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RF 感测的重要性

Tektronix 的 Debbie Nielsen、Morgan Allison 和 Alan Wolke 讨论影响军事应用的技术趋势。

在军事和政府应用中,实时了解 RF 环境不仅重要,还可能决定作战成败。通信、导航、电子感测 (ES)、电子保护 (EP) 和电子攻击 (EA) 均需要了解实时状态并在给定时刻完全了解 RF 频谱。某一刻发生的事情可能与下一刻完全不同。

泰克工程师 Morgan Allison 解释道:“在评估 TSCM(反技术侦察措施)时,主要目标就是确定给定地点内给定频率范围内的 RF 环境。您以其为基准,然后,可以使用现场感测来比较当前 RF 环境与已知环境。”

新设备可以深入洞察 RF 环境,使工程师能够了解之前不可知的事情。
由于有许多原因,RF 感测越来越复杂, 新工具需要满足新需求。对于某些应用,这些新工具必须具有优质 RF 信号路径和极佳解决方案,使系统操作人员清楚了解其所处频谱环境内的信号。对于其他应用,低 SWaP 传感器网络已经足够。许多感测应用解决系统保护问题,例如面临可能严重损坏电磁易损性较高的接收机的电磁干扰 (EMI) 和高功率电平风险(辐射风险或 RADHAZ)的系统。

泰克的 Debbie Nielsen 说道:“实时频谱行动对于战士的 OODA 循环(观察、调整、决策和行动)至关重要,此循环在当今的动态环境中变得越来越短。无论自动传感器适合 EMCON 或 RADHAZ 监测还是频谱可达性的智能、动态感测,实时了解电磁环境的状态不仅保护昂贵系统和灵敏设备,也有助于确保任务在其他已拒绝频谱环境中获得成功。”
 
 

RF 感测比以前更为复杂

为何 RF 感测变得越来越复杂?前几种原因包括频谱阻塞和系统灵活性。现在,许多系统出现这些问题,它们采用更宽带宽运行。其他难题则源于频谱分配方式的改变和 RF 技术可用性的改变。最近示例就是政府决定重建 LTE 频段并允许在联邦和非联邦商业实体间共享使用高级无线服务 3 (AWS-3) 频段。

Nielsen 说道:“此决策将影响目前使用此部分频谱的所有军事/政府系统。”Allison 解释道:“商业和军事方面已经做出许多工作来确保这些系统不会干扰。”

RF此外,在配合使用集成动态频谱接入 (DSA) 而非传统 1494 频谱分配任务的系统时,频谱管理也将发生全新变化。Nielsen 称,这将通过两种方式影响 RF 感测:首选,您再也不能摆脱窄带感测;其次,您将面临过度阻塞和系统操作灵活性引起的无意干扰和额外不确定性。

廉价 RF 技术的发展也让 RF 变得复杂。此技术不仅易于使用,还在越来越多的应用中普遍作为工具。此变化(在越来越多产品中增加无线通信功能)也被称为物联网 (IoT),泰克工程师 Alan Wolke 将其描述为“无线通信中的巨大干扰者”。许多 IoT 设备在工业、科学和医疗 (ISM) 频段中所使用的 RF 频谱都未经许可。

Allison 解释道:“ISM 频段(尤其 2.4 和 5 GHz 区域)将变得极为拥挤。真的很难说,信号只是工厂无线路由器的运行信号还是有人想要透过网络把信息泄漏。因此,很难能够自动检测信号属于何种类型。”

除了增加 RF 信号数量的 IoT,越来越多的无用信号也让许多军事应用面临严重风险。Allison 说道:“他们必须能够立刻确定无用信号是否携带一些有效载荷以及控制信号来自哪里,以便真正采取对策并控制无用信号。因此,除了用途更广泛的无线通信设备,您也更容易接触由无线技术控制的潜在危险设备。”

