​​​Enregistrement et relecture RF multivoies dans les environnements de test EMSO

La demande d’enregistrement et de lecture multivoie à large bande est motivée par plusieurs domaines d’application : Les systèmes radar nécessitent une capture à large bande pour résoudre des cibles en évolution rapide et valider les performances des signaux, tandis que les applications de guerre électronique et d’opérations sur spectre électromagnétique (EMSO) doivent observer des émetteurs agiles sur le plan spectral fonctionnant dans des environnements encombrés. Les systèmes SIGINT utilisent l’enregistrement à large bande pour détecter, observer et analyser les signaux transitoires ou à faible probabilité d’interception, et, de plus en plus, les communications par satellite et les réseaux non terrestres dépendent de la capture à large bande pour caractériser les scénarios d’interférence et de coexistence. Dans toutes ces applications, la capacité de maintenir une capture à large bande sans perte est souvent le facteur limitant de l’efficacité globale des tests. 

L’enregistrement et la relecture RF relient les environnements RF réels et les conditions de test contrôlées. Plutôt que de traiter la capture et la relecture comme des opérations isolées, les systèmes modernes sont conçus pour prendre en charge des flux de travail continus dans les tests sur le terrain, la validation en laboratoire et les scénarios hardware-in-the-loop.

Avec les applications aérospatiales et de défense d’aujourd’hui, les systèmes d’enregistrement et de relecture devraient fonctionner sur de larges bandes passantes instantanées, supporter plusieurs voies RF synchronisées et supporter des durées de capture suffisamment longues pour observer des comportements transitoires et variables dans le temps. De plus, la relecture doit être déterministe et reproductible afin que les signaux capturés puissent être réutilisés de manière cohérente et fiable pour l’analyse, la validation du système et la comparaison.

Ces exigences redéfinissent fondamentalement le rôle de l’enregistrement et de la relecture dans l’architecture de test. Au lieu des outils périphériques, les systèmes d’enregistrement et de relecture deviennent davantage une infrastructure centrale permettant aux ingénieurs de déplacer les données RF de manière fiable entre les environnements opérationnels, les plates-formes de simulation et les configurations de test en laboratoire. À mesure que les flux de travail s’étendent pour inclure la capture de gamme en plein air, l’injection de signaux synthétiques et les tests hardware-in-the-loop en boucle fermée, les exigences imposées au mouvement des données, au cadencement et au déterminisme du système augmentent en conséquence. 

Le défi majeur des systèmes modernes d’enregistrement et de relecture RF n’est pas la conversion RF seule, mais la capacité de déplacer et de stocker des données à grande échelle sans perte. La numérisation RF à large bande se traduit directement par des débits de données extrêmes ; la capture de la bande passante instantanée multigigahertz sur plusieurs voies nécessite des débits de streaming soutenus de l’ordre de plusieurs dizaines de gigaoctets par seconde.  

À de telles vitesses, un téraoctet de données peut être généré en environ quatre-vingt-dix secondes tout en étant soumis à des contraintes sans compromis pour les applications aérospatiales et de défense. Le streaming doit être continu et sans perte car les événements courts peuvent être imprévisibles, et le dépôt d'échantillons risque de générer des données critiques. Le mouvement des données doit être déterministe, avec la capacité de soutenir un transfert fiable dans un fonctionnement continu à haute vitesse, de sorte que les systèmes de stockage doivent être capables d’ingérer ces données sans interruption ou dégradation. 

Ces contraintes ressemblent plus aux défis du streaming de centres de données que l’acquisition d’instruments traditionnels. En même temps, ils doivent être atténués dans les environnements de test et de mesure, où le déterminisme, la synchronisation et la répétabilité restent essentiels. 

Les approches classiques d'enregistrement et de relecture reposent souvent sur une bufférisation locale, une capture segmentée ou des chemins de streaming non déterministes. Bien que ces méthodes puissent être efficaces pour les captures à bande étroite ou de courte durée, elles sont difficiles à mesure que la bande passante et le nombre de voies augmentent. Elles présentent également des limites communes telles que l’épuisement du buffer lors d’une capture soutenue, la perte d’échantillon lors des transitions en rafale ou l’incapacité de mettre à l’échelle le mouvement des données de manière linéaire avec la bande passante. Aux bandes passantes multigigahertz, l’enregistrement et la relecture cessent d’être une question de capacité de capture et deviennent un problème architectural de bout en bout couvrant la numérisation, l’accès à la mémoire, le transport et le stockage. 

