Тестирование предельных возможностей бортовых радиостанций

Замените длительные полевые испытания радиостанций с быстрой скачкообразной перестройкой частоты на имитацию реальных условий радиосвязи в лаборатории

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.
Открытый Lightbox

Задача

В современных системах военной связи, основанных на программно-конфигурируемых радиостанциях (SDR), используются критичные ко времени сложные сигналы, для которых могут применяться чрезвычайно короткие синхронизирующие последовательности. В качестве примера можно привести сигналы со скачкообразной перестройкой частоты протокола R&S®SECOS. Кроме того схемы широкополосной скачкообразной перестройки частоты используются в качестве мер радиоэлектронной защиты (EPM) для предотвращения глушения. Для таких последовательностей скачкообразной перестройки частоты применяются полосы частот, ширина которых значительно превышает 100 МГц. Причем частота перестраивается сотни и даже тысячи раз в секунду. Все взаимодействующие системы защищенной радиосвязи предварительно синхронизируются с главными часами. Далее каждая радиостанция независимо реализует одну и ту же определенную главным устройством схему скачкообразной перестройки частоты исключительно на основе внутренних системных часов.

Для установления соединения между двумя радиостанциями имеется только очень короткое окно синхронизации. Временные задержки и различия в точности отдельных системных часов могут стать очень критичными.

Системные часы часто синхронизируются с главными часами, чтобы уменьшить последствия различий между часами. Но на радиостанции не должны влиять временные задержки и характеристики сигналов, обусловленные схемами случайной скачкообразной перестройки частоты.

Бортовые радиостанции работают в чрезвычайно сложных условиях. Большие расстояния приводят к значительным временным задержкам а передаваемых сигналах. Радиоволны распространяются со скоростью света, поэтому временная задержка составляет приблизительно 1 мс на каждые 300 км расстояния между связанными радиостанциями. Для бортовой связи в зоне прямой видимости (LOS) типичные расстояния равны нескольким сотням километров. В худшем случае канал связи невозможно установить.

Характеристики систем радиосвязи со скачкообразной перестройкой частоты в таком худшем случае должны проверяться производителями радиостанций для оптимизации конструкции и испытательными лабораториями для проверки соответствия техническим требованиям. Обычно испытательные лаборатории арендуют вертолеты, аэродром, антенны и персонал для проведения испытаний в реальных условиях, что очень дорого и требует много времени. На результаты таких традиционных испытаний влияют много известных и неизвестных источников ошибок, например, расположение и другие параметры антенны.

Контрольно-измерительное решение

Универсальное и простое в использовании решение от Rohde & Schwarz для испытаний систем радиосвязи с быстрой скачкообразной перестройкой частоты обеспечивает экономию времени и средств. Сочетание векторного генератора сигналов R&S®SMU200A с анализатором сигналов и спектра R&S®FSV (или R&S®FSW) позволяет имитировать реальные условия испытаний. Опция замирания прибора R&S®SMU200A поддерживает различные сценарии замирания, включая статическую временную задержку и имитацию скорости вплоть до гиперзвуковой, чтобы моделировать реальную среду в лаборатории.

Ниже приведена типовая установка для испытаний трансивера на соответствие техническим требованиям к оборудованию. Первоначально синхронизируются испытуемый (RX) и эталонный (TX) трансиверы, например, с помощью управляющего программного инструмента, который подключается посредством шины данных MIL-STD-1553B. Для тестирования эталонный трансивер (TX) передает ВЧ-сигнал в анализатор сигналов и спектра R&S®FSV/R&S®FSW, где он преобразуется с понижением частоты до немодулированного сигнала.

Полученный в результате цифровой I/Q-поток в реальном масштабе времени направляется в векторный генератор сигналов R&S®SMU200A. Внутренняя опция замирания генератора с целью имитации реальной среды осуществляет наложение на сигнал заданной задержки, замирания и доплеровского сценария скорости. Тестовый сигнал преобразуется с повышением частоты до ВЧ-сигнала и передается в испытуемый трансивер (RX), который демодулирует содержимое сигнала. Эталонный и демодулированный сигналы подаются для сравнения на осциллограф, такой как R&S®RTM/RTO.

Благодаря использованию опции замирания прибора R&S®SMU200A для наложения различных сценариев реальной среды быстро определяются предельные характеристики испытуемого трансивера (RX). Анализаторы R&S®FSV и R&S®FSW поддерживают потоковую передачу в реальном масштабе времени анализируемого сигнала с шириной полосы до 160 МГц. Сигналы со скачкообразной перестройкой частоты и более широкой полосой обычно тестируются посредством использования схем скачкообразной перестройки частоты с уменьшенной полосой пропускания, предоставляемых производителем радиостанции.

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

Такая испытательная установка, состоящая из R&S®FSV/R&S®FSW и R&S®SMU200A, устраняет неизвестные источники ошибок. С ее помощью производители могут оптимизировать конструкции радиостанций, а испытательные лаборатории, пользователи военных радиостанций и системные интеграторы могут проверить соответствие международным стандартам и техническим характеристикам поставщика радиостанции в условиях реальной среды. Подготовка радиостанций со скачкообразной перестройкой частоты в лаборатории для решения разнообразных задач в условиях реальных операций никогда не была такой простой.