Belan es el primer analizador de espectro portátil ruso.
El dispositivo BELAN está diseñado para realizar estudios de las características espectrales de las señales de radio y analizar la carga de las bandas de radio.
El dispositivo tiene 3 modos de funcionamiento principales:
ESPECTRO — Trabajar en modo analizador de espectro. Se utiliza para estudiar las características espectrales de las señales de radiofrecuencia.
TUNER — Funciona en modo receptor panorámico. Demodula señales de radio AM y FM. Se utiliza para escuchar señales moduladas a través de auriculares.
BUSCADOR— trabajar en modo de dispositivo de búsqueda. Se utiliza para identificar las frecuencias de funcionamiento de dispositivos de recuperación de información no autorizados (marcadores de radio).
El dispositivo tiene las siguientes características técnicas:
1. Rango de frecuencia de funcionamiento 0,1 — 2200 MHz;
2. Precisión de configuración de la frecuencia central para el análisis ±10 Hz en todo el rango operativo;
3. Resolución de frecuencia al analizar el espectro de la señal 1 kHz. El número de muestras mostradas en la pantalla del analizador de espectro es 255;
4. Bandas de paso de filtros IF al nivel de 3dB: 1 kHz, 3 kHz, 10 kHz, 30 kHz, 100 kHz, 300 kHz, 1 MHz ;
5. Factor de cuadratura para niveles menos 60 dB y menos 3 dB < 5:1;
6. Sensibilidad (a 200 MHz, atenuador de RF de 0 dB)
< -110 dBm a 10 kHz RBW;
< -90 dBm a 300 kHz RBW;
7. FM espuria con tramos inferiores a 1 MHz en un ancho de banda de 1 kHz inferior a 100 Hz;
8. Nivel de entrada máximo (atenuador de RF 30 dB) 0 dBm;
9. El nivel relativo de interferencia causada por la distorsión de intermodulación en la entrada del preselector cuando la entrada se expone a dos señales de igual amplitud con un nivel de 0,1 μW y un valor de desafinación entre ellas de 2 MHz, no más de menos 60 dB. en el rango de frecuencia de funcionamiento;
10. Nivel relativo de interferencia, causado por distorsiones de intermodulación en la entrada del preselector cuando se expone a la entrada de dos señales de igual amplitud con un nivel de 0,1 μW y un valor de desafinación entre ellas. de 100 MHz, no más de menos 60 dB en el rango de frecuencia de funcionamiento;
11. El nivel de interferencia en los canales de recepción espejo no es más de menos 60 dB;
12. La inestabilidad de la frecuencia del oscilador local del dispositivo (total) durante 30 minutos después del tiempo de configuración del modo de funcionamiento en condiciones normales no excede ± 10 Hz;
13. Fuente de frecuencia de referencia 10 MHz
- derivación de temperatura (0 ° C-50 ° C) ± 2.0×10-8;
- envejecimiento sin corrección durante un año ± 5×10-8, durante 10 años ± 2×10-7;
- precisión de la configuración inicial ± 5×10 -9;
14. Demoduladores incorporados para señales AM y FM;
15. La desigualdad de la respuesta de amplitud-frecuencia del dispositivo en la banda de frecuencia operativa no es más de ± 3 dB;
16. La impedancia característica del dispositivo es de 50 ohmios en el rango de frecuencia operativa con un VSWR de no peor que 2;
17. Atenuador de entrada 0 — ; 30 dB con pasos de 10 dB, la precisión de la instalación en el rango de frecuencia de funcionamiento no es peor que ± 2 dB;
18. Atenuador IF de 30 dB con pasos de 10 dB. Precisión de instalación ± 0,5 dB;
19. Pantalla del dispositivo -14 cm, tipo LCD. Resolución 320×240 píxeles;
20. Nutrición — Red de 220V, fuente externa de CC con voltaje de 13,8V, batería interna de 12V en modo buffer. El tiempo de funcionamiento de la batería interna es de al menos 1,5 horas;
21. Posibilidad de control a través de una computadora (puerto RS-232);
22. Rango dinámico 110 dB;
23. Precisión de medición de amplitud de señal ± 3 dB;
24. Peso con batería incorporada 12V x 4Ah — 9,5 kg.
El dispositivo consta de los siguientes bloques funcionales:
Unidad de fuente de alimentación (PSU): suministra tensión de alimentación, está equipada con un circuito para recargar la batería incorporada y conectar automáticamente la batería en caso de un corte de energía de 220 V.
