新技術將打破射頻幹擾難捕獲的僵局
發布時間:2016-10-25 責任編輯:wenwei
【導讀】從商業無線網絡和設備到軍事通信、雷達和電子戰爭(EW)係統,射頻幹(gan)擾(rao)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai)。由(you)於(yu)幹(gan)擾(rao)不(bu)可(ke)預(yu)測(ce),要(yao)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)十(shi)分(fen)棘(ji)手(shou)。常(chang)用(yong)的(de)信(xin)號(hao)分(fen)析(xi)儀(yi)采(cai)用(yong)間(jian)斷(duan)故(gu)障(zhang)模(mo)式(shi),使(shi)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)尤(you)其(qi)困(kun)難(nan)。因(yin)此(ci),如(ru)果(guo)不(bu)清(qing)楚(chu)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)的(de)根(gen)本(ben)原(yuan)因(yin),工(gong)程(cheng)師(shi)便(bian)很(hen)難(nan)找(zhao)到(dao)一(yi)種(zhong)測(ce)量(liang)方(fang)法(fa)來(lai)捕(bu)獲(huo)這(zhe)一(yi)故(gu)障(zhang)。
盡管困難重重,在擁擠的頻譜中找出、識別並分析幹擾信號,不管其目的何在,已在各種應用中變得日益重要。一種稱為無間斷捕獲的RF錄存技術,對解決這一問題可能會特別有用。利用這種技術,係統工程師可以在一段較長的時間內連續測量數據,確保捕獲所有RF事件。
了解測量中的困難
在對係統幹擾進行特征分析時,係統工程師通常依賴信號分析儀來完成長時間的連續錄存,如圖1所示。長時間錄存的主要局限是,測試設備中板子的內存容量不夠大。目標信號首先進入分析儀的RF輸入,隨後被處理,產生圖1右側所顯示的波形。假設係統使用了一個固定本機振蕩器,該儀器捕獲帶寬內的所有目標信號在到 達藍色豎線之前,都會經過實時處理。一旦采樣信號進入緩存或RAM中,該儀器便不再關注新進入的數字樣本。相反,它必須處理先前錄存的采樣數據。

圖1:典型的信號分析儀方框圖。
zaixinhaofenxiyiduixianqianbuhuodeshujujinxinghouchulishi,buhuizaibuhuoxindeshujuyangben,congerzailianxudeshujucaijizhijianyouxiaodixingchengyigejianxi。ruguozaichulixianqiandeshijianshiyoufashenglexindeshi 件jian,或huo新xin事shi件jian的de持chi續xu時shi間jian超chao過guo了le現xian有you的de存cun儲chu器qi容rong量liang,這zhe些xie事shi件jian便bian會hui落luo入ru這zhe個ge間jian隙xi並bing可ke能neng被bei漏lou處chu理li。此ci外wai,分fen析xi儀yi的de觸chu發fa設she置zhi僅jin根gen據ju一yi組zu限xian定ding條tiao件jian來lai捕bu獲huo事shi件jian。一yi旦dan分fen 析儀錯過某一事件,該事件便一去不返。
可行的替代方案
解決複雜的RF環境中的射頻幹擾問題是一個棘手的任務,無間斷錄存方法提供了一種可行的 方法來解決傳統的信號分析儀所遇到的測量問題。這一技術實現了在一段較長的時間內連續采集數據,解決了不知何時、何處會出現一個幹擾事件,以及該事件的持 續時間有多長的問題。由於被錄存的數據不會間斷,因此很容易捕獲目標信號,如間斷式RF事件。

圖2:該圖已將圖1中的信號分析儀修改為無間斷錄存。
在圖2的示例中,信號分析儀已被修改為無間斷錄存。圖2中的信號分析儀與圖1中的一樣,但它包含一條高速數據鏈路或總線,使工程師可以將采集到的數據從內存 中移出去。它通過旁路處理和顯示更新,同時將采集到的數據直接寫入采用環形RAM緩存的最終存儲介質,來實現數據的無間斷高帶寬錄存。工程師可以在環形 RAM緩存中同時寫入和讀取數據。若在大帶寬下錄存較長時間的數據,則需獨立磁盤冗餘陣列(RAID)存儲係統。
Agilent的雙通道M9392A PXI矢量信號分析儀便是這樣一個寬帶無間斷錄存解決方案,它可以提供兩個獨立可調的通道,其中每個通道都能在100-MHz帶寬下錄存數小時的數據(圖3)。

