Keysight W1905 レーダー・モデル・ライブラリ · 2019. 12. 4. · テクチャーの信頼性の高い調査、開発用ハードウェアのテストやプロトタイプ

Keysight W1905レーダー・モデル・ライブラリレーダー /EWのデザインから検証／テストまでの時間を大幅に短縮

Data Sheet

レーダー /EWのデザインから検証／テストまでの時間を大幅に短縮

W1905 レーダー・モデル・ライブラリは、レーダー／電子戦(EW)システムをデザイン／テストするためのシミュレーション・リファレンス・ライブラリです。システムレベルのモデリングソフトウェアSystemVueのオプションとして提供されています。

今日のレーダー /EWシステムは非常に複雑で、さまざまな最先端テクノロジーを搭載した複雑なアーキテクチャーを採用し、さまざまなターゲットを追跡、検出、識別するために、航空機、衛星、船舶など、幅広いプラットフォームに搭載されています。さらに、干渉、ジャミング／欺瞞、クラッター、さまざまなターゲットのレーダー・クロス・セクションが存在する可能性があり、多様な動作環境で動作する必要があります。

開発時間を短縮してコストを削減するために、SystemVueレーダーライブラリでは、110種類の高度にパラメータ化されたシミュレーションブロックと90種類の上位レベルのリファレンス・デザイン・ワークスペースが提供されています。このため、実用的なレーダー /EWシステムのシナリオを作成できます。これらのシナリオには、レーダー /EW信号の作成／処理、環境の影響（クラッター、ジャミング、干渉、ターゲットなど）、シミュレートしたプラットフォームやターゲットハードウェア固有のパラメータを含めることができます。レーダー /EWシステムのコンセプトだけでなく、配備環境全体もシミュレートできるので、開発時間を大幅に短縮できます。また、レーダー /EWシステムの開発でプロトタイプを迅速に作成できます。

W1905 レーダー・モデル・ライブラリは主に、概念的なレーダー /EWシステムとその動作環境を直接モデリング／シミュレートするために構造化されていますが、開発用ハードウェアのデザイン／検証／テストに使用することもできます。W1905 ブロックセットとサンプルワークスペースはアルゴリズム・リファレンス・デザインおよびアーキテクチャー・リファレンス・デザインとして機能するので、さまざまな信号条件、環境シナリオでレーダー /EW性能を検証することができます。オープンなモデリング環境（MATLAB、C++、VHDL、テスト機器）を維持しながらさまざまな環境の影響を考慮でき、高価な屋外レンジテストやハードウェアシミュレータは必要ありません。そのため、レーダー /EWアーキテクチャーの信頼性の高い調査、開発用ハードウェアのテストやプロトタイプ作成、さまざまな概念的な動作での運用結果のシミュレーションを行うことができます。

はじめに

主な利点

– モデルベースのプラットフォームの使用とマルチフォーマットのIPの統合により、レーダー /EWのモデリングプロセスを効率化できます。

– より早い段階でのクロスドメイン解析／検証により、RF-DSPアーキテクチャーの統合のリスクを低減できます。

– アルゴリズムやシステムを現実的な複雑なシナリオで検証できます。 – 検証済みのテンプレートとブロックレベルのリファレンスデザインから始めることにより、シミュレーションのセットアップ時間を短縮できます。

– 広帯域テスト／測定機器を使用して、シミュレーションから直接、広帯域レーダー /EW波形やシナリオを作成できます。

– プロセス全体を通して、既存のIPとテスト資産を活用できます。

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「シナリオフレームワーク」シミュレーション手法では、モノスタティック方式の地上配備のシステムから、マルチ入力マルチ出力(MIMO)

