заводы изготовителинаши партнерыформа заказа

Agilent. Измерения параметров радиолокационных станций. Заметки по применению

 
Страница: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Измерение мощности и характеристик импульса анализатором векторных сигналов
Подобно анализатору спектра средняя мощность и максимальная мощность могут быть определены из результата измерения спектра. Однако для обеспечения точных измерений необходимо обеспечить определенные условия. Самый простой способ состоит в том, чтобы установить у анализатора режим измерения линейчатого спектра с РПП меньше, чем 0,3 ЧПИ. При соблюдении данного условия анализатор разрешит каждую составляющую спектра. Отметьте, что поскольку установка РПП у анализатора векторного сигнала привязана ко времени измерения, то установка РПП на соответствие режиму линейчатого спектра автоматически даст в результате более длительное время измерения, в основном создающее такой же эффект, как включение нескольких импульсов в вычисление БПФ, как показано на рисунке 23. Средняя и максимальная мощности для простого импульсного сигнала могут быть определены при использовании того же метода, который применен в режиме линейчатого спектра у анализатора. Это обычно не делается, тем не менее впоследствии у анализатора векторных сигналов могут использоваться другие окна измерения, чтобы сделать эти измерения напрямую с представлением во временной области.
Функции мощности в полосе частот (аналогична мощности в канале) и нулевой полосы обзора также обычно включаются в анализаторы векторных сигналов и имеют те же возможности, что и эквивалентные функции у анализаторов спектра. Также есть и дополнительные измерения, такие как дополнительная интегральная функция распределения (ДИФР), спектрограмма и стробированный во времени спектр. Чтобы достигнуть точных результатов, результаты спектра должны быть вычислены из представленной во временной области выборки формы сигнала. Если для вычисления спектра используется короткая относительно периода выборка сигнала, то отображенный уровень спектра, возможно, не отражает истинного уровня мощности или искажает спектральные характеристики сигнала. Это может быть решено или увеличением времени измерения БПФ, чтобы включать несколько периодов импульсов, или установкой РПП, чтобы удовлетворять режиму линейчатого спектра.

Программное обеспечение анализатора векторных сигналов Agilent 89601A
 
  Гибкий анализ частоты, времени и фазы сигнала
Поддерживает многие платформы, включая PSA и MXA
Сверхширокая полоса частот анализа с осциллографом 80000 серии
Свободный от пропусков анализ с возможностью воспроизведения записи
Спектрограмма

Измерение характеристик временной области анализатором векторных сигналов
Измерении радиолокационных сигналов анализатором векторных сигналов интуитивно является измерением таких характеристик сигнала, как средняя мощность, максимальная мощность, среднее значение мощности импульса, коэффициент заполнения, длительность импульса, период импульса и форма импульса во временной области.
С 89601A VSA программным обеспечением измерения во временной и частотной областях могут быть показаны одновременно. Это делает его легким для корреляции представлений сигнала во временной области и частотной области.
Для анализатора векторных сигналов существует разнообразие отображений во временной области. Рисунок 27 показывает развертку радиолокационной линейной частотной модуляции на примере анализатора спектра PSA-серии с 89601A VSA программным обеспечением. Развертки во временной области и маркеры могут использоваться для легкого измерения среднего значения мощности импульса, максимальной мощности, длительности импульса, периода импульса, длительности фронта, частоты в зависимости от времени или групповой задержки, непрерывности фазы от импульса к импульсу или спада вершины импульса.

Измерения во временной области на радиолокаторе

Рисунок 27 – Измерения во временной области на радиолокаторе с линейной частотной модуляцией, используя анализатор векторных сигналов


Анализ с временной селекцией импульсного ВЧ-сигнала анализатором векторных сигналов
Многие анализаторы векторных сигналов способны выполнять анализ с селекцией во времени. Метод, который эти анализаторы используют, является БПФ временной селекции, где в вычислении БПФ используются только выборки, сделанные в течение определенной временной щели. Уникальным преимуществом анализатора векторных сигналов является то, что он в состоянии выполнить анализ временной селекции единственного кадра. Это полезно при исследовании спектральных характеристик одиночного импульса, части импульса или переходного процесса. Измерения с временной селекцией на программном обеспечении 89601A VSA являются удобными, интуитивными, и выполняются простым перетягиванием стробирующего импульса на развертку формы сигнала во времени. Рисунок 28 показывает спектр временной селекции простого импульсного ВЧ-радиолокатора. Помните, что показываемый спектр в действительности является спектром сборки повторяющейся версии формы сигнала во время записи временной селекции.

