您的位置 首页 基础

航空航天和国防使用中的射频搅扰信号流化、剖析与回放

理想状态下,接收机将使用砖墙式滤波器,放大器和混频器将永不失真,命令中心始终协调频谱运行,堵塞是一个仅会在早餐和举行音乐会时出现的

抱负状态下,接收机将运用砖墙式滤波器,放大器和混频器将永不失真,指令中心一直和谐频谱运转,“堵塞”是一个仅会在早餐和举办音乐会时呈现的术语。此刻,搅扰将会呈现。

搅扰分为有意搅扰和无意搅扰两类。无意搅扰是射频环境的一部分: 手机、无线链路、无绳电话、地上电视、医疗电子设备等都会发生无意搅扰。有意搅扰是专门创立的信号,意图是损坏方针接收机的运转。咱们要点重视有意搅扰,最终方针是抵抗剩余信号。主张的处理方案包括四步:
● 捕获现场信号
● 在实验室进行剖析
● 仿真并回放信号
● 开发处理方案

因为此类搅扰都是间歇的瞬时信号,捕获信号或许需求数秒、数分钟或数小时的数据。为了保证完好的剖析图,捕获数据有必要是无空隙的接连信号。

运用安捷伦和 X-COM Systems 的商用现货 (COTS) 硬件和软件组件即可完成上述方针。该体系可加速挑选和深化剖析 TB 级数据的速度,而且能够在捕获、剖析、仿真和回放整个流程中坚持开端的信号保真度。一切组件均为商用现货产品,因而该处理方案能够供给可追踪的功用,能够轻松针对传统运用从头布置。

问题

一般,发射有意搅扰具有明晰的意图: 中止通讯、堵塞雷达体系、诈骗或损坏方针接收机。此类搅扰归于间歇或瞬时信号,一般很难发现或确认来历。

在此景象下,咱们需求捕获和剖析包括搅扰信号的整个频谱数据调集。这需求收集数秒、数分钟甚至数小时的频谱数据,并将占用几GB 甚至几 TB 的磁盘空间。

大多数情况下, 存储容量或许是最简略处理的问题,接连收集高保真数据的难度更大。捕获并存储海量无空隙数据后,接下来的应战是怎么挑选出一个或多个搅扰事情。提取每个事情有用的信号信息— 时域、频域和调制域,咱们能够获得深化的剖析。

处理方案

处理方案的规划理念是“捕获搅扰即信息”。提取信号信息的速度越快、精度越高,您就能更好地了解搅扰信号对方针体系的影响,从而更快地拟定和布置应对办法。

此处理方案的方框图如图 1 所示。如上所述,该体系能够履行捕获、剖析、仿真和回放等重要过程。

图 1. 将捕获的搅扰数据转化为有用信息的体系方框图流程

信号捕获和剖析

信号捕获和剖析运用三个硬件元件: 信号剖析仪、数据记载仪和外部数据包。如图 2 左边和中心图片所示。

Agilent X 系列信号剖析仪:图中显现的 PXA 是安捷伦旗舰级信号剖析仪产品。取决于功用要求,用户也可运用 MXA 或 EXA。运用 X 系列剖析仪作为前端下变频器和中频数字化仪能够从开端即保证最高的信号保真度。

X-COM IQC-2110 数据记载器:输入记载器的是信号剖析仪的数字 I/Q样本流。IQC-2110 对 I/Q 数据进行格局化,运用外部符号事情为其增加标签,并增加时刻和 GPS 标识,然后发送至数据包。

X-COM 数据包:该设备可采用 2、4、8、12 或 16 TB 的容量装备。

结合处理方案中的软件组件,您能够履行不同的后期处理活动。

X-COM Spectro-X 信号剖析软件: 主要功用包括预处理大型数据集和定位可疑信号。Spectro-X 包括查找引擎, 能够辨认和“ 符号”(fingerprint) 波形,并具有“剪切和保存”功用,支撑在 89600 矢量信号剖析 (VSA) 软件中回放信号。

Agilent 89600 VSA 软件: 安捷伦业界抢先的信号剖析 (VSA) 软件供给多个观测杂乱信号的办法,内置功用支撑超越 70 类规范和信号,可完成比特级调制剖析。

图 2. COTS 硬件和软件组合能够保证高保真捕获、剖析、仿真和回放

信号仿真和回放

该体系包括信号生成软件、基带发生器和矢量信号发生器,用于信号仿真和回放。如图 2 中底部和右侧图片所示。
X-COM 射频编辑器: 该软件可用于创立包括记载文件的信号情形。该软件的功用包括波形剪切、缝合、转化、过滤和循环。生成的波形可下载至 CPG-2110 进行回放。

X-COM CPG-2110 接连回放发生器: 该基带发生器用于驱动矢量信号发生器的 I 和 Q 调制输入。安捷伦矢量信号发生器: 示例类型包括 PSG、EXG 和新式 MXG。矢量信号发生器对 I/Q 调制进行上变频转化,并作为空中信号源。

