Mesures radar et de communications satellites large bande
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Solutions pour
Mesures radar et de communications
satellites large bande
Utiliser un oscilloscope à large bande passante pour
mesurer directement et analyser les sorties d'émetteur
radar et satellites en bandes X, Ku et Ka jusqu'à 32 GHz
Note d'application
Aperçu Problème
Les systèmes radar et de communications satellites du Mesurer rapidement, précisément et à moindre coût
marché de l'aérospatial/défense exigent de plus les performances des émetteurs RF/hyperfréquences,
en plus de bande passante de signal et d'analyse et un dans les applications radar et satellites actuelles,
gain de traitement plus important. En effet, les constitue un réel défi. Dans certains cas (par ex. pour
systèmes de communications satellites exigent plus de la mesure EVM d'un émetteur satellitaire), il n'est pas
débit et les systèmes radar modernes ont besoin d'un toujours possible de mesurer directement la sortie
gain de traitement supérieur pour une résolution de l'émetteur et les ingénieurs doivent souvent recourir
spatiale améliorée, ce qui à son tour exige des bandes à un matériel convertisseur-abaisseur sur mesure qui
passantes de modulation plus larges. Les systèmes ramène les fréquences RF/hyperfréquences à une
radar modernes font aussi appel à des formats fréquence FI qu'un matériel de test du commerce
de signaux à modulation par impulsions plus complexes pourra mesurer.
qui améliorent la résolution spatiale et réduisent la
probabilité d'interception et de brouillage. De nombreux Malheureusement, cela implique des coûts d'ingénierie
systèmes radar et de communications satellites non récurrents pour la conception, la construction et le
fonctionnent dans les hyperfréquences (par ex. bandes test du matériel, qui peuvent être rédhibitoires. Le matériel
X, Ku et Ka), ce qui autorise la gestion de bandes convertisseur-abaisseur introduit lui aussi ses propres
passantes de modulation élargies, des capacités dégradations RF susceptibles de masquer les vraies
accrues et offre de surcroît l'avantage de pouvoir performances de l'émetteur RF/hyperfréquences sous
utiliser des antennes plus petites. test. De plus, une distorsion peut se produire.
Elle accroît l'EVM totale mesurée et il devient alors
Dans certains cas, les larges bandes passantes requises difficile de distinguer quelle est la quantité d'EVM
dépassent les bandes de fréquence intermédiaire (FI) engendrée par la source de l'émetteur. Faute d'autres
des analyseurs de spectre RF et des analyseurs options, de nombreux ingénieurs RF doivent
de signaux vectoriels (ou FFT) que l'on trouve dans s’accommoder d’une incertitude sur la précision de
le commerce. Ceci, associé aux fréquences de mesure découlant d’une méthode qui est tout sauf idéale.
fonctionnement supérieures requises, occasionne
un ensemble important de défis pour les ingénieurs
RF chargés de tester les émetteurs radar et satellite.
Solution
La réponse à ce dilemme réside dans la recherche d'une L'oscilloscope 90000X à large bande passante Le générateur de signaux PSG délivre des signaux
solution qui permette de mesurer directement et d'analyser permet aux ingénieurs RF de mesurer de test de haute qualité. Les entrées IQ large bande
la sortie de l'émetteur RF/hyperfréquences sans devoir directement et d'analyser les sorties d'émetteur en font l'instrument idéal pour les mesures radar et
nécessairement recourir à un matériel convertisseur- radar et satellites. Offrant jusqu'à 32 GHz de satellites large bande. En association, le PSG et le
abaisseur de fréquence. Pour cela, une solution idéale bande passante analogique vraie, il fournit une M8190A offrent la flexibilité nécessaire pour créer
consiste à utiliser l'oscilloscope à large bande passante précision temps réel adaptée à la mesure directe des signaux radar personnalisés/propriétaires et des
capable de mesurer directement et d'analyser les signaux des sorties de mesure sans nécessiter de matériel signaux modulés large bande (par ex. QPSK et 16
des émetteurs radar et satellites actuels, convertisseur-abaisseur de fréquence externe. QAM) pour les applications satellites. Ces signaux
en bande X, Ku et Ka jusqu'à 32 GHz. Non seulement ce Une analyse dans le domaine temporel peut être sont utilisables pour tester les dispositifs sous test
type d'oscilloscope élimine le temps et le coût associés à réalisée pour mesurer les caractéristiques RF (DUT) en laboratoire, sans recourir à des
l'utilisation de matériels convertisseurs-abaisseurs sur pulsées d'un émetteur (par ex. temps de montée, équipements de test personnalisés coûteux.