电子战

另一个军事应用——电子战 (EW) 与威胁雷达和电子对抗生成有关。像 RF 感测和 SATCOM 应用一样,EW 也不断发生需要适应的变化。

对于人们来说,对抗性威胁变得越来越复杂。举两个例子:宽带灵活性和嵌入智能和区分算法的抗干扰雷达。过去,用于测试这些 EA 系统的威胁资产受到硬件限制,在威胁不断发展的情况下,它们无法轻松升级。传统威胁产生功能通常为纯脉冲串,它不代表实际物理和电磁作战环境。为了稳定地测试 EW 系统,威胁激励源必须尽可能表现真实世界。

另一个 EW 趋势为准确 检定电子对抗的需求不断增加。ECM 可能受到发射机/放大器失真、电池、多技术的电源共享、系统中的时序问题、DRFM 延迟和平台电磁效应的影响。正因如此,在时域和频域中不同场景下长期验证 ECM 才如此重要。检定整个系统/平台对技术的影响对于了解真正 ECM 性能极为重要,也有助于确定任何潜在功能或系统在真正对战中可能受到的限制。

如何在 SATCOM 上获得成功

除了 RF 感测外,发生变化的另一个军事和政府应用则是卫星通信 (SATCOM)。SATCOM 用于发送视频、图像、雷达数据、情报信息等,具有独特的 RF 挑战。

Wolke 说道:“大多数卫星应用的共同之处就是传输带宽通常很高,有时,传输功能也比较复杂。此领域的变化就是越来越多卫星得到使用。因此,它们的容量也越来越拥挤,我们看到越来越多的卫星部署案例,频段额外用途也越来越多,也越来越需要较宽带宽。”

随着所用卫星数量的增加,测试其通信功能的需求也逐渐增多。传统上,测试 SATCOM 信号的物理层足够确定误码率 (BER) 和 误差向量幅度 (EVM) 等数值。但是,现在,物理层也正变成关心的活跃区域。

Allison 说道:“传统上,我们不在协议层空间通信,但是,我认为它正变得比较重要,因为我们使用许多无线发射机、事物变得越来越复杂且 IoT 也变得随处可见。因此,我们也可以部分使用这项技术来解决军事和政府需求,也可以让它们满足商业需求。”

RFAllison 称,SATCOM 应用中的主要协议之一就是不断演化的数字视频广播实现(通常为 DVB-S2)。他解释道:“我所看到的趋势就是有许多人对数字视频调制测试和超快通信也感兴趣,尤其是在卫星之间。”
为了获得成功,SATCOM 应用需要兼具极高频率、极低噪声和极宽带宽。因此, 测试 SATCOM 设备可能极具挑战。Allison 说道:“许多解决方案具有足够高的频率范围,但是,它们的带宽不够宽,或者,它们的频率和带宽够用,但是,分辨率不够。或者,它们的频率、带宽和分辨率都够用,但是,它们无法产生在这些频率下真正测试所需的信号。我们基本能够确定客户的具体痛处,幸运的是,我们的设备基本能够解决所有问题。”
形成 SATCOM 应用的最后一个因素就是接收机和发射机的物理属性。Allison 称,不能忽视所部署应用的尺寸、重量和功率。他说道:“一些应用可能真的在步兵携带的背包中,或者,它可能是 UAV 或类似工具上的 RF 传感器。因此,在许多此类情况下,尺寸、重量和功率也极为重要。”

帮助客户适应

从 RF 感测到电子战与 SATCOM,军事和政府应用正在发生一些变化,这些变化均需要功能强大且可靠的新解决方案才能应对。RF 技术的使用更为简单、频谱分配发生变化、无用信号更多、卫星增多和 EW 威胁日益严重军事产生这些变化的一些原因。Allison 说道:“我认为,我们肯定会全力帮助客户解决这些类型的威胁。”

对我们来说,这真是非常激动人心的时刻。泰克将不断努力改进我们与政府合作伙伴的业务模式和参与度,以便了解军队每天所面临的真正挑战。我们希望提供在战场空间中保护战士的技术促成因素。我们的目标就是采取任何可能方式帮助确保任务成功并成为其值得信赖的合作伙伴。

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