La fuente de alimentación de alta frecuencia La unidad (HF) convierte la frecuencia de entrada a una frecuencia IF de 10,7 MHz, atenúa la señal de entrada al nivel requerido usando un atenuador.
Unidad de procesamiento de frecuencia intermedia (IF): filtra la señal usando un filtro IF y un filtro de vídeo, amplifica la señal al nivel requerido mediante un amplificador IF y convierte la señal mediante un amplificador logarítmico.
La unidad de control de sonido (SCU) demodula la señal filtrada en la unidad IF usando el demodulador requerido y también convierte la señal IF a formato digital usando un amplificador limitador para calcular con precisión la frecuencia de la señal.
La unidad digital (CB) produce señales de control para las unidades HF, IF y BZK, recibe comandos del BC y comandos de control de una computadora externa, digitaliza la señal de la salida del amplificador logarítmico y forma una imagen en la pantalla.
El bloque de teclado (KB) interroga el teclado del dispositivo y la perilla de sintonización suave y transmite los códigos de los botones presionados al bloque central.
El diagrama de bloques del analizador de espectro se muestra en la Fig. 1. La señal que llega a la entrada del dispositivo pasa a través del filtro de entrada, el atenuador y ingresa al mezclador del primer oscilador local. El primer oscilador local está construido sobre YIG usando un circuito de síntesis de frecuencia digital; la frecuencia de salida de este oscilador local está controlada por una unidad digital y puede variar en el rango de 2,2-4,9 GHz en pasos de 10 Hz. Después del mezclador, la señal pasa a través de un filtro de 2,449 GHz y ingresa al mezclador del segundo oscilador local, sintonizado a una frecuencia de 2,56 GHz. Luego de este mezclador, la señal pasa por un filtro de 110,7 MHz y ingresa al tercer mezclador oscilador local, sintonizado a una frecuencia de 100 MHz, y desde la salida de este mezclador, una señal a una frecuencia de 10,7 MHz va a la entrada del amplificador de FI, y después del amplificador, al bloque de filtro de FI.
El banco de filtros IF contiene un conjunto de 7 filtros de paso de banda de 10,7 MHz con anchos de banda de 1, 3, 10, 30, 100, 300 y 1000 KHz. El bloque digital conmuta la señal IF a uno de estos filtros. Después del filtrado, la señal IF se envía a un amplificador logarítmico y a una unidad de demodulación. Desde la unidad de demodulación, la señal pasa a través del amplificador de paso bajo y va al altavoz incorporado, y desde el amplificador logarítmico, la señal pasa a través de la unidad de filtro de video y va a la entrada ADC de la unidad digital. El bloque de filtros de vídeo contiene un conjunto de 4 filtros de paso bajo con frecuencias de corte de 10 Hz, 100 Hz, 10 KHz y 1 MHz.
Se utiliza un contador digital para determinar con precisión la frecuencia. La entrada de este contador recibe una señal IF amplificada a un nivel lógico y pasada a través de un limitador. Al determinar con precisión la frecuencia de la señal, el dispositivo encuentra la señal con la amplitud máxima, sintoniza la unidad de alta frecuencia a su frecuencia y utiliza un contador digital para medir la frecuencia de la señal IF. La diferencia entre la frecuencia medida por el contador y el valor de 10,7 MHz es una corrección que se debe añadir al valor de frecuencia de sintonización de la unidad de RF para obtener el valor de frecuencia exacto de la señal recibida. Este método para determinar la frecuencia le permite medir la frecuencia con una precisión de 10 Hz.
Fig. 1. Diagrama de bloques del analizador de espectro
Para obtener una «imagen en vivo» en la pantalla del dispositivo, se requiere una alta velocidad de sintonización del primer oscilador local. Como fuente de frecuencia se utiliza un resonador giromagnético basado en granate de hierro YIG. El circuito utilizado en el dispositivo permite sintonizar a una velocidad de 10.000 frecuencias por segundo. Cabe señalar que dicha velocidad se logra sintonizando la frecuencia en la dirección de aumentar su valor (de un valor de frecuencia más bajo a uno más alto) y siempre que los valores de frecuencia vecinos estén separados entre sí por no más de 70 Megahercio. Al sintonizar la frecuencia en pasos superiores a 70 MHz, la velocidad de sintonización se reduce aproximadamente a la mitad debido a la necesidad de aplicar control a la bobina YIG principal, en cuyo circuito de control, para reducir el ruido propio del oscilador local, se utilizan condensadores bastante grandes. están incluidos.
