Тестирование предельных возможностей бортовых радиостанций

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

При связи на большие расстояния возникают временные задержки, которые создают проблемы при разработке протоколов военной связи и конструкций радиостанций.
При связи на большие расстояния возникают временные задержки, которые создают проблемы при разработке протоколов военной связи и конструкций радиостанций.
Открытый Lightbox

Измерительная задача

В современных военных системах 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. Схемы широкополосной скачкообразной перестройки частоты также 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 меняется сотни и даже тысячи раз в секунду. Все взаимодействующие системы защищенной радиосвязи предварительно синхронизируются с главной тактовой частотой. Далее каждая радиостанция независимо реализует одну и ту же определенную главным устройством схему скачкообразной перестройки частоты исключительно на основе внутреннего системного источника тактовых сигналов.

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

Системные тактовые сигналы часто синхронизируются с главными, чтобы уменьшить последствия различий в тактовых частотах. 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 взаимодействующими радиостанциями. Для бортовой связи в зоне прямой видимости (LOS) типичные расстояния исчисляются несколькими сотнями километров. В худшем случае канал связи невозможно установить.

Характеристики систем радиосвязи со скачкообразной перестройкой частоты в таком 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 времязатратно. На результаты таких традиционных испытаний влияют много известных и неизвестных источников ошибок, в частности, расположение антенн и другие параметры.

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. Векторный генератор сигналов R&S®SMU200A с анализатором спектра и сигналов R&S®FSV (или R&S®FSW) могут имитировать реальные условия испытаний. Опция замираний прибора R&S®SMU200A поддерживает различные сценарии замирания сигналов, включая статическую временную задержку и имитацию скорости вплоть до гиперзвуковой, чтобы моделировать в лаборатории реальную среду.

Ниже показана 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 передачи данных MIL-STD-1553B. В процессе испытаний эталонный трансивер (TX) передает ВЧ-сигнал в анализатор спектра и сигналов 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 замираний 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 замираний 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 испытываются с использованием схем скачкообразной перестройки частоты с уменьшенной полосой пропускания, предоставляемых производителем радиостанции.

Типовая установка для проведения испытаний бортовых трансиверов, таких как M3AR
Типовая установка для проведения испытаний бортовых трансиверов, таких как 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 — проверить их на 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.

Изображение справа: имитируются различные задержки сигналов с помощью анализатора спектра и сигналов R&S®FSV или R&S®FSW и векторного генератора сигналов R&S®SMU200A с целью проверки ограничения производительности канала связи между эталонным трансивером (TX) и испытуемым трансивером (RX). Синхронизация по времени и демодулированное содержимое сигнала проверяются с помощью осциллографа, такого как R&S®RTM/RTO.

Связанные решения