Test di radio avioniche fino ai limiti

Sostituire test di campo dettagliati su radio a salto di frequenza rapido simulando, in laboratorio, condizioni reali del collegamento radio

Communications links over long distances cause signal delays that challenge military waveform and radio designs.
Communications links over long distances cause signal delays that challenge military waveform and radio designs.
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Attività da eseguire

I moderni sistemi di comunicazioni militari basati su software defined radio (SDR) utilizzano forme d'onda complesse e critiche dal punto di vista temporale, che possono avere sequenze di sincronizzazione estremamente brevi, come quelle delle forma d'onda a salto di frequenza dell'R&S®SECOS. Inoltre, per evitare disturbi intenzionali sono impiegati schemi a salto di frequenza a banda larga come misure di protezione elettronica (EPM). Tali sequenze a salto di frequenza coprono larghezze di banda di frequenza ben oltre i 100 MHz, con ripetizione dei salti di frequenza di centinaia o addirittura migliaia di salti al secondo. Prima di stabilire delle comunicazioni sicure, tutti i sistemi radio coinvolti sono sincronizzati a un clock master. Successivamente ogni radio segue, in modo indipendente, lo stesso schema di salto di frequenza definito dal master, basandosi unicamente sul suo clock interno di sistema.

La finestra di sincronizzazione per stabilire una connessione tra due radio è molto stretta. Ritardi temporali e differenze nella precisione di rilevamento dei tempi dei singoli clock del sistema possono diventare molto critici.

I clock di sistema sono spesso risincronizzati con il clock master, il che riduce l'influenza delle differenze di clock. Tuttavia, le radio devono sempre essere in grado di far fronte a ritardi temporali, nonché alle caratteristiche del segnale derivanti da schemi di salto arbitrari.

Le radio avioniche, in particolare, sono soggette a condizioni estreme. Le lunghe distanze causano notevoli ritardi nei segnali trasmessi. Le onde radio si propagano alla velocità della luce, generando ritardi temporali di circa 1 ms per 300 km di distanza tra le radio comunicanti. Nelle comunicazioni avioniche in visibilità ottica (LOS), distanze di alcune centinaia di chilometri sono tipiche. Nel caso peggiore non è possibile creare alcun collegamento di comunicazione.

Le prestazioni dei sistemi radio a salto di frequenza in tali condizioni sfavorevoli devono essere verificate dai produttori di radio per ottimizzare i loro progetti, e dai laboratori di test per verificare la conformità di una radio alla specifica. Di solito, i laboratori di prova affittano elicotteri, un aerodromo, antenne e personale per effettuare prove di "mondo reale", che sono molto costose e che richiedono tempo. I risultati dei test con questo approccio convenzionale sono influenzati e falsati da molte fonti conosciute e sconosciute di errori, come ad esempio il posizionamento dell'antenna e altri parametri.

Soluzioni strumenti di misura

La soluzione di test Rohde & Schwarz per i sistemi radio a salto di frequenza rapido combina versatilità e facilità d'uso con risparmio di tempo e convenienza economica. La combinazione del generatore di segnali vettoriali R&S®SMU200A con l'analizzatore di segnale e di spettro R&S®FSV o R&S®FSW realizza scenari di test del mondo reale. L'opzione di affievolimento dell'R&S®SMU200A supporta vari scenari di affievolimento, tra cui il tempo di ritardo statico e la simulazione della velocità, fino a velocità ipersoniche per simulare un ambiente reale in laboratorio.

Di seguito è illustrata una configurazione tipica per verificare la conformità alle specifiche delle attrezzature di un ricetrasmettitore. Innanzitutto vengono sincronizzati il ricetrasmettitore sotto test (RX) e un ricetrasmettitore di riferimento (TX), per esempio con uno strumento software di controllo collegato tramite bus dati MIL-STD-1553B. Per la prova, il ricetrasmettitore di riferimento (TX) invia un segnale RF all'analizzatore di segnale e di spettro R&S®FSV/R&S®FSW, dove viene convertito in banda base.

Il flusso I/Q digitale risultante viene inoltrato in tempo reale al generatore di segnali vettoriali R&S®SMU200A. L'opzione interna di affievolimento del generatore applica lo scenario previsto di ritardo, affievolimento e velocità Doppler al segnale per simulare un ambiente reale. Il segnale di test viene convertito alla frequenza RF prima di passare al ricetrasmettitore sotto test (RX), che demodula il contenuto del segnale. Sia il segnale di riferimento sia il segnale demodulato vengono messi in ingresso a un oscilloscopio, come l'R&S®RTM/RTO, per essere confrontati.

Utilizzando l'opzione di affievolimento dell'R&S®SMU200A per applicare vari scenari "ambientali", vengono rapidamente individuati i limiti delle prestazioni del ricetrasmettitore sotto test (RX). L'R&S®FSV e l'R&S®FSW supportano lo streaming in tempo reale fino a una larghezza di banda di analisi del segnale di 160 MHz. Le forme d'onda a salto di frequenza che superano questa larghezza di banda vengono testate, in genere, utilizzando schemi di salto con larghezza di banda ridotta forniti dal produttore delle radio.

Una configurazione di test di questo tipo, costituita dall'R&S®FSV/R&S®FSW e dall'R&S®SMU200A, elimina le fonti sconosciute di errori. Ciò permette ai produttori di ottimizzare i propri progetti delle radio e consente a laboratori di prova, utenti di radio militari e integratori di sistema di verificare la conformità agli standard internazionali e alle specifiche del fornitore delle radio sulla base di condizioni ambientali realistiche. Preparare radio a salto di frequenza in laboratorio per attività versatili in missioni reali non è mai stato così facile.

Typical setup for testing an airborne transceiver such as the M3AR
Typical setup for testing an airborne transceiver such as the R&S®M3AR
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