圖3:Agilent的無間斷錄存係統可與預先選定的設備結合起來,利用PCIe的大帶寬及快速吞吐的優點,與普通的PC硬驅或外部海量存儲器一起使用。
RF環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)寬(kuan)帶(dai)錄(lu)存(cun)已(yi)被(bei)證(zheng)明(ming)是(shi)可(ke)用(yong)於(yu)長(chang)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)射(she)頻(pin)幹(gan)擾(rao)研(yan)究(jiu)的(de)一(yi)種(zhong)有(you)用(yong)的(de)特(te)征(zheng)分(fen)析(xi)工(gong)具(ju),功(gong)能(neng)強(qiang)大(da)的(de)搜(sou)索(suo)工(gong)具(ju)可(ke)減(jian)輕(qing)在(zai)海(hai)量(liang)錄(lu)存(cun)數(shu)據(ju)中(zhong)搜(sou)索(suo)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)產(chan)生(sheng)的(de)負(fu)擔(dan)。 例如,Agilent?89600矢量信號分析儀軟件可與M9392A一起,用於分析幹擾源的特征及其對無間斷錄存目標數據中幹擾信號的影響。使用這樣的 軟件簡化並減少了找出目標信號的時間,加快了分析和解決問題的進程。
如(ru)果(guo)無(wu)間(jian)斷(duan)錄(lu)存(cun)方(fang)案(an)采(cai)用(yong)類(lei)似(si)時(shi)間(jian)戳(chuo)的(de)方(fang)法(fa)可(ke)能(neng)也(ye)會(hui)有(you)幫(bang)助(zhu),它(ta)將(jiang)錄(lu)存(cun)的(de)數(shu)據(ju)映(ying)射(she)到(dao)一(yi)個(ge)絕(jue)對(dui)時(shi)間(jian),產(chan)生(sheng)觸(chu)發(fa)或(huo)預(yu)觸(chu)發(fa)。預(yu)觸(chu)發(fa)數(shu)據(ju)使(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)能(neng)夠(gou)讀(du)取(qu)信(xin)號(hao)數(shu)據(ju),產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)特(te)定(ding)的(de)觸(chu)發(fa)事(shi)件(jian)。
另ling一yi個ge主zhu要yao功gong能neng是shi雙shuang通tong道dao錄lu存cun。在zai單dan通tong道dao錄lu存cun係xi統tong中zhong,很hen難nan隻zhi觸chu發fa所suo需xu的de信xin號hao。結jie果guo,為wei了le確que保bao捕bu獲huo幹gan擾rao事shi件jian,錄lu存cun下xia來lai的de數shu據ju通tong常chang比bi實shi際ji所suo需xu要yao的de多duo。這zhe些xie多duo餘yu的de數shu 據需要花費額外的時間和資源來處理。M9392A這樣的雙通道錄存係統減少了誤觸發的可能,並且它隻錄存所需的數據。信號可以在一個通道上被采集和觸發, 但錄存在另一個通道上。由於能夠在RF環境中更有效地發現這些信號,這樣的任意觸發機製可以節約大量時間,幫助工程師更有效地解決幹擾問題。
結構化處理流程
即(ji)便(bian)采(cai)用(yong)無(wu)間(jian)斷(duan)捕(bu)獲(huo)方(fang)法(fa),解(jie)決(jue)射(she)頻(pin)幹(gan)擾(rao)問(wen)題(ti)仍(reng)然(ran)困(kun)難(nan)重(zhong)重(zhong),因(yin)此(ci)有(you)必(bi)要(yao)遵(zun)行(xing)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)化(hua)的(de)處(chu)理(li)流(liu)程(cheng)。下(xia)麵(mian)是(shi)這(zhe)種(zhong)處(chu)理(li)流(liu)程(cheng)的(de)一(yi)個(ge)示(shi)例(li),它(ta)包(bao)括(kuo):
