軍事和政府

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射頻感應的重要性

來自 Tektronix 的 Debbie Nielsen、Morgan Allison 和 Alan Wolke 討論影響軍事應用的技術趨勢。

在軍事和政府應用中,即時瞭解您的射頻環境不僅重要,更可能決定您行動的成敗。通訊、導航和電子感應 (ES)、電子防護 (EP) 和電子攻擊 (EA) 都需要感知即時的情況,並在任何特定時間完整瞭解射頻頻譜。而在一個實例中發生的情況,下次發生時可能會截然不同。

Tektronix 工程師 Morgan Allison 說明:「發展 TSCM (技術監控對策) 的主要目標,是為了判斷指定位置及頻率範圍內的射頻環境。您基本上可以將其作為基線,然後可以使用即時感測來比較目前的射頻環境和已知的環境。」

新設備讓工程師可以更深入瞭解射頻環境,並能觀察到先前無法察覺的狀況。
由於多種原因,射頻感應已變得越來越複雜,需要新的工具來因應新的需求。對於特定應用而言,這些新工具必須具備高品質的射頻訊號路徑和極佳的解析度,讓系統操作者可以清楚瞭解其頻譜環境部分中的訊號。而對於其他應用,低 SWaP 感應器的網路已經足夠。許多的感應應用會對系統執行系統保留,例如具有電磁干擾 (EMI) 以及高射頻功率位準 (電磁輻射危險,或稱 RADHAZ) 風險的系統,其將嚴重損害接收器,並造成高電磁脆弱度 (EMV) 的問題。

Tektronix 的 Debbie Nielsen 表示:「即時的頻譜操作對於作戰人員的 OODA 循環 (觀察、定位、決定和行動) 至關重要,在現今的動態環境中,這種循環已越來越短。」「無論是用於 EMCON 或 RADHAZ 監控的自動感應器,還是用於頻譜存取可用度的智慧型動態感應,感知即時的電磁環境不僅可以保護昂貴的系統和敏感設備,還有助於在頻譜遭拒的環境中確保任務成功。」
 
 

射頻感應比以往更為複雜

為何射頻感應變得越來越複雜?主要原因包括頻譜壅塞和系統敏捷度的問題。現在有越來越多的系統正在執行,並且在更寬的頻寬範圍內作業。而頻譜配置方式和射頻技術可用度的變化,使情況變得更加複雜。近期一個範例是美國政府決定重組 LTE 頻段,並允許進階無線服務 3 (AWS-3) 頻段在聯邦和非聯邦商業實體之間共用。

Nielsen 指出:「這項決策將對目前佔此部分頻譜的所有軍方/政府系統產生影響。」而 Allison 說明:「在商業和軍事方面已完成了多項工作,以確保其系統不會受到干擾。」

RF此外,頻譜管理也正在進行處理結合動態頻譜接取 (DSA) 系統的新模式,而不是傳統的 1494 頻譜配置指派。根據 Nielsen 表示,這會從兩個方面影響射頻感應:首先,您再也無法以窄頻感應進行行動;其次,由於過度壅塞和系統作業的靈活度問題,您將面臨偶發性的干擾以及額外的模糊現象。

射頻傳感還由於廉價射頻技術的普及而變得複雜。這項技術不僅易於使用,並且在越來越多應用中成為常見的工具。這種將無線通訊功能新增到各種設備上的模式稱為物聯網 (IoT),Tektronix 工程師 Alan Wolke 將其描述為「無線通訊領域的巨大破壞者」。而許多 IoT 裝置會使用工業、科學和醫療 (ISM) 頻段的免授權射頻頻譜。

Allison 說明指出:「ISM 頻段的壅塞程度令人難以置信,特別是在 2.4 和 5 GHz 頻段。」「我們難以判斷訊號只是由大量無線路由器所發出,還是有人試圖破解網路或透過漏洞獲取資訊。因此具備自動偵測訊號種類的能力是非常重要的。」

除了 IoT 帶來射頻訊號的數量增加外,無人機的應用逐漸增加,對於許多軍事應用而言也是一項重大風險。Allison 表示:「他們需要有能力立即確定無人機是否裝載特定炸藥,以及控制訊號來自哪裡,並實際採取對策以控制無人機。」「因此,除了無線通訊裝置的應用更廣泛外,您還面臨由無線技術控制的潛在危險裝置日漸增多的情況。」