レーダーなどのより複雑なマルチスタティック方式のフェーズド・アレイ・システムまで、どのようなシステムでもモデル化できます。

– モデリングフレームワークは、地球中心慣性座標系(ECI)でのレーダー送信／受信プラットフォームと複数のターゲットの運動をサポートしています。

– 異なるシステム用に複数のアンテナアレイをフレームワークに設定することもでき

ます。 – また、高度なレーダー /EWシナリオと複雑なターゲットモデリングを組み合わせて使用することもできます。

シナリオフレームワークを使用したシミュレーション例を図1に示します。続きは11ページを参照してください。

図1.　新しいシミュレーション手法であるシナリオ・フレームワーク・シミュレーションのブロック図です。 3つのレイヤーがあります。

Tx移動プラットフォーム - 1:N

Txアンテナ位置 - 1:N

信号源レシーバー表示／測定

移動ターゲット

干渉

クラッター

ジャミングビームフォーマー

ビームフォーマー

Rxアンテナ位置 - 1:M

多重散乱を伴う移動ターゲット：1:K

Rx移動プラットフォーム - 1:M

3. プラットフォームのセットアップ（軌跡レイヤー）

2. アンテナのセットアップ（アンテナレイヤー）

1. データフローのセットアップ（シグナリングレイヤー）

軌跡レイヤー（図1 橙色の枠内）：すべてのトランスミッター、レシーバー、ターゲットの位置を3

次元位置空間、速度空間、加速度空間で示します。

アンテナレイヤー（図1 緑色の枠内）：アンテナ／フェーズドアレイの回転姿勢（ピッチ、ヨー、ロール）／ビームフォーミング方向をトラッキングします。フェーズドアレイは真のアレイです。

信号レイヤー（図1 青色の枠内）：従来のベースバンドの信号処理経路でW1905のブロックや測定器リンクだけでなく、MATLAB/C++/HDL/RFモデルを含めることができます。

サポートされるアプリケーション

W1905 レーダー・モデル・ライブラリには、デザインテンプレートやリファレンスデザインとして使用できる90種類を超えるサンプルがあります。最初から作成しなくても、これらのブロックレベルのシステムを変更して、アルゴリズム、環境、測定機能を設定することができます。

W1905ライブラリのアプリケーション

– システム構成の検討と実現性の迅速な評価 – 正確なレーダー・システム・アーキテクチャーとシナリオ解析 – ベースバンド信号処理ハードウェアデザイン用のアルゴリズムリファレンスとテストベクターの作成

– レシーバーテスト用の現実的に劣化させたベースバンド/RF信号の作成 – レーダー /EWテスト信号の作成、処理、解析 – 現実的なRF効果、クラッター、RCS、直接測定したターゲットからの反射波形を付加可能 – 既存の演算、HDL、C++アルゴリズムを活用可能 – ハードウェアのテストでも、SystemVueと同じ環境、IPを利用可能 – 高価なチャンバー、ハードウェアエミュレータ、フェーダー、デザインの早い段階でのフィールドテストの必要性が低減

– シミュレーションによるシナリオ解析により、初期開発工数やスクリプト作成工数を削減 – ターゲットFPGA/ASICの実装前にアルゴリズムを検証できるので、時間を節約可能 – シミュレーションツールと汎用測定器の組み合わせで多様なテストに対応できるため、コストを最小限に抑えることが可能

W1905 レーダー・モデル・ライブラリの対象者

– 防衛／規制機関／民生／航空電子／医療／自動車／研究／学術／コンサルティングアプリケーション分野のレーダーシステムのデザイナー

– 敵のレーダートポロジーをモデル化してジャミング／カウンターシナリオを実現するための作業リファレンスとしてW1905ライブラリを使用したいEW

システムのデザイナー – 複雑な波形を作成して、レーダー /

EWシステムの性能を解析したいシステムのテストエンジニア

新しいシミュレーション手法


モデリング

W1905ライブラリには110種類を超えるモデルがあります。主なモデルを表1に示します。W1905には、プラットフォームによるフェーズドアレイ/

AESAアーキテクチャーのモデリング／デザインをサポートするW1720フェーズド・アレイ・ビームフォーミング・キットも内蔵されています。

表1.　W1905 レーダー・モデル・ライブラリには、一般的なレーダーアーキテクチャーを評価するためのモデル、処理ブロック、測定機能が豊富に含まれています。

OSとシミュレータモデルサポートされる動作信号源 CWパルス、LFM、NLFM、FMCW、バイナリー位

相コード化(Barker)、多相コード化（ZCCode、Frank）、PolyTime、FSK HP、任意のPRN

DDS、UWB、SFR、SAR、フェーズドアレイ、MIMO

RFの動作 Tx/Rxフロントエンド、PA、LNA、フィルター DUC、DDC、ADC、DAC、T/RモジュールアンテナアンテナTx/Rx フェーズド・アレイ・アンテナ、Tx/Rx

