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矢量信号源

矢量源在通信干扰模拟器的应用

日期: 2021-09-02 浏览: 来源:未知

1.概述

通信干扰模拟器基于AG币游国际自研的HBI架构,整合了高速AD/DA基带处理系统、上下变频模块、高性能主控计算机、高速大容量缓存系统等最新资源,所有模块设计均采用标准3U板卡,非常便于增减功能模块,以最大灵活性配置所需硬件载体。

HBI架构硬件平台

HBI架构硬件平台

通信干扰模拟器主要有4个部分组成:

1)无线电接收功能:对于20MHz~6GHz频段内信号通过基带信号处理板直接采集,而对6GHz~18GHz射频微波矢量信号进行下变频到中频采集,并且支持将采集到数字信号存储至本设备高速存储器中。

2)无线电发射功能:对于20Mhz~6GHz频段内信号通过基带信号激励板直接产生,而对需要输出的6Ghz~18GHz射频微波矢量信号需要先进行上变频再输出,支持将高速缓存器中的数字信号通过驱动基带信号激励板发射出去。

3)高速缓存器:可将无线电采集到的数字IQ信号高速实时存入,以便对信号进行后分析;可将预先存入的波形文件采取回放机制,驱动基带信号激励模块,并最终输出覆盖20MHz~18GHz下的射频微波信号。

4)通信干扰模拟主控软件:对采集到的数字信号进行后处理或者配合基带信号处理板进行实时解析分析;对根据配置参数生成的实时信号或者预存在高速缓冲系统中的波形,下发到信号激励模块中生成模拟基带信号。

2.指标特性

1)频率范围:20MHz~18GHz

2)等效辐射功率:100W(工作频点≥100MHz),5W(工作频点<100MHz)

3)输出功率动态范围:90dB

4)输出功率准确度:±1dB(动态范围=0~40dB时)

5)输出功率分辨率:<1dB

6)接收灵敏度:

a)优于-105dBm(工作频率≤2GHz,信号带宽120MHz,分析带宽25kHz条件下)

b)优于-65dBm(工作频率>2GHz,信号带宽500MHz条件下)

7)测频精度:≤1MHz

8)天线规格:水平波束宽度不小于30°,天线增益10dB(频点4GHz)

9)接收机、发射机带宽:支持最大500MHz

10)深存储能力:10T

11)远程控制接口:10/100/1000M以太网

3.关键技术说明

3.1信号侦测技术

信号侦测技术实现对目标射频信号进行探测分析的功能,通过分析,获取其工作频率、载波速率、频率分辨率、调制方式等基本参数以及跳频频率是否有某种规律,根据分析结果,配置发射干扰信号的参数,从而精确地对目标信号实施阻拦和干扰。

这部分功能由KSW-CXA信号分析及监测软件实现,本软件能兼顾了“功能强大”和“方便易用”的需求。“功能强大”是指通信信号监测涉及到多种信号类型、多个处理环节,不同信号、环节对应的处理方法等均不一样,需要将多种功能进行有效集成,以满足不同信号的分析需求。“方便易用”是指软件界面尽可能简明,操作尽可能符合使用人员习惯和典型的业务流程。与以往此类监测设备最大的不同具备“二次检波”功能,能够在给定信号载波底数表的前提下监测信号频谱异动。

信号侦测软件

信号侦测软件

信号侦测部分主要包含:信号特征识别、宽带载波检测、调制识别等方面,这部分内容请见附录A“信号侦测方法”

3.2高速DDR缓存技术

高速DDR缓存是现在的主流内存规范,称是DDRSDRAM(DoubleDataRate。DDR的标称和SDRAM一样采用频率。现在DDR运行频率主要有100MHz、133MHz、166MHz三种,由于DDR内存具有双倍速率传输数据的特性,因此在DDR内存的标识上采用了工作频率×2的方法,也就是DDR200、DDR266、DDR333和DDR400。其最重要的改变是在界面数据传输上,他在时钟信号的上升沿与下降沿均可进行数据处理,使数据传输率达到SDR(SingleDataRate)SDRAM的2倍。至于寻址与控制信号则与SDRAM相同,仅在时钟上升沿传送。

本设备中利用DDR技术,进行AD数据采集信号的缓存。在设计上,充分利用AlteraAG币游国际FPGA的硬核DDR驱动器,进行FPGA内部数据和DDR存储颗粒之间的数据交互。

3.3频率测量技术

频率测量采用模拟和数字处理方式混合的,超外差混频和FFT处理相结合的方案,如下图所示。

频率测量和频谱显示原理框图

频率测量和频谱显示原理框图

超外差混频中,本振频率可在4~8GHz范围内可调,可进行全带宽频率扫描,完成频谱全范围显示;超外差混频器后的带通滤波器,带宽为500MHz。通过超外差混频和低通滤波器,把整个频段信号分为若干个500MHz信号。

带通滤波后的信号,经过AD采样后,由模拟的处理方式变为数字的处理方式。在AD采样后的FPGA中,进行数字混频和抽取,抽取后的进行进行4096点的FFT运算。抽取后的最低频率为4kHz,因此频率分辨率可以达到1Hz。

用户可以根据要求,设置显示带宽。最小的显示带宽为4kHz;最大的显示带宽为4GHz,覆盖4GHz~8GHz的整个工作频段。

波形图和频谱图的显示

波形图和频谱图的显示

3.4信号分析—调制识别

信号分析监测软件主要用于供用户对信号进行深层次分析,即对采集好的宽带数据文件,在人工互动或自动模式下,完成载波宽带检测、调制识别、参数精估、解调、编码识别、网台识别等信号监测识别工作。

本软件能兼顾了“功能强大”和“方便易用”的需求。“功能强大”是指通信信号监测涉及到多种信号类型、多个处理环节,不同信号、环节对应的处理方法等均不一样,需要将多种功能进行有效集成,以满足不同信号的分析需求。“方便易用”是指软件界面尽可能简明,操作尽可能符合使用人员习惯和典型的业务流程。与以往此类监测设备最大的不同具备“二次检波”功能,能够在给定信号载波底数表的前提下监测信号频谱异动。

宽带载波检测频谱图

宽带载波检测频谱图

突发信号监测图

突发信号监测图


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