Генерирование ЛЧМ радиоимпульсов с помощью генераторов Anapico RFSG и RFSU серии

13.05.2020 16:36

Введение

Сигналы с ЛЧМ импульсной модуляцией (ЛЧМ ИМ) широко используются в радиолокации как зондирующий сигнал, так как в отличие от стандартной импульсной модуляции сигналы ЛЧМ ИМ обеспечивают лучшую разрешающую способность по дальности. Вторым популярным применением ЛЧМ ИМ сигналов является имитация эффекта Доплера, связанного с изменением частоты радиочастотного импульса по причине изменения скорости цели.

Для имитации сигналов ЛЧМ ИМ используют аналоговые или векторные генераторы сигналов, далее комбинируют ИМ и ЧМ модуляции в одном генераторе, а некоторые производители имеют отдельную ЛЧМ модуляцию. У решения аналоговых генераторов AnaPico RFSG и RFSU есть два преимущества:

1. Производитель в технических характеристиках на прибор специфицирует параметры модуляции.

В большинстве случаев параметры ЛЧМ ИМ модуляции или Сhirp mod (иностранная литература) не нормируются, производители нормируют отдельно ЧМ, отдельно ИМ модуляцию и отдельно параметры свипирования, и пользователь может только оценочно судить о параметрах ЛЧМ модуляции генератора.

2. Высокое качество параметров ЛЧМ модуляции

Генераторы AnaPico используют технологии ГУН, что позволяет достигать высокой скорости перестройки частоты и широкой полосы девиации. Высококачественный модулятор позволяет генерировать сигналы с ИМ шириной от 10 нс. Это и есть ключевые слагаемые высоких технических характеристик генераторов AnaPico RFSG6RFSG12RFSG20 и RFSU6RFSU12RFSU20RFSU40.

В этом кратком обзоре будут рассмотрены 4 темы:

  • ЛЧМ ИМ модуляция, принцип работы, основные характеристики.
  • Параметры ЛЧМ генераторов сигнала AnaPico
  • Как установить ЛЧМ модуляцию на генераторе AnaPico через ПК?
  • Как установить ЛЧМ модуляцию на генераторе AnaPico через переднюю панель?

ЛЧМ ИМ модуляция

ЛЧМ ИМ модуляция, генераторы Anapico RFSG и RFSU серии

ЛЧМ ИМ модуляция

 

Сигнал с ЛЧМ модуляцией является сигналом, частота которого изменяется по линейному закону. Если изменение частоты происходит внутри импульса, то речь идет о ЛЧМ ИМ. Критически важными параметрами являются следущие параметры модуляции:

  1. Девиация частоты - способность сместить частоту на максимальное значение.
  2. Параметры импульса, мин. макс. ширина импульса, время нарастания, и т.д.
  3. Наклон, скорость изменения частоты.

Наклон является наиболее важной характеристикой так как современные системы РЛС требуют осуществить широкую девиацию частоты в пределах короткого импульса.

Выполнить требования к ЛЧМ модуляции могут генераторы с высокой скоростью перестройки частоты, качественным импульсным модулятором. В качестве решения могут быть использованы аналоговые или векторные генераторы.

В приложениях, где используются ЛЧМ сигналы, очень часто предъявляются высокие требования к фазовому шуму генератора и выходной мощности, что следует учитывать.

Параметры ЛЧМ генераторов сигнала AnaPico серии RFSG12,20,26 и RFSU6,12,20,26,40

В данном обзоре представлены две серии аналоговых генераторов сигнала AnaPico:

Cерия RFSG

RFSG2, RFSG4, RFSG6, RFSG12, RFSG20, RFSG26 - отличное решение в качестве генераторов сигнала среднего класса.

Cерия RFSU

Серия генераторов RFSU c моделями RFSU6RFSU12RFSU20RFSU26, RFSU40 - генераторы класса Hi-end, объединяющие в себе ультра-низкий фазовый шум и сверхбыструю перестройку частоты, модуляцию короткими импульсами.

