復雜電磁環(huán)境中信號采集與回放

安泰測試設備

簡(jiǎn)介
        伴隨各種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的無(wú)線(xiàn)電設備應用在實(shí)際工作中。而對于無(wú)線(xiàn)設備相互之間的工作兼容性問(wèn)題，出現的問(wèn)題通常不持續發(fā)生，具有偶發(fā)特性，不容易復現問(wèn)題，難以對問(wèn)題發(fā)生的原因進(jìn)行分析。針對這樣的測試需求，羅德與施瓦茨公司針對無(wú)線(xiàn)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(chǎn)品，通過(guò)數字I/Q接口連接，支持進(jìn)行無(wú)線(xiàn)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(huán)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(huán)境采集與放回系統框圖

        一個(gè)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(shí)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(jìn)行實(shí)時(shí)采用轉換為數字IQ信號。通過(guò)對放大器/衰減器的調節改變接收動(dòng)態(tài)范圍來(lái)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(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)送的數字信號存儲在本地硬盤(pán)。存儲的開(kāi)始時(shí)刻與結束時(shí)刻都通過(guò)對IQW的設置操作決定；數據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(pán)讀取數據發(fā)送到矢量信號源。開(kāi)始發(fā)送時(shí)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；數據發(fā)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(fā)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(fā)射。
信號采集過(guò)程


        空間無(wú)線(xiàn)信號經(jīng)過(guò)天線(xiàn)進(jìn)入頻譜分析儀前端，經(jīng)過(guò)頻譜儀接收機前端，將射頻信號下變頻至中頻進(jìn)行AD采樣。信號變換到數據域后，進(jìn)行IQ分離以及速率變換，之后數字IQ信號經(jīng)數字接口，傳送至IQW進(jìn)行記錄。使用頻譜儀內部的存儲器在采集信號的同時(shí)，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(guò)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(jìn)行存儲，不存在信號采集盲區。
信號回放過(guò)程

        數據IQ記錄儀播放記錄的數字IQ數據，經(jīng)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(jīng)數模變換后，經(jīng)過(guò)IQ調制器上變頻，以及射頻端的自動(dòng)電平控制環(huán)路，將信號回放至用戶(hù)設定的電平和頻率點(diǎn)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(shí)現512MHz帶寬射頻信號的記錄/回放，讀寫(xiě)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(tài)硬盤(pán)，512MHz帶寬信號最大記錄時(shí)間可達41分鐘。

圖2 IQW中信號帶寬與記錄時(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。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(shí)時(shí)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(chǎn)生各種調制類(lèi)型信號。