成果: 信号捕获和剖析

图 3. 直观调查捕获的频谱数据, 发现四个需求重视的区域。

下面咱们经过实践搅扰事例扼要介绍该处理方案的功用。首要,运用 PXA 信号剖析仪收集数据,并将 40 MHz 宽的捕获数据流化,输入IQC-2110 记载器和 2-TB 数据包。继续无隙捕获数据 10 分钟,生成 120 GB的数据。

搅扰信息

运用 Spectro-X 可直观检查捕获的数据,以寻觅需求重视的搅扰信号。悉数 600 秒捕获数据的起伏/时刻丈量概览图显现有四个不同时刻段或许存在咱们需求重视的活动(图 3)。

快速剖析约 400 秒至 500 秒时段可知信号为 802.11b Wi-Fi 传输信号。此外,Spectro-X 的查找东西发现其他三个包括很多活动的时段: 50 秒至 140 秒、230 秒至 350 秒和 510 秒至540 秒。频域剖析供给以下信息:
● 时段 1: 约 50 秒至 140 秒,共包括137000 个载波信号。
● 时段 2: 在一台 IEEE 802.11g 发射机运转的约 230 秒至 350 秒之间,概图明晰显现存在不知道信号。不知道信号继续约五秒时刻。
● 时段 3: 约 510 秒至 540 秒,有 20000个恣意载波信号。

图 4. 在频谱图 (上图) 中, 疑似搅扰信号侵入了有序载波信号。

如图 4 所示,重视时段 2 频谱图和继续频谱格局的视图。频谱图 (上图) 显现,有序载波信号频谱中插入了两个猝发搅扰。

Spectro-X 的“规范查找”功用可用于辨认有序载波 (本例中载波确以为 802.11g 信号)。如图 5 所示,查找参数包括相信约束 (本例中设为 40%)、可选规范类型 (此处设为802.11a/g) 以及重视的捕获数据时刻规模 (设为 250 秒至 300 秒)。

相信约束能够协助确认与抱负无线规范类似的信号。相信值与抱负无线规范信号有关,用于界说参阅信号和捕获信号之间需求的关联度。该数值小于 100%,能够反映搅扰信号影响方针信号的严峻程度。

在本例中,查找发现了超越 92000个与 802.11g 参阅信号类似的信号。

同预期共同,呈现严峻衰减的区域正是呈现搅扰信号的区域: 如图6 所示,关联度从 80% 以上降至 50%以下。

图 5. 运用“规范查找”对话框挑选参数, 例如可选无线
规范和需求的关联度

图 6. 查找成果概览显现高相信度和低相信度区域

运用频谱图显现检查一切关联度较低的区域 (图 7),这样能够精确找到搅扰信号呈现的五秒时段。
接下来,咱们将相关的 I/Q 数据导出到 89600 VSA 软件进行详细剖析。在搅扰信号呈现之前,多项要害目标显现调制质量杰出 (参见图8)。搅扰信号对调制质量发生了严重影响: 搅扰信号对传输的搅扰彻底打乱了信号导频和净荷载波 (图 9)。

事例布景

上述事例发生在一个网吧中。事例中的无意搅扰来自一台微波炉:职工每次加热油酥饼或三明治时,它就会损坏 Wi-Fi 连通性。虽然本例是一个相对简略的情形,但主张的过程适用于其他包括搅扰的情形: 例如无线通讯、遥测链路、飞翔区间运转、信号情报(SIGINT)、信号互操作性等。该流程也适用于三种最常见的运用情形: 记载要挟并在实验室回放、在实验室记载并在实验室回放、在实验室创立并在现场回放。

图 7. Spectro-X 60-μs (从顶部至底部) 的频谱图显现搅扰打乱了
802.11g 信号的参阅序列 (3-11 μs) 和净荷 (11 μs 及以上)。

图 8.搅扰信号呈现之前: OFDM 星座图 (左上角)、EVM 图 (右上角) 和
频谱图 (左下角) 均显现正常。

图 9. 搅扰信号呈现后: OFDM 星座图 (左上角)彻底散乱, EVM 图
(右上角) 呈现异常, 频谱图 (左下角) 呈现大的尖峰。

定论

各类搅扰都或许影响要害国防体系。具有射频确诊东西对规划人员至关重要,这能够协助他们发现电磁频谱中的真实情况。为了开发成功的搅扰按捺战略和处理方案,提取有用的射频确诊信息是第一步。

如前所述,安捷伦和 X-COM 通力合作,推出了功用拔尖的丈量与剖析体系,能够保证在广泛频率规模和长时刻无空隙数据捕获中坚持高信号保真度。捕获信号后,咱们能够查找信号以寻觅特定搅扰类型,并打开详细剖析。咱们还能够运用软件处理信号,以仿真其他搅扰情形。此外,从头播映完好的搅扰记载可用于仿真电磁环境 (EME) 和测验互操作性。

声明:本文内容来自网络转载或用户投稿,文章版权归原作者和原出处所有。文中观点,不代表本站立场。若有侵权请联系本站删除(kf@86ic.com)https://www.86ic.net/zhishi/jichu/218558.html

为您推荐

联系我们

联系我们

在线咨询: QQ交谈

邮箱: kf@86ic.com

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

返回顶部