Messen und Testen
Automatische Signalanalyse beschleunigt die Entwicklung der Radartechnik
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Charakterisierung des Radarsignals
Vor einer großen Herausforderung stehen Ingenieure bei der Entwicklung von Radarsensoren, die LFMCW-Signale nutzen. Denn Abweichungen der Sendesignale vom idealen Signalverlauf führen zur ungenauen Bestimmung von Geschwindigkeit und Entfernung. Das kann vor allem bei sicherheitsrelevanten Anwendungen verheerende Folgen haben. Wichtige Parameter wie die Frequenzlinearität eines Chirp, dessen Länge und dessen Reproduzierbarkeit innerhalb einer Chirp-Sequenz müssen verifiziert werden.
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Charakterisieren lassen sich derartige Signale mit sich schnell ändernden Frequenzen und großer Bandbreite mit Hilfe der Transientenanalyse, einer Signalverlaufsanalyse im Zeitbereich. Dafür eignet sich zum Beispiel ein Spektrumanalysator wie der R&S FSW von Rohde & Schwarz (Bild 3), der auf der Automotive Testing Expo in Stuttgart (Halle 1, Stand 1956) zu sehen sein wird. Dieser bietet speziell für Radaranwendungen eine Option zur Transientenanalyse. Dabei werden lineare FM-Chirp-Folgen automatisch detektiert und analysiert. Wichtige Chirp-Parameter wie Steigung (Chirp Rate), Sendedauer (Chirp Length) und Linearitätsabweichung (Chirp Rate Deviation) werden in einer Ergebnistabelle angezeigt, so dass die manuelle Auswertung über Marker-Funktionen nicht mehr notwendig ist. Das Kernstück dieses Verfahrens ist die I/Q-basierte Datenanalyse. Durch die vollständige Aufzeichnung und Speicherung der I/Q-Daten kann ein Analysebereich hinsichtlich Frequenz, Messbandbreite und Aufnahmezeit bestimmt werden. Die Ergebnisse lassen sich grafisch anzeigen. Dadurch wird die Analyse effizienter und die Anzeige übersichtlicher. Die Größe dieses Bereichs legt fest, wie viele Chirps später vermessen und deren Linearitätsabweichungen bezogen auf einen idealen Chirp in einer Ergebnistabelle angezeigt werden. Dabei ist die maximale Messzeit umso kleiner, je größer die Messbandbreite gewählt wird. Darüber hinaus lässt sich ein zeitliches Fenster definieren, um eventuelle Einschwingvorgänge bei der Messung zu vernachlässigen. Die Bestimmung eines solchen idealen Chirp erfolgt durch die Messung der durchschnittlichen Chirp-Rate und der Leistung.
Die Analyse der Radarsignale erfolgt bereits während der Messungen, da die I/Q-Daten asynchron aufgenommen und ausgewertet werden. Vor allem bei Signalen großer Bandbreite oder bei langen Messzeiten lässt sich somit die Analysedauer deutlich verkürzen. Zur Anzeige der Messergebnisse stehen dem Anwender verschiedene Darstellungsmöglichkeiten zur Verfügung:
- HF-Spektrum,
- Amplituden-, Frequenz- und Phasenmodulation über der Zeit.
Diese können gleichzeitig angezeigt werden. Der Spektrumanalysator bildet den gesamten Datenspeicher, einen benutzerdefinierten Ausschnitt oder auch einzelne Chirps ab.
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