環境クラッター、ジャミング、干渉 – 移動ターゲット、多重散乱RCS – Analytical Graphics, Inc.(AGI)社のSTKソフトウェアへのリンク（オプション）

EW 探索、EP、ES、EA レシーバー、DOA、ダイナミック信号作成、DRFM

信号処理パルス圧縮／探索／追跡、CFAR、MTI、MTD STAP、SF処理、ビームフォーミング、アダプティブ・フェーズド・アレイ受信

測定波形、スペクトラム、群遅延画像表示、検出確率、フォールスアラームレート、距離／速度計算、アンテナパターン2D/3D

移動プラットフォーム移動プラットフォームTx/Rx

システム CWパルス、パルスドップラー、UWBFMCW、SFR、SAR

フェーズドアレイ、MIMO

SV 2016.08のアップデート Keysight N5193A UXGへのパルス記述子ワード (PDW)の出力

EWシナリオの作成

レーダー /EWシステムは、W1905ライブラリのリファレンスモデル（表1）とユーザー独自の知的財産(IP)を使用してデザインされます。使いやすいSystemVue GUIを使用して、既存のC++、MATLAB、VHDL/Verilogの浮動小数点フォーマットのモデルと、グラフィック信号処理ブロックやブロックレベルのRFサブ回路を組み合わせることができます。このため、別の人が作成したコンポーネントをシステムレベルで統合／テストして、開発プロセスを通して継続的に性能を検証することができます。


信号源モデル

– 基本波形として、CWパルス、LFM、NLFM、FMCW、バイナリー位相コード化(Barker)、多相コード化（ZCCode、Frank）、PolyTime、FSK、任意のPRNがあります。

– EW/レーダー用のランタイムパラメータを持つ動的パルスの作成

– UWB、SAR、SFR、フェーズドアレイ、MIMOに対応する高度なシステムの

サポート – テストのための電子攻撃(EA)、電子支援(ES)、電子防護(EP)のサポート

図2.　“SignalX”モデルを使用すれば、動的パルスのオフセットやジッタをレーダー信号にコード化できるので、混雑した信号環境での現実的なシステムの評価に最適です。

図3.　複数のRCSターゲットや散乱を伴う基準信号の作成は、テスト／測定のためのシミュレーションと波形作成の両方に有用です。

ターゲットモデル

– 主要なパラメータ – ターゲットの位置(LLA)、初期範囲、速度、加速度

– RCSタイプ（単一ポイント／多重散乱） – 放射パターン（ユニフォーム、コサイン、パラボリック、三角、円、2乗余弦、テイラーで指定）、またはEMProなどの電磁界ソフトウェアによるプリシミュレーション結果からインポートされたユーザー定義パターン

信号源モデル

・パルス信号発生器・リニアFMパルス波形(LFM)・ノンリニアFM波形(NLFM)・バイナリー位相コード化(Barker)・多相コード化（Frank、P-Code、ZC)

・連続波(CW)・ FMCW・ウルトラワイドバンド(UWV)・ステップ周波数源・ SAR信号源・動的パルス(SignalX)

FMCW Signals: A, Waveforms B, Frequency vs Time

Dynamic Pulse Signal: Waveform with Dynamic PRI

移動ターゲットモデル

・地表面効果・大気損失・さまざまなRCSタイプ・システム損失・地表反射・偏波・誘電効果・軌跡

多重散乱のサポート


モード

– サーチおよびトラッキング – 移動ターゲットシナリオのサポート

アンテナパターン

– 定義済み：ユニフォーム、コサイン、パラボリック、三角、円、2乗余弦、テイラー

– ユーザー定義：AntennaPatternArrayパラメータは、EMProなどの3次元電磁界ソフトウェアからのインポートに使用します

走査パターン

– 円形走査、双方向セクター走査、単方向セクター走査、双方向ラスター走査、単方向ラスター走査。

図4.　一般的なパターンの3次元環境をスキャンするアンテナ・シミュレーション・モデルは、探索、追跡、イメージングの各動作モードのカバレージ、検出マージン、遅延をモデル化するのに有用です。

