Radar

航空宇宙、防衛、および商用アプリケーション向けのレーダーおよびセンサーの設計は、アンテナアレイおよび半導体技術の進歩に基づいて進化し続けています。これらのアプリケーションは、複数のターゲットの移動の速度、距離、および方向を正確に追跡するための信頼性と解像度を備えた、より小型で費用効果の高いシステムの必要性を推進しています。Cadence^® AWR^®ソフトウェアプラットフォームは、信号生成、送信、フェーズドアレイ、T/Rスイッチング、クラッタ、ノイズ、妨害波、信号処理を正確に行うための設計の自動化と解析/モデルの技術を提供しており、ユーザーは最新のレーダーシステムの設計上の課題と分析要件に取り組むことができます。

概念化

統合されたRFシステム設計プラットフォームにより、レーダー開発者はさまざまなアーキテクチャオプション、信号処理アルゴリズム、RF部品要件、およびターゲット/環境要因を調査できます。設計者は、高レベルの動作RF/デジタル信号処理モデルを使用して、仮想レーダーシステムをすばやく実装し、波形の選択、RF部品の選択、およびアンテナの詳細の間のトレードオフを調査できます。MIMOとビームステアリング技術を利用したレーダー用フェーズドアレイアンテナの開発には、アレイ構成、アンテナ要素、給電回路を設計するための特別な設計ツールと、この解析データをより大きなレーダー解析に組み込むことができるプラットフォームが必要です。期待した解析によるレーダー性能が達成されると、プラットフォームは、回路およびアンテナの電磁界(EM)分析との協調解析をサポートして、概念設計から物理的実現に移行する必要があります。

解析

レーダーの性能を最大化するには、システム内の各サブアセンブリと部品を徹底的に分析して最適化する必要があります。設計者は、デバイスの非線形性や系の障害を含むレーダー全体の性能を予測するために、時間領域、パルスおよび変調された周波数応答、リンクバジェット(電力、ノイズ)、およびスプリアス信号を捉えて分析するための特定の解析技術を必要とします。解析には、信号生成、送信、アンテナ、T/Rスイッチング、クラッタ、ノイズ、妨害波、受信、移動目標指示(MTI)および移動目標検出(MTD)の信号処理、一定の誤警報率(CFAR)およびチャネル伝搬を組み込む必要があります。

モデルのサポート

ミリ波(mmWave)スペクトラムで動作し、高度な半導体および統合技術を利用する商用および防衛レーダーシステムは、新しいサイズと性能の要件によって推進されています。システム設計者は、マルチパスフェージング、ドップラシフト、RFクラッタ、妨害波などのためのアンテナ、レーダー断面積(RCS)ターゲット、伝搬モデルだけでなく、RF動作、ファイル、および回路を利用したモデルと、さまざまな固定小数点形式を解析するためのDSP部品を必要とします。

テストベンチ

設計者は、レーダーシステムの開発を促進し、重要な測定を実行するために、既存のアーキテクチャ、波形、および既知の部品仕様に依存して、初期システムと解析の設定を定義することがよくあります。アプリケーションに応じて、開発者は、電波高度計または近接センサー用の連続波(CW)レーダー、自動車用の周波数変調CW(FMCW)レーダー、または合成開口および気象追跡用のパルスレーダーを選択します。事前構成された解析レーダーの例により、開発者は既存のシステムを採用して特定のアプリケーションに変更でき、テストベンチを使って、雑音指数(NF)、利得、電圧定在波比(VSWR)、相互変調歪み等のようなベンチマークを含む個々の回路モジュールのパラメトリックテストを実行できます。さらに、機能性能の解析例は、開発者がより厳密なエンドツーエンドのシステム評価を行うためのガイドであり、複数のターゲット、クラッタ、妨害波、ノイズなどの要因への応答を理解できるようにします。

アンテナ設計

全方向性アンテナに対するMIMOおよびビームステアリングフェーズドアレイシステムの利点は、より高い指向性、高速電子ステアリング(ミリ秒単位でリダイレクトできるビーム)、および多機能操作のために複数のビームを同時に放出する機能が含まれます。解析ツールは、これらのアンテナ設計とアレイ構成をサポートする必要があります。これにより、レイアウト、給電回路の詳細、RFリンク設定、利得のテーパー、および要素の障害をインタラクティブに指定できます。アンテナと実装構造の適切な設計と配置を確実にする階層型EM分析を利用して、回路との協調解析は、レーダー設計者がアンテナアレイとRFフロントエンド回路の間の相互作用を研究できるようにします。

