JAXA Kaレーダ（アッくん・ウッくん）校正 2012/06/25 ウッくん＠大倉山 2012/06/26 アッくん＠北大創成研 1. 送信系の結果のまとめ 不具合？ 花土弘 [email protected] 送信系の校正 ③ スペクトラム 空中線装置 アナライザ 送信アンテナ 35.25 GHz ゼロスパン RBW 8 MHz スペクトラムアナライザに送信部２から 送信部１のケーブルを接続し電力を測 定する(ゼロスパンを利用) GPS アンテナ 送信部2 ATT (送信モニタ部) 送信部1 ﾌｨﾙﾀ TWTA増幅器 信号処理装置 FG 発振器 ケーブル直で 接続する 信号発生器 送信 信号処理 TX IF 前置増幅器 ﾌｨﾙﾀ Ku LO GPS 受信機 ﾌｨﾙﾀ ビデオ帯信号 RS232C ＣＯＭ１ 屋内 送信周波数 変換器1 デジタル信号 FPGA 制御処理部 (PC) 表示部 (ディスプレイ) 局部 発振器2 送信周波数 変換器2 受信 信号処理 受信部2 (LNA部) ﾌｨﾙﾀ 電力増幅器 10 MHz CLK A/D 変換器 受信部1 受信アンテナ ﾌｨﾙﾀ 受信周波数 変換器2 L LO 局部 発振器1 ﾌｨﾙﾀ 受信周波数 変換器1 RX IF ｷｰﾎﾞｰﾄﾞ ﾏｳｽﾞ 1 送信系の校正(送信電力測定)の実施風景 送信側の パネル 受信側の パネル スペクトラム アナライザ 空中線の受信側のパネルを外して、送信機から受信機へのモニ ター信号用の高周波ケーブルを外して、直接スペクトラムアナラ イザへ入力する。 高周波のケーブルは接続箇所に減衰器が挿入されているが、それ は送信電力測定には利用しない。 また、ケーブルは高度角変更などで動かないように通常、結束バ ンドで固定されていて遊びが無いため、切断して取り外す必要あ り。 今回レンタル品のスペクトラムアナライザを使用したが電源ケー ブルがストレートのもので立てて使用するときに少し工夫が必要 であった。装置側のコネクタがL型の電源ケーブルを確保しておく と便利。 スペアナのコネクタは 2.4mm で高周波ケーブルは 2.92mm で、変換コネクタを利用（レンタル品のスペアナは付属品として Agilent 11904B 2.4mm(f)-2.92mm(f) １個ついていた） レンタル品のスペアナは付属品として Agilent 11900B 2.4mm(f)-2.4mm(f) も １個ついていて、それと混同しないように。 マイクロ波・ミリ波のコネクタに関しては以下のアジレントの文書が有用 http://www.home.agilent.com/agilent/redirector.jspx?action=ref&cname=AGILENT_EDITORIAL&ckey=227215 &lc=jpn&cc=JP&nfr=-536900753.536881600.00 スペクトラムアナライザを立てて使用し、電源ケーブル、 外部ディスプレイ用のVGAケーブルのため少し工夫。 2 観測モードと観測パラメータ(1/2) 観測モードは 最大観測距離と レンジ分解能の違い のある４つ 観測モード 略号 観測距離 レンジ 分解能 レンジ ビン数 標準 ST 15 km 50 m 300 個 高距離分解能 HR 15 km 12.5 m 1200個 広域 WR 30 km 50 m 600 個 狭帯域 NB 30 km 250 m 120 個 レンジ分解能が３種類あり、FM(Frequency Modulation)の傾きがそれに対応して３種類。 レンジ 分解能 観測 モード 周波数傾き (kHz / μsec) A/D サンプ リング周波数 周波数範囲 (MHz) FFT 点数 FFT周波 間隔(kHz) 時間間隔 (μsec) 12.5 m HR 73.24219 100 MHz ± 50 4096 24.414 0.333 50 m ST / WR 146.48434 100 MHz ± 50 8192 12.207 0.833 250 m NB 3.6 49.31 MHz ± 24.65 8192 6.0193 1.672 Doppler の折り返し速度は、PRT(パルス繰り返し周期)で変化し、３種類の場合がある。 