Аналоговый СВЧ генератор AnaPico RFSG20

Генератор сигналов RFSG20

 

Таблица 1: Модели RFSG2, RFSG4RFSG6

Параметр Минимальное значение Максимальное значение
Полоса - 10%
Время шага 10 нс 100 мкс
Количество частот - 20 000

Таблица 2: Модели RFSG12RFSG20, RFSG26

Параметр Минимальное значение Максимальное значение
Полоса - 10% от частоты несущей
Время шага 10 нс 10 000 мкс
Наклон - 100 МГц/ мкс
Количество частот - 65 000

 

Генератор сигналов RFSU40

Генератор сигналов RFSU40

 

Таблица 3: Модели RFSU6RFSU12RFSU20RFSU26, RFSU40

Параметр Минимальное значение Максимальное значение
Полоса 1 Гц 3% от частоты несущей
Скорость 1 Гц 100 кГц
Ширина импульса 10 мкс До 1 с
Наклон - 0.5% / мкс
Режим ЛЧМ Линейный, экспоненциальный, вверх, вниз, двунаправленный

Как установить ЛЧМ модуляцию через ПК и программное обеспечение к генераторам AnaPico

Генераторы сигналов AnaPico поставляются с программным обеспечением для управления прибором через ПК SIGNAL GENERATOR GUI, V.211-версия ПО в данном примере.

Существует два способа установить ЛЧМ модуляцию.

1 Способ

Используя графический интерфейс пользователя генераторов сигнала серии RFSG и RFSU устанавливается режим ЛЧМ модуляции.

 

SIGNAL GENERATOR GUI

SIGNAL GENERATOR GUI, 1 способ

 

Используя вкладу меню MODULATION, пользователь переходит в режим выбора модуляции генератора, далее выбираем режим CHIRP. В подменю управления ЛЧМ модуляцией (CHIRP) пользователь может настроить нужные параметры.

  1. Сenter Frequency - центральная частота
  2. SPAN - ширина полосы ЛЧМ модуляции
  3. Chirp Time - время модулирования частоты
  4. Repetitions- количество повторений, Infinite- возможность установить бесконечное число повторений
  5. Disable RF when Idle - отключить ВЧ выход в момент холостого хода
  6. Direction - выбор типа ЛЧМ сигнала, UP-вверх, DOWN- вниз, Bidirectional-двунаправленный
  7. ОFF - кнопка вкл/вкл модуляцию
  8. RF OFF - вкл/выкл РЧ сигнал.

2 Способ

Последовательно задать параметры несущей сигнала, параметры ИМ и параметры ЧМ.

Шаг 1: Установка параметров несущей.

 

SIGNAL GENERATOR GUI

SIGNAL GENERATOR GUI, 2 способ, шаг 1

 

Используя меню вкладки СW, вводится значения частоты, мощности. Пункт меню Low AM Noise позволяет снизить амплитудный шум, отключим систему ALC. Кнопка RF OFF вкл/выкл РЧ сигнал.

Шаг 2: Установка параметров Импульсной модуляции

 

SIGNAL GENERATOR GUI

SIGNAL GENERATOR GUI, 2 способ, шаг 2

 

ИМ модуляция может быть выполнена внутренним или внешним источником модуляции Source (External, Internal), также пользователь может выбрать режим ИМ - импульсная модуляция или импульсная последовательность (Pulse Modulation, Pulse Trains). Задаются значение периода и длительность импульсов.

Шаг 3: Установка параметров ЧМ

Выбирается вкладка меню FM, для ЛЧМ модуляции устанавливается тип модуляции Ramp UP или Ramp Down, отдельно устанавливаются параметры девиации и частота модуляции.

 

SIGNAL GENERATOR GUI

SIGNAL GENERATOR GUI, 2 способ, шаг 3

 

Как установить ЛЧМ модуляцию на генераторе AnaPico через переднюю панель генератора

Используя сенсорную переднюю панель генератора серии RFSU в меню CHIRP устанавливаем параметры модуляции по аналогии с программным обеспечением AnaPico GUI.

 

Сенсорная передняя панель генератора серии RFSU

 

Сенсорная передняя панель генератора серии RFSU

Установка ЛЧМ модуляции на генераторе AnaPico через переднюю панель генератора

 

 

Меню ЛЧМ модуляции имеет две страницы, отмеченные 1 и 2, на каждой странице задаются необходимые параметры модуляции.

Кнопка ON включает модуляцию. Кнопка RF ON включает сигнал несущей частоты.

Заключение

Генераторы сигналов AnaPico являются универсальным решением для генерирования сигналов с ЛЧМ-модуляцией.

