Misure a due canali sul range gate pull-off jamming

Attività da eseguire

Il jamming funziona aumentando il rapporto di potenza di un emettitore jammer rispetto a un radar vittima. Il jamming ingannevole è una forma migliorata che utilizza il seguente processo per aumentare gradualmente il rapporto segnale di disturbo-segnale utile (J/S) su un radar vittima fino all'infinito. Innanzi tutto, cattura il "range gate" e il "velocity gate" del radar vittima (o entrambi) aumentando progressivamente la potenza dell'impulso di disturbo rispetto al segnale di ritorno del bersaglio misurato nel radar vittima. Questo fa sì che il radar regoli il suo sistema di controllo automatico del guadagno (AGC) al livello di potenza degli impulsi di disturbo, noti anche come impulsi di copertura.

Dopo aver catturato l'AGC, il jammer inizia a cambiare la frequenza e il ritardo degli impulsi di disturbo per differenziare la sua distanza e la sua velocità (Doppler) da quelle del velivolo disturbatore. Quando il radar vittima viene "allontanato" dal range gate e dal velocity gate del velivolo disturbatore, il rapporto J/S è infinito, poiché il radar vittima non misura più alcun ritorno del bersaglio dal velivolo disturbatore. Questo può essere constatato nell'equazione J/S per un jamming ingannevole di autoprotezione contro un radar coerente, derivato da Neri¹):

Dove P_j e G_j sono la potenza e il guadagno del jammer, P_t,r e G_r la potenza trasmessa e il guadagno del radar vittima, σ è la sezione trasversale radar (RCS) del velivolo disturbatore e R la distanza tra il jammer e il radar vittima. Man mano che il radar vittima viene spinto verso un range gate o Doppler gate diverso da quello del velivolo disturbatore, l'RCS scende fino a zero e il denominatore dell'equazione si azzererà anch'esso, aumentando il rapporto J/S all'infinito.

La verifica delle tecniche di disturbo ingannevoli a radiofrequenza richiede un ricevitore di misura a due canali, sia per la potenza che per il tempo. Il primo canale misura il radar vittima, solitamente simulato da un generatore di segnali durante i test. Il secondo canale misura la tecnica di disturbo. Le misure di correlazione su entrambi i canali dimostrano quando viene raggiunto il rapporto J/S e quando esso diventa infinito.

Soluzione Rohde & Schwarz

Un oscilloscopio è il ricevitore ideale per effettuare una misura di confronto a due canali ed è lo strumento di riferimento per le misure nel dominio del tempo. La configurazione di prova comprende il generatore di segnali vettoriale R&S®SMW200A, per simulare il radar vittima e indurre una risposta di disturbo nel jammer, e l'oscilloscopio ad alte prestazioni R&S®RTP, per misurare e confrontare il radar vittima e la risposta di disturbo. Le misure possono essere effettuate utilizzando sia l'applicazione dell'oscilloscopio che il software per l'esplorazione di segnali vettoriali R&S®VSE con l'opzione per misure phased array R&S®VSE-K6A.

Per misurare il range gate pull-off (RGPO) utilizzando l'applicazione base dell'oscilloscopio, impostare il trigger di entrambi i canali sul primo impulso del radar vittima (la configurazione del trigger è spiegata di seguito). Allungare la base dei tempi dell'oscilloscopio per includere l'intera estensione del pull-off. In altre parole, se il pull-off totale contro il radar vittima è 50 μs, impostare 50 μs come base dei tempi. Utilizzare la funzione di segmentazione rapida con segmenti sufficienti per catturare l'intera sequenza di disturbo e rivederla, poi, con la Cronologia. Un'ulteriore misura della correlazione tra i canali può identificare con precisione l'offset temporale tra ciascun impulso in ogni momento.

Gli impulsi RF possono essere misurati anche utilizzando il software per l'esplorazione di segnali vettoriali R&S®VSE con l'opzione per misure phased array R&S®VSE-K6A. Il software e l'opzione mettono a disposizione misure preconfigurate che comprendono la larghezza dell'impulso, l'ampiezza dell'impulso, l'intervallo di ripetizione dell'impulso e la frequenza dell'impulso, che possono altrimenti rivelarsi difficili da configurare sull'applicazione base dell'oscilloscopio. Quando vengono misurati due canali RF contemporaneamente, come nel caso della misura RGPO, l'opzione R&S®VSE-K6A permette agli specialisti di guerra elettronica (EW) di automatizzare le misure sulle tecniche di disturbo e di conoscere la loro temporizzazione e ampiezza in modo molto preciso.

