Test de componentes, antenas y baterías para el sector militar

¿Por qué cada vez es más importante la resiliencia frente a coexistencia e interferencias intencionadas en los diseños de radio segura?

Las radios seguras funcionan en un entorno congestionado (p. ej., orden público en un área urbana) e incluso controvertido (p. ej., fuerzas militares en una misión). Para analizar y optimizar los diseños de radio segura frente a estas amenazas, se realizan medidas de coexistencia con el fin de evitar pérdidas de rendimiento en la comunicación debidas a señales interferentes específicas provocadas por otras transmisiones.

Esto es de particular importancia para las radios públicas de seguridad, ya que estas funcionan en espectros muy densos y ocupados, en los que las formas de onda seguras deben coexistir con formas de onda comerciales, como p. ej., radiodifusión, Wi-Fi, Bluetooth o LTE entre otras. Para estos test «over the air» (OTA) se usan instrumentos que generan señales interferentes digitales o analógicas y comprueban cómo maneja el receptor la señal distorsionada.

En las radios analógicas tradicionales de las fuerzas militares o policiales, el diseño de la antena era relevante, pero no crítico, ya que solían estar sobredimensionadas. Las nuevas radios, formas de onda y tecnologías de comunicación digital con diseños más pequeños requieren unas antenas avanzadas como las llamadas MIMO, cuyo exquisito diseño ha de ser sometido a ensayos exhaustivos. Este tipo de ensayos requiere cámaras para antena específicas, una configuración precisa para el dispositivo bajo prueba y una emulación realista del entorno en el que van a funcionar las radios.

En la tarjeta de una radio definida por software se encuentran muchos componentes: relojes, amplificadores, filtros, convertidores, memorias, buses de datos, etc. Todos estos componentes han de seleccionarse e integrarse de forma que se garantice que la integridad de potencia y de señal se mantiene dentro de unos márgenes aceptables. Entre otros, la diafonía entre componentes activos y pasivos, verificación del reloj del sistema o rendimiento PLL SerDes son pruebas que se realizan con instrumentos como osciloscopios, Analizadores de redes vectoriales, analizadores de ruido de fase y osciladores controlados por tensión.

Para evaluar el rendimiento de la batería de una radio segura móvil, por ejemplo, una radio militar portátil, el desarrollador debe conocer el nivel de potencia de la batería, el consumo de energía del sistema de radio y el estado del sistema gestión de potencia en casos de ensayo concretos. Para estos casos, el objetivo de la prueba realizada es determinar cómo se gestiona la energía que suministra la batería y cómo se envía al sistema.

La mejor aproximación es emular la batería en diferentes condiciones iniciales, automatizar los test de rendimiento y demostrar cómo se consume la energía en comparación con el escenario especificado o esperado. La mejor manera de hacerlo es conectando instrumentos emuladores de celdas (como el R&S®NGM200) a la fuente de alimentación del dispositivo bajo prueba. Estos instrumentos pueden simular el comportamiento real del consumo de batería para hasta dos celdas; pueden conectarse más instrumentos en paralelo y en serie para emular tantas celdas como se quiera.

Por último, puede utilizarse software externo de control remoto del instrumento para crear automáticamente situaciones en las que se ponga a prueba el sistema de gestión de la batería hasta el límite con escenarios en los que este deba demostrar su buen rendimiento.