PRT PRF Doppler折り返し速度 200 μsec 5000 Hz ±10.631 m/s 300 μsec 3333 Hz ±7.087 m/s 400 μsec 2500 Hz ±5.315 m/s 3 観測モードと観測パラメータ(2/2) 平均数、ドップラースペクトラムを求めるヒット数に対応するスイープ回数は、256 と 512 の に種類があり、アッくん・ウッくんで設定可能なパラメータの組み合わせは以下の通り。 モード 標準 略号 ST PRT (μs) 200 400 高距離 分解能 HR 200 400 広域 狭帯域 WR NB 300 スイープ 回数 256 512 256 256 512 256 256 512 Doppler 折り返し ±10.631 m/s ±5.315 m/s ±10.631 m/s ±5.315 m/s ±7.087 m/s Doppler 速度間隔 レンジ 分解能 観測距離 レンジ ビン数 0.0831 m/s 0.0415 m/s 50 m 0.0208 m/s 15 km 0.0831 m/s 0.0415 m/s 300 12.5 m 1200 0.0208 m/s 0.0554 m/s 0.0277 m/s 400 256 ±5.315 m/s 0.0208 m/s 300 256 ±7.087 m/s 0.0554 m/s 50 m 250 m 30 km 600 120 4 アッくん(SN001)＠北大創成研 送信系校正のまとめ(1/3) 送信出力のレベルはそれなりにもっともらしい値であるが、 送信波形をみると少し気になるところがある。 5 アッくん(SN001)＠北大創成研 標準(ST) 送信系校正のまとめ(2/3) 広域(WR) ①メインの送信波の前後にも -10 dB 程度での送信波がある 高距離分解能(HR) 狭帯域(NB) ②レベル差は 0.1 dB 程度と大きく 無いが規則的な変動がある。 6 アッくん(SN001)＠北大創成研 狭帯域(NB) 送信系校正のまとめ(3/3) ②レベル差は 0.1 dB 程度と大きく無いが規則的な変動がある。 送信波の種信号（デジタルデータ）を確認したい！ 周期が 300 μsec で PRTと一致 300 μsec x 256 (スイープ回数) = 76.8 msec 7 ウッくん(SN002)＠大倉山 送信系校正のまとめ(1/2) 8 ウッくん(SN002)＠大倉山 標準(ST) 送信系校正のまとめ(2/2) 広域(WR) ①メインの送信波の前後にも -10 dB 程度での送信波がある ③175 msec 付近にわずかなレベル上昇 高距離分解能(HR) 狭帯域(NB) 9 10 ① ＳＧ＃１ 35.25 GHz CW 受信系の校正 その１ SG(信号発生器)２台必要 SG#1: 35.25 GHz CW LNA から入力 SG#2: 111.951 MHz CW 3rd LOCAL 信号処 理装置へ入力 GPS アンテナ 空中線装置 送信アンテナ ATT (送信モニタ部) -80 dBm 送信部1 FG 信号発生器 送信 信号処理 TX IF GPS 受信機 ﾌｨﾙﾀ ﾌｨﾙﾀ FPGA ＣＯＭ１ 屋内 送信周波数 変換器1 デジタル信号 制御処理部 (PC) 表示部 (ディスプレイ) ﾌｨﾙﾀ 電力増幅器 Ku LO 局部 発振器2 送信周波数 変換器2 受信 信号処理 ビデオ帯信号 RS232C 受信部1 前置増幅器 10 MHz CLK A/D 変換器 受信部2 (LNA部) ﾌｨﾙﾀ TWTA増幅器 信号処理装置 発振器 -70 dBm 送信部2 ② ＳＧ＃2 111.951 MHz CW 受信アンテナ ﾌｨﾙﾀ 受信周波数 変換器2 L LO 局部 発振器1 ﾌｨﾙﾀ 受信周波数 変換器1 RX IF ｷｰﾎﾞｰﾄﾞ ﾏｳｽﾞ 11 図2.3.1-1 機能ブロック図(一部変更) 取扱説明書2-12 一連番号(30/291) 空中線装置 送信アンテナ 受信アンテナ GPS アンテナ 送信部2 