図5.　フェーズド・アレイ・アンテナのシミュレーションモデルを使用すれば、動的な移動環境でのビームフォーミングや統計的な現象をシステムレベルでモデル化でき、シミュレーション中の信号全体、サイドローブ、クラッター、ジャマーレベルを設定できます。このモデルは、検出確率(Pd)などのシステムレベルも評価できます。

モード

– リニアアレイ – 2次元プレーナーアレイ

アレイ・アンテナ・パターン

– ユーザー定義のパターン：

AntennaPatternArrayパラメータでは、UserDefinedPatternのAntennaPatternArrayを使用して、任意のアンテナユニットの形状を指定できます

– 計算されたパターンは、ユニフォーム、コサイン、パラボリック、三角、円、2乗余弦、テイラーをサポートしています

W1905には、プラットフォームによるフェーズドアレイのデザインや使用をサポートするW1720フェーズド・アレイ・ビームフォーミング・キットも内蔵されています

アンテナモデル、Tx/Rx

フェーズド・アレイ・モデル、Tx/Rx

アンテナモデル

アンテナ・パターン・スキャン：円

アンテナ・パターン・スキャン：ラスター

インポートされたアンテナパターン

移動ターゲットモデル・地表面効果・大気損失・さまざまなRCSタイプ・システム損失・地表反射・偏波・誘電効果・軌跡

多重散乱のサポート


– このモデルでは、デジタル・ビームフォーミング・アーキテクチャーの採用により、以下にリストされているさまざまなアレイ信号処理手法を使用して、レーダー性能を高めることができます

– 受信時にビームを再度デジタルステアリングすることにより、探索占有率が向上

– アダプティブキャンセレーションにより、ジャマーと電磁波障害(EMI)を軽減

– 高分解能の到来角推定によりターゲット、ジャマー解析制度が向上

図6.　アダプティブ・デジタル・ビームフォーマー・シミュレーション・モデルでは、特定の角度の方向からの干渉／ジャミング源を無効にするためのビーム形状の変更機能など、フェーズドアレイの動的な動作を考慮できます。

クラッターのモデリング

– コヒーレント／ノンコヒーレント相関クラッターのモデリング

– Rayleigh、Log Normal、Weibull、K確率分布関数のサポート。Kクラッターは主に海面に使用されます

– ガウス分布、コーシー分布、all pole PSD

図7.　ターゲット検出アプリケーションの例。ターゲットエコーが強いKクラッターに埋もれている場合でも、レーダー信号処理によって移動ターゲットを検出できます。

クラッターモデル

アダプティブ・デジタル・ビームフォーミング

アダプティブ・デジタル・ビームフォーマー (ADBF)モデルADBFなしの場合のレーダー出力

ADBFありの場合のレーダー出力

θ＝30°、φ＝0 にあるターゲット

レーダーの ADBF

θ＝90°、φ＝0 にあるジャマー

波形

ヒストグラム

検出されたKクラッター信号


レーダー測定

– 基本的な測定：波形、スペクトラム、S/N比 – 高度な測定：検出確率、フォールアラーム確率

– 距離、速度、加速度のパラメータ計算 – アンテナパターン測定 – レンジドップラー平面上の3次元プロット

図8.　W1905ライブラリは、フォールス・アラーム・レート対信号／クラッター比などの一般的な測定のアルゴリズムを提供しています。また、MathWorks社のMATLAB、キーサイトの89600 VSAソフトウェアと統合できます。

図9.　これらのレンジビンのプロットで、移動目標識別装置(MTI)処理ありの場合となしの場合のクラッターやビームフォーミングの影響を確認できます。

レーダー測定

送信信号ターゲット反射信号クラッターを含むターゲット反射信号

フォールス・アラーム・レート対SCR

3次元アンテナパターン

MTI処理前のレンジドップラー



検出確率対SCR

レーダー測定：基本的な測定：波形、スペクトラム、SNR。高度な測定：検出確率、フォールアラーム確率、パラメータ計算、アンテナパターン


SystemVueはさまざまなレーダー /EWシステムを外部環境と一緒にモデル化、デザイン、検証することができるシミュレーションプラットフォームです。SystemVueシミュレーションの代表的なアプリケーションについては、2ページを参照してください。ユーザーが作成したモデルとSystemVueが提供するモデルの両方が使用できますので、さまざまなレーダー /EW

