Signal Hound VSG25A : Cas d'application dans les scénarios de tests radar

Signal Hound VSG25A : Cas d'application dans les scénarios de test de radar

Les systèmes de radar, en particulier les radars compacts modernes pour les applications automobiles, industrielles et des véhicules aériens sans pilote (VAS), nécessitent des tests rigoureux des composants clés (tels que les récepteurs, les processeurs de signal et les antennes) pour garantir la précision de détection, les performances en termes de portée et la capacité d'antibrouillage. Un fabricant spécialisé de composants de radar a rencontré des défis lors du test de son nouveau récepteur de radar automobile FMCW (onde continue à modulation de fréquence) à 24 GHz : les systèmes de test de radar traditionnels étaient encombrants, coûteux et manquaient de flexibilité dans le réglage des paramètres du signal, rendant difficile la simulation efficace de divers scénarios de signaux de radar réels. Pour résoudre ces problèmes, le fabricant a adopté le générateur de signaux vectoriels Signal Hound VSG25A, tirant parti de sa large couverture de fréquence, de sa haute fidélité du signal et de son intégration transparente avec le logiciel Spike pour construire une plateforme de test de radar flexible et rentable. Ce cas détaille comment le VSG25A prend en charge le test des récepteurs de radar et optimise le flux de travail de R&D.

1. Contexte et défis

Le fabricant développait un récepteur radar automobile FMCW à 24 GHz, qui est essentiel pour les fonctions des systèmes d'assistance à la conduite avancée (ADAS) telles que le contrôle adaptatif de vitesse et l'évitement de collisions. Lors de la phase de test de R & D, l'équipe a rencontré trois défis clés :

• Besoin de génération de signaux FMCW haute fidélité : Le radar FMCW repose sur des signaux modulés en fréquence linéaire pour mesurer la distance et la vitesse. Le système de test devait générer des signaux FMCW à 24 GHz avec une forte linéarité, un faible bruit de phase et des paramètres de modulation précis (par exemple, la bande passante, le taux de chirp). Les générateurs de signaux traditionnels ne couvraient pas la bande 24 GHz ou ne pouvaient pas garantir la linéarité des signaux FMCW, ce qui entraînait une évaluation inexacte des performances du récepteur.

• Difficulté à simuler des scénarios radar complexes: Les radars automobiles réels fonctionnent dans des environnements complexes avec de multiples cibles (par exemple, d'autres véhicules, des piétons) et des interférences (par exemple, d'autres systèmes radar, du bruit RF ambiant). Le montage de test précédent ne pouvait générer que des signaux monochromatiques ou simplement modulés, rendant impossible la simulation de scénarios multi-cibles et d'interférences, qui sont essentiels pour vérifier les capacités d'antagonisme aux interférences et de détection multi-cibles du récepteur.

• Flux de travail de test et analyse de données inefficaces: L'équipement de test discret (générateur de signaux, analyseur de spectre et oscilloscope) nécessitait une configuration manuelle des paramètres et une collation des données. L'ajustement des paramètres du signal FMCW et l'analyse des signaux de sortie du récepteur prenaient beaucoup de temps (chaque itération de test prenait environ 20 minutes), ralentissant sérieusement la vitesse d'itération de la R&D du récepteur radar.

Le fabricant avait urgent besoin d'une solution de test capable de générer des signaux radar haute fidélité, de simuler des scénarios complexes et de rationaliser le flux de travail de test. Après une évaluation complète, le générateur de signaux vectoriels Signal Hound VSG25A (associé à l'analyseur de spectre SA124B) et le logiciel Spike ont été sélectionnés. La couverture de fréquence de 9 kHz à 25 GHz du VSG25A correspond parfaitement à la bande radar de 24 GHz, et son intégration avec le logiciel Spike permet un contrôle unifié et une analyse de données en temps réel.

2. Conception de la solution de test

Le cœur de la solution consiste à utiliser le VSG25A pour générer des signaux radar personnalisés (y compris des signaux FMCW et des signaux complexes multi-cibles/interférences) et à tirer parti de l'intégration transparente avec le logiciel Spike pour réaliser une configuration de signaux unifiée, une collecte de données en temps réel et une analyse automatisée. Le montage de test spécifique et la logique d'intégration sont les suivants:

2.1 Configuration matérielle

Le système de test se compose de quatre composants principaux : un générateur de signaux vectoriels Signal Hound VSG25A, un analyseur de spectre Signal Hound SA124B, un DUT (Dispositif sous test : récepteur radar FMCW à 24 GHz) et une station de travail Windows 10. Le VSG25A est connecté à la station de travail via USB 3.0 pour l'alimentation électrique et la communication de données ; le SA124B est également connecté à la station de travail via USB pour collecter en temps réel les signaux de sortie du DUT. Le port de sortie RF du VSG25A est connecté au port d'entrée RF du DUT (via un atténuateur de 20 dB pour protéger le circuit d'entrée du DUT), et le port de sortie de données du DUT est connecté à la station de travail via un port série pour transmettre les données de distance et de vitesse traitées. Cela forme un système de test en boucle fermée couvrant la génération de signaux radar, le traitement du récepteur et l'analyse de données.