Ключевыми техническими преимуществами решения на основе генераторов AnaPico являются:

  1. Широкая девиация частоты, 3-10% от частоты несущей
  2. Сверхбыстрая перестройка частоты, наклон 100 МГц/мкс, или 1 ГГц/10 мкс, перестройка частоты генераторов AnaPico 200 мкс, 25 мкс опция FS
  3. Качественная импульсная модуляция, ширина импульсов от 10 нс
  4. Удобный интерфейс пользователя, ЛЧМ модуляция задается через меню ПК или через сенсорный экран генератора по интуитивно понятному интерфейсу меню

Ключевыми не техническими преимуществами являются:

  1. ЛЧМ модуляция для генераторов RFSG является стандартной комплектацией, пользователь не платит за дополнительную опцию.
  2. ЛЧМ модуляция для генераторов RFSU поставляется в составе опций сверхбыстрой перестройки частоты и опции MOD (аналоговая модуляция).
  3. Быстрые сроки поставки
  4. Цена! За счет использование технологий аналоговых генераторов, решение на ЛЧМ-модуляции AnaPico на 30-50% дешевле, чем аналоги класса.

На выбор пользователя предлагается два решения, генераторы сигналов среднего класса (серия RFSG: RFSG2, RFSG4, RFSG6, RFSG12, RFSG20, RFSG26) и серия генераторов RFSU c моделями RFSU6RFSU12RFSU20RFSU26, RFSU40 - генераторы класса Hi-end.

Особенность решения в задачах РЛС на основе генераторов AnaPico RFSU6, RFSU12, RFSU20, RFSU26, RFSU40

Генераторы серии RFSU являются бескомпромиссным решением, объединяя высокие технические характеристики в одной реализации: ультранизкий фазовый шум, сверхбыстрая перестройка частоты, высокая мощность и чистый спектр сигнала. Зачастую ультранизкий фазовый шум и скорость перестройки частоты являются компромиссом, улучшенные опорные генераторы для ультранизкого фазового шума снижают скорость перестройки частоты, но не в случае с генераторами сигналов AnaPico серии RFSU, когда пользователь может получить прибор со следующими характеристиками (для  модели RFSU40):

Характеристика Значение
Диапазон частот от 100 кГц до 40 ГГц
Разрешение 0.001 Гц
Диапазон мощности  -90 до +25 дБм (опция PE4)
Скорость перестройки частоты 200 мкс (20 мкс опция FS)
Фазовый шум на 1 ГГц:

Отстройка 10 Гц

-87 дБн/Гц -100 дБн/Гц опция ULN
Отстройка 1 кГц -130 дБн/Гц
Отстройка 20 кГц -145 дБн/Гц
Отстройка 100 кГц  -150 дБн/Гц

 

В сочетании с ультра-низким фазовым шумом пользователь генераторов моделей RFSU6RFSU12RFSU20RFSU26RFSU40 получает качественные параметры импульсной модуляции.

 

ИМ сигнал на генераторе RFSU40, частота 38.8 ГГц, период 15 нс, длительность 7 нс

ИМ сигнал на генераторе RFSU40, частота 38.8 ГГц, период 15 нс, длительность 7 нс

 

Информация для заказа

Генераторы сигналов серии RFSU6RFSU12RFSU20RFSU26, RFSU40.

Генератор сигналов AnaPico RFSU20

Генератор сигналов RFSU20

 

RFSU — это высокопроизводительный генератор аналоговых сигналов, охватывающий радиочастотные и микроволновые диапазоны частот от 100 кГц (опция 8 кГц) до 6, 12, 75, 20, 26 и 40 ГГц. Сочетание таких характеристик, как хорошая чистота сигнала, сверхнизкий фазовый шум, высокая выходная мощность и высокая скорость переключения, а также их очень компактные габариты, малая масса и низкое энергопотребление делают приборы очень удобными для использования в лабораториях, на производстве и вне помещений. 

Характеристика Значение
Диапазон частот 100 кГц до 6, 12.75, 20, 26 или 40 ГГц
Разрешение установки частоты 0.001 Гц
Динамический диапазон -20 до +25 дБм, -80 to +25 дБм (опция PE4)
Скорость перестройки частоты 25 мкс
Фазовый шум 1 ГГц: 10 Гц -87 дБн/Гц (-100 дБн/Гц опция LN)
Фазовый шум 1 ГГц: 1 кГц -130 дБн/Гц
Фазовый шум 1 ГГц:20 кГц -145 дБн/Гц
Фазовый шум 1 ГГц:100 кГц -150 дБн/Гц
Гармоники -30 дБн, -55 дБн (опция FILT)
Модуляции AM, ФM, ФM, ИМ, ЛЧМ
Интерфейсы управления Ethernet, GPIB (SCPI v1990), USB