FMCWレーダー

AWRソフトウェアは、電圧制御発振器(VCO)、減衰器、電力増幅器(PA)、3dBカプラ、低雑音増幅器、ミキサなど、より小型で安価な表面実装技術(SMT)部品を使用して、教育目的でFMCWレーダーを再設計するために使用されました。このホモダインシステムは、ダウンコンバージョンのために自己混合されているため、PCでIFスペクトラムをサンプリングできます。

自動車用レーダー

77GHzレーダーに基づく先進運転支援システム(ADAS）技術は、より小さなアンテナ(現在の24GHzのものの3分の1のサイズ)、より高い許容送信電力、そして最も重要なことに、より広い利用可能な帯域幅によって、より高いオブジェクト解像度を可能にします。AWRソフトウェアは、非線形RF系、高度なアンテナ設計、チャネルモデリングなど、RFフロントエンド部品の詳細な分析を伴うレーダー解析をサポートするRFを考慮した設計ソフトウェアを提供しています。回路およびEM分析との協調解析により、構築およびテストの前に行うシステム性能の正確な解析を提供します。

合成開口レーダー

SAMPLラボの学生は、信号処理のためにMATLABに接続する効率的で使いやすい合成開口レーダー(SAR)シミュレータを構築しました。SARは、オブジェクトの2Dおよび3D表現を作成するために使用されるレーダーの一種であり、ターゲット領域でのレーダーアンテナの動きを使用して、従来のビームスキャンレーダーよりも細かい空間分解能を提供します。SAMPLラボの設計は、受信信号のサブナイキストサンプリングと画像の完全な再構成に焦点を当てています。

スマート(CW)レーダー

呼吸ゲーティングと腫瘍追跡は、正常組織の発生率と重症度を最小限に抑え、腫瘍に放射線量を正確に照射する、2つの有望な運動適応型肺がん治療法です。しかし、従来のゲーティング技術は、身体に侵襲的であるか、患者に不十分な精度と不快感をもたらします。テキサス工科大学の大学院生は、全米科学財団(NSF)およびテキサス癌予防研究所(CPRIT)と協力して、AWR設計ソフトウェアを使用して、腫瘍の位置を追跡し、放射ビームを制御するためのスマートDC結合レーダーセンサを開発しました。

フェーズドアレイアンテナ

フェーズドアレイアンテナシステムによって可能になる大規模MIMOとビームフォーミング信号処理は、カバレッジとユーザー体験の両方を大幅に向上させるため、5Gで重要な役割を果たすことが期待されています。Cadence AWR Design Environment^®プラットフォームの新しいフェーズドアレイモデリング機能は、設計者が標準または独自のレイアウトパターンを使用してアレイの構造を構成できるようにすることで、構成を容易にし、オーバーヘッドを削減し、設計と解析の時間を短縮します。

オプション

レーダー、テストベンチ、フェーズドアレイライブラリモジュール は、レーダー信号の生成、レーダー固有のターゲットと伝搬のモデリング、およびレーダー信号処理機能を提供します。ライブラリは、RF干渉、アンテナアレイ、マルチパスチャネルなどの解析に必要なすべての機能に簡単にアクセスできるように調整されています。このタイプのレーダーは、軍事、医療、気象、自動車などをサポートしていました。

フェーズドアレイアンテナ生成ウィザード を使用すると、設計者は物理アレイを迅速に構成し、AWR AXIEMまたはAnalyst EM分析から得られたアンテナ放射パターンを個々のアンテナ要素に割り当て、相互結合とエッジ/コーナーの動作をモデル化できます。このウィザードを使用すると、設計者はリンクと給電の性能を指定し、利得のテーパーを組み込んでアンテナのサイドローブを減らし、アレイ全体の性能に対する要素の障害の影響を調査することもできます。これにより、設計者は、これらすべてのユーザー指定パラメータから遠方界放射パターンをリアルタイムで視覚化し、システムまたは回路を利用したシステムダイアグラムもしくは回路を自動的に生成します。