システムを構築してシミュレートすることができます。

W1905ライブラリでサポートされている代表的なレーダー /EWテクノロジー：

– 連続波(CW)レーダーのモデリングとシミュレーション

– 自動車アプリケーションで広く用いられている、周波数変調連続波(FMCW)レーダー

– パルスド・レーダー・シミュレーション – パルスドドップラー (PD)レーダーのアーキテクチャー（空中、地上、海上環境アプリケーション用）

– ウルトラワイドバンド(UWB)レーダー、広帯域レシーバー

– ラスターイメージング／マッピングが可能な合成開口レーダー (SAR)

– 地中／壁面探査アプリケーション向けのステップ周波数レーダー (SFR)

– パッシブ／アクティブアレイ用のフェーズド・アレイ・レーダーおよびデジタル・アレイ・レーダー (DAR)

– レンジ分解能と信頼性が向上したMIMO

レーダー – マルチスタティックレーダーのシミュレーションおよび機能

図10.　このパルスド・ドップラー・アプリケーションの例では、高速フーリエ変換(FFT)のビンサイズの3つの値に対してPd対ターゲット距離（感度の指標）をプロファイリングしています。

例：パルス・ドップラー・レーダー

– トランスミッター、探索環境、RFレシーバー、シグナルプロセッサ、性能測定がデザインに含まれています。

– RF検討と信号処理アルゴリズム検討の両方に対応するテンプレートとして使用できます。

– 最初に、波形解析を行うことができます（波形プロットを参照）。ターゲット反射、受信信号、PD信号処理後に検出されたターゲット、CFAR出力が表示されます。

– また、レンジドップラー平面上の3次元プロットによって、信号処理アルゴリズムを解析することもできます。

– システムの性能は検出確率によって測定できます。3つの曲線は、シグナルプロセッサの異なるFFTサイズでの検出確率対距離をプロファイリングしています。

シミュレーション例とアプリケーション例

PDレーダーシステムのデザイン

トランスミッター環境 RFレシーバー信号処理


– 10 GHzの中心周波数、24.13 MHzの帯域幅、1.667 msのRPIのXバンドを使用します。

– SARテスト信号を作成できます。多次元信号処理機能を備えたSARレシーバーも提供されます。

– 図からわかるように、信号処理により、クラッターに埋もれているターゲットも検出できます。

図11.　このSARの例からは、2次元のパルス圧縮により、これまでクラッターによって隠れていたターゲットが表示されることがわかります。

– SystemVueは、FM信号源、ターゲット、レシーバー、信号処理、測定などの車載用レーダーのアーキテクチャーをサポートしています。

– 車載用レーダーのデザインテンプレートとして使用できます。デザインのモデルをMATLABコードまたはCコードのユーザー独自のIPに置き換えることができます。

– 伝送測定には、周波数対時間の曲線を表示するための波形、スペクトラム、群遅延が含まれています。

– レンジドップラー平面上の3次元プロットにより、信号処理アルゴリズムを簡単に解析できます。

– 距離と速度の計算が直接表示されるので、デザイン品質の指標になります。

図12.　SystemVueでは、自動車アプリケーション向けにFMCWをサポートしています。アレイアンテナを搭載したシステムのモデリングも可能です。この画像では、FMCW波形がKeysight 89600 VSAソフトウェアを使用して表示されています。テスト信号と同様に、SystemVueシミュレーションに使用できます。

例：合成開口レーダー (SAR)

例：車載用レーダー (FMCW)

SARシミュレーション

レーダーエコーの作成

整合フィルター

クロスレンジ整合フィルター

受信したターゲットの画像(I)

受信したターゲットの画像(Q)

