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    矢量源在通信干擾模擬器的應用

    日期: 2021-02-02   瀏覽:   來源:未知

    1.概述

    通信干擾模擬器基于公司自研的HBI架構,整合了高速AD/DA基帶處理系統、上下變頻模塊、高性能主控計算機、高速大容量緩存系統等最新資源,所有模塊設計均采用標準3U板卡,非常便于增減功能模塊,以最大靈活性配置所需硬件載體。

    HBI架構硬件平臺

    HBI架構硬件平臺

    通信干擾模擬器主要有4個部分組成:

    1)無線電接收功能:對于20MHz~6GHz頻段內信號通過基帶信號處理板直接采集,而對6GHz~18GHz射頻微波矢量信號進行下變頻到中頻采集,并且支持將采集到數字信號存儲至本設備高速存儲器中。

    2)無線電發射功能:對于20Mhz~6GHz頻段內信號通過基帶信號激勵板直接產生,而對需要輸出的6Ghz~18GHz射頻微波矢量信號需要先進行上變頻再輸出,支持將高速緩存器中的數字信號通過驅動基帶信號激勵板發射出去。

    3)高速緩存器:可將無線電采集到的數字IQ信號高速實時存入,以便對信號進行后分析;可將預先存入的波形文件采取回放機制,驅動基帶信號激勵模塊,并最終輸出覆蓋20MHz~18GHz下的射頻微波信號。

    4)通信干擾模擬主控軟件:對采集到的數字信號進行后處理或者配合基帶信號處理板進行實時解析分析;對根據配置參數生成的實時信號或者預存在高速緩沖系統中的波形,下發到信號激勵模塊中生成模擬基帶信號。

    2.指標特性

    1)頻率范圍:20MHz~18GHz

    2)等效輻射功率:100W(工作頻點≥100MHz),5W(工作頻點<100MHz)

    3)輸出功率動態范圍:90dB

    4)輸出功率準確度:±1dB(動態范圍=0~40dB時)

    5)輸出功率分辨率:<1dB

    6)接收靈敏度:

    a)優于-105dBm(工作頻率≤2GHz,信號帶寬120MHz,分析帶寬25kHz條件下)

    b)優于-65dBm(工作頻率>2GHz,信號帶寬500MHz條件下)

    7)測頻精度:≤1MHz

    8)天線規格:水平波束寬度不小于30°,天線增益10dB(頻點4GHz)

    9)接收機、發射機帶寬:支持最大500MHz

    10)深存儲能力:10T

    11)遠程控制接口:10/100/1000M以太網

    3.關鍵技術說明

    3.1信號偵測技術

    信號偵測技術實現對目標射頻信號進行探測分析的功能,通過分析,獲取其工作頻率、載波速率、頻率分辨率、調制方式等基本參數以及跳頻頻率是否有某種規律,根據分析結果,配置發射干擾信號的參數,從而精確地對目標信號實施阻攔和干擾。

    這部分功能由KSW-CXA信號分析及監測軟件實現,本軟件能兼顧了“功能強大”和“方便易用”的需求。“功能強大”是指通信信號監測涉及到多種信號類型、多個處理環節,不同信號、環節對應的處理方法等均不一樣,需要將多種功能進行有效集成,以滿足不同信號的分析需求。“方便易用”是指軟件界面盡可能簡明,操作盡可能符合使用人員習慣和典型的業務流程。與以往此類監測設備最大的不同具備“二次檢波”功能,能夠在給定信號載波底數表的前提下監測信號頻譜異動。

    信號偵測軟件

    信號偵測軟件

    信號偵測部分主要包含:信號特征識別、寬帶載波檢測、調制識別等方面,這部分內容請見附錄A“信號偵測方法”

    3.2高速DDR緩存技術

    高速DDR緩存是現在的主流內存規范,稱是DDRSDRAM(DoubleDataRate。DDR的標稱和SDRAM一樣采用頻率。現在DDR運行頻率主要有100MHz、133MHz、166MHz三種,由于DDR內存具有雙倍速率傳輸數據的特性,因此在DDR內存的標識上采用了工作頻率×2的方法,也就是DDR200、DDR266、DDR333和DDR400。其最重要的改變是在界面數據傳輸上,他在時鐘信號的上升沿與下降沿均可進行數據處理,使數據傳輸率達到SDR(SingleDataRate)SDRAM的2倍。至于尋址與控制信號則與SDRAM相同,僅在時鐘上升沿傳送。

    本設備中利用DDR技術,進行AD數據采集信號的緩存。在設計上,充分利用Altera公司FPGA的硬核DDR驅動器,進行FPGA內部數據和DDR存儲顆粒之間的數據交互。

    3.3頻率測量技術

    頻率測量采用模擬和數字處理方式混合的,超外差混頻和FFT處理相結合的方案,如下圖所示。

    頻率測量和頻譜顯示原理框圖

    頻率測量和頻譜顯示原理框圖

    超外差混頻中,本振頻率可在4~8GHz范圍內可調,可進行全帶寬頻率掃描,完成頻譜全范圍顯示;超外差混頻器后的帶通濾波器,帶寬為500MHz。通過超外差混頻和低通濾波器,把整個頻段信號分為若干個500MHz信號。

    帶通濾波后的信號,經過AD采樣后,由模擬的處理方式變為數字的處理方式。在AD采樣后的FPGA中,進行數字混頻和抽取,抽取后的進行進行4096點的FFT運算。抽取后的最低頻率為4kHz,因此頻率分辨率可以達到1Hz。

    用戶可以根據要求,設置顯示帶寬。最小的顯示帶寬為4kHz;最大的顯示帶寬為4GHz,覆蓋4GHz~8GHz的整個工作頻段。

    波形圖和頻譜圖的顯示

    波形圖和頻譜圖的顯示

    3.4信號分析—調制識別

    信號分析監測軟件主要用于供用戶對信號進行深層次分析,即對采集好的寬帶數據文件,在人工互動或自動模式下,完成載波寬帶檢測、調制識別、參數精估、解調、編碼識別、網臺識別等信號監測識別工作。

    本軟件能兼顧了“功能強大”和“方便易用”的需求。“功能強大”是指通信信號監測涉及到多種信號類型、多個處理環節,不同信號、環節對應的處理方法等均不一樣,需要將多種功能進行有效集成,以滿足不同信號的分析需求。“方便易用”是指軟件界面盡可能簡明,操作盡可能符合使用人員習慣和典型的業務流程。與以往此類監測設備最大的不同具備“二次檢波”功能,能夠在給定信號載波底數表的前提下監測信號頻譜異動。

    寬帶載波檢測頻譜圖

    寬帶載波檢測頻譜圖

    突發信號監測圖

    突發信號監測圖