Измерение с временной селекцией простого ВЧ-импульса

Рисунок 28 – Измерение с временной селекцией простого ВЧ-импульса, показывающее спектр НК- сигнала, когда импульс включен


Спектрограмма
Спектрограммы составлены из последовательности обычных измерений спектра, где каждое измерение сжато на развертке в ряд высотой 1 пиксел, а значения амплитуды спектра закодированы цветом. Это создает развертку спектра во времени, содержащую сотни или даже тысячи измерений спектра.
Благодаря спектрограмме легко визуально выделить главные характеристики сигнала. Рисунок 29 показывает пример измерения быстро перестраиваемой частоты сигнала с помощью Agilent VSA80000. Измерение полезно для характеристики поведения частоты сигналов в течение длительного времени.

Спектрограмма, показывающая сигнал с быстро перестраиваемой частотой в полосе

Рисунок 29 – Спектрограмма, показывающая сигнал с быстро перестраиваемой частотой в полосе обзора 1 ГГц, получена с помощью сверхширокодиапазонного анализатора векторных сигналов Agilent VSA80000


Свободные от пропусков или вечные измерения
Другой полезной особенностью анализатора векторных сигналов является его способность выполнять свободный от пропусков анализ. Иногда это называют вечным измерением, поскольку все данные в пределах полосы частот анализа прибора и времени записи собираются и анализируются.
Свободное от промежутков или вечное измерение аналогично измерению в реальном масштабе времени. Иногда термин “реальный масштаб времени” используется неточно, чтобы описать вечное измерение. Истинное значение термина “реальный масштаб времени" означает, что все данные в пределах информационной полосы частот анализатора получены, обработаны и показаны непрерывно без промежутков. По этому определению, работа в реальном масштабе времени для базирующихся на БПФ анализаторов спектра и анализаторов векторных сигналов ограничена некоторой полосой низких частот (примите к сведению, что правительство США налагает экспортные ограничения на возможность работать в реальном масштабе времени выше 500 кГц). Например, для анализатора векторных сигналов Agilent 89400 в реальном масштабе времени указана полоса частот 78 кГц. Однако он позволяет выполнить анализ без пропусков для сигналов с более широкой полосой частот, таких, как радиолокационные сигналы, делая запись и затем отправляя на обработку входной сигнал.
Анализатор векторных сигналов с возможностями программного обеспечения 89601A VSA выполняет свободный от пропусков анализ, используя преимущества особенности воспроизведения записи. Делая запись сигнала в память, ее можно воспроизвести более медленно и проанализировать, не пропуская никаких данных. Рисунок 30 показывает изображение спектрограммы свободного от пропусков измерения радиолокационного сигнала с линейной частотной модуляцией. Спектрограмма показывает линейно изменяющуюся частоту сигнала с частотной модуляцией и длительность импульса сигнала. В этом примере все БПФ установлены с перекрытием, чтобы показать больше деталей спектрального содержания сигнала.

Спектрограмма


Спектрограмма

Рисунок 30 – Спектрограмма, показывающая радиолокационный сигнал с линейной частотной
модуляцией. Левое изображение показывает спектрограмму трех последовательных импульсов.
Правое изображение показывает детали изображения одного импульса


Статистические данные мощности — дополнительная интегральная функция распределения (ДИФР)
Измерение ДИФР используется, чтобы измерить статистические характеристики мощности сигнала. Оно вычисляет отношение максимального значения к среднему значению (максимальное значение к среднему значению эквивалентно коэффициенту заполнения для основных импульсов) и вычерчивает мощность на графике, который показывает мощность в децибелах выше средней мощности на оси X и проценте времени на оси Y. В результате измерения может быть определен процент времени нахождения сигнала выше средней мощности на указанном уровне мощности. Измерение ДИФР особенно важно для того, чтобы определить характеристики мощности сформированных импульсов или отношение максимального значение к среднему значению (коэффициент заполнения) радиолокационных сигналов, которые изменяют свою ЧПИ.
Рисунок 31 показывает пример измерения ДИФР для простого импульса и для сформированного импульса. Отношение максимального значения к среднему значению у простого импульса эквивалентно коэффициенту заполнения. Сформированный импульс показывает более постепенный переход по уровням мощности.

Измерение ДИФР для прямоугольного импульса радиолокационного сигнала

Рисунок 31 – Измерение ДИФР для прямоугольного импульса радиолокационного сигнала по сравнению с возведенным в степень косинусоидальным импульсом радиолокационного сигнала. График ДИФР описывает статистические данные мощности сигнала, вычерчивая процент времени (ось Y), которое сигнал в децибелах проводит выше средней мощности (ось X)


Линейность частотной модуляции
Так как анализатор векторных сигналов в состоянии проанализировать и фазу и модуль сигнала, он является полезным инструментом измерения модуляции в импульсе, такой, как линейная частотная модуляция. Распространенным измерением, проводимым на радиолокационном сигнале с линейной частотной модуляцией, является проверка групповой задержки. Так как групповая задержка прямо пропорциональна изменению частоты, результатом является анализ частотной модуляции. Пример измерения групповой задержки при линейной частотной модуляции показан на нижнем левом изображении рисунка 27.

