Simulazione di più emettitori radar per i test sui ricevitori

Attività da eseguire

I ricevitori di allarme radar sono componenti chiave delle apparecchiature di preavviso utilizzate nell'ambito dei sistemi di guerra elettronica (EW). Il compito principale di tali apparecchiature è proteggere e avvisare i piloti a bordo degli aerei o proteggere risorse materiali quali aerei o installazioni. Esse hanno lo scopo di rilevare, identificare e classificare rapidamente i segnali radar. A tal fine, confrontano i segnali ricevuti con una raccolta installata che contiene parametri di emettitori noti, quali la modulazione sull’impulso (MOP), la durata dell’impulso, la frequenza della portante e i pattern d’impulso. Solitamente, nei contesti operativi sono presenti molteplici segnali che necessitano di essere elaborati in un periodo di tempo assai breve. Conoscere la natura di un segnale radar ricevuto è essenziale in tali contesti e nelle situazioni pericolose. Per una progettazione proficua ed efficiente dei ricevitori EW, è fondamentale assicurare, in laboratorio, un ambiente di test realistico e rappresentativo dove sono presenti più emettitori, al fine di dimostrare che un ricevitore EW riesca a rilevare un segnale desiderato nascosto in un ambiente ricco di tanti segnali ad alta densità.

Soluzione di misura e collaudo

Per simulare scenari multi-emettitore, i progettisti utilizzano il generatore di segnali vettoriale R&S®SMW200A insieme al software R&S®Pulse Sequencer. Con l’opzione R&S®SMW-K306 multi-emettitore installata, il generatore R&S®SMW200A si trasforma in un potente e moderno simulatore di segnali radar per i test sui ricevitori di sistemi di guerra elettronica. In tal modo, i progettisti dispongono di uno strumento pratico che costituisce una perfetta alternativa all'utilizzo dei simulatori di grandi dimensioni lungo l’intero ciclo di sviluppo dei ricevitori di sistemi di guerra elettronica. Tutto ciò consente di evitare ritardi e riprogettazioni e di ottenere un perfetto equilibrio tra costi e prestazioni. I progettisti di sistemi radar possono utilizzare il software R&S®Pulse Sequencer per creare elenchi di emettitori radar (vedere la tabella). Il software R&S®Pulse Sequencer simula segnali provenienti da più emettitori e li combina in un unico file di uscita, utilizzando un algoritmo d’interlacciamento ottimizzato, basato sulle priorità e intelligente. I vantaggi sono i seguenti:

• Configurazione semplice e personalizzata di fino a 256 emettitori
• Ottimizzazione e anteprima dei risultati d’interlacciamento grazie a schemi di priorità e parametri degli offset
• Interlacciamento degli emettitori che utilizzano gli impulsi modulati tramite le componenti I/Q o profili di modulazione tra gli impulsi quali lo sfalsamento (stagger) PRI, lo sfalsamento RF e qualsiasi tipologia di scansione dell’antenna o schema di antenne
• Interlacciamento degli emettitori che commutano tra diverse modalità nel corso del tempo
• Importazione e interlacciamento degli elenchi PDW

Creazione di emettitori con la modulazione tra gli impulsi e la MOP

I radar hanno delle firme caratteristiche riconoscibili, quali gli intervalli di ripetizione degli impulsi (PRI) sfalsati o casualmente variabili o le frequenze RF sfalsate (salto di frequenza). Gli impulsi possono essere caratterizzati da un determinato tipo di modulazione, indicata come MOP (Modulation On Pulse), ad esempio una modulazione lineare di frequenza. In particolare, i radar a bassa probabilità di intercettazione (LPI) utilizzano la MOP e beneficiano del guadagno della compressione degli impulsi per ridurre la potenza irradiata per impulso. Più le firme degli emettitori sono complesse, agili e avanzate, più aumenta la difficoltà di rilevamento delle stesse da parte dei ricevitori di sistemi di guerra elettronica che le devono discriminare tra una combinazione di molti altri emettitori. Il software R&S®Pulse Sequencer è in grado di simulare tutte le caratteristiche sopra elencate per scenari multi-emettitore. Nell’esempio del caso di test qui utilizzato, lo scenario consta di sei radar diversi (da 1 a 6) elencati nella tabella. In questo caso di test, il ricevitore di sistemi di guerra elettronica deve rilevare il radar di preavviso a terra (radar 6) installato nei pressi della costa con la combinazione di radar di navigazione commerciale attivi (radar da 1 a 5).

Interlacciamento dei segnali dell’emettitore in base alle priorità dell’utente

I progettisti desiderano ridurre al minimo il numero di sorgenti RF e massimizzare il numero di segnali radar prodotti. Un approccio efficace consiste nell’interlacciare i singoli segnali radar e produrre un unico segnale combinato. A causa dell’elevata densità dei radar presenti, è probabile che gli impulsi si sovrappongano creando situazioni "pulse-on-pulse". Il software R&S®Pulse Sequencer utilizza un algoritmo volto a interlacciare i segnali e interrompere gli impulsi in caso di collisione degli stessi, il tutto seguendo uno schema di priorità ottimizzato e definito dall’utente. Questo assicura tassi di interruzione minimi. Per esempio, gli emettitori radar menzionati sono stati interlacciati dal software R&S®Pulse Sequencer e il segnale multi-emettitore risultante è stato generato. La figura sopra riportata mostra le tracce del livello di potenza simulato e la variazione dei sei segnali radar simulati e interlacciati nel tempo. La schermata che segue mostra una misura dell’intervallo di tempo indicato (riquadro blu) della traccia di livello che dimostra la complessità del lavoro di un ricevitore di sistemi di guerra elettronica.

Il ricevitore ha il compito di identificare l’emettitore radar 6, sebbene rilevi anche tutti gli altri radar. A questo punto, il computer di guerra elettronica dovrà elaborare i seguenti segnali dell’emettitore radar: il Radar 1 varia la sua frequenza RF tra nove valori con un passo di 10 MHz, fino a generare i passi di frequenza (punti verdi) raffigurati nella seguente figura. Il Radar 4 varia la durata dei relativi impulsi fra tre valori (tre barre blu). Il Radar 5 attiva e disattiva la sua portante RF realizzando una commutazione tra due frequenze RF differenti (trattini verdi). Nei riquadri blu, è evidenziato l’emettitore di interesse (radar 6). Questo emettitore mostra dei picchi con diversi livelli di potenza sulla traccia per via della scansione della relativa antenna. La frequenza RF di 2900 MHz (barra verde) e la PW di 500 ns (barra blu) sono costanti nel tempo. Il computer di guerra elettronica deve, inoltre, fare i conti con il fatto che, all'esterno dei lobi principali, alcuni impulsi vengono rilevati con una durata e una frequenza d’impulso errate. Questo fenomeno può essere provocato da un’elevata larghezza di banda del ricevitore e dalla conseguente riduzione del rapporto segnale-rumore (SNR) del ricevitore.

Principali vantaggi

• Convalida e verifica delle prestazioni dei ricevitori per sistemi di guerra elettronica in un ambiente multi-emettitore ad alta densità con un generatore R&S®SMW200A
• Trasformazione del generatore R&S®SMW200A, abbinato al software R&S®Pulse Sequencer, in un potente simulatore di segnali radar