復(fù)雜電磁環(huán)境中信號(hào)采集與回放

安泰測(cè)試設(shè)備

簡(jiǎn)介
        伴隨各種無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的無(wú)線電設(shè)備應(yīng)用在實(shí)際工作中。而對(duì)于無(wú)線設(shè)備相互之間的工作兼容性問(wèn)題，出現(xiàn)的問(wèn)題通常不持續(xù)發(fā)生，具有偶發(fā)特性，不容易復(fù)現(xiàn)問(wèn)題，難以對(duì)問(wèn)題發(fā)生的原因進(jìn)行分析。針對(duì)這樣的測(cè)試需求，羅德與施瓦茨公司針對(duì)無(wú)線信號(hào)的記錄與回放，推出了高性能的IQ數(shù)據(jù)記錄儀，該記錄儀可以記錄和播放數(shù)字IQ數(shù)據(jù)流，與羅德與施瓦茨公司的頻譜儀和信號(hào)源產(chǎn)品，通過(guò)數(shù)字I/Q接口連接，支持進(jìn)行無(wú)線信號(hào)的存儲(chǔ)與回放。
系統(tǒng)組成
        羅德與施瓦茨公司的復(fù)雜電磁環(huán)境采集與回放系統(tǒng)主要包括前端接收機(jī)（如FSW/FSV）、IQ記錄儀（如IQR/IQW）和后端矢量信號(hào)源（如SMW200A/SMBV100A），系統(tǒng)框圖如下所示。

圖1 復(fù)雜電磁環(huán)境采集與放回系統(tǒng)框圖

        一個(gè)完整的射頻信號(hào)采集與回放系統(tǒng)，需要一臺(tái)信號(hào)與頻譜分析儀、一臺(tái)IQ數(shù)據(jù)記錄儀和一臺(tái)矢量信號(hào)源。其中:
        1、頻譜儀是射頻信號(hào)的接收和采集設(shè)備。頻譜儀實(shí)現(xiàn)對(duì)指定中心頻率的射頻信號(hào)下變頻至基帶，根據(jù)指定的AD采樣率對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采用轉(zhuǎn)換為數(shù)字IQ信號(hào)。通過(guò)對(duì)放大器/衰減器的調(diào)節(jié)改變接收動(dòng)態(tài)范圍來(lái)適應(yīng)不同功率的射頻信號(hào)。
        2、IQW數(shù)據(jù)記錄儀有兩種工作模式：記錄與回放，兩種工作模式同時(shí)只能選擇其一。在記錄模式下，IQW實(shí)時(shí)接收頻譜儀發(fā)送的數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在本地硬盤。存儲(chǔ)的開始時(shí)刻與結(jié)束時(shí)刻都通過(guò)對(duì)IQW的設(shè)置操作決定；數(shù)據(jù)記錄的速度由頻譜儀發(fā)送的速度決定；在回放模式下，IQW實(shí)時(shí)從本地硬盤讀取數(shù)據(jù)發(fā)送到矢量信號(hào)源。開始發(fā)送時(shí)刻由對(duì)IQW的操作決定，在IQW中可以設(shè)置循環(huán)發(fā)送/單次發(fā)送；數(shù)據(jù)發(fā)送的速度一般記錄在數(shù)據(jù)文件中。
        3、矢量信號(hào)源再生射頻信號(hào)。矢量信號(hào)源接收IQW發(fā)送的IQ數(shù)據(jù)再生模擬信號(hào)，根據(jù)指定的射頻中心頻率和平均功率變頻至射頻并發(fā)射。
信號(hào)采集過(guò)程


        空間無(wú)線信號(hào)經(jīng)過(guò)天線進(jìn)入頻譜分析儀前端，經(jīng)過(guò)頻譜儀接收機(jī)前端，將射頻信號(hào)下變頻至中頻進(jìn)行AD采樣。信號(hào)變換到數(shù)據(jù)域后，進(jìn)行IQ分離以及速率變換，之后數(shù)字IQ信號(hào)經(jīng)數(shù)字接口，傳送至IQW進(jìn)行記錄。使用頻譜儀內(nèi)部的存儲(chǔ)器在采集信號(hào)的同時(shí)，也可以保存信號(hào)。但如果想不間斷的保存信號(hào)，其最大容量受限于頻譜儀的內(nèi)存大小，超過(guò)此容量，采集數(shù)據(jù)將出現(xiàn)“盲區(qū)”。而采用FSW采集，IQW數(shù)據(jù)記錄儀存儲(chǔ)IQ信號(hào)的方法，信號(hào)是連續(xù)進(jìn)行存儲(chǔ)，不存在信號(hào)采集盲區(qū)。
信號(hào)回放過(guò)程

        數(shù)據(jù)IQ記錄儀播放記錄的數(shù)字IQ數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)字端口將數(shù)字IQ數(shù)據(jù)送入矢量信號(hào)源SMW200A的基帶端口，數(shù)字IQ數(shù)據(jù)在矢量信號(hào)源內(nèi)部，經(jīng)數(shù)模變換后，經(jīng)過(guò)IQ調(diào)制器上變頻，以及射頻端的自動(dòng)電平控制環(huán)路，將信號(hào)回放至用戶設(shè)定的電平和頻率點(diǎn)上。
系統(tǒng)性能及指標(biāo)
        新一代的高速數(shù)字記錄儀R&S®IQW最大可以實(shí)現(xiàn)512MHz帶寬射頻信號(hào)的記錄/回放，讀寫速率接近640M Sample/s（2560M bytes/s）,采用插拔式QSFP+高速數(shù)字IQ輸入/輸出接口，具備GPS跟蹤功能，配備6.4TB超大容量固態(tài)硬盤，512MHz帶寬信號(hào)最大記錄時(shí)間可達(dá)41分鐘。

圖2 IQW中信號(hào)帶寬與記錄時(shí)間關(guān)系圖

       
                頻譜儀：FSW

        FSW頻譜分析儀，提供8/13.6/26.5/43.5/50/67GHz/85GHz型號(hào)。分析帶寬28M/40M/80M/160M/320M/512MHz/1200MHz/2GHz/5GHz，提供模擬解調(diào)，數(shù)字解調(diào)，脈沖解調(diào)，實(shí)時(shí)頻譜分析等選件功能。

        矢量信號(hào)源：SMW200A

        SMW200A矢量信號(hào)源，提供3G/6G/12.75G/20G/31.8G/40GHz型號(hào)，調(diào)制信號(hào)帶寬最大可到2GHz，支持產(chǎn)生各種調(diào)制類型信號(hào)。