mesure, mais il affranchit aussi l'ingénieur de la nécessité temps de descente et largeur d'impulsion).
de gérer d'autres problèmes tels que le calibrage matériel, Pour le test DUT de composants, le M8190A
les corrections de non linéarité du système et l'incertitude Le M8190A est un instrument modulaire de facteur génère des signaux IQ large bande délivrés aux
dans les résultats de mesure. de forme AXIe. Il sert à générer les signaux large entrées IQ large bande du PSG. Le PSG génère
bande requis pour tester les nouveaux systèmes ensuite le signal de test hyperfréquences qui servira
D'autres aspects des mesures radar et satellites large radar et satellites. Etant un AWG 1 ou 2 voies de de stimulus pour le DUT. La sortie du DUT est
bande posant généralement certaines difficultés aux précision doté d'une résolution CNA de 14 bits ensuite reliée à l'oscilloscope 90000X qui effectuera
ingénieurs RF sont les suivants : jusqu'à 8 Géch/s et de 12 bits jusqu'à 12 Géch/s les mesures radar et satellites (Figure 1). Pour
(2 à 4 bits de plus que ce qui est actuellement mesurer un émetteur séparé, l'ingénieur RF doit
• Création de signaux à large bande passante disponible), il présente d’excellentes performances simplement connecter l'oscilloscope directement sur
personnalisés/propriétaires. La création de ces signaux en termes de signal. Le M8190A intègre aussi la sortie émetteur.
pour les tests d’émetteur posent traditionnellement des jusqu'à 2 Géch de mémoire par voie (soit une
problèmes car bien souvent ils ne sont pas pris en amélioration de 30X par rapport aux AWG du
charge par les matériels du commerce. Les ingénieurs commerce), ce qui permet de créer des scénarios
sont donc obligés de développer un équipement de test longs et réalistes tels que les simulations radar.
personnalisé, une solution coûteuse et fastidieuse. Chaque voie (à -3dB) offre une bande passante
• Analyse des signaux à large bande passante de 5GHz (-3dB) et permet de l’utiliser comme
personnalisés/propriétaires. Les formats des signaux générateur bande de base I/Q et FI.
radar et satellites peuvent être personnalisés ou
propriétaires et leur analyse peut aussi être
personnalisée, dans une certaine mesure.
La solution idéale serait de trouver une solution de test
complète intégrant l’aspect matériel et logiciel capable de
créer et d'analyser des signaux personnalisés/
propriétaires.
Agilent Technologies propose une solution de ce type,
composée d’un oscilloscope hautes performances
Infiniium 90000 série X (90000X), d’un générateur de
signaux vectoriels PSG, d’un générateur de signaux
arbitraires M8190A (AWG)
et du logiciel d'analyse de signaux vectoriels (VSA). Cet
ensemble de solutions offre aux ingénieurs RF les
capacités et la flexibilité requises pour réaliser des
mesures radar et satellites large bande. FIGURE 1 : Configuration typique utilisé pour créer et analyser des signaux radar et satellites large
bande. Un M8190A AWG à large bande passante est représenté dans le coin supérieur gauche,
tandis qu'un PSG avec entrées I/Q large bande se trouve en bas à gauche ; un oscilloscope 90000
série X à large bande équipé du logiciel VSA est représenté à droite.
2
Mesures personnalisées/
propriétaires Signal
Scope
Fonction
Custom Trace appliquée
MATLAB
Perform
Réaliser des mesures
oscilloscope MATLAB
MATLAB MATLAB
additional scope
supplémentaires
waveform applied trace
La création de signaux personnalisés/propriétaires personnalisée
function measurements
à l'oscilloscope
et la réalisation de mesures personnalisées/
propriétaires sur les applications radar et satellites
sont deux tâches que MATLAB simplifie
considérablement. MATLAB peut générer les RFEnveloppe
pulse envelope extracted
d'impulsion from
RF extraite Drop pre-configured
Déposez scope
les mesures oscilloscope
de lacustom
fonction MATLAB function
MATLAB personnalisée measurements
préconfigurées on
sur displayed
l'enveloppeenvelope
affichée
signaux simulés qui sont ensuite téléchargés sur
le M8190A AWG. Ici, ils sont synthétisés dans des
signaux IQ différentiels envoyés aux entrées I/Q
externes du générateur de signaux PSG qui génère
les signaux de test modulés RF/hyperfréquences.
