near field

Misura di apparati e sistemi avionici
e terrestri in MBDA Italia
3 Giugno 2015
Ingg. E. Carpentieri e R. Vitiello
Il documento e le informazioni contenute sono di proprietà di MBDA e non devono essere divulgate a terzi o riprodotte senza autorizzazione di MBDA. © MBDA 2011.
This document and the information contained herein is proprietary information of MBDA and shall not be disclosed or reproduced without the prior authorization of MBDA. ã MBDA 2011.
Misura di apparati e sistemi avionici e terrestri in MBDA Italia
ABSTRACT
Sottoassiemi
Prove su sottoassiemi
Prove di integrazione
Prove in volo
Abstract
Il test elettrico e funzionale degli apparati e sistemi di MBDA Italia viene effettuato
sistematicamente in tutte le fasi del prodotto, dalla ricerca e sviluppo fino alla produzione,
sia a livello dei sotto-assiemi che degli assiemi finali, anche in condizioni ambientali simulate
(temperatura, vibrazioni, ecc.).
Gli apparati di bordo includono il radar di ricerca e inseguimento (Seeker), il data link per
telemetria e guida, la unità di navigazione inerziale (IMU), il fuze di prossimità, gli attuatori
elettromeccanici, la unità di alimentazione (EPU).
Una misura che riveste particolare importanza per gli apparati prodotti da MBDA Italia è
quella delle antenne. MBDA Italia dispone di stazioni di test allo stato dell’arte per la misura
indoor di antenne e sistemi radianti dalla banda S fino alle bande millimetriche.
Sottoassiemi di un missile
Data Link
Unit
Seeker
Radome
Proximity
Fuze Unit
IMU
Battery
Pack
Warhead
Propulsion
Electronics
and
Power Unit
(Missile
Computer)
Telemetry
Actuator
Satellite Data Link: MERCURE
Sottoassiemi di un missile
 Missile electronic sub-systems
 Guidance & Control, Navigation Computers
 IR / RF Seeker
 Inertial Unit Electronics
 Safety & Arming Units
 Telemetry Sub-Systems
 Tactical Data Link
 Proximity Fuses
 Sensor Electronics
 Actuator Electronics
 Power Generation
 RF Sub-systems (including GPS)
 Radomes
OTI ASTER
Missiles Computers
 Main Characteristics
 Small volume, Low weight
 Specific Shapes
 Harsh Environment
 High Reliability (in storage & operation),
 Safety significant
 Real Time operation
 Low UPC
Telemetry
RF Seekers
Fuze Aster
Avionics Subsystems
•
•
•
•
Aircraft Launcher electronics
• MRIUs & Power Generation
Countermeasures equipment
• CM Computers, Chaff Dispensers
Missile Departure Detector: DDM
Main Characteristics
• « Standard » sizes
• Air Platforms Environment conditions
• Modular Hardware and Software
• Reliability (in operation),
• Safety on platform
Electronic Characteristics
•
•
•
•
•
•
•
•
High speed operation
Volume / Mass: Smaller and Smaller …
Power consumption: Reduced power consumption
Environment (operating/storage/transport)
Ergonomics
Reliability and Safety: Always available with no risk to use
• Must never fail …
COST: Cheaper and cheaper …
Time to develop: Available quickly … for yesterday!!
Ground and Naval Systems – Example of a complex configuration
VHF voice
toward up/adjacent
systems
L16 Defence Network
Key:
VHF
MMW
Data & Controls (FO)
RadioLink
Data & Controls (Cu)
Power
Radio
LINK
Power Subsystem
. Petrol-electric generating set
with emergency stand-by set
VHF
Voice
Command & Logistics Subsystem
. Mission Planning
. Tactical supervision
. Logistic support management
. NBC alarm detection and
distribution
Engagement Subsystem
. System Management
. Engagements management
and actuation
. Threat evaluation, identification
and classification
. Weapon assignment /control
. Sensors data management
and elaboration
. Training
VHF
Data
Radar Subsystem
. Target search, acquisition and
tracking
. Plot-Track correlation and
association
. Target future extraction
. Signal processing
. Up-link mgmt
. IFF Data Processing
Launcher Subsystems
.Platform localization
(position, attitude)
. Missile power-up and test
. Launches sequence
mgmt
. Reversible Fire Seq.
mgmt
. Irreversible Fire Seq.
mgmt
Antenna measurement :
1)
Outdoor
1)
Indoor
•
Anechoic Chamber
•
Compact Range
•
Near Field
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Antenna measurement : outdoor
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Antenna measurement : outdoor
Outdoor facilities in MBDA Fusaro (NA)
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Antenna measurement : indoor (anechoic chamber)
> 2D2/l
Scalar
Network
Analyzer
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|S21|
Antenna measurement : indoor (Compact Range)
Far-field test
In indoor reduced room
L
Source
~
Parabolic
Reflector
Far-field condition obtained by
means of Parabolic reflector in
Quiet zone area (area of test)
H
Antenna
Under
Test
Quiet Zone
1.8mL x 1.8mW x 1.2mH
Elliptical quiet zone
Réf. : - Page 14 -
Top View
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Antenna measurement : indoor (near field)
Antenna Under Test
Vector
Network
Analyzer
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S21 for each probe position
Antenna measurement : indoor (near field)
a
l/2
1) Measure the electric field components (Amplitude & Phase)
in near-field zone (over Planar, Cylindrical or
Spherical surface) sampling at Nyquist rate (d < λ/2)


