Решение для проверочных испытаний РЛС с помощью скалярного анализа цепей

Обзор

Достижение максимальных характеристик радиолокационных систем (РЛС) требует всестороннего анализа и тщательной оптимизации каждого компонента и сборочного узла РЛС. Эффекты потерь сигнала, вызванные элементами системы, непосредственно характеризуются терминами потерь в трактах передачи/ приёма в уравнении дальности действия РЛС. Как правило, передатчик РЛС является самым дорогим компонентом системы, который характеризуется наивысшим энергопотреблением, самыми строгими требованиями по охлаждению и наибольшим влиянием на характеристики системы. Мощность может оказаться дорогой, и потери непосредственно вычитаются из эффективной мощности РЛС. Например, потери в 1 децибел имеют такой же эффект, 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 приемникa.

Проблема

Для проведения базовых измерений параметров РЛС и её компонентов можно использовать многие измерительные приборы. Векторные анализаторы цепей часто являются более предпочтительными измерительными приборами, которые чаще всего используются во многих исследовательских и производственных подразделениях. Они также необходимы для специальных испытаний, в которых требуется проведение калиброванных измерений фазы. Вместе с тем, они являются самыми дорогими приборами, и их доступность может быть ограничена для ответственных испытательных станций. Скалярные анализаторы цепей, такие как анализаторы серии 8757 компании Agilent, в настоящее время снятые с производства, в течение длительного времени использовались в качестве менее затратного технического решения для испытаний, в которых не требуется проводить измерение фаз.

Скалярные анализаторы цепей обладают возможностью проводить измерения методом стимул/отклик таких параметров, как коэффициент усиления, вносимые потери, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и обратные потери. Эти измерения используются для определения коэффициента передачи или отражения компонентов РЛС, таких как кабели, фильтры и усилители, а также комплексных подсистем, которые охватывают множество компонентов, устройств и кабелeй.
Ниже приведены следующие примеры характеристик, измеренных методом стимул/отклик:

– полоса пропускания полосового фильтра (по уровню -3 дБ;
– коэффициент усиления и обратные потери усилителя;
– rобратные потери антенны;
– неравномерность АЧХ фильтра нижних частот;
– АЧХ кабеля.

В течение более чем 20 лет скалярные анализаторы цепей серии 8757 компании Keysight поддерживали проведение испытаний РЛС в разрабатывающих, производственных и эксплуатирующих подразделениях. Необходимость в дальнейшем уменьшении стоимости испытаний привела к появлению ещё более простых и менее затратных технических решений для обеспечения этих базовых — но очень важных — измерений параметров РЛC.

Решение

Измерители мощности с интерфейсом USB серии U2000 компании Agilent - это компактные и лёгкие измерительные приборы, способные выполнять точные измерения мощности РЧ и СВЧ сигналов. При использовании вместе c разветвителем мощности, ответвителем и источником сигнала они позволяют в дополнение к измерению мощности проводить также скалярный анализ цепей.

Измерения методом стимул/отклик требуют наличия источника для подачи входного сигнала на вход испытуемого устройства (ИУ) и приёмника (в данном случае, измерителя мощности) для анализа АЧХ испытуемого устройства. Хотя на частотах выше 26,5 ГГц могут использоваться и другие измерители и первичные преобразователи (датчики) мощности компании Keysight, для простоты в данных заметках по применению внимание будет сосредоточено только на использовании измерителей мощности с интерфейсом USB.

Кроме низкой стоимости данного технического решения, скалярный анализ цепей на базе измерителей мощности с интерфейсом USB имеет ряд привлекательных свойств. Например, он обеспечивает широкий диапазон измерения мощности от –60 до +44 дБм, в зависимости от выбранного измерителя. Он обеспечивает превосходную точность за счёт полностью калиброванного первичного преобразователя (датчика), имеющего абсолютную погрешность измерения не более 3 процентов. Погрешность АЧХ минимизирована и не превышает ± 0,1 дБ, а калибровочные коэффициенты хранятся в памяти измерителя мощности. Вероятно, самым важным свойством является возможность двойного использования: помимо точного измерения мощности, измерители мощности с интерфейсом USB могут также быть установлены для проведения точных скалярных измерений мощности с низким уровнем общих затрат на такую установку. Подключение к компьютеру и автоматизация измерений упрощаются за счёт доступного бесплатного программного обеспечения и соединения по интерфейсу USB. Точные измерения методом стимул/отклик выполняются с использованием следующего оборудования:

– измерители мощности с интерфейсом USB серии U2000;
– генераторы сигналов серий ESG/MXG/PSG;
– широкополосные ответвители;
– разветвители мощности.

В следующем разделе описаны три наиболее часто используемые измерительные конфигурации, содержится обзор доступного программного обеспечения для автоматизации измерений и сравнение технических решений на базе серий U2000 и 8757.

СКАЧАТЬ ПРОДОЛЖЕНИЕ СТАТЬИ