Les fonctions MATLAB personnalisées définies par Mesure du temps de
Measure
Measu
montée deRF pulse rise
l'impulsion RFtime
l'utilisateur sont aussi utilisées sur l'oscilloscope
90000X et appliquées au signal de trace (par ex.
FIGURE 2 : Mesures d'enveloppe RF pulsées et mesures de temps de montée réalisées sur l'enveloppe.
pour calculer l'enveloppe RF pulsée) pour pouvoir
mesurer et afficher l'enveloppe des signaux RF pulsés.
Les mesures préconfigurées sur l'oscilloscope
90000X servent à mesurer le temps de montée,
le temps de descente, la largeur d'impulsion et le
dépassement sur les impulsions radar RF (Figure
2). Dans ce cas précis, la profondeur mémoire Spectre à fluctuations
de capture du 90000X (2 Géch) joue un rôle de fréquence (chirp) LFM Phase à
essentiel pour lui permettre de capturer et d'analyser centré sur 10 GHz fluctuations
un grand nombre d'impulsions radar. de fréquence
(chirp)
La mémoire segmentée optimise encore
2 GHz
davantage le nombre d'impulsions radar pouvant
être capturées et analysées avec la mémoire
oscilloscope disponible. Elle permet essentiellement
à l'utilisateur de zoomer sur une impulsion et de ne
capturer que le temps « ON » de l'impulsion, en
2 GHz
Amplitude de l'enveloppe
laissant de côté le temps « OFF ». Notez que bien de magnitude log
que la mémoire segmentée est utilisable avec les vs. temps
fonctions MATLAB définies par l'utilisateur, cette Fluctuations de
6 us fréquence (chirp)
capacité n'est pas disponible avec le logiciel VSA.
FIGURE 3 : Mesure de radar avec fluctuation de fréquence (chirp) LFM à large bande passante obtenue
avec le logiciel VSA installé sur l'oscilloscope 90000X.
Faciliter la migration vers l'oscilloscope
Bien que l'analyseur de spectre et les analyseurs Avec son interface utilisateur familière, le logiciel En outre, le logiciel VSA prend en charge
de signaux vectoriels s’utilisent traditionnellement VSA permet aux ingénieurs RF de spécifier sur de nombreuses normes de signaux et types
pour le test RF, les défis posés par les mesures l’oscilloscope des paramètres RF traditionnels de modulation pour la démodulation de formats
radar et satellites actuelles sont devenus un (par ex. étendue de fréquence et bande passante de signaux comme QPSK, 16 QAM et 64 QAM
catalyseur poussant les ingénieurs RF à migrer de résolution). Il traite ensuite les données délivrées pour les applications satellites et autres. Ces
vers les oscilloscopes à large bande passante. par l'oscilloscope et affiche les résultats numérisés analyses donnent à l'ingénieur une visibilité
Fort heureusement, le logiciel Agilent VSA dans les écrans d'amplitude et de phase de accrue sur les performances matérielles réelles
s’exécute sur l'oscilloscope 90000X, facilitant l'analyseur de signaux vectoriels. Le logiciel VSA de l'émetteur radar et satellitaire.
cette migration en offrant ce qu’il y a de mieux peut aussi effectuer une analyse dans le domaine
aux ingénieurs RF : les fonctionnalités et fréquentiel, mesurant des caractéristiques comme
l'interface utilisateur de l’analyseur de signaux le spectre RF/hyperfréquences, la fréquence
vectoriels et l'accès aux capacités à large bande et la phase (par ex. phase et fréquence « chirp »
passante de l'oscilloscope, autorisant des mesures ou caractéristiques de saut de fréquence affichées
jusqu'à 32 GHz pour les applications radar et sur un spectrogramme RF) et EVM (Figure 3).
