Testando rádios de salto em frequência com confiança

Desafios

Muitos dos rádios táticos avançados de hoje utilizam técnicas de salto em frequência para minimizar a interferência potencial e as ameaças de interferência durante a operação decisiva. Enquanto estes rádios normalmente são operados em um modo estático (sem salto em frequência) para os testes de desempenho, também é importante confirmar seu desempenho durante todos os modos de salto em frequência operacionais para garantir que estes rádios não interfiram em bandas de sinal adjacentes ou em tecnologias de comunicação internas da banda. Os sinais não intencionais podem não apenas prejudicar outros rádios nestas redes, mas também outros sistemas sem fios que podem estar colocados no mesmo espectro. Fontes de derivações indesejadas podem ocorrer devido a transientes e erros de modulação, acoplamento de sinal digital com RF, efeitos não lineares e falhas de potência, e até mesmo erros de sincronização provenientes do ajuste de hardware e da sincronização do relógio. Estes sinais espúrios temporais são difíceis de detectar usando as soluções de teste convencionais devido à sua natureza de altíssima velocidade.

Uma das bandas mais sensíveis das comunicações de rádio táticas é a banda de frequência dos serviços de navegação de rádio aeronáuticos (ARNS) que opera entre 960 MHz e 1215 MHz. Enquanto esta é uma banda de frequência popular para comunicações de rádio táticas, especialmente em plataformas de rádio aéreas, ela também é uma banda de frequência decisiva para infraestruturas de navegação e comunicação.

A figura acima mostra algumas das tecnologias sem fios decisivas que são colocadas no espectro ARNS, como as frequências de transponder/interrogador IFF (1030 MHz e 1090 MHz) e a banda GNSS L5/E5a a 1176,45 MHz. Essas tecnologias decisivas de navegação e radiolocalização podem sofrer degradação no desempenho devido a emissões espúrias não intencionais de rádios não controlados cujas emissões violam as bandas de proteção da frequência.

Solução de teste e medição

Normalmente, os analisadores de espectro convencionais eram usados para procurar por sinais espúrios indesejados dentro e fora da banda. Mesmo com um analisador de espectro como o R&S®FSW que possui a mais alta faixa dinâmica e a capacidade de varredura mais rápida dentre os analisadores de espectro comercialmente disponíveis, a limitação arquitetônica da análise de varredura tradicional tem uma baixa probabilidade de interceptação (POI) para os sinais transientes que ocorrem rapidamente.

Considere as condições de sinal de uma emulação de sinal de rádio de salto em frequência rápido mostradas na captura de tela acima. Enquanto tenta confirmar que os sinais não intencionais não violam a banda IFF a 1090 MHz, o analisador é colocado no modo de varredura e captura sinais em retenção máxima por vários segundos conforme mostrado na tela superior da captura de tela acima. O tempo de varredura é de 6,4 ms em 160 MHz a uma largura de banda de resolução de 50 kHz. A tela inferior mostra uma escala gradual de cor do espectro de persistência no modo de espectro de tempo real do R&S®FSW-K160R para o mesmo intervalo de frequência. Neste modo, o sinal pode ser analisado a até 600.000 FFT/s criando uma probabilidade de interceptação de 100% para sinais de 1,87 μs na mesma banda de 160 MHz. Note que um sinal é capturado na tela do espectro de persistência, mas ele não fica visível com o traço de retenção máxima na tela do analisador de espectro convencional. Eventualmente, a tela da função de retenção máxima deve ser capaz de capturar o sinal espúrio em alguma amplitude se o sinal espúrio se repetir. No entanto, a probabilidade de ocorrência do sinal precisaria ser considerada ao tentar determinar quanto tempo você precisaria permanecer no sinal para capturar o evento.

O modo de espectro em tempo real é essencial para desenvolvedores que trabalham em designs digitais modernos ou em problemas com o salto em frequência, e para a detecção de sinais com baixa probabilidade de interceptação, como os transientes. As funções de tempo real como o disparo de máscara de frequência e a exibição de espectrograma em tempo real também permitem o isolamento de sinais e a análise com correlação de tempo para que o usuário possa solucionar problemas no design do rádio. Uma vez detectado, a análise da origem do problema é simplificada com a disponibilidade de várias janelas de análise, como aquelas mostradas na captura de tela abaixo. O disparo de máscara de frequência (FMT) no modo de tempo real permite o isolamento imediato do sinal. Quando combinado com a exibição de espectrograma, a análise com correlação de tempo do sinal pode auxiliar na solução do problema que estava sendo realizado no sinal de rádio antes, durante e após o evento de interesse.

Os dados I/Q capturados podem ser examinados em toda a largura de banda de análise do R&S®FSW, e as visualizações com correlação de tempo do espectro, sincronização, modulação, e propriedades estatísticas do sinal podem ser analisadas.

Resumo

A opção R&S®FSW-K160R é a adição mais recente ao portfólio de análise em tempo real da Rohde & Schwarz. Integrada na plataforma do analisador de espectro e sinal de maior desempenho, o analisador de espectro e sinal R&S®FSW, ela possui um desempenho líder na indústria para o nível de ruído médio exibido (DANL), ruído de fase, e largura de banda de medição (largura de banda de análise de 320 MHz).

Projetada para escalabilidade, a nova função de tempo real é uma opção de software no R&S®FSW que adiciona novos padrões de desempenho da indústria com aproximadamente 600.000 FFT/s e uma POI de 100% de 1,87 μs na largura de banda de análise de 160 MHz.