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Hochfrequenz-Messtechnik So lassen sich Radar-Module mit einem Vektornetzwerk-Analysator ausmessen

Autor / Redakteur: Jean-Pierre Guillemet * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Ein moderner Vektornetzwerkanalysator misst Zeit- und Frequenzbereich eines TR-Moduls einer Radaranlage. Das erleichtert nicht nur den Testaufbau, sondern verbessert auch die Messergebnisse.

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Flexibler Testaufbau: Mit einem VectorStar VNA lassen sich Radaranlagen im Zeit- und Frequenzbereich untersuchen.
Flexibler Testaufbau: Mit einem VectorStar VNA lassen sich Radaranlagen im Zeit- und Frequenzbereich untersuchen.
(Bild: Anritsu)

In einer AESA- (Active-Electronically-Scanned-Array-)Radaranlage ist das sogenannte Transmit-Receiver-(TR-)Modul (Bild 1) so nah wie möglich an den Antennen angebracht. Dieses Modul enthält den Phasenschieber, ein elektronisch gesteuertes Dämpfungsglied für die Formung des Antennendiagramms, einen Leistungsverstärker für den Sendeweg, einen rauscharmen Vorverstärker für den Empfangsweg sowie Zirkulatoren und den Sendeempfangsumschalter (Duplexer).

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HF-Eigenschaften der T/R-Module ermitteln

Oft wird zwischen Duplexer und Vorverstärker noch ein Begrenzer geschaltet, um den empfindlichen Vorverstärker vor zu großen Empfangsleistungen zu schützen. Konfiguriert und getestet wird mit einem Vektornetzwerkanalysator. Häufig zeigen die Leistungsverstärker nur bei gepulster Anregung ihre gewünschten Eigenschaften, da sich das Verhalten während der Pulsdauer ändern kann. Die Pulsbreiten für diese Applikationen variieren zwischen einigen 100 ns und mehreren Mikrosekunden.

Zum Prüfen des Verhaltens dieser gepulsten Komponenten über der Zeit, der sogenannten Pulsprofilmessung, muss der Netzwerkanalysator über eine Zeitauflösung verfügen, die wesentlich höher ist als die Dauer des Pulses. Mit dem Pulse-Test-Set SM 6628 und der PulseView des VectorStar VNAs von Anritsu lassen sich die HF-Eigenschaften der T/R-Module im gepulsten Betrieb zeitlich genau ermitteln.

In der Vergangenheit war für dieses Testverfahren ein sorgfältiger und zeitaufwendiger Aufbau erforderlich. So mussten die Pulse präzise mit einem Oszilloskop konfiguriert werden. Bei falschen Einstellungen traten Fehler auf, welche die Messergebnisse verfälschen konnten. In der Serie VectorStar VNAs sind Tools und/oder Optionen integriert, mit denen ein flexibler Testaufbau möglich ist. Im folgenden Text beschreiben wir die Anwendung dieser Tools und Optionen.

Größere Entfernungen bei höherer Auflösung

Die Radartechnik bietet Funktionen, um größere Entfernungen bei höherer Auflösung abzudecken. Ein Test an leistungsstarken Radaranlagen erfordert eine Reihe unterschiedlichster Messungen, sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich. Dazu gehören das Pulsprofil einschließlich der Pulsanstiegszeiten und Pulsspitzen und die Messung „Gain (Verstärkung) über Frequenz“. Die Messlösung muss eine hohe Auflösung im Zeitbereich bieten (Frequenzgang mit sehr hoher Geschwindigkeit) und einen großen Dynamikbereich bei Leistungsmessungen.

Das folgende Beispiel zeigt einen typischen Verstärker, wie er in Satelliten zur Anwendung kommt messtechnisch charakterisiert. Verstärkungs- (Gain-) und Frequenzgangsmessungen werden im gepulsten Modus durchgeführt und spiegeln die Funktion eines im Satelliten montierter Verstärkers wider.

Ein Radar misst Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung eines Objekts sowie die Entfernung des Objekts vom Sender. Die Messung erfolgt durch Abgleichen der bekannten Werte für Leistung und Frequenz des HF-Impulses, den das Objekt mit der Leistung und der Frequenz des Impulses überträgt, nachdem dieser vom Ziel reflektiert wurde. Außerdem wird die zwischen dem Senden und Empfangen verstrichene Zeit gemessen. Abhängig von den Eigenschaften des gemessenen Ziels, unterscheiden sich die Eigenschaften des Impulses in Bezug auf Frequenz, Modulation und Pulszeit. Für Messungen über eine große Entfernung hinweg sind Hochleistungspulse und eine hohe Empfängerempfindlichkeit gefordert. Außerdem ist die Zeitspanne zwischen den Pulsen größer.

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