Ciertas aplicaciones de RF de pulsos, microondas y ondas milimétricas presentan problemas de medida a los diseñadores de radares y guerra electrónica debido a la necesidad de amplios anchos de banda de análisis, así como a su deseo de evaluar un periodo de tiempo significativo de la actividad du système. Dans cet article, nous verrons comment utiliser la mémoire segmentée dans les oscilloscopes à large bande, y compris l'utilisation d'un logiciel d'analyse d'impulsions, pour résoudre ces problèmes. Nous examinerons également le domaine d'application du radar et de la guerre électronique en termes de mesure de l'amplitude, de la fréquence et de la phase des impulsions, ainsi que la manière dont la précision peut être optimisée.
Lorsque des techniques de numérisation directe sont utilisées pour obtenir des avantages de planéité d'amplitude et de phase dans les mesures RF pulsées, comme lors de l'utilisation de certains oscilloscopes à large bande passante, la méthode d'échantillonnage à grande vitesse consomme très rapidement de la mémoire d'acquisition. D'où la nécessité d'une "mémoire segmentée" dans laquelle les signaux d'intérêt sont placés dans des segments de mémoire et les instants où ces signaux ne sont pas présents sont ignorés par le récepteur.
Le rôle de la mémoire segmentée de l'oscilloscope dans la réalisation des objectifs de capture à long terme dans les applications RF pulsées
Prenons l'exemple d'un signal RF pulsé avec une fréquence porteuse de 15 GHz et une largeur de modulation de 2 GHz. L'oscilloscope doit échantillonner suffisamment rapidement pour gérer le signal d'impulsion RF modulé à 15 GHz. Cela nécessite une fréquence d'échantillonnage d'au moins ~2,5 x 16 GHz, soit 40 Gmu/s. Pour avoir une certaine marge au-delà de la modulation de porteuse de 2 GHz, ainsi que pour éviter une baisse de la bande passante de l'oscilloscope, la prochaine fréquence d'échantillonnage la plus élevée que nous pouvons choisir est de 80 Gmu/s, le maximum de l'oscilloscope, pour une capture de bande passante de 33 GHz. dans laquelle tous les échantillons entrent dans la mémoire disponible quels que soient les signaux présents, à la vitesse maximale de 80 Gmu/s d'un oscilloscope avec une bande passante de 33 GHz et en utilisant les 2 Gpts de profondeur de mémoire disponibles, nous obtiendrions 25 ms de temps de capture : ( 2 Gmu) / (80 Gmu/s) = 25 ms Considérons maintenant un train d'impulsions avec un intervalle de répétition des impulsions de 100 us (à un taux de répétition des impulsions [PRI] de 10 kHz) et une largeur d'impulsion de 1 us.
La capture correspondante de l'oscilloscope comprendrait environ 250 impulsions, selon la formule suivante : (25 ms) / (100 us/impulsion) = 250 impulsions En utilisant la mémoire segmentée de l'oscilloscope, le nombre d'impulsions capturées peut augmenter considérablement. Avec le mode de mémoire segmentée, les segments peuvent être définis légèrement plus longs que la plus grande impulsion capturée. Par exemple, nous pouvons utiliser un segment de 1,2 us de large pour capturer des impulsions de 1 us. La capture de mémoire segmentée peut être configurée pour s'étendre sur 1,2 us segments si une profondeur de mémoire de 96.000 32.768 points et XNUMX XNUMX segments est choisie.
Le calcul de la profondeur de mémoire segmentée requise est très simple, étant donné que la fréquence d'échantillonnage est de 80 Gmu/s et que nous voulons une longueur de segment de 1,2 us : (80 Gmu/s) x (1,2 us) = 96.000 32.000 échantillons Maintenant, en appuyant sur la touche bouton de capture "unique", nous allons capturer 32.000 3,3 impulsions et les alimenter en 3 15 segments correspondant à 2 secondes d'activité cible. La capture segmentée peut être vue sur la figure 32.000, qui montre un signal RF pulsé avec une porteuse de 32.000 GHz et une modulation de fréquence fluctuante linéaire FM de XNUMX GHz. Notez qu'il existe un bouton de lecture qui vous permet de lire les XNUMX XNUMX segments. Notez également que les statistiques sont calculées à partir des XNUMX XNUMX impulsions captées.
