干擾是商業無線網路與裝置、軍事通訊、雷達和電子戰(EW)系統常見的擾人問題。由於干擾是無法預測的，要找出並解決這個問題極為困難。此外，典型訊號分析儀經常出現的間歇性故障，使得資料擷取充滿了挑戰性。
發現、辨認和分析擁擠頻譜中惡意或是無意的干擾訊號，已成為現今工程師迫在眉睫的課題。工程師使用無間隙擷取(Gapless Capture)射頻(RF)記錄技術，可在一段持續時間內進行不間斷的資料量測，並確保在出現RF事件時儘快擷取到這些事件，進而解決棘手的干擾問題。
受限於記憶體容量有限 訊號分析儀容易錯失資料
系統工程師分析系統干擾的訊號特性時，通常依賴訊號分析儀進行長時間的連續資料記錄，如圖1所示。此外，這種持續記錄方式有一個主要限制，就是測試設備內建的記憶體容量很有限，對測人員而言相當不便。
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| 圖1 典型訊號分析儀架構圖 |
一旦想觀測的訊號進入分析儀的RF輸入端並進行後續處理後，就會產生圖1右側所顯示的波形。到垂直線前，在儀器擷取頻寬範圍內的所有相關訊號，都是在固定本地振盪器等元件中即時處理。然而，一旦緩衝記憶體或記憶體中存滿了樣本，儀器就不再查看之後輸入的其他數位樣本，而是優先處理先前記錄的樣本。
當訊號分析儀正在處理先前擷取的資料時，也不會再擷取任何樣本，導致連續擷取的資料中出現了間隙(Gap)。假設在處理先前擷取到的事件之際，又發生了新事件，或者是新事件的持續時間超過可用的記憶體容量，該事件就會落入間隙中並完全被忽略掉。
此外，分析儀的觸發設定只會針對特定的觸發條件擷取訊號，如果分析儀不能即時擷取事件，就會永遠錯失這些資料。
解決無線干擾問題 無間隙記錄技術立大功
在複雜的射頻環境中解決無線干擾問題，是相當棘手的任務，而無間隙記錄技術，讓訊號分析儀量測挑戰露出一絲曙光。這項技術可在一段很長的持續時間內連續擷取資料。由於記錄資料中沒有任何間隙，分析儀可更輕易擷取到想要觀測的訊號，例如間歇式RF事件。
圖2顯示藉由修改圖1的訊號分析儀架構，以提供無間隙資料記錄功能的範例。修改後的分析儀加入了高速資料鏈路或匯流排，讓工程師擷取到資料後，就可以將它從記憶體中刪除。如此一來，分析儀無須進行資料處理和顯示更新，而是將擷取到的資料直接寫入採用環形記憶體緩衝區的最終儲存裝置中，以執行無間隙的高頻寬資料記錄。
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| 圖2 可提供無間隙記錄功能的訊號分析儀架構 |
利用環形記憶體緩衝區，工程師可同時執行資料的寫入和讀取。如需長時間在較大頻寬範圍內記錄資料，獨立磁碟冗餘陣列(RAID)記憶體系統則是必要的配備。
安捷倫(Agilent)的雙通道M9392A PXI向量訊號分析儀就是一套寬頻無間隙記錄解決方案。它具備兩個獨立的可調諧通道，每個通道可連續好幾個小時在100MHz頻寬下記錄資料(圖3)。在RF環境中執行寬頻記錄，已被證實是進行長時間射頻干擾研究的有效工具，而功能強大的搜尋工具則可減輕長時間搜尋訊號以便找出問題根源的負擔。舉例而言，89600向量訊號分析儀軟體可與M9392A搭配使用，以便深入洞察干擾訊號的特性，以及在進行無間隙資料記錄時，這些特性對於特定資料中受干擾訊號的影響。這類軟體可簡化並縮短搜尋目標訊號的時間，同時加快分析和解決問題的過程。
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| 圖3 無間隙記錄系統是由多個預設套件所組成，並充分發揮PCIe的寬頻和快速傳輸速率等優勢。 |
如果無間隙記錄解決方案具有時間戳印等重要功能，工程師便可快速將記錄資料，對應到絕對時間、觸發和預觸發事件等。預觸發資料可協助工程師存取導致特定觸發事件發生的訊號資料。
另一個重要的功能是雙通道記錄。在單通道記錄系統中，要針對特定訊號進行觸發極為困難。工程師通常須記錄比實際所需多很多的資料，以確保能夠順利擷取到干擾事件。這些多出來的資料，全都須花時間和資源來處理。
M9392A雙通道記錄系統可減少誤觸發的可能性。此外，它具備一項特殊能力，就是僅只記錄所需要的資料。M9392A可用一個通道擷取和觸發訊號，另一個通道則用來記錄資料。如果工程師能在射頻環境中更有效率地找出有問題的訊號並進行觸發，就可節省大量時間，且還可更快排除干擾問題。
系統化測試流程加持 訊號量測效率加倍
即便使用了無間隙擷取技術，射頻干擾問題的解決仍然充滿挑戰性。如果遵循四個系統化程序的步驟，則會有事半功倍的效果。
首先第一步是擷取；這個步驟使用長時間記錄功能來擷取資料，以便找到導致問題事件的罪魁禍首。長時間擷取資料是必要的，因為RF環境的訊號通常會持續很長一段時間。此外，RF環境還會隨時間而改變，且其頻譜通常非常擁塞。隨著現今通訊訊號的頻寬越來越大，雜訊量也大為增加，其訊號干擾變得更為偶發、細微且短暫，都會使測試難度遽增。
第二步驟則是搜尋；工程師在擷取資料後，便可在實驗室中播放和分析所記錄的資料，以便擷取造成干擾的資訊。在龐大的記錄資料中尋找干擾訊號時，強烈建議測試人員使用可根據不同的條件自動進行搜尋的訊號搜尋工具。它會將搜尋結果條列成一張清單，然後將訊號與搜尋條件比對，以便找到特定訊號。之後工程師即可使用訊號分析應用軟體來剪出這些訊號，並進行播放。
至於第三個步驟為再次擷取資料；當工程師充分了解導致問題發生的原因，並且掌握其他潛在的干擾時，可能就須擷取更多特定的記錄。在此步驟中，工程師可使用所有背景資料，以更佳的訊噪比來觸發額外的記錄。
工程師可集中查看受干擾接收器對於特定干擾反應。此時，雙通道記錄系統可提供一個額外的資料觸發通道，是非常實用的工具。最後一個步驟為分析，工程師可使用分析軟體來查看干擾問題所帶來的影響。
利用上述的流程，工程師不僅可以了解RF環境的狀況，還可以長時間記錄頻段中的資訊，以有效地使用RF記錄資料，來記錄、搜尋和分析複雜RF環境中的目標訊號。
解決複雜射頻環境中的射頻干擾問題極其困難。有了無間隙資料記錄技術，系統工程師可以在一段持續時間內不間斷地量測資料，並確保在出現RF事件時儘快擷取到這些事件。
此外，經修改後的寬頻記錄系統，特別是雙通道系統，則可提供無間隙擷取功能，讓工程師能有效分析射頻環境中系統干擾的特性。將這類系統用於系統化測試流程中，工程師可迅速發現並分析目標訊號。對於經常出現訊號干擾並導致後續問題的商用無線網路和電子戰應用而言，這種功能將越來越重要。
(本文作者任職於安捷倫)