信号処理による抽出ポイントのターゲット

2次元プロットの抽出ポイントのターゲット

レンジ方向のパルス圧縮

クロスレンジ方向のパルス圧縮

FMCWシステムシミュレーション

トランスミッター

MTD出力

距離速度

速度

距離

環境レシーバー距離／速度計算信号処理


図13を左から右へと見ていくと、リニア周波数変調(LFM)パルスを作成し、2000 m離れた所にある速度100 m/sのターゲットに向けてRF

トランシーバーアーキテクチャーによってアップコンバートされています。RFトランシーバーは、非線形アナログ効果を考慮するサブ回路内のRFシステムシミュレーターによって特性評価され、その後、システムレベル（データフロー）解析に受け渡されます。レーダークラッターが考慮されています。ターゲットから戻ってくるエコーは、レシーバーでの追加のレーダー信号の処理によって検出されます（回路図の右下）。最後に、システムの性能を示す検出確率(Pd)が測定されます。

このようなリファレンスデザインは、他のシステムのデザインにテンプレートとして簡単に再利用できます。ユーザーは、モデルを独自のRFアーキテクチャーまたはベースバンド信号処理アルゴリズムに置き換えて、再テストするだけです。

図13.　この例では、2つのドメインにわたってRF-DSP協調アーキテクチャーを検証しています。

RF-DSPコ・シミュレーションの例

RF回路

例：RF-DSP協調検証


シナリオフレームワークによる移動プラットフォームのモデリング

移動する航空機、衛星、船舶に搭載されるプラットフォーム／ターゲットのモデリング

W1905 レーダー・モデル・ライブラリは、レーダー /EWシナリオを3次元座標でモデリングするためのスケマティックベースのフレームワークを提供します。各コンポーネントのパラメータを設定することで、システム内の各トランスミッター、レシーバー、ターゲットの位置、速度、回転、ビームフォーミング方向を定義できます。複数のオブジェクトがデータの「配列」またはワイヤーの「バス」としてレンダリングされるため、複数のオブジェクトへのスケーリングが容易に行えます。

SystemVueは、これらの情報に基づいて、遅延、ドップラーシフト、反射振幅などの2次的な値を求め（ビーム方向とサイドローブレベルを考慮）、必要に応じて信号処理レイヤーの信号を変更します。この「フレームワーク」は、航空機、船舶、衛星などの移動するレーダープラットフォームの安定した基本性能をモデリングするのに不可欠で、完全にスクリプト化できます。

この空間情報の一部をより視覚的にレンダリングするために他のソフトウェアアプリケーションを使用することもできますが、SystemVue

では1つのプラットフォーム内のコックピットとAPIを使用して、膨大な数のオブジェクトの基本的な3次元モデリングを行うことができます。このため、アクティブ信号処理と、最小限のオーバーヘッドとソフトウェアライセンスで、マルチスタティックな移動シナリオを作成できます。SystemVueのW1905ライブラリでは、C++、.m、HDLへのポリモフィック・モデリング・インタフェースも利用しながら3次元シナリオのモデリングを行えます。さらに優れたRFモデリングの統合や、測定器への接続、入出力可能なAPIなどを合わせて利用することができます。最高の3次元モデリングを実現するために、SystemVueでは、Analytical Graphics,

Inc.社のSTKなどの外部ソフトウェアにリンクすることもできます（15ページを参照）。

図14.　この例は、軌跡、ビームフォーミング、信号処理用のモデリングレイヤーを使用した3次元シナリオのモデリングです。

図14のモデリングレイヤー

1. 軌跡レイヤー（薄緑色の網掛け部分）：すべてのトランスミッター、レシーバー、ターゲットの位置を3次元位置空間、速度空間、加速度空間で示します。

2. アンテナレイヤー（橙色の網掛け部分）：アンテナ／フェーズドアレイの回転姿勢（ピッチ、ヨー、ロール）／ビームフォーミング方向をトラッキングします。フェーズドアレイは真のアレイです。

3. 信号レイヤー（水色の網掛け部分）：従来のベースバンドの信号処理経路で、W1905のブロックや測定器リンクだけでなく、MATLAB/C++/HDL/RFモデルを含めることができます。

