Mediciones confiables en equipos de radio con salto de frecuencia

Retos

Muchas de los actuales radios tácticos avanzadas utilizan técnicas de salto de frecuencia para mitigar potenciales interferencias y amenazas de interferencia intencionada durante operaciones críticas. Aunque estos equipos de radio se suelen hacer funcionar en modo estático (sin saltos) para las mediciones de rendimiento, es también importante validar el rendimiento de los equipos durante todos los modos de salto operativos para garantizar que no interfieran con bandas adyacentes de señal ni con tecnologías de comunicaciones dentro de la banda. Las señales secundarias pueden no solo provocar conflictos con otros equipos de radio en estas redes, sino también en otros sistemas inalámbricos que pudieran estar colocados en el mismo espectro. Pueden producirse fuentes de espurios no deseados debido a errores de modulación y transitorios, acoplamiento entre digital y RF, efectos no lineales y perturbaciones del suministro eléctrico, incluso errores de temporización por sintonización de hardware y sincronización de reloj. Estas señales temporales de perturbación son difíciles de detectar utilizando soluciones de prueba tradicionales debido a la naturaleza extremadamente rápida de las señales.

Una de las bandas más sensibles para las comunicaciones tácticas por radio es la banda de frecuencia de los servicios de navegación de radiocomunicaciones aeronáuticas (ARNS) que opera entre 960 MHz y 1215 MHz. Aunque se trata de una banda de frecuencias muy utilizada para comunicaciones tácticas por radio, especialmente en plataformas de radio de a bordo, también es una banda de frecuencias crítica para la navegación y las infraestructuras de comunicaciones.

En la figura anterior se muestran algunas de las tecnologías inalámbricas críticas que están colocadas en el espectro ARNS como las frecuencias IFF de interrogador/transpondedor (1030 MHz y 1090 MHz) y la banda GNSS L5/E5a a 1176,45 MHz. Estas tecnologías críticas de navegación y radiolocalización pueden sufrir degradación del rendimiento por las emisiones espurias no intencionadas de radios no controlados cuyas emisiones infringen las bandas de frecuencia de restricción.

Solución de prueba y medición

Tradicionalmente, se han utilizado analizadores convencionales de espectro para la búsqueda de señales espurias no deseadas dentro y fuera de la banda. Incluso con un analizador de espectro como el R&S®FSW que tiene el más alto rango dinámico y la capacidad de barrido más rápida de los analizadores de espectro disponibles en el mercado, la limitación de arquitectura del análisis tradicional de barrido tiene baja probabilidad de interceptación (POI) de señales transitorias rápidas.

Consideremos las condiciones de señal de la emulación de señal de radio con salto rápido de frecuencia que se muestra en las capturas de pantalla anteriores. Mientras intenta validad que las señales no intencionadas no infrinjan la banda IFF a 1090 MHz, el analizador está configurado en el modo de barrido y captura señales en retención máx. durante varios segundos como se muestra en la pantalla superior de las anteriores. El tiempo de barrido es 6,4 ms en 160 MHz con un ancho de banda de resolución de 50 kHz. En la pantalla inferior se muestra una escala en color degradado del espectro de persistencia en el modo de espectro en tiempo real del R&S®FSW-K160R para el mismo rango de frecuencias. En este modo, es posible analizar la señal hasta 600 000 FFT/s con un 100 % de probabilidad de interceptación para señales tan rápidas como 1,87 μs en la misma banda de 160 MHz. Debe tenerse en cuenta que una señal se captura en la pantalla de espectro de persistencia, pero no es visible con la traza de retención máx. en la pantalla del analizador convencional de espectro. En cualquier caso, la pantalla de retención máx. debería poder capturar la señal espuria en alguna amplitud si la señal espuria se repite. No obstante, debe tenerse en cuenta la probabilidad de ocurrencia de la señal a la hora de intentar determinar el tiempo que será necesario permanecer sobre la señal para esperar una captura del suceso.

El modo de espectro en tiempo real resulta esencial para los desarrolladores que trabajen en modernos diseños digitales o en problemas de salto de frecuencia, y para la detección de señales de baja probabilidad de interceptación como los transitorios. Las funciones en tiempo real como el disparo por máscara de frecuencia y la visualización de espectrograma en tiempo real también permiten aislar señales y realizar análisis temporal correlacionado para que el usuario pueda depurar el diseño del equipo de radio. Una vez detectado, el análisis de causa raíz se simplifica con la disponibilidad de múltiples ventanas de análisis como las que se muestran en la captura de pantalla siguiente. El disparo por máscara de frecuencia (FMT) en modo de tiempo real permite aislar de forma inmediata la señal. Si se combina con la pantalla de espectrograma, el análisis temporal correlacionado de la señal puede servir de ayuda en la investigación de lo que estaba sucediendo en la señal de radio antes, durante y después del suceso de interés.

Los datos I/Q capturados se pueden analizar dentro del ancho de banda completo de análisis del R&S®FSW, y es posible analizar vistas temporales correlacionadas del espectro, junto con las propiedades estadísticas, de modulación y temporales de la señal.

Resumen

La opción R&S®FSW-K160R es la incorporación más reciente a la familia de análisis en tiempo real de Rohde & Schwarz. Integrado en la plataforma de alto rendimiento de analizadores de espectro y señal, el analizador R&S®FSW tiene un espectacular rendimiento que es líder en el sector para nivel de ruido (DANL), ruido de fase y ancho de banda de medición (ancho de banda de análisis de 320 MHz).

Diseñado para ser escalable, la nueva función de tiempo real es una opción de software del R&S®FSW que añade nuevas referencias al sector con un rendimiento cercano a 600 000 FFT/s y un 100 % de POI de 1,87 μs a 160 MHz de ancho de banda de análisis.