ЛЧМ модуляция: Опция MOD+FS

Параметр Минимальное значение Максимальное значение
Полоса 1 Гц 3% от частоты несущей
Скорость 1 Гц 100 кГц
Ширина импульса 10 мкс До 1 с
Наклон   0.5% / мкс
Режим ЛЧМ Линейный, экспоненциальный, вверх, вниз, двунаправленный

К заказу принимаются модели RFSU6RFSU12RFSU20RFSU26, RFSU40 c диапазоном частот от 100 кГц до 6,12,20,26,40 ГГц соответственно.

Генераторы сигналов серии RFSG12, RFSG20, RFSG26

Аналоговый СВЧ генератор AnaPico RFSG20

Генератор сигналов RFSG20

 

Серия RFSG12, RFSG20, RFSG26 включает в себя набор очень компактных, портативных моделей аналоговых генераторов сигналов, охватывающих диапазон частот от 9 кГц до 26,5 ГГц. Сочетание хорошей чистоты сигнала, быстрого переключения и широкого динамического диапазона делает эти устройства полезными для различных применений.

Опционально, приборы могут работать с внутренним модулем батареи.

Характеристика Значение
Диапазон частот 100 кГц до 12, 20 или 26.5 ГГц
Разрешение установки частоты 0.001 Гц
Динамический диапазон -20 до +15 дБм, -90 до +25 дБм (с опциями PE3 и HP)
Разрешение по мощности 0.01 дБ
Скорость перестройки частоты 400 µs (<30 µs с опцией FS)
Фазовый шум ГГц: 10 Гц -80 дБн/Гц
Фазовый шум 1 ГГц:1 кГц -117 дБн/Гц
Фазовый шум 1 ГГц: 100 кГц -128 дБн/Гц
Фазовый шум 1 ГГц: 10 МГц -150 дБн/Гц
Интерфейсы управления Ethernet, GPIB, USB (SCPI v1999)
Модуляции AM, ЛЧМ, ЧМ, ФМ, ИМ
Свипирование Частота, Список, Мощность

ЛЧМ модуляция:

Параметр Минимальное значение Максимальное значение
Полоса - 10% от частоты несущей
Время шага 10 нс 10 000 мкс
Наклон - 100 МГц/ мкс
Количество частот - 65 000

К заказу принимаются модели RFSG12, RFSG20, RFSG26 c диапазоном частот от 100 кГц до 12,20,26 ГГц соответственно.

Генераторы сигналов серии RFSG2, RFSG4, RFSG6

RFSG2, RFSG4, RFSG6 — это серия аналоговых генераторов радиочастотных сигналов (источник аналоговых сигналов), охватывающая диапазоны радиочастот от 9 кГц до 2, 4 и 6,1 ГГц. Сочетание таких характеристик, как хорошая чистота сигнала, низкий фазовый шум, быстрая скорость переключения и широкий диапазон выходной мощности, а также их очень компактные габариты, малая масса и низкое энергопотребление делают приборы очень удобными для использования в лабораториях, производственных цехах и на открытом воздухе.

Характеристика Значение
Диапазон частот 9 кГц до 2, 4 или 6.1 ГГц
Разрешение установки частоты 0.001 Гц
Динамический диапазон -120 до +17 дБм (с опцией PE3)
Разрешение по мощности 0.01 дБ
Скорость перестройки частоты 400 µs (<30 µs с опцией FS)
Фазовый шум ГГц: 10 Гц -80 дБн/Гц
Фазовый шум 1 ГГц:1 кГц -117 дБн/Гц
Фазовый шум 1 ГГц: 100 кГц -128 дБн/Гц
Фазовый шум 1 ГГц: 10 МГц -150 дБн/Гц
Интерфейсы управления Ethernet, GPIB, USB (SCPI v1999)
Модуляции AM, ЛЧМ, ЧМ, ФМ, ИМ
Свипирование Частота, Список, Мощность

ЛЧМ модуляция:

Параметр Минимальное значение Максимальное значение
Полоса - 10%
Время шага 10 нс 100 мкс
Количество частот - 20 000

К заказу принимаются модели RFSG2, RFSG4, RFSG6 c диапазоном частот от 9 кГц до 2,4,6.1 ГГц соответственно.