Medidas fiables en equipos de radio con salto de frecuencia

Retos

Muchas de las actuales radios tácticas avanzadas utilizan métodos de salto de frecuencia para hacer frente a potenciales interferencias y amenazas de interferencia intencionada durante operaciones críticas. Aunque estos equipos de radio se suelen operar en modo estático (sin saltos) para las medidas de rendimiento, es también importante verificar el comportamiento de los equipos durante todos los modos de salto operativos para garantizar que no interfieran con bandas adyacentes de señal ni con tecnologías de comunicación dentro de la banda. Las señales no deseadas pueden no solo afectar al funcionamiento de otros equipos de radio en estas redes, sino también repercutir en otros sistemas inalámbricos que pudieran ubicarse en el mismo espectro. Pueden producirse fuentes de espurios no deseados debido a errores de modulación y transitorios, acoplamiento entre digital y RF, efectos no lineales y perturbaciones del suministro eléctrico, o incluso errores de temporización por sintonización de hardware y sincronización de reloj. Estas señales interferentes temporales son difíciles de detectar con soluciones de prueba convencionales debido a la naturaleza extremadamente rápida de las señales.

Una de las bandas más sensibles para las comunicaciones tácticas por radio es la banda de frecuencias de los servicios de navegación de radiocomunicaciones aeronáuticas (ARNS) que opera entre 960 MHz y 1215 MHz. Esta banda de frecuencias es muy utilizada para comunicaciones tácticas por radio, especialmente en plataformas de radio de a bordo, pero es también es una banda de frecuencias crítica para infraestructuras de comunicaciones y navegación.

En la figura anterior se muestran algunas de las tecnologías inalámbricas críticas que utilizan también el espectro ARNS, como las frecuencias IFF de interrogador/transpondedor (1030 MHz y 1090 MHz) y la banda GNSS L5/E5a a 1176,45 MHz. Estas tecnologías críticas de navegación y radiolocalización pueden sufrir degradación del rendimiento por emisiones espurias no intencionadas de radios no controladas cuyas emisiones infringen las bandas de guarda de frecuencia.

Solución de test y medida

Tradicionalmente se han venido utilizando analizadores de espectro convencionales para la búsqueda de señales interferentes no deseadas dentro y fuera de banda. Incluso con un analizador de espectro como el R&S®FSW, que tiene el más alto rango dinámico y la capacidad de barrido más rápida de los analizadores de espectro disponibles en el mercado, las limitaciones de la arquitectura del análisis de barrido tradicional se traducen en una baja probabilidad de interceptación (POI) de señales transitorias de corta duración.

Consideremos las condiciones de señal de la emulación de señal de radio con salto rápido de frecuencia que se muestra en la captura de pantalla anterior. Para verificar que las señales no intencionadas no infrinjan la banda IFF a 1090 MHz, el analizador se ajusta al modo de barrido y captura señales en retención máx. durante varios segundos, como se muestra en el diagrama superior de la captura de pantalla. El tiempo de barrido es 6,4 ms en 160 MHz con un ancho de banda de resolución de 50 kHz. En el diagrama inferior se muestra una escala en color degradado del espectro de persistencia en el modo de espectro en tiempo real del R&S®FSW-K160R para el mismo rango de frecuencias. En este modo es posible analizar la señal con hasta 600 000 FFT/s con un 100 % de probabilidad de interceptación para señales tan rápidas como 1,87 μs en la misma banda de 160 MHz. Debe tenerse en cuenta que una señal se captura en la visualización de espectro de persistencia, pero no es visible en la traza de retención máx. en la representación convencional del analizador de espectro. En todo caso, la visualización de retención máx. debería poder capturar también la señal interferente con una determinada amplitud si la señal se repite. No obstante, debe tenerse en cuenta la probabilidad de aparición de la señal a la hora de estimar el tiempo que será necesario permanecer sobre la señal hasta capturar el suceso.

El modo de espectro en tiempo real resulta esencial para los desarrolladores que trabajan con diseños digitales modernos o problemas de salto de frecuencia, así como para la detección de señales de baja probabilidad de interceptación como los transitorios. Las funciones en tiempo real como el disparador por máscara de frecuencia y la visualización de espectrograma en tiempo real también permiten aislar señales y realizar análisis temporal correlacionado para facilitar la depuración del diseño. Tras la detección, el análisis de causa raíz se simplifica gracias a las múltiples ventanas de análisis disponibles, como se muestra en la captura de pantalla siguiente. El disparador por máscara de frecuencia (FMT) en modo de tiempo real permite aislar de forma inmediata la señal. Si se combina con la visualización de espectrograma, el análisis temporal correlacionado de la señal puede servir de ayuda para comprobar lo que estaba sucediendo en la señal de radio antes, durante y después del suceso de interés.

Los datos I/Q capturados se pueden analizar dentro del ancho de banda completo de análisis del R&S®FSW, y es posible analizar vistas temporales correlacionadas del espectro, la temporización, la modulación y las propiedades estadísticas de la señal.

Resumen

La opción R&S®FSW-K160R es la ampliación más reciente de la gama de soluciones de análisis en tiempo real de Rohde & Schwarz. El analizador R&S®FSW integrado en la plataforma de más alto rendimiento de analizadores de señal y espectro presenta un rendimiento sin parangón en el sector en cuanto a nivel de ruido medio visualizado (DANL), ruido de fase y ancho de banda de medida (ancho de banda de análisis de 320 MHz).

La nueva función de tiempo real de diseño escalable es una opción de software del R&S®FSW que marca nuevas pautas en el sector con un rendimiento cercano a 600 000 FFT/s y un 100 % de POI de 1.87 μs con ancho de banda de análisis de 160 MHz.