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EDA/SW/T&M
RADAR
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- ELETTRONICA OGGI 441 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2014
più tempo al ciclo di misura ma in ogni caso la complessità della
procedura consiglia nel radar l’utilizzo di circuiti allo stato dell’ar-
te e processori di segnali con buona potenza di calcolo.
La caratterizzazione del segnale radar
Gli ingegneri che lavorano allo sviluppo dei sensori radar basati
sui segnali LFMCW hanno un grosso problema perché qualsiasi
variazione dei segnali ricevuti rispetto alla forma ideale dei se-
gnali trasmessi può causare errori nella determinazione della ve-
locità e della distanza degli oggetti da rilevare e soprattutto nelle
applicazioni critiche per la sicurezza ciò si traduce in rischi che
possono avere conseguenze disastrose. Dunque è indispensabile
verificare sempre i parametri più importanti dei chirp come la
linearità della frequenza, la dimensione e la ripetitività all’interno
di una sequenza di chirp.
I segnali di questo tipo hanno rapide variazioni di frequenza e
grandi ampiezze di banda e perciò devono essere caratterizzati
con tecniche di analisi nel dominio nel tempo come la Transient
Analysis, o analisi dei transitori. L’analizzatore di spettro Rohde &
Schwarz R&S FSWè pensato proprio per questo impiego e incor-
pora un’opzione di analisi dei transitori ottimizzata proprio per le
applicazioni radar automotive. Lo strumento permette di rilevare
e analizzare automaticamente le sequenze lineari dei chirp FM,
estraendo e visualizzando in tabelle grafiche sul display i para-
metri più importanti come la quantità dei chirp, la loro dimensio-
ne e la rapidità con cui si susseguono in sequenza, senza bisogno
di analisi manuali né di funzioni specifiche sviluppate apposita-
mente a tal scopo. La tecnica di analisi sui dati è di tipo I/Q e
in genere aumentando l’ampiezza della banda considerata nelle
misure se ne riduce il tempo necessario per ottenere dei risultati
accurati. Inoltre, si possono tracciare e memorizzare i parametri
di frequenza, ampiezza di banda e tempo di misura utilizzati du-
rante l’intera analisi per poterne valutare in un secondo tempo
la completezza. Tutti i risultati possono essere visualizzati in un
formato grafico che ne semplifica l’interpretazione e rende il pro-
cesso di analisi più efficiente e affidabile. Nelle tabelle si legge
subito la quantità dei chirp analizzati in successione e si vedono
immediatamente le differenze in frequenza fra i valori misurati e i
valori ideali dei chirp. Si possono, inoltre, impostare delle finestre
sui tempi di misura allo scopo di tagliare tutti o alcuni dei transito-
ri che si verificano durante lemisurema non interessano i chirp e
poi si può eseguire la media in potenza dei chirp rilevati per defi-
nire di volta in volta il valore da considerare verosimilmente come
ideale. L’analisi dei segnali radar inizia già durante l’acquisizione
delle misure perché la registrazione dei dati I/Q è asincrona così
come la loro conseguente valutazione. Specialmente nel caso dei
segnali con un’ampiezza di banda piuttosto larga o anche quan-
do si imposta un tempo di misura particolarmente lungo, la du-
rata dell’analisi può essere accorciata proprio grazie all’imposta-
zione asincrona del ciclo di misura e analisi. Ci sono comunque
svariate opzioni che si possono regolare sullo strumento come lo
spettro a radiofrequenza e i parametri di modulazione nel tempo
in ampiezza, frequenza o fase dei segnali, visualizzando tutto sul
display. L’analizzatore di spettro permette anche di decidere quali
dati visualizzare fra tutti quelli in memoria definendo degli inter-
valli di selezione per i chirp.
La linearità FM è molto importante nella caratterizzazione dei
chirp FM perché influenza l’accuratezza delle misure sugli ogget-
ti rilevati dal radar. Si può vedere ciò specialmente nella modalità
“spettrogramma” dello strumento che evidenzia come e quanto
fluttua lo spettro dei segnali nel tempo. Precisamente, con la fre-
quenza nell’asse delle ascisse e il tempo sulle ordinate la potenza
del segnale viene raffigurata con una codifica a colori che con-
sente un’immediata interpretazione delle caratteristiche del se-
gnale e permette di assegnare correttamente le temporizzazioni
degli eventi in modo da risaltare anche quelli occasionali, per i
quali si può poi sempre ricorrere alle funzioni di analisi specifiche
disponibili. Il grafico dello spettro a radiofrequenza, per esempio,
offre una visione d’insieme delle caratteristiche di ogni segnale in
tutto lo spettro per ogni intervallo di tempo selezionato e mostra
anche tutte le eventuali correlazioni che quel segnale può avere
con gli altri segnali. Nel diagramma “Frequency Deviation Time
Domain” le deviazioni in frequenza di tutti i chirp sono individuate
e visualizzate singolarmente in modo tale da poter individuare
anche gli eventi di minima intensità usufruendo di opportuni filtri
e di adeguate estrapolazioni delle caratteristiche medie dei chirp
per abbattere qualunque tipo di rumore presente.
Accuratezza e affidabilità
Un importante parametro da considerare durante lo sviluppo dei
sensori radar è la deviazione dalle caratteristiche dei chirp dai
Fig. 3 – La distanza e la velocità degli oggetti possono essere determina-
te con una sola misura utilizzando le sequenze di chirp FM