一、引言
針對(duì)車機(jī)DAB接收能力的測(cè)試，除了采用專業(yè)儀器RWC2010C進(jìn)行信號(hào)參數(shù)和協(xié)議一致性驗(yàn)證之外，還有一種實(shí)際場(chǎng)景模擬測(cè)試的需要。后者實(shí)際上需要進(jìn)行海外實(shí)景信號(hào)的采集存儲(chǔ)，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行場(chǎng)景重現(xiàn)。
一般而言，采用射頻記錄回放系統(tǒng)進(jìn)行射頻場(chǎng)景采集、存儲(chǔ)和回放，但是如何進(jìn)行采集設(shè)備的選型？又如何選擇可靠的天線配合采集和回放？如何盡可能無(wú)失真還原現(xiàn)場(chǎng)射頻實(shí)景？都是很有講究的。
本文的內(nèi)容主要就是針對(duì)上述幾個(gè)核心問題進(jìn)行拋磚引玉的探討。
二、高精度采集
只有擁有高精度的采集能力，才有高精度回放的可能。那么一個(gè)射頻采集回放系統(tǒng)如何來(lái)確保高精度采集呢？
針對(duì)如下圖所示的一個(gè)寬帶射頻信號(hào)，我們?nèi)绾蝸?lái)進(jìn)行高精度的采集需要從幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。
一個(gè)實(shí)際射頻場(chǎng)景示意圖
2.1、本底噪聲
第一個(gè)重要的優(yōu)化是本底噪聲。因?yàn)楸镜自肼暃Q定了整個(gè)設(shè)備對(duì)低功率信號(hào)的采集捕獲能力，比如要捕獲GPS這樣的微弱信號(hào)，如果本底噪聲不夠好，那么是萬(wàn)萬(wàn)不行的。
本底噪聲
2.2、載波抑制能力
如果是采用直采方案，必然會(huì)引入載波泄漏，如下圖所示：
儀器本振載波泄漏
經(jīng)過優(yōu)化以后，可以獲得如下的結(jié)果：
優(yōu)化后的本振泄漏
因此射頻采集回放系統(tǒng)是否具有自我優(yōu)化的能力十分重要，同時(shí)為了進(jìn)一步減少本振泄漏對(duì)采集信號(hào)的影響，采集參數(shù)設(shè)置須考慮盡力將儀器的本振頻率點(diǎn)和真實(shí)的射頻信號(hào)錯(cuò)開一些，如下圖所示:
優(yōu)化設(shè)置的采集方案
通過優(yōu)化可以程度減少儀器對(duì)被采集信號(hào)的影響，從而確保采集精度。
2.3、高采樣率和位深
回歸射頻采集的本質(zhì)，是將射頻信號(hào)進(jìn)行高數(shù)據(jù)率的IQ解析和存儲(chǔ)，因此采樣率和位深決定了采集信號(hào)的精度，RFCS的典型參數(shù)如下表：
但是值得留意的是高采樣率和位深會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)吞吐量快速增加，從而對(duì)儀器的設(shè)計(jì)架構(gòu)和高速傳輸能力提出挑戰(zhàn)，甚至?xí)绊懙絻x器使用穩(wěn)定性，這也是考察射頻采集回放系統(tǒng)的一個(gè)重要方面。
三、近無(wú)失真回放及驗(yàn)證
首先我們探討如何來(lái)驗(yàn)證回放信號(hào)是否具有大的失真，要解決這個(gè)問題，必然要采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)源來(lái)進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。
驗(yàn)證的第一步，是利用帶C/N模擬功能的高精度矢量信號(hào)分析儀對(duì)標(biāo)準(zhǔn)矢量信號(hào)發(fā)生器發(fā)生的信號(hào)進(jìn)行EVM或MER驗(yàn)證，如果矢量信號(hào)發(fā)生器是某種特定標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制信號(hào)比如DVB-C或是其他，則矢量信號(hào)分析儀支持對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為。
檢測(cè)的核心是EVM或MER，因?yàn)樵撝的芫C合反應(yīng)信號(hào)的好壞。為了定標(biāo)對(duì)比，需要設(shè)置特定帶寬的AWGN來(lái)模擬C/N，從而精確模擬EVM或是MER。如果矢量信號(hào)發(fā)生器還具備IQ失真模擬，則更具備驗(yàn)證的靈活性。
驗(yàn)證的第二步是利用射頻記錄回放系統(tǒng)對(duì)矢量信號(hào)發(fā)生器（保持同樣的參數(shù)設(shè)置）進(jìn)行信號(hào)采集和存儲(chǔ)。
驗(yàn)證的第三步是利用射頻記錄回放系統(tǒng)對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行回放，然后再次利用高精度矢量信號(hào)分析儀進(jìn)行分析，得到EVM或MER。
