Application Notes

在实验室中生成移动发射机,无需进行昂贵的现场测试

R&S®Pulse Sequencer 脉冲序列生成软件可以轻松模拟移动雷达发射机和接收机,以便进行预警接收机测试。此软件与 R&S®SMW200A 矢量信号发生器可组成一款功能强大的雷达模拟器解决方案。工程师可借此在实验室中生成高度动态的 3D 场景。

您的任务

从移动缓慢的船舶到快速飞行的飞机,模拟移动雷达发射机与许多测试用例相关。接近或离开发射机时,预警接收机天线输入端的射频电平变化遵循 1/R2 法则。如果发射机或接收机平台姿态出现动态变化,已安装天线的主瓣指向通常也会随之改变。这会导致额外的电平变化。因此,需要在实际场景中测试预警接收机,以确保其在现场应用中具备可靠性能。但是,在实际操作环境中测试接收机既昂贵又耗时。此外,如果等到仪器未能按预期工作,可能会为时已晚,无法大幅更改系统。因此,工程师需要更简便、快速地评估接收机性能。

测试与测量解决方案

R&S®SMW200A 矢量信号发生器配备 R&S®SMW-K304 移动发射机选件和 R&S®Pulse Sequencer 脉冲序列生成软件后,可转变为功能强大的雷达场景模拟器。雷达工程师可以快速模拟长时间的复杂移动发射机场景。他们还可以:

  • 轻松定义三自由度发射机轨迹,例如直线或圆弧段
  • 使用载具描述文件平滑处理仅包含 x, y, z 坐标而无时间戳的轨迹
  • 借助用户导入的航路点文件自定义场景,创建具有六个自由度 (6-DOF) 和时间标签的复杂轨迹
  • 模拟加速和多普勒频移
  • 预览并直观显示动态 3D 场景

地图上的场景定义

以下示例场景显示了一架直线向东飞行的雷达发射巡逻机(蓝色)。在地图坐标原点,一架配有雷达接收机、缓慢飞行的大型飞机(红色)正在左转,将向东北方向飞行。

地图上的动态场景
地图上的动态场景

模拟真实的飞行场景

使用轨迹模拟器导入接收机(缓慢飞行的红色飞机)的飞行路径。飞行路径被定义为航路点文件(专有 *.xtd 格式),其中包括带时间戳的位置和姿态信息。发射机(蓝色飞机)的飞行路径使用 R&S®Pulse Sequencer 脉冲序列生成软件提供的预定义轨迹。在此场景中,假设蓝色发射机飞机的雷达在 X 频段工作,并使用笔形波束和光栅扫描。浅蓝色阴影区域显示光栅扫描覆盖的扇区。扫描速率为 30°/s(光栅宽度为 90°)。红色飞机配备具有 360° 方位角覆盖范围的雷达预警设备,并将其作为电子支持测量 (ESM) 系统的一部分。它使用四个带心形天线方向图的扇面天线。

模拟接收功率电平

下图显示了上述飞行场景导致的电平变化。针对接收机使用的四个扇面天线,仅显示其中一个天线的射频功率电平迹线。该场景包含三个时间区间(红色、绿色和蓝色横条)。在场景开端(红色区间),接收机位于发射机航向(蓝色飞机)的 1 点钟方向。之后,绿色区间中出现两组具有两个峰值的扫描结果。这些峰值源自发射机笔形波束的光栅扫描结果 (1)。在第 2 次扫描期间,两个峰值之间的间隔约为 4.7 秒。这意味着接收机接近光栅宽度的中心位置。当接收机飞机向左翻滚以便转弯时,绿色区间中的第二组峰值出现较低峰值 (ΔP1)。由于该飞行路径的影响,心形天线方向图向下倾斜。这样减小了朝向临近发射机的天线增益,导致接收的功率电平降低。在蓝色区间中(模拟约 17 秒时),红色飞机已经恢复初始姿态并向东北方向飞行,接收的功率增加了约 ΔP2 =14 dB (2)。在蓝色区间中,发射机稳定地接近接收机。与场景开端时的初始值相比,接收的功率额外增加了 ΔP3 =12 dB (4)。红色飞机现在大约位于蓝色飞机飞行路径的 12 点钟方向。因此,在第 5 次扫描期间,接收的发射机发射信号的峰值目前具有 3.2 秒的间隔 (3)。红色飞机大约处于光栅扫描的中心位置。

主要优势

  • 使用移动发射机和接收机模拟真实的飞行操作
  • 根据强大的场景预览深入了解电平动态
  • 配备 R&S®SMW-K304 选件和 R&S®Pulse Sequencer 脉冲序列生成软件后,R&S®SMW200A 可转变为功能强大的雷达模拟器
红色飞机中接收机的选定天线输出的射频功率电平预览
红色飞机中接收机的选定天线输出的射频功率电平预览