軌跡レイヤー

航空機、衛星、船舶に搭載されるレーダーシステムのシミュレーション

アンテナレイヤー

信号レイヤー

他MTIなし MTDあり MTIあり

検出確率100 %

アンテナTxセットアップ

トランスミッターアンテナTx

クラッター

ターゲットアンテナRx

シグナルプロセッサジャミング／干渉

検出率測定

アンテナRxセットアップ

MTDあり


統合環境

– さまざまな測定器 – DUT

– テスト環境、クラッター、干渉、ターゲット、RCS

RFアーキテクチャーに関する考慮事項

– 非線形性を備えた複雑なHPA

– 低雑音PA

– 位相/周波数誤差およびノイズ／位相雑音

複雑な波形

– 新しい規格で求められる波形 – レーダー、EW

– 軍事通信、衛星通信

システム性能

– フォールス・アラーム・レート、検出確率 – 距離／速度推定

システムテストのための統合および制御

– カスタム波形 – 高度な測定 – 自動テスト

図15.　SystemVueをハードウェア・テスト・システムのコアシステムとして使用しています。

テストスケジュールの制御

測定器の設定

高度な信号作成

DUTの設定

DUT出力の捕捉

DUCなし

DUCあり

Infiniium 90000/M939xA/M9703A

信号発生器

シグナル・アナライザ／オシロスコープ

基準レシーバー

高度な測定

測定器の連携に欠かせないSystemVueの利点


SystemVueではシミュレーションに使用したスティミュラス信号を信号発生器/AWGにダウンロードしたり、スペクトラム・アナライザやオシロスコープ、デジタイザでキャプチャーした信号をシミュレーションに取り込むことも可能です。このような測定器との接続を利用することで、テスト信号を測定対象にすばやく与えることができます。また、測定した信号をシミュレーションに取り込んで、信号処理アルゴリズムを実環境の信号で検証することができます。SystemVueをKeysight Command Expertソフトウェアと統合すれば、スクリプトを作成することもできます。

SystemVueは、C#、Microsoft Excel/Visual

Basic、MATLAB、LabVIEWなどの外部アプリケーションから制御できます。このため、外部プログラムからSystemVueの機能を利用することが可能で、繰り返しの検証作業を自動化することができます。

図16.　シミュレーションに使用した信号のダウンロード、また測定した信号のシミュレーションへの取り込みが可能です。

テスト／測定アプリケーションでのW1905の使用

– レーダー /EW信号は、SystemVueシミュレーションで作成して、任意波形発生器（M8190Aなど）やRFベクトル信号発生器（N5182BやM9381Aなど）にダウンロードすることができます。

– キーサイトのシグナル・アナライザやデジタイザ（M9703デジタイザやInfiniumシリーズオシロスコープ、Xシリーズシグナル・アナライザなど）で測定した生の波形をSystemVueに戻して、詳細に解析したり、高度なレシーバー測定を行うことができます。

SystemVue

SystemVueからダウンロード

オプション：SystemVueへのアップロード

被試験ハードウェア・デバイスの測定

レーダ・モデル

クラッタ、雑音、干渉

ベースバンド・パターン・ジェネレータベースバンド任意波形発生器 RF信号発生器

RFシグナル・アナライザロジック・アナライザ、オシロスコープVSAソフトウェア

RFトランスミッタRFレシーバ

ベースバンドDSP/FPGA


図17.　SystemVueのシミュレーションプラットフォームを利用すれば、レーダー・システム・アーキテクチャーのモデリングのみらず、EA、EP、ESアプリケーションなどの電子戦シナリオの他のコンポーネントをモデリングすることもできます。

図18.　SystemVueの数GHzの複合マルチエミッター信号の作成機能は、アルゴリズムとハードウェアのデザインの検証に欠かせません。上側：SystemVueにて、マルチエミッター信号を作成しAWGにダウンロード、AWGよりIQ信号を信号源に入力しRF信号を出力しています。下側：捕捉された信号は、RWRのアルゴリズムをテストするためにSystemVueに送られ、未知のコンポジット信号がパルス繰り返し間隔(PRI)の異なる3つの基本的なレーダー信号に分解されています。