第一步:捕獲
該步驟利用長時間錄存的方法采集數據,確保捕獲故障事件。RF環境中的信號往往持續時間較長,因此長持續時間是必需的。而且,RF環境隨時間而改變,通常頻譜擁擠。此外,現代通信信號不斷增大的帶寬意味著噪聲頻譜更寬,它們之間的交互通常是間歇性的、細微的或短暫的。
第二步:搜索
數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)完(wan)成(cheng)後(hou),錄(lu)存(cun)下(xia)來(lai)的(de)數(shu)據(ju)會(hui)在(zai)實(shi)驗(yan)室(shi)中(zhong)被(bei)回(hui)放(fang)並(bing)進(jin)行(xing)必(bi)要(yao)的(de)分(fen)析(xi),以(yi)便(bian)提(ti)取(qu)有(you)關(guan)故(gu)障(zhang)幹(gan)擾(rao)源(yuan)的(de)信(xin)息(xi)。在(zai)數(shu)據(ju)量(liang)極(ji)大(da)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),強(qiang)烈(lie)建(jian)議(yi)使(shi)用(yong)能(neng)根(gen)據(ju)多(duo)種(zhong)不(bu)同(tong)條(tiao) 件(jian)完(wan)成(cheng)自(zi)動(dong)搜(sou)索(suo)的(de)信(xin)號(hao)搜(sou)索(suo)工(gong)具(ju)來(lai)尋(xun)找(zhao)幹(gan)擾(rao)源(yuan)。數(shu)據(ju)搜(sou)索(suo)完(wan)成(cheng)後(hou),符(fu)合(he)條(tiao)件(jian)的(de)一(yi)係(xi)列(lie)信(xin)號(hao)會(hui)被(bei)找(zhao)到(dao),信(xin)號(hao)分(fen)析(xi)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)會(hui)將(jiang)這(zhe)些(xie)信(xin)號(hao)分(fen)離(li)出(chu)來(lai)並(bing)進(jin)行(xing)回(hui)放(fang)。
第三步:重新捕獲數據
danggongchengshigengshenrudilejielewentidezhengjiehuoqianzaidexinhaoganraoyuanzhihou,kenengxuyaobuhuogengduogengjutidexinhaoshuju。zaizheyikexuandebuzhouzhong,gongchengshigenjuduiguzhangdelejie,laichufaxinzaobi genggaodelucunrenwu。zhexielucunrenwuzheyanyubeiganraodejieshouqiduimougetedingdexinhaoganraoyuandefanyingruhe。zheshi,shuangtongdaolucunxitongkenengtebieyouyong,yinweipeizhihoutakeyishiyongqizhongyige 通道來觸發錄存。
第四步:分析
最後,工程師可以使用分析軟件顯示信號幹擾源的影響。
利用這一處理流程,工程師們不僅可了解RF環境,還可錄存長持續時間內頻帶的信息。結果,他們可以有效地使用RF錄存方法記錄、搜索和分析複雜RF環境中的目標信號。
本文結論
解決複雜RF環境中的射頻幹擾問題頗為困難。但是,利用無間斷錄存方法,工程師可以在長持續時間內連續測量數據,確保捕獲所有目標RF事件。專門被改進用於 無間斷數據捕獲的寬帶錄存係統,尤其是雙通道係統,可以非常有效地分析RF環huan境jing中zhong係xi統tong幹gan擾rao的de特te征zheng。在zai結jie構gou化hua流liu程cheng中zhong使shi用yong這zhe一yi係xi統tong,為wei找zhao出chu並bing分fen析xi目mu標biao信xin號hao提ti供gong了le一yi種zhong有you效xiao的de途tu徑jing。在zai幹gan擾rao問wen題ti層ceng出chu不bu窮qiong的de商shang業ye無wu線xian及jiEW應用中,這樣的功能變得越來越重要。
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