受信部2 (LNA部) (送信モニタ部) 送信部1 TWTA増幅器 信号処理装置 発振器 GPS 受信機 ﾌｨﾙﾀ 信号発生器 A/D 変換器 送信 信号処理 受信 信号処理 受信部1 前置増幅器 ﾌｨﾙﾀ 電力増幅器 局部 発振器2 送信周波数 変換器2 ﾌｨﾙﾀ 送信周波数 変換器1 ﾌｨﾙﾀ ﾌｨﾙﾀ 受信周波数 変換器2 局部 発振器1 ﾌｨﾙﾀ 受信周波数 変換器1 FPGA 表示部 (ディスプレイ) 屋内 制御処理部 (PC) ｷｰﾎﾞｰﾄﾞ ﾏｳｽﾞ 12 図2.3.1-1 機能ブロック図(一部変更) 取扱説明書2-12 前のスライドの図に信号の色分けと名称記載 一連番号(30/291) 空中線装置 送信アンテナ ビデオ帯信号 4.951 MHz (-30 dBm) 受信アンテナ GPS アンテナ 送信部2 受信部2 (LNA部) (送信モニタ部) 送信部1 TWTA増幅器 信号処理装置 FG 発振器 ﾌｨﾙﾀ 信号発生器 送信 信号処理 TX IF 前置増幅器 ﾌｨﾙﾀ Ku LO GPS 受信機 ﾌｨﾙﾀ ビデオ帯信号 RS232C ＣＯＭ１ 屋内 送信周波数 変換器1 デジタル信号 FPGA 制御処理部 (PC) 表示部 (ディスプレイ) 局部 発振器2 送信周波数 変換器2 受信 信号処理 ﾌｨﾙﾀ 電力増幅器 10 MHz CLK A/D 変換器 受信部1 ﾌｨﾙﾀ 受信周波数 変換器2 L LO 局部 発振器1 ﾌｨﾙﾀ 受信周波数 変換器1 RX IF 次スライドに拡大 ｷｰﾎﾞｰﾄﾞ ﾏｳｽﾞ 13 ① ＳＧ＃１ 35.25 GHz CW 受信系の校正 その2 SG(信号発生器)２台必要 SG#1: 35.25 GHz CW LNA から入力 SG#2: 111.951 MHz CW 3rd LOCAL 信号処 理装置へ入力 GPS アンテナ 空中線装置 送信アンテナ ATT (送信モニタ部) -80 dBm 送信部1 FG 信号発生器 送信 信号処理 TX IF GPS 受信機 ﾌｨﾙﾀ RS232C FPGA ＣＯＭ１ 屋内 制御処理部 (PC) ③ スペクトラム アナライザ 4.95 MHz 表示部 (ディスプレイ) ｷｰﾎﾞｰﾄﾞ ﾏｳｽﾞ 送信周波数 変換器1 ﾌｨﾙﾀ 電力増幅器 Ku LO 局部 発振器2 送信周波数 変換器2 受信 信号処理 ﾌｨﾙﾀ デジタル信号 受信部1 前置増幅器 10 MHz CLK A/D 変換器 受信部2 (LNA部) ﾌｨﾙﾀ TWTA増幅器 信号処理装置 発振器 -70 dBm 送信部2 ② ＳＧ＃2 111.951 MHz CW 受信アンテナ ﾌｨﾙﾀ 受信周波数 変換器2 L LO 局部 発振器1 ﾌｨﾙﾀ 受信周波数 変換器1 RX IF 受信信号処理からＡ／Ｄ変換器への IQ-MIX 出力(4.95 MHz)を スペクトラムアナライザで測定 SG#2 の周波数をシフトさせて、周波数特性を測定すること も可能 14 ① ＳＧ＃１ 35.25 GHz CW 受信系の校正 その３ 空中線装置 送信アンテナ 受信アンテナ GPS アンテナ ② ＳＧ＃2 111.951 MHz CW ATT (送信モニタ部) -80 dBm 送信部1 FG 信号発生器 送信 信号処理 TX IF GPS 受信機 RS232C ﾌｨﾙﾀ ﾌｨﾙﾀ 送信周波数 変換器1 デジタル信号 ﾌｨﾙﾀ 電力増幅器 Ku LO 局部 発振器2 送信周波数 変換器2 受信 信号処理 FPGA 受信部1 前置増幅器 10 MHz CLK A/D 変換器 受信部2 (LNA部) ﾌｨﾙﾀ TWTA増幅器 信号処理装置 発振器 -70 dBm 送信部2 ﾌｨﾙﾀ 受信周波数 変換器2 L LO 局部 発振器1 ﾌｨﾙﾀ 受信周波数 変換器1 RX IF ＣＯＭ１ 屋内 制御処理部 (PC) ④ ネットワーク アナライザ 4.95 MHz BaseBand部(IQ-MIX出力～A/D入力ま で)の周波数特性 (0 ～ 400 kHz)を測定 15
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