Test di componenti militari, antenne e batterie

Perché la resilienza contro la coesistenza e il jamming sta diventando più importante per le progettazioni di radio sicure?

Le radio sicure operano in un ambiente congestionato (ad esempio le forze dell’ordine in un’area urbana) e anche ostile (ad esempio i militari in uno scenario di missione). Per analizzare e ottimizzare i progetti radio sicuri contro queste minacce vengono eseguiti test di coesistenza per evitare di perdere l'efficacia delle comunicazioni a causa di specifici segnali interferenti causati da altre trasmissioni.

È un problema particolarmente importante per le radio di pubblica sicurezza, poiché operano in spettri molto densi e occupati, dove le forme d’onda sicure devono coesistere con forme d’onda commerciali, come quelle delle stazioni radiofoniche, WiFi, Bluetooth ed LTE fra le altre. Per effettuare queste prove vengono utilizzati strumenti di misura funzionanti in modalità over-the-air per generare segnali interferenti digitali o analogici e verificare come il ricevitore gestisce il segnale distorto.

Nelle tradizionali radio analogiche militari o delle forze dell’ordine, la progettazione dell’antenna era rilevante, ma non critica, poiché erano per lo più sovradimensionate. Nei progetti delle radio di nuova generazione, le forme d’onda e le tecnologie di comunicazione digitale di formato più compatto richiedono nuove antenne avanzate, come quelle utilizzate da cosiddetti sistemi MIMO, la cui sofisticazione richiede l'esecuzione di test molto esaustivi. Questo tipo di test ha bisogno di camere d’antenna specifiche, accuratamente predisposte per il dispositivo in prova e che emulano realisticamente l’ambiente in cui le radio opereranno.

Esistono molti componenti in una scheda radio definita dal software: clock, amplificatori, filtri, convertitori, memorie, bus dati, ecc. Tutti questi componenti devono essere selezionati e integrati per garantire che l’integrità della potenza e del segnale sia mantenuta entro margini accettabili. I numerosi e necessari test da eseguire, come la diafonia tra i componenti attivi e passivi, la verifica del clock di sistema e la misura delle prestazioni del SerDes PLL, vengono effettuati utilizzando strumenti quali oscilloscopi, analizzatori di reti vettoriali, analizzatori di rumore di fase e oscillatori controllati in tensione.

Per valutare le prestazioni della batteria di una radio mobile sicura, ad esempio una radio portatile militare, lo sviluppatore ha bisogno di caratterizzare il livello di potenza della batteria, il consumo di energia del sistema radio e lo stato del sistema di gestione dell’alimentazione in particolari casi di test. L’obiettivo dei test in modalità condotta è quello di determinare come l’alimentazione della batteria viene gestita ed erogata al sistema.

L’approccio migliore è quello di emulare la batteria in diverse condizioni di partenza, automatizzare i test sulle prestazioni e dimostrare come la potenza viene assorbita in base allo scenario specificato o previsto. Il modo migliore per procedere è collegare strumenti emulatori delle celle (come l'alimentatore R&S®NGM200) alla fonte di alimentazione del dispositivo in esame. Questi strumenti possono simulare il comportamento reale dell'assorbimento della batteria per un massimo di due celle, e più strumenti possono essere collegati in parallelo e in serie per emulare quante celle si desidera.

Infine, il software di controllo remoto dello strumento esterno può essere utilizzato per eseguire automaticamente dei casi di test per stressare il sistema di gestione delle batterie con scenari in cui il BMS deve dimostrare le sue buone prestazioni.