La prise en charge de l’enregistrement et de la lecture sans perte à large bande nécessite des architectures système conçues explicitement pour un mouvement soutenu des données qui incluent des chemins de données déterministes à faible latence du numériseur à la mémoire hôte, des mécanismes d’accès direct à la mémoire qui minimisent l’intervention du processeur, la séparation de l’acquisition RF de l’infrastructure de stockage et des architectures de stockage évolutives capables d’un fonctionnement soutenu à haute fréquence. 

Combiner l’interconnectivité de la technologie de classe PCI Express ; le streaming basé sur RDMA pour le mouvement des données à haut débit afin de préserver le déterminisme ; et le stockage en réseau haute capacité améliore les systèmes d’enregistrement et de relecture à la fois en termes de bande passante et de durée sans compromettre l’intégrité des données. 

L'enregistrement et la lecture multivoies présentent des défis qui vont au-delà de la simple addition de chemins RF. Le maintien d’un alignement significatif entre les voies est essentiel pour des applications telles que le radar, la guerre électronique et l’analyse multiémetteur, où l’alignement de cadencement voie à voie, la cohérence de phase sur de larges bandes passantes et la compensation des effets de dérive et de fréquence ont un impact direct sur l’interprétabilité des données capturées. Sans un alignement et un étalonnage de base appropriés, les enregistrements multivoies peuvent être difficiles ou impossibles à analyser correctement. Bien que les techniques de correction détaillées justifient un traitement spécifique ailleurs, les systèmes d’enregistrement et de relecture à large bande doivent intégrer l’alignement comme capacité fondamentale plutôt qu’après coup. 

L'enregistrement et la lecture RF prennent en charge un large éventail de flux de travail tout au long du cycle de vie du développement du système, car les ingénieurs peuvent observer les conditions RF dans un environnement et les réutiliser de manière significative dans un autre. Ils peuvent capturer des environnements RF en direct pendant des activités sur le terrain ou à distance pour préserver le comportement des signaux du monde réel et relire ces enregistrements en laboratoire pour l’analyse, l’affinement d’algorithmes ou l’expérimentation contrôlée. Ils peuvent injecter des signaux simulés ou synthétisés générés dans des environnements de modélisation dans des systèmes RF pour évaluer les performances dans des conditions définies, ou utiliser les réponses système capturées pendant le fonctionnement hardware-in-the-loop en boucle fermée pour observer et comparer le comportement dans des conceptions en évolution. 

Tout au long de ces étapes, l’enregistrement et la relecture assurent la continuité entre les environnements opérationnels, la simulation et la validation en laboratoire. Cependant, l’exigence sous-jacente reste inchangée : le système doit capturer et relire de manière fiable les données RF à large bande sans perte, distorsion ou variation involontaire. 

Les systèmes modernes d’enregistrement et de lecture multivoies RF sont confrontés à des exigences qui vont bien au-delà de la conception d’instruments traditionnels. Les larges bandes passantes instantanées, les événements de courte durée et les opérations multivoies nécessitent des architectures capables d’un streaming de données soutenu, déterministe et sans perte. 

Les ingénieurs évaluant les solutions d’enregistrement et de relecture doivent donner la priorité à l’architecture système de bout en bout, en accordant une attention particulière aux capacités de mouvement et de stockage des données. Les spécifications de pic seules sont insuffisantes ; les performances significatives sont définies par la capacité de capturer et de relire des environnements RF du monde réel de manière fiable, sans compromis. 

Pour illustrer comment les ingénieurs peuvent mettre en œuvre ces exigences architecturales en pratique, la solution NI d’enregistrement et de relecture RF (RPS) est conçue pour prendre en charge la capture et la relecture RF multivoies à large bande avec un mouvement de données déterministe soutenu. La solution prend en charge des bandes passantes instantanées jusqu’à 2 GHz par voie, la synchronisation et l’alignement multivoies, et le streaming sans perte vers un stockage haute capacité à l’aide du transport de données à haut débit. En séparant la numérisation RF, le mouvement des données et le stockage, le système est destiné à évoluer avec l’augmentation de la bande passante et du nombre de voies tout en maintenant le déterminisme requis pour les environnements de test aérospatiaux et de défense.  

Pour découvrir comment l’enregistrement et la lecture multivoies à large bande peuvent prendre en charge vos workflows de test, envisagez d’évaluer les exigences architecturales en amont et d’évaluer des solutions conçues pour un streaming déterministe et sans perte.

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