K502 di Rohde & Schwarzoffrono una soluzione personalizzabile per far fronte alla sfida precedentemente descritta. Basata sul potente hardware digitale in banda base del generatore di segnali vettoriali R&S®SMW200A abbinato al software R&S®Pulse Sequencer, questa soluzione consente ai progettisti di modellare rapidamente scenari ricchi di impulsi complessi.
Il software R&S®Pulse Sequencer modella il segnale sulla base di un elenco di sequenziamento con parole di controllo. L’insieme delle parole di controllo dell’elenco definisce il segnale finale. Le parole di controllo contengono tutti i parametri degli impulsi che definiscono il segnale impulsivo complessivo. Il formato delle parole di controllo utilizzato dal software R&S®Pulse Sequencer contiene la larghezza d'impulso, il formato di modulazione (MOP), il livello di potenza relativo (per es. per modellare le scansioni dell’antenna) e l'offset di frequenza o di fase (per es. per modellare il salto di frequenza).
Una marcatura temporale relativa comprensiva delle informazioni sul tempo di arrivo (ToA) viene assegnata a ogni parola di controllo per definire la durata della riproduzione di ogni impulso (per es. per modellare lo sfalsamento PRI o i lunghi tempi di inattività). Invece di contenere la descrizione dell’impulso, il formato può fare riferimento a segmenti di forme d’onda precalcolati nel generatore di forme d'onda arbitrarie. L’offset di frequenza, l’offset di fase e il livello di potenza relativo vengono sempre applicati in tempo reale per ciascuna parola di controllo.
Sequenziamento in tempo reale e generazione di segnali in tempo reale utilizzando un elenco di sequenziamento
Grazie alla capacità di generazione di segnali in tempo reale dello strumento R&S®SMW200A, l’hardware per la generazione del segnale digitale in banda base interpreta l’elenco di parole di controllo aggiornato e genera i segnali nel momento definito dai rispettivi tempi di arrivo (ToA) riferiti a un evento di trigger. Gli impulsi rettangolari non modulati e gli impulsi con modulazione della frequenza lineare o i codici Barker sono generati in tempo reale contemporaneamente a qualsiasi offset di livello, frequenza o fase, nonché alle modifiche in termini di larghezza d’impulso. I lunghi tempi di inattività che intercorrono tra due impulsi sono modellati da valori ToA diversi. Nessun campione I/Q dovrà essere precalcolato per colmare il vuoto tra gli impulsi. Questo concetto basato sulla generazione di segnali e sul sequenziamento in tempo reale riduce enormemente le necessità di memoria e i tempi di calcolo rispetto all’approccio basato sulle generazione di forme d'onda arbitrarie tradizionale.
Nell’esempio che segue, la dimensione del file riferita uno scenario che utilizza un elenco di sequenziamento con parole di controllo è confrontata con l’approccio classico basato sul generatore di forme d'onda arbitrarie (ARB). L’esempio descritto nello scenario crea livelli massimi di potenza degli impulsi diversi per ciascun impulso.
Questa variazione di livello è implementata utilizzando il meccanismo di modulazione tra un impulso e l’altro del software R&S®Pulse Sequencer.
| Parametri dello scenario | ||
|---|---|---|
| Parametro dello scenario | Valore | Unità |
| Larghezza d’impulso | 20 | μs |
| Larghezza di banda chirp | 20 | MHz |
| Intervallo di ripetizione degli impulsi | 1 | ms |
| Durata dello scenario | 1 | s |
Come è possibile vedere nella tabella che segue, la dimensione del file dello scenario risultante dall’approccio di sequenziamento è di gran lunga inferiore a quella dell'approccio basato sul generatore di forme d'onda arbitrarie. Anche il tempo di calcolo risulta notevolmente ridotto.
| Dimensione del file conseguente | |
|---|---|
| Concetto | Dimensione del file |
| Approccio ARB | 305 Mbyte |
| Approccio di sequenziamento utilizzando un elenco di sequenziamento con parole di controllo | 22 kbyte |
Sequenziamento in tempo reale di segmenti di forme d’onda precalcolati
L’elenco di sequenziamento può altresì riferirsi ai segmenti di forme d’onda precalcolati per riprodurli in tempo reale. Questo risulta necessario in caso di utilizzo di inviluppi di impulsi non rettangolari o per qualsiasi formato di modulazione diverso dai codici Barker o dalla modulazione della frequenza lineare. Soltanto un singolo segmento di forma d’onda, comprensivo del formato di modulazione, viene calcolato assieme all’elenco di sequenziamento. Questo segmento di forma d’onda viene manipolato e riprodotto secondo quanto definito dai valori di offset e dai ToA nell’elenco di sequenziamento.
Tutti i segmenti sono precalcolati per gli scenari che utilizzano impulsi non rettangolari con effetti casuali sui parametri di impulso, come ad esempio la fluttuazione del tempo di salita dell’impulso tra i diversi impulsi. Ne consegue un ingente risparmio in termini di memoria, dal momento che i tempi di inattività tra i due segmenti, le variazioni di livello, gli offset di frequenza ecc. sono definiti dall’elenco di sequenziamento. Questo approccio di sequenziamento supporta altresì l’utilizzo dei segmenti di forme d’onda importati dal cliente.
Inoltre, è possibile unire parole di controllo che definiscono un segnale in tempo reale e parole di controllo che fanno riferimento a un segmento di forma d’onda predefinito nel generatore di forme d'onda arbitrarie. Il software R&S®Pulse Sequencer esegue automaticamente tale funzione.
Grazie a questa soluzione, non è mai stato così facile collaudare apparecchiature radar quali ricevitori di allarme radar o transponder con salto di frequenza ricorrendo a scenari realistici che producono centinaia di migliaia di impulsi. Le dimensioni dei file e i tempi di calcolo minimi rendono questa soluzione comoda da utilizzare. L’utente può utilizzare la larghezza di banda di modulazione completa del generatore di segnali R&S®SMW200A fino a 2 GHze trarre vantaggio dalle sue eccellenti prestazioni RF.
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