兩次得到的EVM或MER之差即為失真的程度。一般而言，如果可以達(dá)到0.5-1dB的偏差則可近乎視為無(wú)失真。RFCS系統(tǒng)則可以達(dá)到此等采集回放能力。
特別需要說(shuō)明的是，回放的精度決定了未來(lái)進(jìn)行場(chǎng)景重現(xiàn)的能力，雖然射頻采集回放系統(tǒng)并不是場(chǎng)景重現(xiàn)的所有，但是這是確保場(chǎng)景近乎無(wú)失真重現(xiàn)的基礎(chǔ)。
四、場(chǎng)景重現(xiàn)
本文已經(jīng)分析了高精度采集和近無(wú)失真回放，也表達(dá)了這并非是近無(wú)失真場(chǎng)景重現(xiàn)的充要條件，那么還有哪些因素會(huì)影響到場(chǎng)景重現(xiàn)的準(zhǔn)確性？又有哪些方式可以盡力來(lái)規(guī)避這些問題呢？
我們可以從一張表來(lái)簡(jiǎn)單定義車機(jī)接收DAB（或其他廣播信號(hào)） 信號(hào)要近無(wú)失真還原所需要考慮的因素，同時(shí)也提出簡(jiǎn)易的解決辦法。
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參量 |
影響因素 |
解決方案 |
備注 |
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方向性 |
車輛天線具有方向圖，朝向變化接受能力變化。 |
固定所有被測(cè)車輛的方向，盡力保證測(cè)試的一致性。 |
方向圖決定了接收信號(hào)的方向性 |
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場(chǎng)強(qiáng)值 |
天線接收位置的空中信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)大小、天線增益、接收天線損耗。 |
采用空間場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)的方法確保天線接收點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)值和采集時(shí)場(chǎng)強(qiáng)值一致。 |
此功率需要回放設(shè)備具有功率調(diào)節(jié)的能力。這部分是造成無(wú)法完全無(wú)失真的關(guān)鍵，因?yàn)椴杉臅r(shí)候如果考慮方向性將會(huì)大大降低采集的效率。 |
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一致性 |
回放系統(tǒng)回放信號(hào)時(shí)與真實(shí)信號(hào)有不同的變化。 |
利用高精度的射頻采集回放系統(tǒng)，確保回放精度，包括隨著時(shí)間推移的精度。 |
系統(tǒng)角度看問題，功率的調(diào)節(jié)不能改變信號(hào)特征。 |
考慮這些因素后，我們可以考慮的方案是：
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采用固定的屏蔽空間來(lái)進(jìn)行場(chǎng)景重現(xiàn)模擬；
固定天線位置，環(huán)形天線處理9KHz-30MHz波段，雙錐天線處理30MHz-300MHz。天線位置避免極端靠近車輛天線，從而盡力降低定向性影響，但是又要考慮功率調(diào)節(jié)的可能性。
車輛停放位置保持固定方向。
五、典型測(cè)試工具
實(shí)現(xiàn)DAB高質(zhì)量信號(hào)采集和近無(wú)失真場(chǎng)景重現(xiàn)的關(guān)鍵工具包括：
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射頻采集回放系統(tǒng)RFCS
錄制帶寬支持2M到100MHz任意可設(shè) 頻率范圍覆蓋300KHz到6.0GHz IQ數(shù)據(jù)率500MBps 250MS/s采樣率 、ADC精度16 Bit 1PPS，IRIG-B Support（需另配選件） 支持保持、最小保持和平均處理顯示 多達(dá)20多個(gè)Marker功能，滿足多種標(biāo)記測(cè)試需要 數(shù)據(jù)格式兼容MATLAB 提供IQ數(shù)據(jù)處理工具軟件。
六、結(jié)語(yǔ)
實(shí)現(xiàn)近無(wú)失真的DAB射頻實(shí)景場(chǎng)景重現(xiàn)從而對(duì)車機(jī)DAB接受能力進(jìn)行測(cè)試有很大的參考價(jià)值，雖然并不能完全替代實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)格的功能和性能檢測(cè)，但是可以做很好的輔助驗(yàn)證，本文討論的是基于射頻采集回放的一些基本原理和實(shí)現(xiàn)高精度采集回放的關(guān)鍵因素，并討論了場(chǎng)景重現(xiàn)所需要考慮的因素，鑒于水平有限，還望大家多多指正。