Eseguire misure RGPO attivando un canale di misura degli impulsi sul R&S®VSE e collegandolo all'oscilloscopio ad alte prestazioni R&S®RTP. Innanzi tutto, configurate il trigger sull'impulso del radar vittima. Nel menu del trigger, impostate il trigger del R&S®VSE su Manual.

Alla voce Info & Settings nella finestra del R&S®VSE, assicuratevi che sia attivo Display Update.

Premete Local sul pannello frontale dell'oscilloscopio o nella connessione VPN del browser.

Sull'oscilloscopio, impostate un trigger sui fronti nel canale dell'oscilloscopio che misura il radar vittima. In questo esempio viene utilizzato il canale 1. Assicuratevi che il livello di trigger sia impostato sufficientemente al di sopra del rumore di fondo dell'oscilloscopio, per evitare che il rumore faccia scattare una misura.

Aggiungete un holdoff al trigger sui fronti che sia leggermente più lungo dell'impulso del radar vittima. In questo caso, la larghezza dell'impulso del radar vittima è di 10 μs. Infine, impostate la modalità di trigger su Normal, in modo che lo strumento acquisisca una forma d'onda o un insieme di segmenti di forma d'onda quando tutte le condizioni di trigger sono soddisfatte.

Tornate al software R&S®VSE e configurate il filtro di acquisizione dei dati e la frequenza di campionamento. Quando vengono misurate la potenza degli impulsi e la modulazione, utilizzate il filtro di acquisizione piatto invece del filtro gaussiano, dato che gli impulsi sono già autofinestrati e il filtro gaussiano distorcerebbe lo spettro di modulazione. Eseguite l'impostazione nel menu Meas Setup ▷ Data Acquisition ▷ Filter Type. Se viene misurata la modulazione su impulso, adattate la frequenza di campionamento alla larghezza di banda della modulazione. Siate consapevoli che l'ampliamento della larghezza di banda di misura aumenta anche la larghezza di banda del rumore e degrada il rapporto segnale-rumore (SNR) della misura. Questo può essere migliorato aumentando la potenza del segnale.

Ora configurate la cattura segmentata. Come per l'applicazione base dell'oscilloscopio, fate in modo che il segmento sia abbastanza lungo da catturare l'intero walk-off relativo all'impulso di trigger del radar vittima.

Nella fase successiva configurate le visualizzazioni. Fate clic sulla visualizzazione dell'ampiezza dell'impulso, poi configurate l'intervallo dei risultati in modo che il punto di riferimento sia "rise", l'intervallo dei risultati sia anche "rise" e la lunghezza sia 50 μs, vale a dire la lunghezza del segmento.

Chiudete questa finestra di dialogo e aggiungete una seconda traccia al Pulse Magnitude (ampiezza dell'impulso) utilizzando il canale 3: questo ci permetterà di vedere l'intero segmento e di osservare l'impulso del jammer "walk-off" relativo all'impulso del radar vittima.

Quindi, fate clic sulla tabella Pulse Results e configuratela nella scheda Table Config. Attivate la colonna Timing in modo che la differenza di tempo tra gli impulsi del radar vittima e gli impulsi di disturbo sia mostrata nella visualizzazione della tabella Pulse Results e possa essere postelaborata nel passaggio successivo.

Il passaggio finale consiste nel fare clic sul pulsante Capture e attendere che il radar vittima attivi l'oscilloscopio per catturare i segmenti.

Dopo la cattura, le misure degli impulsi riportate di seguito mostrano i segmenti catturati. Ciascun segmento può essere visualizzato scorrendo la tabella Pulse Results (in alto a destra). L'esempio mostra il segmento 52 dei canali 1 e 3 dell'oscilloscopio. La visualizzazione Pulse Magnitude (in basso) mostra l'impulso del radar vittima (giallo) e l'impulso di disturbo (blu). L'impulso di disturbo ha più potenza ed è ritardato rispetto al radar vittima.

Le misure RGPO possono essere automatizzate esportando i dati in un foglio di calcolo ed eseguendo una subroutine in Visual Basic che calcola la differenza delle marche temporali o delle ampiezze degli impulsi tra quelli dei canali 1 e 3.

I risultati sono mostrati nella colonna RGPO. Lo stesso codice può essere utilizzato per calcolare la differenza di ampiezza o di frequenza tra il radar vittima e il jammer.

Riassunto

L'applicazione per misure phased array R&S®VSE-K6A permette di misurare impulsi RF multicanale fino a 16 GHz utilizzando l'oscilloscopio ad alte prestazioni R&S®RTP. È uno strumento potente per analizzare le tecniche di disturbo ingannevoli, come il range gate pull-off, e per automatizzare i test dei jammer.