2.2 Intégration logicielle et personnalisation des signaux,

Le logiciel Spike sert de centre de contrôle et d'analyse unifié, réalisant trois fonctions clés en collaboration avec le VSG25A :

• Configuration personnalisée du signal FMCW: Les ingénieurs utilisent l'outil d'édition de forme d'onde arbitraire intégré à Spike pour configurer les paramètres du signal FMCW, y compris la fréquence centrale (24 GHz), la bande passante du chirp (500 MHz), le taux de chirp (100 kHz/s) et la durée du signal. Le logiciel prend en charge l'ajustement en temps réel des paramètres, permettant de générer rapidement des signaux FMCW avec différentes caractéristiques pour tester les performances du récepteur dans diverses conditions de fonctionnement.

• Simulation de scénarios complexes: Grâce à la fonction de combinaison de signaux de Spike, le VSG25A peut générer des signaux composites simulant des scénarios multi-cibles et d'interférence. Par exemple, les ingénieurs peuvent combiner plusieurs signaux FMCW avec différents paramètres de retard et de décalage Doppler pour simuler plusieurs cibles à différentes distances et vitesses, ou ajouter des signaux d'interférence en bande étroite (simulant d'autres systèmes radar) au signal FMCW pour tester la capacité d'antibrouillage du récepteur.

• Analyse conjointe de données en temps réel: Le logiciel Spike affiche simultanément la forme d'onde du signal de sortie du VSG25A, le spectre du signal d'entrée du récepteur collecté par le SA124B et les données de distance/vitesse de sortie de l'équipement sous test (DUT) dans la même interface. Il compare automatiquement les valeurs mesurées du DUT avec les valeurs théoriques (calculées sur la base des paramètres du signal du VSG25A) pour évaluer la précision de détection du récepteur et génère des rapports d'essai d'un clic.

3. Processus de mise en œuvre et scénarios d'essai clés

L'équipe a utilisé le système intégré VSG25A - Spike pour terminer trois scénarios d'essai essentiels du récepteur radar FMCW 24 GHz : l'essai de réponse au signal FMCW, l'essai de détection multi - cibles et l'essai de performance anti - interférence. Le processus de mise en œuvre spécifique est le suivant :

3.1 Essai de réponse au signal FMCW

Ce test vérifie si le récepteur radar peut correctement démoduler le signal FMCW et calculer la distance cible en fonction du signal de battement :

1. Configuration du signal dans Spike: Les ingénieurs ont ouvert le logiciel Spike et ont sélectionné le mode "Forme d'onde arbitraire". Ils ont configuré le VSG25A pour générer un signal FMCW de 24 GHz avec une bande passante de chirp de 500 MHz, une vitesse de chirp de 100 kHz/s et une puissance de sortie de -10 dBm. Simultanément, le logiciel a configuré le SA124B pour collecter des signaux dans la plage de 23,75–24,25 GHz (couvrant la bande passante du signal FMCW) avec une RBW de 100 kHz.

2. Transmission du signal et collecte de la réponse du récepteur: Le VSG25A a envoyé le signal FMCW au DUT. Le récepteur radar a démodulé le signal pour générer un signal de battement (proportionnel à la distance cible) et a transmis les données de distance calculées à la station de travail via le port série. Le logiciel Spike a affiché en temps réel la forme d'onde FMCW du VSG25A et le spectre du signal de battement collecté par le SA124B.,

3. Évaluation de la précision: Les ingénieurs ont comparé la distance mesurée par le récepteur (calculée à partir de la fréquence de battement) avec la distance théorique (dérivée des paramètres de chirp du VSG25A). Les résultats des tests ont montré que l'erreur de mesure de distance du récepteur était inférieure à 0,5%, répondant aux exigences de conception. Spike a automatiquement enregistré les données de test et généré un rapport de performance de réponse.

3.2 Test de détection multi-cibles

Ce test vérifie la capacité du récepteur à distinguer et détecter simultanément plusieurs cibles :

4. Génération de signaux multi-cibles: Dans le logiciel Spike, les ingénieurs ont créé un signal composite composé de trois sous-signaux FMCW, chacun simulant une cible à des distances différentes (50 m, 100 m, 150 m) et des vitesses différentes (0 km/h, 30 km/h, 60 km/h). Les sous-signaux avaient la même fréquence centrale (24 GHz) mais des retards de chirp différents (simulant la distance) et des décalages Doppler différents (simulant la vitesse). Le VSG25A a envoyé le signal composite au DUT avec une puissance de sortie de -15 dBm.,

5. Analyse de détection en temps réel: Le récepteur radar a traité le signal composite et transmis les informations sur la cible détectée (distance, vitesse) à la station de travail. Le logiciel Spike a affiché la forme d'onde du signal composite du VSG25A et la liste des cibles détectées par le récepteur dans la même interface. Les ingénieurs ont pu observer clairement si le récepteur pouvait correctement distinguer les trois cibles sans fausses alarmes ni détections manquées.