電子戰

電子戰 (EW) 是關於威脅雷達和電子反制產生的另一項軍事應用。如同射頻感應和 SATCOM 應用,EW 也正處於適應需求的變化中。

首先,對抗性威脅變得越來越複雜。其中兩個範例包括,寬頻敏捷度和雷達以嵌入式智慧和識別演算法來抵抗干擾。在過去,用於測試這類 EA 系統的威脅資產是由硬體所定義,無法輕鬆升級以應對不斷進化的威脅。傳統的威脅產生功能通常是純粹的脈波列,並不代表實際的物理和電磁操作環境。為了更積極地測試 EW 系統,威脅刺激模擬必須盡可能貼近真實世界。

另一個 EW 趨勢是越來越需要精確區分電子對抗 (ECM)。ECM 可能受到發射器/放大器失真、電池、多種技術共用功率、系統時序問題、DRFM 延遲,以及平台電磁影響。因此,隨著時間和頻率域的各種情況來驗證 ECM 是非常重要的。區分整個系統/平台特性對技術的影響,對於瞭解實際的 ECM 效能極其重要,並可協助辨識系統在實際操作期間可能遇到的潛在能力或限制。

如何運用 SATCOM 獲得成功

除了射頻感應外,還有一個軍事和政府應用正在經歷轉型階段,即衛星通訊 (SATCOM)。其功能包括傳送視訊、圖像、雷達資料、情報資訊等等,SATCOM 應用帶來了獨特的射頻挑戰。

Wolke 表示:「這些衛星應用大部分的共同點是通常具有非常高的傳輸頻寬,且傳輸功能有時非常複雜。」「但局勢發生了變化,這些衛星的使用日漸增多。因此,隨著衛星容量的負載越來越大,我們將看到部署的衛星越來越多,並需要使用更多頻段和較寬的頻寬。

隨著使用的衛星數量增加,測試其通訊能力的需求也隨之上升。傳統上,測試 SATCOM 訊號的實體層已足夠判斷位元錯誤率 (BER) 和誤差向量震幅 (EVM) 等值。但現在,協定層也正在成為一個引發關注的領域。

Allison 指出:「傳統上,我們的活動範圍並非位於協定層空間,但隨著無線發射器的數量增多,加上情況日漸複雜,且 IoT 已普遍存在,我認為協定層空間已變得越來越重要。因此,我們也可以使用這些技術來應對軍事和政府需求,或許還可以用於適應商用需求。」

RF根據 Allison 表示,SATCOM 應用的主要協定之一是不斷進化的數位視訊廣播標準,其中以 DVB-S2 最為普遍。他對此說明:「我觀察到的趨勢是,有很多人對數位視訊調解測試,以及在衛星之間進行高速通訊的可能性非常有興趣。」
為了獲得成功,SATCOM 應用需要結合極高頻率和極少的雜訊,同時需要相當寬的頻寬。測試 SATCOM 設備可說是一大挑戰。Allison 說:「許多解決方案雖然有夠高的頻率範圍,卻沒有足夠的頻寬,或是具有足夠頻率和頻寬,但解析度不足。又或者,他們具備這些條件,但無法產生可以實際以該頻率進行測試的訊號。我們基本上有能力準確找出客戶的具體難題,幸運的是,我們的設備基本上能夠解決這些所有問題。」
塑造 SATCOM 應用的最後一個因素是接收器和發射器的實體屬性。Allison 在談話中提到,不應忽視已部署的應用尺寸、重量和功能。他說:「其中一些應用可能實際上是由步兵攜帶在背包中,或者可能是無人機上的射頻感應器或類似的東西。因此在許多情況下,尺寸、重量和電源是很重要的。」

協助客戶適應

從射頻感應到電子戰到 SATCOM,軍事和政府應用正在發生變化,需要強大且可靠的新解決方案以進行對抗。而更容易使用射頻技術、頻譜配置的變化、更多無人機、更多衛星和更大的 EW 威脅,僅是造成這些變化的部分原因。Allison 說:「我認為我們肯定會全力協助客戶應對這類威脅。」

這是我們期待已久的一刻。Tektronix 正在不斷發展業務模式,並與政府合作夥伴合作,致力於瞭解並掌握我方軍事力量每天所面臨的真正挑戰。我們希望提供將在戰場上保護我方作戰人員的技術推動力。我們的目標是盡一切所能協助確保任務成功,並成為其信賴的合作夥伴。

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