探讨航空、国防中的各种新兴技术趋势

如果电子行业有一个细分市场要求设计工程师与测试测量密切协作，那就是航空和国防。为了不断前行，测试设备必需不断适应并改良，以支持元器件系统中日新月异的技术变化，同时满足微波和RF技术的持续演变。

人们一想到航空和国防，大多数注意力会放在RF传感、卫星通信、电子战等应用上，这些应用至关重要。而现在，由于物联网（IoT）技术的整合，问题空间变得日益复杂。物联网设备一般被视为提高仓库或家居效率的一种方式，现在正被用来连接航空和国防系统中的各种飞机、机械、系统和人，以改善性能，降低总运营成本。根据报告，现在仅这一市场的容量就超过了200亿美元。从整体上看，在这一日新月异的行业中，采集、测试和评估解决方案在激发创新、保证性能方面发挥着关键作用。

航空与国防领域的创新实现通常依赖于RF频谱，正如泰克科技公司军事/政府市场经理Debbie Nielsen所解释的那样，各种各样的因素正使得RF通信和RF传感设备的设计变得更加复杂。本文采访中，与Debbie探讨了相关问题，以及航空、国防中的各种新兴技术趋势。

Debbie Nielsen(Tektronix)

问：这些工程师面临着哪些关键趋势和挑战？

Debbie：了解RF环境不仅具有重要意义，还直接关系到创新使命的成败。通信、导航、电子保护、电子传感等都要求全面了解RF频谱及怎样使用RF频谱。不管是用于EMCON或RADHAZ监控的自动传感器，还是用于访问可用性的智能动态传感器，RF频谱的实时态势感知都可以严格保护昂贵的系统和敏感设备，并有助于确保任务成功，否则就不能成功地接入频谱。

基于各种原因，这类RF传感正变得日益复杂，要求使用新工具才能跟上新需求。这些新工具必须有优质RF信号路径和出色的分辨率，以便系统操作员清楚地了解RF环境。

随着电子战转向更远程的超视距操作，影响军事系统的另一个因素是接收机和发射机的物理特点。不要忽视已部署技术的规模、重量和功率(SWaP)，因为某些系统和操作实际上需要在步兵的背包里或无人机上工作。在这些应用中，功率效率和功率优化也至关重要。

问：为什么RF传感技术变得越来越复杂？

Debbie：原因分为两大块：频谱分配方式发生变化，射频技术的可用性发生变化。

在第一块，最新的一个复杂因素是政府决定出售部分频谱用于商业用途，这给目前占用这部分频谱的军事/政府系统都有明显影响。该频谱分配的一个具体实例是把LTE频段扩展为以前的军用雷达频段。另一个重要变化是使用标准1494频谱分配，从分配频谱转变为最近动态频谱接入技术的迅猛增长。

在第二块，使用经济的RF技术提高了RF传感技术的复杂度。这种技术接入不仅更加简便，而且正成为越来越多的应用中的一种工具，这使得辨别及信号标识成为军事业务的一个重大挑战。ISM频段就是其中一个实例，特别是2.4和5 GHz区域，这些区域正变得异常拥堵，很难判断信号是军用无线路由器产生的，还是有人试图穿透网络或泄漏信息。

问： 卫星通信(SATCOM)领域正在发生什么样的变化？

Debbie：与航空和国防许多其他领域一样，卫星通信也正在经历转变。大多数卫星应用有一个共同点，就是传输带宽一般都非常高，有时候传输功能非常复杂。一个变化情景是部署的卫星正越来越多，提升容量越来越难，我们将看到更多的频段使用和更宽的带宽要求。

除了使用的卫星数量不断提高外，测试卫星通信能力的需求也在不断提高，包括SATCOM信号物理层测试的需求越来越严格，以确定误码率(BER)和误差矢量幅度(EVM)之类的值。

问：卫星通信的这些变化对测试测量有哪些影响？

Debbie：为确保成功，SATCOM应用需要同时融合超高频率、超低噪声、超宽带宽。因此， SATCOM设备测试可能是一个挑战。许多解决方案要么有足够高的频率范围，但没有足够宽的带宽，要么有频率和带宽，但没有足够的分辨率。即使如此，您仍需要有一种方式生成信号，才能在这些频率上进行实际测试。

问：电子战中会发生哪些变化？

Debbie：事实上，与RF传感和SATCOM应用一样，电子战也处于需要适应的变化之中。

其中一个趋势是威胁正变得越来越复杂。电子战(EW)信号通常内嵌智能和辨别算法以抵抗干扰。过去，用于测试电子攻击(EA)系统和传感器的威胁曾经通过硬件定义的，并且无法轻易升级来模拟威胁的演变。传统威胁生成功能通常是纯脉冲序列，不代表实际物理和电磁环境效应。为了对EW系统进行精确测试，威胁信号源要尽可能模拟真实世界。

另一个EW趋势是精确表征电子对抗措施(ECM)的需求越来越高。ECMs可能会受到发射机或放大器效应、电池、多种技术共享功率及系统和数字无线频率存储器(DRFM)中定时问题的影响。正因如此，在不同时间和不同场景、在时域和频域检验ECM才如此重要。整体系统和平台对技术的影响的表征，对于理解运行环境中的实际ECM性能异常重要。