satellites large bande. 3
Exemple : 16 QAM large bande
Outre les mesures radar, le même équipement N’oubliez pas que l'EVM est un indicateur
de test du commerce peut s’utiliser pour une de distorsion d'amplitude et de phase d'un signal
gamme d'applications diverses, y compris dans à modulation numérique. Dans ce cas précis,
les communications large bande. Prenons l'exemple l'EVM résiduelle est d'environ 1,17 %, une valeur
d'un signal 16 QAM large bande passante tout à fait correcte pour un signal modulé de
1,76 GHz, créé et analysé à l'aide du montage 1,76 GHz dans la bande X (10 GHz). Par contraste,
de test du commerce illustré Figure 1. MATLAB avec les équipements existants, l'EVM pouvant
génère un signal 16 QAM qui est ensuite téléchargé être obtenue à ce débit se situe typiquement aux
sur le M8190A AWG. Comme nous le voyons alentours de 2 à 3 pour cent seulement, ce qui
Figure 4, le logiciel VSA de l'oscilloscope est entraîne une erreur de mesure et une incertitude
utilisé pour démoduler le signal 16 QAM. considérablement plus élevées.
AWG Modulateur IQ analogique
Mémoire N/A
Mémoire N/A
Modulation numérique
large bande :
16 QAM, 1,76 G Sym/s
Fs = 7,2 GHz EVM = 1,17 %
avec corrections
d'amplitude
FIGURE 4 : Les quatre quadrants de l'écran du VSA montrent le diagramme de constellation (haut gauche), le spectre
de bande X 10 GHz (bas gauche), EVM vs. temps (haut droit) et le résumé EVM en bas à droite. Dans cet exemple, les
performances EVM résiduelle sont obtenues par l’association d’un AWG, d’un PSG avec entrées IQ large bande et d’un
oscilloscope numérique 32 GHz.
Récapitulatif des résultats
L'utilisation d'un matériel convertisseur-abaisseur de MATLAB puis téléchargées sur l’AWG
de fréquence externe pour mesurer les M8190A associé à un générateur de signaux PSG
performances d’un émetteur radar et satellitaire pour créer le signal de test. Avec l'oscilloscope
large bande peut s'avérer une tâche coûteuse 90000X, la sortie de l'émetteur est mesurée
et fastidieuse, ce qui n’est peut-être pas la meilleure à l'aide du logiciel Agilent VSA, d'une fonction
façon de gagner en visibilité sur les performances MATLAB définie par l'utilisateur ou de capacités
vraies de l'émetteur RF/hyperfréquences. Avec d'analyse dans le domaine temporel intégrées
l'oscilloscope Agilent 90000X, l'ingénieur RF dispose à l'oscilloscope. Avec les applications radar
d’une alternative viable : un moyen de mesurer et de communications satellites actuelles qui font
directement et d'analyser les performances des appel à des bandes passantes plus larges et à des
émetteurs RF/hyperfréquences pour les applications fréquences plus élevées, la mesure directe et
radar et de communications satellites. Lorsqu’il précise de la sortie de l'émetteur avec
est associé à l’AWG M8190A et au générateur l'oscilloscope 90000X est devenue essentielle
de signaux PSG, l’oscilloscope permet de créer pour obtenir une meilleure visibilité dans les vraies
et d’analyser des signaux de test physiques. performances de l'émetteur, faisant gagner
Les formes d'onde de signaux personnalisés/ du temps et permettant de réduire le cycle de
propriétaires peuvent être générées à l'aide conception, qui est coûteux.
4
www.agilent.com
www.agilent.com/find/radar-focus
Applications connexes Pour plus d’informations sur les produits,
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inférieure à 3,2 GHz Pays-Bas 31 (0) 20 547 2111
Royaume-Uni 44 (0) 131 452 0200
Suède 0200-88 22 55
Autres pays non mentionnés :
www.agilent.com/find/contactus
Date de révision : 8 juin 2011
Les spécifications et descriptions des
produits présentés dans ce document
sont sujettes à modification sans préavis.
© Agilent Technologies, Inc. 2010, 2011
Imprimé aux États-Unis, 1er septembre 2011
5990-6353FRE
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