b

2) Find the far-field pattern by software transformation
(Fast Fourier Transform for planar case)

Measurement results:
•
Three-dimensional antenna pattern
•
•
All planar antenna pattern cuts
Aperture illumination
(for diagnostic purposes)
Full automatic test
Failures
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Near Field Measurement Systems
•
•
•
Planar near-field
•
•
•
Directional antennas
Gain > 15 dBi
Max angle < ± 70 º
Cylindrical near-field
•
•
Fan beam antennas
Wide side/ back-lobes
Spherical near-field
•
•
Low gain antennas
Wide or omni-directional
patterns
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Near Field Test-range in MBDA Fusaro (NA)
Planar
Computed Far Field
Z
Probe
Antenna
Antenna
Under
Test
Measured
Near Field
Y
X
Antenna Rotation
Cylindrical
Probe
Vertical
Movement
Aperture Reconstructed
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Diagnosis
Array Lineare 8 Elementi
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Mini Array 4x4 Elementi
16 elem,
G ≤ 15dB,
BW=26°,
SLL<15dB
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Test
Misura parametri S
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Power Divider Test
Divisore Ka - Misure S11
0,0
-5,0
Power (dB)
-10,0
-15,0
-20,0
-25,0
-30,0
-35,0
3,45E+10
3,47E+10
3,49E+10
3,51E+10
3,53E+10
Frequenza (Hz)
Divisore 1 - S11
Divisore 2 - S11
pista S11
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pista S22
Divisore 1 - S22
Divisore 2 - S22
3,55E+10
Power Divider Test
Divisore Ka - Misure S21
0,0
-1,0
-2,0
-3,0
Power (dB)
-4,0
-5,0
-6,0
-7,0
-8,0
-9,0
-10,0
3,45E+10
3,47E+10
3,51E+10
3,49E+10
Frequenza (Hz)
Pista
Divisore 1
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Divisore 2
3,53E+10
3,55E+10
Array Lineare: Primo prototipo e Misure
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Array Lineare Passivo: Misure in Compact Range
0
SN_PE_F0 (dB)
-5
SC_PE_F0 (dB)
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
-45
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-30
-15
0
15
30
45
Test su modulo RX
VVA
Limiter
Linearità
Linearità
0.00
-10.00
-20.00
Pout(dBm)
-30.00
-40.00
-50.00
-60.00
-70.00
-80.00
-90.00
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
Pin (dBm)
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LNA
Fixed
Atten
LNA
Cifra di rumore
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Modulo Tx
Driver
Fixed
Atten
G  30dB
P = 2W
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PA
Test su modulo TX
Gain Modulo Tx (dB)
35
S11 (dB)
30
0
25
-2
S21 (dB)
-4
20
-6
-8
15
-10
10
-12
F0 – 1 GHz
F0
F0 + 1 GHz
-14
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Connector
TGA4516-TS
HMC652
TGA4522
Connector
F0 – 1 GHz
F0
F0 + 1 GHz
TX in configurazione connettorizzata
Potenza di uscita ≈ 28.5 dBm* (0.7W)
*IL connettore = 1 dB
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Esperienza Mercure
Antenna Tx
Antenna “IBRIDA”
Scansione elettronica in un piano, meccanica nell’altro
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Esperienza Mercure
Antenna Rx
Antenna Tx
Elevato isolamento Tx/Rx
Per funzionamento full duplex
Data link missile/satellite:
Test di collegamento
Antenna “IBRIDA”
Scansione elettronica in un piano, meccanica nell’altro
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Enviromental tests
EMI
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Enviromental tests
Temperature
Humidity
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Enviromental tests
Vibrations
(g 2 /Hz)
ASSI 0X – 0Y
Valore
efficace:
0,432 geff.
a)
1
20
100
ASSE 0Z
Valore
efficace:
0,76 geff.
b)
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Hz