Импульсно-кодовая модуляция
Способность рассматривать фазу как функцию времени является полезной особенностью для анализа модуляции на импульсе в кодированном радиолокационном импульсе. Обычно это кодирование является модуляцией в импульсе путем модуляции фазы. Рисунок 32 показывает пример измерения кодированного импульса. Обратите внимание на сдвиг по фазе на 180 °, который можно увидеть на развертке фазы во времени.

изменения фазы во времени

Рисунок 32 – Анализатор векторных сигналов способен рассматривать изменения фазы во времени. Это является полезной особенностью для сравнения кодирования импульсов кодом Баркера с кодом, заложенным в переходы фазы


Проверка компонентов и узлов
Достижение максимальных характеристик радиолокатора требует полного анализа и оптимизации каждого сборочного узла и элемента в радиолокационной системе.
Эффекты потерь сигнала, вызванных элементами системы в тракте передачи, непосредственно характеризуются терминами LT и LR в уравнении дальности действия радиолокатора. Мощность может быть дорогой, и потери непосредственно вычитаются из эффективной мощности радиолокатора. Потери в 1 децибел имеют то же самое влияние, как сокращение мощности на 1 децибел. При передаче мощности в 1 мегаватт увеличение ее на один децибел для компенсации потерь может быть дорогим. Чем больше потерь можно минимизировать, тем лучше. Измерения потерь особенно важны для таких компонентов, как фильтры, антенные переключатели и циркуляторы, которые расположены после усилителя мощности передатчика и перед малошумящим усилителем приемника.
Хотя они непосредственно не показаны в уравнении дальности действия радиолокатора, неравномерность фазы и амплитуды и групповая задержка в компонентах также влияют на характеристики радиолокатора. Эти ухудшения имеют косвенное воздействие на дальность действия, ограничивая способность радиолокатора оптимально сжимать сигнал согласованным фильтром. Кроме того, эти ухудшения могут ограничить способность радиолокатора извлекать из радиолокационных отражений другую информацию, такую как информация об эффекте Доплера.
Распространенным способом характеризовать эффекты компонентов, включая потери, неравномерность и групповую задержку является использование измерений S-параметров. S-параметры описывают падающую и отраженную реакцию компонента в комплексной форме и рисуют всестороннюю картину линейных эффектов, которые компонент оказывает на сигнал. Эти измерения обычно делаются анализатором цепей с использованием НК-стимула.
В радиолокации, однако, часто недостаточно сделать измерения обычным способом, использующим сигналы с непрерывными колебаниями. Это происходит по нескольким причинам.
Одной из причин является то, что характеристики компонентов при проверке на импульсных сигналах могут отличаться от характеристик, полученных с использованием стимула в виде непрерывного колебания, из-за различных состояний смещения, эффектов звона, вызванного быстрым нарастанием фронтов, или различных рабочих температур. Другой причиной может быть просто факт, что устройство не может быть разработано, чтобы справляться с рассеиванием мощности, связанной с непрерывным стимулом.
В этом разделе документа будут представлены различные подходы к измерению элементов и узлов.

Прямое измерение потерь мощности с помощью ваттметра
Простой способ измерять потери состоит в том, чтобы использовать ваттметр. Такие ваттметры, как Agilent P-серии, EPM-P- или EPM-серии, имеют вариант модели с двойным портом, позволяющим проводить одновременные измерения, если у портов измерения имеется доступ перед и после проверяемого элемента. Выполняя измерение перед и после устройства, можно определить различие мощности.
Точность измерения потерь ваттметром обычно меньше той, которая может быть достигнута с калиброванным векторным анализатором цепей; однако преимущество состоит в том, что измерение может быть сделано в нормальных рабочих условиях.
Это может быть важным для измерений в тракте передачи, так как уровни мощности могут быть намного выше, чем может обеспечить генератор сигналов или анализатор цепей, используемый в установке для проверки реакции на стимул. Другим пунктом, который должен быть отмечен, является то, что результаты измерений ваттметром не могут прямо коррелироваться с результатами при использовании других приборов, таких как анализатор цепей, так как ваттметры являются широкополосными детекторами сигналов и измеряют мощность основного сигнала и его гармоник в противоположность измерениям перестраиваемым приемником анализатор цепей, который выделяет основную часть сигнала.

 
Страница: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10