Amélioration des mesures d'impulsions/radar grâce à la combinaison d'une mémoire d'oscilloscope segmentée et d'un logiciel d'analyse d'impulsions
La mémoire segmentée peut être commandée par un logiciel d'analyse de signal de sorte qu'une analyse d'impulsion statistique puisse être effectuée sur de multiples impulsions RF capturées dans la mémoire segmentée. Cette analyse peut être effectuée sur des échantillons d'oscilloscope convertis numériquement, où le format sera désormais I/Q en bande de base et la mesure aura été réglée sur la fréquence centrale et une étendue d'analyse de fréquence choisie pour être légèrement plus large que la largeur spectrale du signal. De cette façon, le gain de traitement peut réduire le bruit dans la mesure. Après réduction du bruit, de nombreuses mesures peuvent être prises sur les données I/Q, y compris l'évolution de l'amplitude, de la fréquence et du déphasage tout au long d'une impulsion RF. la figure 4 montre un exemple de ce type de mesure ; il analyse les segments mémoire 3, 4 et 6, ainsi que les impulsions qu'ils contiennent. Dans cet exemple, le changement de fréquence fluctuante linéaire en FM au cours de l'impulsion RF est mesuré et comparé à une rampe linéaire idéale (voir le panneau central droit). La différence entre l'impulsion mesurée et la rampe droite idéale est calculée et affichée (trace horizontale avec bruit). Ainsi, nous pouvons voir que la rampe mesurée et la rampe de référence ne présentent pratiquement aucune différence.
La trace d'erreur est affichée avec une échelle de 1 MHz/div et une déviation maximale d'environ 500 kHz, et la racine carrée moyenne (RMS) de l'erreur de fréquence dans le tableau inférieur droit montre environ 300 kHz d'erreur de fréquence. De même, le déphasage le long d'une impulsion est comparé au déphasage parabolique idéal (voir panneau supérieur droit), caractéristique de la modulation de dérive linéaire FM dans les impulsions radar. Il est possible de zoomer sur le déplacement mesuré et sa référence pour voir dans quelle mesure un système cible s'écarte de son idéal. Dans le tableau de la figure 4, nous voyons une déviation maximale d'environ +8 et -5 degrés et une erreur de phase RMS de 2 degrés.
Le contenu spectral de l'impulsion RF est visible dans le panneau central gauche ; dans le panneau supérieur gauche se trouve une vue de l'amplitude de l'enveloppe d'impulsion RF ; Enfin, le panneau inférieur gauche montre la différence entre l'enveloppe d'amplitude mesurée et le signal de référence droit idéal. Enfin, il est possible d'effectuer une analyse statistique des paramètres mesurés dans le nombre d'impulsions captées dans les segments. Dans la figure 5, nous pouvons voir l'analyse statistique dans la table d'impulsions basée sur 1.000 XNUMX segments de mémoire capturés. Lors de la capture directe de signaux RF pulsés à large bande, le taux d'échantillonnage requis peut rendre difficile la capture de nombreuses impulsions, car la mémoire d'acquisition disponible est rapidement épuisée.
Cependant, la mémoire segmentée vous permet de contourner ce problème en acquérant des impulsions RF dans des segments de mémoire, puis en désactivant l'acquisition pendant les périodes « calmes » jusqu'à ce que la prochaine impulsion RF se produise. Le logiciel d'analyse d'impulsions peut piloter une capture de mémoire segmentée et convertir numériquement les signaux capturés en données I/Q en bande de base. De cette manière, la mesure est effectivement accordée sur une fréquence porteuse spécifique.
Il est mignon avec une plage de mesure de fréquence légèrement supérieure au signal testé, réduisant ainsi le bruit et augmentant la précision de la mesure.
Le temps de validation du système est réduit grâce à la possibilité de comparer les caractéristiques de l'impulsion réelle mesurée par rapport à des signaux de référence relatifs idéaux en termes d'amplitude, de fréquence et de phase. Cela permet d'identifier les problèmes de création de signal et de performances du système.
