Test di radio hopping con fiducia

Sfide

Molte delle radio tattiche avanzate di oggi utilizzano tecniche di salto di frequenza (hopping) per ridurre le potenziali minacce di interferenza e disturbo durante le operazioni critiche. Mentre queste radio sono spesso utilizzate in modalità statica (non hopping) per effettuare i test delle prestazioni, è anche importante validare le prestazioni delle radio quando funzionano operativamente nella modalità hopping, per garantire che tali radio non interferiscano con bande di segnale adiacenti o altre tecnologie di comunicazione presenti all'interno della stessa banda. I segnali involontari non possono solo disturbare altre radio su queste reti, ma anche altri sistemi wireless che potrebbero essere funzionanti nello stesso spettro. Le sorgenti di spurie indesiderate possono essere dovute a transitori o ed errori di modulazione, all'accoppiamento tra circuiti digitali e RF, a effetti non lineari o a impulsi spuri di potenza, nonché a errori di temporizzazione derivanti dalla sintonizzazione dell'hardware e dalla sincronizzazione del clock. Utilizzando soluzioni di test tradizionali, questi segnali temporali spuri sono difficili da rilevare a causa della natura molto rapida dei segnali stessi.

Una delle bande più sensibili per le comunicazioni radio tattiche è costituita dalla banda di frequenza dei servizi di radionavigazione aeronautici (ARNS), operanti fra 960 MHz e 1215 MHz. Oltre a essere una banda di frequenza molto utilizzata per le comunicazioni radio tattiche, specialmente nelle piattaforme radio aeree, essa è anche una banda di frequenza critica per le infrastrutture di navigazione e comunicazione.

La figura precedente mostra alcune delle tecnologie wireless critiche che sono collocate nello spettro ARNS, come le frequenze interrogatore/transponder IFF (1030 MHz e 1090 MHz) e la banda GNSS L5/E5a a 1176,45 MHz. Queste tecnologie critiche di navigazione e radiolocalizzazione possono essere soggetta a un degrado delle prestazioni dovuto alla presenza di emissioni spurie involontarie di radio non controllate, le cui emissioni violano le bande di protezione della frequenza.

Soluzione di misura e collaudo

Tradizionalmente, sono stati utilizzati gli analizzatori di spettro convenzionali per la ricerca di segnali spuri indesiderati fuori banda o all'interno della banda di interesse. Anche con un analizzatore di spettro come lo strumento R&S®FSW, che ha i livelli più elevati di gamma dinamica e la massima velocità in termini di capacità di scansione rispetto a qualsiasi analizzatore di spettro disponibile in commercio, la limitazione architetturale dell'analisi a scansione tradizionale ha una bassa probabilità di intercettazione (POI, Probability Of Intercept) per i segnali transitori che si verificano rapidamente.

Consideriamo le condizioni di segnale di un'emulazione con segnali hopping a salto veloce mostrata nella schermata precedente. Mentre si cerca di validare che tali segnali involontari non violino la banda IFF a 1090 MHz, l'analizzatore è impostato nella modalità a scansione (sweep) e cattura segnali con la funzione max. hold per diversi secondi, come mostrato nel display superiore della schermata precedente. Il tempo di scansione è di 6,4 ms a 160 MHz con una larghezza di banda di risoluzione di 50 kHz. Il display inferiore mostra un'immagine a persistenza dello spettro con scala in gradiente di colore nella modalità di analisi dello spettro in tempo reale ottenuta tramite l'opzione R&S®FSW-K160R per lo stesso intervallo di frequenze. In questa modalità, il segnale può essere analizzato ad una velocità massima di 600.000 FFT/s, ottenendo una probabilità di intercettazione del 100% per segnali rapidi con durata anche di soli 1,87 μs nella stessa banda di 160 MHz. Si noti che un segnale è catturato nella visualizzazione a persistenza dello spettro, ma non è visibile con la traccia max hold nel display dell'analizzatore di spettro convenzionale a scansione.. Infine, la visualizzazione max hold dovrebbe essere in grado di catturare il segnale spurio a una certa ampiezza se tale segnale spurio si ripete. Tuttavia, la probabilità di ricorrenza del segnale va presa in considerazione quando si tenta di determinare per quanto tempo sia necessario soffermarsi sul segnale per catturare l'evento di interesse.

La modalità di analisi dello spettro in tempo reale è essenziale per gli sviluppatori che lavorano su progetti digitali moderni o problemi di hopping di frequenza, e per il rilevamento di segnali con bassa probabilità di intercettazione quali, ad esempio, i segnali transitori. Le funzioni in tempo reale, quali il triggering con maschera di frequenza e la visualizzazione dello spettrogramma in tempo reale, consentono inoltre l'isolamento dei segnali intermittenti e l'analisi correlata nel dominio del tempo, in modo si possano più facilmente risolvere i problemi della progettazione radio. Una volta eseguita la rilevazione, l'analisi delle cause originarie del problema viene semplificata dalla disponibilità di più finestre di analisi, come quelle mostrate nella schermata di seguito. Il trigger con maschera di frequenza in modalità di analisi dello spettro in tempo reale consente l'isolamento immediato del segnale. Quando viene combinata con la visualizzazione dello spettrogramma, l'analisi correlata nel dominio del tempo del segnale può aiutare a risolvere i problemi, potendo osservare il comportamento del segnale radio prima, durante e dopo l'evento di interesse.

I dati I/Q catturati possono essere analizzati sull'intera larghezza di banda dell'analisi dello strumento R&S®FSW, e le visualizzazioni correlate temporalmente di spettro, temporizzazione, modulazione e proprietà statistiche del segnale possono essere analizzate in dettaglio.

Riassunto

L'opzione R&S®FSW-K160R è l'aggiunta più recente all'offerta di soluzione per l'analisi dei segnali in tempo reale di Rohde & Schwarz. Facente parte della piattaforma di analizzatori di spettro e segnali dalle massime prestazioni, l'analizzatore di spettro e segnali R&S®FSW vanta prestazioni leader del settore in termini di livello di rumore medio visualizzato (DANL), rumore di fase e larghezza di banda di misura (larghezza di banda di analisi 320 MHz).

Progettata per garantire la scalabilità, la nuova funzione di analisi in tempo reale è un'opzione software disponibile per l'analizzatore R&S®FSW che stabilisce un nuovo punto di riferimento sul mercato in termini di prestazioni con quasi 600.000 FFT/s e una POI del 100% per eventi da 1,87 μs con 160 MHz di larghezza di banda di analisi.