システム解析

– アルゴリズム開発：ベースバンド/RFデザイン

– テスト統合

汎用EWテスト信号の作成

– 波形シーケンス構成機能 – 使いやすさ – 長いAWG波形 – 信号コンバイナー – チャンネルモデル

代表的なEA/EP/ESアプリケーション

– レーダー警戒受信機 – 方位角 – ジャマー用のDRFM

EW開発用プラットフォーム

差動I/Q信号

RWR入力の波形

M8267D、オプション016

・ EW信号処理：RWR、AOD、DRFM

VSAリンク

RWRレシーバー


レシーバー

レーダー

干渉

クラッタージャミング／欺瞞信号

ターゲット（EWあり）

ターゲット


図19.　EA、電子妨害装置(ECM)、DRFMテストプラットフォームの例。

ECMとRGPOとDRFM

レーダー：EWテストプラットフォーム

デジタルメモリ

TX信号ターゲット

ターゲット反射

受信レーダー

RGPOなしの成功した検出

RGPOが原因で失敗した検出

信号処理

信号処理

ECM システム

遅延

図19のデジタルRFメモリ(DRFM)のアプリケーション例からは、ジャミングのレーダーレシーバーの性能への影響を短時間でモデリングできることがわかります。

– 左上端のレーダートラスミッターは、LFM

パルスを送信して、ターゲットを照射しています。

– EWシステム（一番上）では、DRFMアルゴリズムと距離欺瞞(Range Gate Pull Off)が組み合わせて用いられています。EWシステムは、レーダー信号を受信し、ダウンコンバートし、ADCによってサンプリングします。サンプリングされたレーダー信号は、振幅、位相、搬送波周波数を変更され、元のレーダー信号とコヒーレントな欺瞞信号として再送信されます。

– レーダーレシーバーで、ターゲット反射がEWシステムによってジャミングされています。レーダーレシーバーでの信号処理により、DRFMからの欺瞞信号を検出して回避することができます。ただし、欺瞞信号は元のレーダー伝送信号とコヒーレントなので、信号処理が追加されていないレーダーではターゲットを正しく検出できません。

– EDAプラットフォームのSystemVueは、レーダーであるかレーダー対策であるかに関わらず、目的のアルゴリズムやハードウェアのデザインに使用できます。このシナリオのその他の機能コンポーネントもモデル化する必要があります。W1905 レーダー・モデル・ライブラリを使用すれば、他のコンポーネントのモデリング時間を短縮して、開発工数を削減することができます。図20.　レーダー、衛星通信、地上波リンクの高度なシナリオのモデリングでは、SystemVueをAnalytical

Graphics, Inc.(AGI)社のSTKと統合することができます。

図20の例では、3次元地形データベース上のバーチャル・フライト・シナリオのフェージング、遅延、ドップラーシフトなどのパラメータが、AGI STK 10からSystemVue W1905ライブラリのフェージング／ターゲット／クラッターモデルに渡されています。詳細については、アプリケーションノート(5991-1254JAJP)を参照してください。

地形データベース

SystemVue<>STKレーダーインタフェース

STKインタフェース



STKチャネル

Cx チャープ

Tx 出力

レシーバーモデル

Tx/Rxへの

共通のLO

チャープ

基準信号パルス圧縮

コヒーレント積分

位相雑音

ウェーブゲート

ターゲット

探索

探索 (Y/N)?

検出確率

ターゲット

追跡距離

位相雑音掃引

レーダー信号処理


まとめ

SystemVue W1905 レーダー・モデル・ライブラリを使用すれば、最新のレーダー /EWシステムのデザイナーは、高度にパラメータ化されたシミュレーションブロックと上位レベルのリファレンス・デザイン・ワークスペースを使用して、実用的なレーダー /EWシステムのシナリオを作成することができます。このため、開発時間を短縮して、コストを削減することができます。これまでにない開発スピードを実現し、レーダー /EWシステムの開発でプロトタイプを迅速に作成できます。

SystemVueの詳細については、以下のウェブサイトをご覧ください。

製品情報http://www.keysight.co.jp/find/eesof-systemvue

製品構成http://www.keysight.co.jp/find/eesof-systemvue-configs

30日間の試用版の請求http://www.keysight.co.jp/find/eesof-systemvue-evaluation

ダウンロードhttp://www.keysight.co.jp/find/eesof-systemvue-latest-downloads

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Keysight W1905 レーダー・モデル・ライブラリ · 2019. 12. 4. · テクチャーの信頼性の高い調査、開発用ハードウェアのテストやプロトタイプ