復雜電磁環(huán)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(fā)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(xiàn)的問題通常不持續(xù)發(fā)生，具有偶發(fā)特性，不容易復現(xiàn)問題，難以對問題發(fā)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(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源產(chǎn)品，通過數(shù)字I/Q接口連接，支持進行無線信號的存儲與回放。
系統(tǒng)組成
        羅德與施瓦茨公司的復雜電磁環(huán)境采集與回放系統(tǒng)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(tǒng)框圖如下所示。

圖1 復雜電磁環(huán)境采集與放回系統(tǒng)框圖

        一個完整的射頻信號采集與回放系統(tǒng)，需要一臺信號與頻譜分析儀、一臺IQ數(shù)據(jù)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(xiàn)對指定中心頻率的射頻信號下變頻至基帶，根據(jù)指定的AD采樣率對射頻信號進行實時采用轉換為數(shù)字IQ信號。通過對放大器/衰減器的調(diào)節(jié)改變接收動態(tài)范圍來適應不同功率的射頻信號。
        2、IQW數(shù)據(jù)記錄儀有兩種工作模式：記錄與回放，兩種工作模式同時只能選擇其一。在記錄模式下，IQW實時接收頻譜儀發(fā)送的數(shù)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(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實時從本地硬盤讀取數(shù)據(jù)發(fā)送到矢量信號源。開始發(fā)送時刻由對IQW的操作決定，在IQW中可以設置循環(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、矢量信號源再生射頻信號。矢量信號源接收IQW發(fā)送的IQ數(shù)據(jù)再生模擬信號，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。
信號采集過程


        空間無線信號經(jīng)過天線進入頻譜分析儀前端，經(jīng)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(shù)據(jù)域后，進行IQ分離以及速率變換，之后數(shù)字IQ信號經(jīng)數(shù)字接口，傳送至IQW進行記錄。使用頻譜儀內(nèi)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(nèi)存大小，超過此容量，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IQ信號的方法，信號是連續(xù)進行存儲，不存在信號采集盲區(qū)。
信號回放過程

        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)送入矢量信號源SMW200A的基帶端口，數(shù)字IQ數(shù)據(jù)在矢量信號源內(nèi)部，經(jīng)數(shù)模變換后，經(jīng)過IQ調(diào)制器上變頻，以及射頻端的自動電平控制環(huán)路，將信號回放至用戶設定的電平和頻率點上。
系統(tǒng)性能及指標
        新一代的高速數(shù)字記錄儀R&S®IQW最大可以實現(xiàn)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(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(diào)，數(shù)字解調(diào)，脈沖解調(diào)，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(diào)制信號帶寬最大可到2GHz，支持產(chǎn)生各種調(diào)制類型信號。