6. Optimisation des paramètres: Lors de l'essai, l'équipe a constaté que le récepteur avait du mal à distinguer les cibles à 50 m et 100 m lorsque le rapport signal sur bruit (SNR) était faible. Ils ont ajusté les paramètres du signal du VSG25A (augmentation de la puissance de sortie de 3 dB) via la fonction d'ajustement en temps réel de Spike et ont immédiatement effectué un nouveau test. Le récepteur a ensuite correctement détecté les trois cibles, vérifiant l'efficacité de l'optimisation des paramètres.

3.3 Test de performance anti-interférence

Ce test vérifie la capacité du récepteur à fonctionner normalement sous l'interférence d'autres systèmes radar :

7. Configuration du signal d'interférence: Dans le logiciel Spike, les ingénieurs ont configuré le VSG25A pour générer un signal composite contenant le signal principal FMCW à 24 GHz (simulant la cible) et un signal d'interférence à bande étroite à 24,1 GHz (simulant un autre système radar automobile). La puissance du signal d'interférence a été réglée à 5 dB inférieure à la puissance du signal principal.

8. Évaluation de la résistance à l'interférence: Le VSG25A a envoyé le signal composite au DUT. Le logiciel Spike a surveillé en temps réel les données de distance de sortie du récepteur et le spectre du signal collecté par le SA124B. Les résultats du test ont montré que l'erreur de mesure de distance du récepteur a augmenté de moins de 1 % sous l'interférence, ce qui était dans la plage acceptable. Lorsque la puissance du signal d'interférence a été augmentée pour être égale à la puissance du signal principal, le récepteur a toujours maintenu une détection stable de la cible, démontrant une excellente capacité anti-interférence.,

4. Résultats et valeur fournie

L'application du système intégré VSG25A-Spike a apporté des améliorations significatives au flux de travail de test de R & D du récepteur radar du fabricant :

• Amélioration de 70% de l'efficacité des tests : La configuration unifiée des paramètres et la rétroaction en temps réel des données ont réduit le temps de chaque itération de test de 20 minutes (configuration discrète) à 6 minutes. Les trois scénarios de test principaux ont été terminés en 3 heures, contre 8 heures avec la configuration précédente, accélérant considérablement la vitesse d'itération de R & D.

• Flexibilité accrue des scénarios de test : La capacité du VSG25A à générer des signaux FMCW personnalisés et des signaux d'interférence composites a permis à l'équipe de simuler divers scénarios d'exploitation radar réels, ce qui était impossible avec la configuration de test précédente. Cela a assuré la complétude de la vérification des performances du récepteur, réduisant le risque de défaillances sur le terrain.,

• Réduction des coûts: Le système intégré VSG25A-Spike a remplacé le besoin d'équipements de test radar spécialisés coûteux (qui coûtent plus de 100 000 dollars), réduisant l'investissement initial dans les équipements de test de 60 %. L'opération simplifiée a également réduit le coût de formation des ingénieurs de test, car ils n'avaient besoin de maîtriser qu'une seule interface logicielle.

• Amélioration de la précision des tests: La haute fidélité du signal du VSG25A (faible bruit de phase de -130 dBc/Hz à 24 GHz, décalage de 10 kHz) et la génération de signaux FMCW linéaires ont assuré la précision des signaux de test. La fonction de comparaison et d'enregistrement automatique des données dans le logiciel Spike a réduit les erreurs humaines dans l'analyse des données, améliorant la fiabilité des résultats de test.

5. Principales informations et conclusion

Ce cas démontre la valeur unique du Signal Hound VSG25A dans les scénarios de test radar : sa large couverture de fréquence (jusqu'à 25 GHz) et sa haute fidélité du signal répondent aux exigences principales de la génération de signaux radar haute fréquence, tandis que l'intégration transparente avec le logiciel Spike rationalise le flux de travail de test, réalisant un contrôle unifié, des retours en temps réel et une analyse automatisée. Pour les fabricants de composants radar, en particulier ceux qui développent des radars compacts pour les applications automobiles, industrielles et d'UAV, le VSG25A offre une solution de test flexible, économique et efficace.

Au-delà des tests de radars FMCW à plus de 24 GHz, le VSG25A peut également être appliqué à d'autres bandes de radars (par exemple, les radars automobiles à 77 GHz avec des étenders de fréquence appropriés) et à d'autres types de radars (par exemple, les radars pulsés). Sa polyvalence et son accessibilité en font un choix idéal pour les petits et moyens fabricants, les laboratoires de recherche universitaire et les équipes de R&D engagées dans le développement de la technologie radar. Le succès de ce cas confirme que le VSG25A est un outil puissant pour faire progresser la R&D et les tests de radars, apportant une valeur tangible à l'écosystème de l'industrie des radars.