雷達系統測試（一）：次級監視雷達 – 高速脈衝上升邊緣與波形保真度分析
次級監視雷達（SSR, Secondary Surveillance Radar）的技術根源可追溯至第二次世界大戰期間所發展的敵我識別（IFF, Identification Friend or Foe）技術，如今，該技術已成為現代航空交通管制（ATC, Air Traffic Control）服務中不可或缺的一環；SSR 如何運作，為何 SSR 的測試至關重要，以及精準的雷達量測需要儀器具備哪些理想的能力，本文將深入探討這些問題並提供詳盡的解答。
次級監視雷達
初級雷達與 SSR 系統相輔相成，共同蒐集關鍵的 ATC 資訊，以下我們將回顧兩者的基本原理：
- 初級雷達：
由地面雷達天線向目標飛機發射脈衝，並接收其反射回來的射頻訊號，透過反向散射的訊號，可以判斷飛機的距離與方位，雖然此方式不需要飛機搭載任何機載設備，但初級雷達僅能確定目標位置，無法識別目標的身分。 - SSR：
SSR 的核心是安裝於飛機上的應答器，這是一種接收射頻訊號並輸出一組特定響應的裝置，在 SSR 運作流程中，飛機首先會接收到由地面站發射的詢問訊號，應答器會解碼此詢問訊號以確認地面站所需的具體資訊，並回傳一組編碼後的回應（如圖 1 所示），透過這種方式，SSR 能夠確定飛機的識別碼與高度。
圖 1：SSR 天線發射詢問訊號，並接收來自飛機應答器的編碼回應。
SSR 天線能夠發射不同種類的詢問訊號，以引導飛機做出特定的回應，這些詢問訊號依其模式進行分類；例如，模式 A 用於請求目標的識別碼，模式 C 與其相似，主要由地面站用來請求以 100 英尺為單位遞增的飛機高度，模式 S 則更為複雜，因為它能向目標請求多樣化的資訊，除了脈衝之外，此模式的詢問訊號還包含一個相位調變資料區塊；圖 2 與圖 3 說明了模式 A、C 和 S 詢問訊號之間的差異。
圖 2：模式 A（8 μs）與模式 C（21 μs）的詢問訊號中，脈衝 P1 與 P3 的間隔有所不同。
圖 3：模式 S 在脈衝 P1 與 P3 之間具有 3.5 μs 的時間間隔，並包含前導碼和相位調變資料區塊。
使用 PMX40 射頻功率計進行雷達測試
ATC 負責監控、導引並確保其空域的飛行安全，這表示 SSR 系統必須能夠穩定無縫運作，為確保 SSR 系統的高度完整性，各國聯邦航空機構皆要求定期進行檢測與測試，航空領域所需維持的高度安全性，促使業界需要更先進的測試與量測能力及儀器。
Boonton PMX40 射頻功率計正是為新世代雷達訊號分析而設計的儀器（如圖 4 所示），以下將說明其關鍵優勢。
圖 4：Boonton PMX40 與 USB 射頻功率感測器。
PMX40 射頻功率計提供直觀的多點觸控操作與大型觸控螢幕，搭配 Boonton USB 射頻功率感測器，憑藉其卓越的性能，可輕易連接並分析要求最嚴苛的雷達訊號，透過此測試組合，工程師能確保其 SSR 系統在各個測試點上都能產生符合要求的功率位準。
Boonton USB 射頻功率感測器 提供三奈秒（3 ns）的上升時間，能精準追蹤快速且間隔極窄的 SSR 脈衝，其具備的一百皮秒（100 ps）時間解析度，讓工程師得以有效檢視脈衝形狀和脈衝間時序，並捕捉各種波形異常，例如過衝（Overshoot）、訊號下垂（Droop）或突波（Glitches）等。
波形保真度可透過感測器的即時功率處理技術（Real-time Power Processing）獲得進一步的驗證，這項平行量測技術能以每秒高達 100,000 次的最快量測速率，對雷達訊號進行即時且無間斷的觀察，這些量測亦可長時間執行，以精確找出任何訊號變異。
不僅如此，PMX40 支援同步多通道量測（最多支援四個通道），感測器甚至可以中斷連線，作為獨立的儀器進行現場測試；PMX40 可應用於 SSR 系統的整個生命週期，從設計、安裝到日常維護，無論是要求高性能、便攜性、多通道量測，還是長時間的測試窗口，PMX40 及其搭配的 USB 射頻功率感測器，皆能為您的雷達測試需求提供一個整合式解決方案。
