Анализ радиолокационных сигналов с демодуляцией

http://blog.teledynelecroy.com/2015/11/analyzing-radar-signals-with.html class=l>Оригинал статьи (eng.)
Перевод с англ. Карданец С.Г.

Современные осциллографы обладают широким набором математических функций, которые могут применяться для исследования сложных радиочастотных сигналов. Рассмотрим такую математическую функцию как демодуляция, применительно к исследованию радиолокационных сигналов. Радар использует радиочастотную энергию, чтобы определить радиус, угол и скорость движения объектов. В таких системах необходимо проводить измерения и анализ модулированных сигналов в полосе частот до нескольких гигагерц, спектр которых меняется во времени. Поэтому в анализе радарных сигналов бывает очень полезно использование математической функции осциллографа – демодуляции. Рассмотрим несколько примеров использования таких измерений.

Для начала - импульсный сигнал радара с несущей частотой 1 ГГц (рис. 1).

Рисунок 1. Пример радиолокационного сигнала с несущей частотой 1 ГГц (щелчок по изображению - увеличение)

В этом примере используются несколько математических операторов. Один из них - демодуляция входящего радиосигнала (математическая функция F1), который выделяет огибающую амплитудно-модулированного сигнала на входе. Другой математический оператор демодуляции применяется для масштабирования осциллограммы (математическая функция F2), наложенного на функцию увеличения (Z1). Осциллограмма Z1 отображает один радио-частотный импульс от входного сигнала. Наконец, в нижней части экрана отображается функция быстрого преобразования Фурье (БПФ) от масштабируемого сигнала (математическая функция F3), показывающая частотные составляющие этого импульса.

В нижней экрана отображается массив измерений демодулированного импульса, включая несущую и частоту модуляции, длительность, скважность, время нарастания/спада, превышения и амплитуды. Это - часть информации, которая может быть извлечена из радиочастотного сигнала, сразу после его демодуляции.

Другой пример радиолокационного сигнала является кодировка Баркера, в котором используется фазовая модуляция вместо амплитудной модуляции (рис. 2).

Рисунок 2. Пример радиолокационного сигнала в кодировке Баркера (щелчок по изображению - увеличение)

Это похоже по форме на радиолокационный сигнал с амплитудной модуляцией из предыдущего примера, но в этом случае мы используем математический оператор демодуляции для получения огибающей фазомодулированного сигнала. Демодулированный сигнал ясно показывает кодировку Баркера. В нижней части рисунка отображается частотный спектр сигнала (математическая функция F3).

Рисунок 3. Пример радиолокационного сигнала с частотной модуляцией (щелчок по изображению - увеличение)

Последний пример - радиолокационный сигнал с линейной частотной модуляцией (рис. 3). Демодулированный сигнал представляет из себя огибающую (осциллограмма F1), которая показывает, что частота модулируется всем импульсом. Частота увеличивается по линейному закону. В этом случае извлекается форма модуляции. Частота демодуляции (осциллограмма F2) показывает частоту как функцию времени, в то время как БПФ (след F3 голубого цвета) показывает значение частоты как магнитуду.

Данные примеры демонстрируют, как с помощью программного пакета математики можно исследовать радиолокационный сигнал. В дальнейшем мы продолжим разбираться в других аспектах исследования сложных радиочастотных сигналов при помощи математических функций.

Автор:  Teledyne LeCroy, перевод с англ. Карданец С.Г. ЗАО «ПриСТ»
Дата публикации:  01.02.2016