Testando rádios aéreos aos limites

Substitua os extensos testes de campo em rádios de salto de frequência de alta velocidade simulando condições de conexão de rádio do mundo real no laboratório

As conexões de comunicação em distâncias longas causam atrasos de sinal que desafiam os designs de rádio e a forma de onda militar.
As conexões de comunicação em distâncias longas causam atrasos de sinal que desafiam os designs de rádio e a forma de onda militar.
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Sua tarefa

Os sistemas militares modernos de comunicação baseados em rádios definidos por software (SDR) utilizam formas de onda complexas de alta velocidade que possuem sequências de sincronização extremamente curtas, tais como aquelas nas formas de onda de salto de frequência do R&S®SECOS. Além disso, os esquemas de salto de frequência de banda larga são empregados como medidas eletrônicas de proteção (EPM) para evitar congestionamento. Tais sequências de salto de frequência cobrem larguras de banda de frequência muito além de 100 MHz, com taxas de salto de frequência de centenas ou até mesmo milhares de saltos por segundo. Antes que as comunicações seguras sejam colocadas em funcionamento, todos os sistemas de rádio envolvidos serão sincronizados com um clock mestre. Em seguida, cada rádio seguirá de forma independente o mesmo esquema de salto de frequência definido pelo clock mestre, contando apenas com o seu clock interno de sistema.

A janela de sincronização para estabelecer uma conexão entre dois rádios é muito curta. Atrasos e diferenças de tempo na precisão dos clocks individuais do sistema podem se tornar muito graves.

Os clocks do sistema são frequentemente ressincronizados com o clock mestre, reduzindo a influência das diferenças de clock. No entanto, os rádios devem sempre ser capazes de lidar com atrasos de tempo, bem como com as características de sinal resultantes dos esquemas de salto arbitrários.

Em particular, os rádios aéreos estão sujeitos a condições extremas. As longas distâncias causam atrasos de tempo consideráveis nos sinais transmitidos. As ondas de rádio se propagam na velocidade da luz, gerando atrasos de tempo de cerca de 1 ms para cada 300 km entre os rádios de comunicação. Em comunicações de linha visual (LOS) aéreas, distâncias de algumas centenas de quilômetros são comuns. Na pior das hipóteses, uma conexão de comunicação não poderá ser estabelecida.

O desempenho dos sistemas de rádio de salto de frequência sob as piores condições possíveis precisa ser verificado pelos fabricantes de rádio para que otimizem seu design e por laboratórios de teste, para que verifiquem a conformidade de um rádio com as especificações. Normalmente, os laboratórios de teste alugam helicópteros, um aeródromo, antenas e equipe para executar os testes de "mundo real", que são muito caros e demorados. Os resultados de teste dessa abordagem convencional são influenciados e adulterados por muitas fontes conhecidas e desconhecidas de erros, como colocação de antena e outros parâmetros.

Solução de teste e medição

A solução de teste da Rohde & Schwarz para sistemas de rádio de salto de frequência de alta velocidade combina versatilidade e facilidade de uso com economia de tempo e custo/benefício. A combinação do gerador de sinal vetorial R&S®SMU200A com o analisador de espectro e sinal R&S®FSV ou R&S®FSW completa os cenários de teste do mundo real. A opção de atenuação do R&S®SMU200A oferece suporte a diversos cenários de atenuação, incluindo tempo de atraso estático e simulação de velocidade até velocidade hipersônica para simular o ambiente do mundo real no laboratório.

Uma configuração típica para testar a conformidade com as especificações de equipamento de um transceptor é ilustrada abaixo. Primeiro, o transceptor sob teste (RX) e um transceptor de referência (TX) são sincronizados, por exemplo, por uma ferramenta de software de controle conectada pelo barramento de dados MIL-STD-1553B. Para o teste, o transceptor de referência (TX) envia um sinal RF para o analisador de espectro e sinal R&S®FSV/R&S®FSW, que é reduzido para a banda base.

O fluxo I/Q digital resultante é encaminhado em tempo real para o gerador de sinal vetorial R&S®SMU200A. A opção de atenuação interna do gerador aplica o cenário de velocidade Doppler, atenuação e atraso ao sinal para simular um ambiente do mundo real. O sinal de teste é convertido para RF antes de ser transferido para o transceptor que está sendo testado (RX), o qual demodula o conteúdo do sinal. Tanto o sinal de referência quanto o sinal demodulado são transmitidos para um osciloscópio, como o R&S®RTM/RTO, para comparação.

Usando a opção de atenuação do R&S®SMU200A para aplicar diversos cenários "ambientais", os limites de desempenho do transceptor que está sendo testado (RX) são rapidamente detectados. O R&S®FSV e o R&S®FSW oferecem suporte à transmissão em tempo real para uma largura de banda de análise de sinais de 160 MHz. As formas de onda de salto de frequência que excedem essa largura de banda são normalmente testadas utilizando esquemas reduzidos de salto de largura de banda fornecidos pelo fabricante do rádio.

Instalação tipicamente usada para testar um transceptor aéreo como o M3AR
Instalação tipicamente usada para testar um transceptor aéreo como o R&S®M3AR
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Tal configuração de teste, composta pelo R&S®FSV/R&S®FSW e R&S®SMU200A, elimina fontes de erro desconhecidas. Ela permite que fabricantes otimizem seus designs de rádio e que laboratórios de teste, usuários de rádio militares e integradores de sistemas verifiquem a conformidade com os padrões internacionais e as especificações de rádio do fornecedor, com base em condições ambientais realísticas. Preparar os rádios de salto de frequência no laboratório para tarefas versáteis em missões do mundo real nunca foi tão fácil.

Imagem à direita: vários atrasos de sinal são simulados usando os analisadores de espectro e sinal R&S®FSV ou R&S®FSW e o gerador de sinal vetorial R&S®SMU200A para verificar o limite de desempenho do elo de comunicação entre o transceptor de referência (TX) e o transceptor em teste (RX). Conteúdos de sinal demodulado e tempo são verificados com um osciloscópio, como o R&S®RTM/RTO.

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