為SIGINT接收機設計測試信號

信號智能或SIGINT在現代戰爭中發揮著重要作用。SIGINT是一個通用的術語，它包括無線電頻段系統(通信智能或COMINT)、雷達頻段系統(電子智能或ELINT)及測量和簽名智能系統(MASINT)。COMINT處理從攔截的外來通信中導出的技術信息和智能。這意味著為COMINT作業指配的SIGINT接收機必須收集與無線電頻段中所有傳輸有關的信息。接收機的具體任務包括能夠檢測、分析收到的傳輸、估計調制頻率和類型、提取智能(信息)、定位來源。接收機必須覆蓋寬電磁(EM)頻譜，以檢測可能的輻射。這些輻射可以源自獨立的來源，其傳輸類型可能是突發型、跳頻型或連續型。

接收機測試

SIGINT接收機擁有多個接收和處理射頻(RF)的功能單元：從低頻(LF,30 kHz~300 kHz)到超高頻(EHF,30 GHz~300 GHz)，由平臺天線/天線陣列接收這些射頻。獨立來源發出的RF信號可能采用各式各樣的調制方案和傳輸模式。這些RF天線/天線陣列類型可以是萬向、雙向、機械操縱或電氣操縱。除常見的前端功能外，其它功能單元包括RF分發、低頻和高頻調諧裝置、接收機、IF分發IF數字化儀和子頻段調諧裝置、數字化儀和下變頻器。后面是基帶信號處理，用來檢測和識別調制方案，估計信號到達的方向。

設計人員的挑戰是在SIGINT接收機設計和測試過程中仿真所有類型的上述場景，要求：

● 多通道寬帶信號發生器;

● 各種模擬調制和數字調制方案;

● 創建頻譜干凈的跳頻信號;

● 能夠控制信號參數，如功率電平、載頻、符號速率等;

● 能夠復現細微的損傷(或簽名)，可以識別特定無線電屬性。

表1描述了測試SIGINT接收機的典型場景。這些場景涵蓋了接收機預計準確識別的廣泛的頻率、功率電平和傳輸類型。可以使用各種信號發生器和其它設備實現，也可以使用軟件及任意波形發生器(AWG)實現，后者實現起來更簡單，并支持更高的可重復性。

使用AWG和直接合成技術

AWG提供了強大的信號源、更高的采樣率、帶寬和信號保真度及改進的易用性。最新的AWG，如泰克AWG7000系列，一般都會超過當前的測試設備功能，可以生成許多無線應用(如SIGINT、雷達、UWB等)中日益常見的寬帶、快速變化的信號。

對這一應用，AWG通過使用數模轉換器(DAC)直接生成RF信號，提供了高效的SIGINT測試和測量工具，它支持高達5 GHz的載波中心頻率及高達5.8 GHz的信號帶寬。直接生成IF或RF信號避免了與使用I/Q調制器的傳統生成方式有關的I/Q劣化和長時間調節。圖1是簡化的方框圖。

直接合成

直接合成一詞描述了生成波形的手段，可以作為各種測試和測量應用的激勵信號使用。直接合成是一種基于采樣的技術。示波器從模擬波形中采集樣點，而直接合成信號源(AWG)則通過DAC從樣點中創建模擬波形。AWG存儲器中的樣點基本上可以定義任意波形，包括SIGINT波形。當然，正常的物理學和帶寬限制仍然適用，但位于規定范圍內。

由于簡單易用的軟件界面，用戶可以使用直接合成技術，創建各種場景(如泰克RFXpress)，然后傳送到AWG，復現這些信號。由于場景在軟件中創建，包括損傷，因此用戶可以全面控制生成的方案并可以調節參數，滿足全面測試SIGINT接收機的需求。

創建SIGINT信號

本文將以RFXpress為例，介紹怎樣使用直接合成技術生成表1中列出的多信號場景。RFXpress是一個軟件包，用來合成數字調制的基帶信號、IF信號和RF信號。它旨在把IF和RF信號功能提升到新的水平，并全面利用AWG的寬帶信號生成技術。該軟件支持廣泛的調制及符號映射功能，允許設計人員自定義調制。此外，可以使用所需場景仿真傳輸設備干擾、線性行為和非線性行為及信道效應產生的實際環境損傷，測試接收機性能余量。

為創建表1中的信號，可以為每個傳輸選擇各種參數。必須選擇波形長度和過采樣參數，以生成跳頻和突發傳輸，RFXpress “打包”功能保證這些波形擁有最小的頻譜再生或瞬態輻射(源自波形序列加入點上的相位跳動)。下面簡單介紹設置RFXpress工具生成所需傳輸的步驟。

多載波連續信號

為創建表1中的場景，我們先識別跳頻信號的符號時間周期。選擇一個多載波連續信號及由跳頻信號的符號周期定義的最小波形長度。

選擇多載波選項

選擇128×3 = 384個符號作為匯編設置中的波形長度。把符號速率與選定的三個跳頻時間周期匹配起來。選擇過采樣率為6。可以把其它設置(如打包)設為默認值。

根據表1為載波1、2、3、4分配頻率、調制方案、接收功率、符號速率、濾波器和窗口函數。

增加突發信號。對處于突發模式的載波5，設置參數(根據表1)，從菜單中選擇功率升量。對32個符號的時間周期，把功率設置成0 dB，然后對其余符號，把功率選擇為低值(-60 dB)。

* 增加跳頻信號

1. 對擁有三個跳頻及BPSK調制的傳輸6，選擇第一個跳頻648 MHz，然后為這個信號選擇參數。對直到功率上升的前128個符號，設置為0dB;對其余符號，設置為-60dB。這可以對前128個符號啟用頻率1 (648MHz)，然后選擇下一個跳頻，對第129個~256個符號，把功率設置為0dB，對其余符號設置為-60dB。這將從第129個~256個符號啟用頻率 (673MHz)。類似的，對第三個頻率執行設置(623MHz)。

2. 通過選擇功率升量一欄，可以增加功率升量。上升時間可以選擇10ns。功率升量與上面的符號幅度相結合，可以創建用戶自定義的跳頻無線電控制功能。

3. 匯編和生成波形。圖2顯示了組合波形的頻譜。

各個步驟結束，通過AWG已經生成波形。這突出說明了軟件怎樣幫助設計人員驗證SIGINT接收機的功能，識別其在實地可能遇到的各種傳輸。