3 способи генерації радіолокаційних сигналів за допомогою генераторів сигналів довільної форми

купити генератор сигналів в Україні

Генератори сигналів довільної форми забезпечують ефективне формування складних радіолокаційних сигналів.

Характеристики сучасних радіолокаційних сигналів значно ускладнюють їх відтворення за допомогою генераторів сигналів. Поєднання високої несучої частоти, широкої смуги модуляції та імпульсного характеру сигналу створює комплекс вимог, які складно реалізувати традиційними засобами генерації.

Подальший розвиток радіолокаційних систем, використання складних методів модуляції, таких як коди Баркера, поліфазні коди, лінійна частотна модуляція (ЛЧМ) та надширокосмугові методи модуляції, вимагають генерації високоякісних сигналів для тестування сучасного обладнання.

Додатково зростає потреба в емуляції багатоантенних радіолокаційних систем на основі фазованих антенних решіток і MIMO-архітектур, де необхідно формувати декілька сигналів із точною синхронізацією за фазою та часом.

Такі вимоги актуальні не лише для радіолокації, але й для широкосмугових систем зв'язку зі стрибкоподібною перебудовою частоти та інших високочастотних застосувань.

Сучасні можливості генераторів сигналів AWG

Традиційно формування радіолокаційних сигналів виконувалося за допомогою генератора сигналів основної смуги та окремого ВЧ-модулятора. Причиною була недостатня смуга пропускання класичних генераторів сигналів.

Сучасні генератори сигналів довільної форми (AWG) забезпечують настільки високі частоти дискретизації, що дозволяють безпосередньо формувати радіочастотні сигнали без використання зовнішнього модулятора.

Ефективна смуга модуляції таких пристроїв може простягатися від постійного струму до половини частоти дискретизації, а в окремих моделях досягати десятків гігагерц.

Серед ключових переваг AWG:

• формування складних радіочастотних сигналів без зовнішніх модуляторів;
• генерація декількох джерел випромінювання одним каналом;
• використання секвенсорів для складних сценаріїв тестування;
• економія пам'яті завдяки циклам та розгалуженням;
• підтримка програмного створення складних радіолокаційних сигналів.

Генерація радіолокаційних сигналів за допомогою AWG

Генератори сигналів довільної форми можуть формувати радіолокаційні сигнали трьома основними способами:

1. Генерація сигналів основної смуги

У цьому випадку AWG генерує сигнал основної смуги для подальшої подачі на ВЧ або мікрохвильовий модулятор.

Для простих сигналів використовується амплітудна модуляція, а для складних сигналів із цифровою модуляцією або ЛЧМ необхідна генерація сигналів I та Q з подальшим використанням квадратурного модулятора.

Рисунок 1. Формування I та Q компонентів за допомогою генератора сигналів довільної форми.

2. Генерація проміжної частоти (ПЧ)

AWG формує готовий модульований сигнал із відносно низькою несучою частотою. У багатьох випадках такий сигнал може безпосередньо подаватися до приймача або передавача.

Для отримання кінцевої ВЧ-частоти використовується підвищувальний перетворювач частоти.

3. Пряма генерація ВЧ-сигналу

У цьому режимі генератор довільної форми безпосередньо створює модульований ВЧ-сигнал на кінцевій частоті.

Додаткові вузли обробки сигналу практично не потрібні, за винятком фільтрів або підсилювачів.

При цьому можна використовувати як першу смугу Найквіста із фільтрами нижніх частот, так і другу смугу Найквіста зі смуговими фільтрами.

Рисунок 2. Варіанти прямої генерації радіочастотних сигналів за допомогою генератора довільної форми.

Переваги та недоліки різних методів

Кожен метод генерації має свої особливості.

Генерація основної смуги та ПЧ дозволяє використовувати генератори середнього класу з частотами дискретизації у декілька Гвиб/с. Проте кінцева смуга сигналу обмежується характеристиками модулятора або підвищувального перетворювача.

Крім того, широкосмугова квадратурна модуляція дуже чутлива до дисбалансу каналів I/Q, що потребує ретельного калібрування системи.

Пряма генерація ВЧ-сигналів спрощує систему та усуває проблеми I/Q-дисбалансу, але потребує надшвидкісних генераторів із високою частотою дискретизації та великим обсягом пам'яті.

Для коректної роботи частота дискретизації AWG повинна бути щонайменше у 2,5 раза вищою за максимальну частотну складову сигналу.

Водночас цей підхід дозволяє одному каналу AWG формувати складні радіолокаційні сигнали та забезпечує значну економію обладнання.

Сучасні високошвидкісні генератори сигналів довільної форми, такі як серія Tektronix AWG70000B, забезпечують вертикальну роздільну здатність до 10 біт при швидкості дискретизації до 50 Гвиб/с. Це відкриває можливості прямої генерації високоякісних ВЧ-сигналів у діапазонах до 20 ГГц і вище.

Висновок

Генератори сигналів довільної форми стали ключовим інструментом для тестування сучасних радіолокаційних систем, систем радіоелектронної боротьби та широкосмугових засобів зв'язку.

Вибір методу генерації залежить від необхідної смуги пропускання, складності сигналу, вимог до якості та бюджету проєкту. Завдяки розвитку технологій AWG інженери отримують можливість формувати надскладні радіочастотні сигнали без використання великої кількості додаткового обладнання.

купити генератор сигналів в Україні