復雜電磁環境中信號采集與回放

安泰測試設備

簡介
        伴隨各種無線通信技術的發展，越來越多的無線電設備應用在實際工作中。而對于無線設備相互之間的工作兼容性問題，出現的問題通常不持續發生，具有偶發特性，不容易復現問題，難以對問題發生的原因進行分析。針對這樣的測試需求，羅德與施瓦茨公司針對無線信號的記錄與回放，推出了高性能的IQ數據記錄儀，該記錄儀可以記錄和播放數字IQ數據流，與羅德與施瓦茨公司的頻譜儀和信號源產品，通過數字I/Q接口連接，支持進行無線信號的存儲與回放。
系統組成
        羅德與施瓦茨公司的復雜電磁環境采集與回放系統主要包括前端接收機（如FSW/FSV）、IQ記錄儀（如IQR/IQW）和后端矢量信號源（如SMW200A/SMBV100A），系統框圖如下所示。

圖1 復雜電磁環境采集與放回系統框圖

        一個完整的射頻信號采集與回放系統，需要一臺信號與頻譜分析儀、一臺IQ數據記錄儀和一臺矢量信號源。其中:
        1、頻譜儀是射頻信號的接收和采集設備。頻譜儀實現對指定中心頻率的射頻信號下變頻至基帶，根據指定的AD采樣率對射頻信號進行實時采用轉換為數字IQ信號。通過對放大器/衰減器的調節改變接收動態范圍來適應不同功率的射頻信號。
        2、IQW數據記錄儀有兩種工作模式：記錄與回放，兩種工作模式同時只能選擇其一。在記錄模式下，IQW實時接收頻譜儀發送的數字信號存儲在本地硬盤。存儲的開始時刻與結束時刻都通過對IQW的設置操作決定；數據記錄的速度由頻譜儀發送的速度決定；在回放模式下，IQW實時從本地硬盤讀取數據發送到矢量信號源。開始發送時刻由對IQW的操作決定，在IQW中可以設置循環發送/單次發送；數據發送的速度一般記錄在數據文件中。
        3、矢量信號源再生射頻信號。矢量信號源接收IQW發送的IQ數據再生模擬信號，根據指定的射頻中心頻率和平均功率變頻至射頻并發射。
信號采集過程


        空間無線信號經過天線進入頻譜分析儀前端，經過頻譜儀接收機前端，將射頻信號下變頻至中頻進行AD采樣。信號變換到數據域后，進行IQ分離以及速率變換，之后數字IQ信號經數字接口，傳送至IQW進行記錄。使用頻譜儀內部的存儲器在采集信號的同時，也可以保存信號。但如果想不間斷的保存信號，其最大容量受限于頻譜儀的內存大小，超過此容量，采集數據將出現“盲區”。而采用FSW采集，IQW數據記錄儀存儲IQ信號的方法，信號是連續進行存儲，不存在信號采集盲區。
信號回放過程

        數據IQ記錄儀播放記錄的數字IQ數據，經數字端口將數字IQ數據送入矢量信號源SMW200A的基帶端口，數字IQ數據在矢量信號源內部，經數模變換后，經過IQ調制器上變頻，以及射頻端的自動電平控制環路，將信號回放至用戶設定的電平和頻率點上。
系統性能及指標
        新一代的高速數字記錄儀R&S®IQW最大可以實現512MHz帶寬射頻信號的記錄/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超大容量固態硬盤，512MHz帶寬信號最大記錄時間可達41分鐘。

圖2 IQW中信號帶寬與記錄時間關系圖

       
                頻譜儀：FSW

        FSW頻譜分析儀，提供8/13.6/26.5/43.5/50/67GHz/85GHz型號。分析帶寬28M/40M/80M/160M/320M/512MHz/1200MHz/2GHz/5GHz，提供模擬解調，數字解調，脈沖解調，實時頻譜分析等選件功能。

        矢量信號源：SMW200A

        SMW200A矢量信號源，提供3G/6G/12.75G/20G/31.8G/40GHz型號，調制信號帶寬最大可到2GHz，支持產生各種調制類型信號。