El tiempo que lleva actualizar el espectrograma en la pantalla del instrumento depende del ancho del espectro mostrado en la pantalla y del ancho del filtro IF y del filtro de video utilizados. Obviamente, cuanto menor sea la frecuencia de corte del filtro de vídeo, más tiempo se tardará en filtrar la señal. Para todos los filtros de vídeo utilizados, el tiempo de retardo requerido desde la sintonización a la frecuencia requerida antes de medir la amplitud de la señal se calcula de antemano, y este retardo se realiza automáticamente durante el proceso de dibujo del espectro. La dependencia del tiempo de actualización del ancho espectral y del filtro IF es menos clara. Está claro que en la pantalla se muestran 250 puntos; para dibujarlos es necesario realizar 250 sintonizaciones de frecuencia y 250 mediciones de amplitud. La distancia horizontal entre puntos adyacentes del espectrograma es igual al ancho del espectro mostrado en la pantalla dividido por el número de puntos mostrados en la pantalla. Si el filtro IF utilizado cubre puntos vecinos en la pantalla, entonces, de hecho, se realizan 250 reordenamientos y mediciones, pero si los puntos vecinos en la pantalla están espaciados por una cantidad mayor que el ancho del filtro IF, entonces las mediciones se realizan con un paso igual al ancho del filtro, y como punto de pantalla de amplitud, se toma la amplitud máxima más cercana a este punto. Por ejemplo, para mostrar un espectro de 2,5 MHz con un filtro IF de 10 KHz, se deben realizar ((2500 KHz/250 puntos)/10 KHz)x250 puntos=2500 sintonizaciones de frecuencia y mediciones de amplitud. Este enfoque permite mostrar un espectro de cualquier ancho en la pantalla: desde 0 Hz (de hecho, modo osciloscopio) hasta el ancho de todo el rango de frecuencia del dispositivo. Además, el tiempo de barrido del espectro es óptimo desde el punto de vista de la precisión y la velocidad de actualización de la imagen. Las fotos 1, 2 muestran ejemplos de visualización de espectros de varias señales. En la foto 1, una señal con modulación FM, en la foto 2, una señal de un dispositivo integrado con enmascaramiento que utiliza la tecnología SPREAD SPECTRUM.
Foto 1. Espectro de una señal con FM modulación
Foto 2. Señal de un dispositivo embebido con enmascaramiento mediante tecnología SPREAD SPECTRUM
En el modo de dispositivo de búsqueda, se implementa un algoritmo para identificar frecuencias operativas de señales de radio cuyas amplitudes exceden el nivel umbral especificado por el operador y no están en la lista de señales de radio legales. El proceso de escaneo de un rango determinado se puede realizar varias veces (de uno a 255) o en bucle para que se ejecute continuamente. El rango de visualización se puede dividir en varios (hasta ocho) subrangos, cada uno de los cuales puede tener su propio nivel de umbral y niveles de atenuación de la señal de entrada y amplificación de la señal en la frecuencia intermedia. El proceso de escaneo puede interrumpirse cuando el operador ingresa un nuevo comando, o finalizar automáticamente al completar el número requerido de ciclos de escaneo, o interrumpirse automáticamente cuando se detecta una señal de radio no registrada durante el proceso de escaneo. Durante el proceso de escaneo, la frecuencia de la señal de radio se determina con una precisión de 10 kHz. El tiempo de escaneo depende de la carga de señales de la estufa y del nivel del umbral de detección establecido por el operador. En las condiciones de Moscú, con un nivel de umbral suficiente para detectar una bomba de radio con una potencia de 30 μW instalada en un interior a una distancia de 50 m del dispositivo, el escaneo en el rango de 5 MHz a 2,2 GHz no requiere más de 15 segundos.
Algunas palabras sobre la estrategia para almacenar y procesar frecuencias en modo de búsqueda. Las frecuencias operativas de las señales de radio se almacenan como un par: una frecuencia de inicio y una de parada. La frecuencia inicial podrá coincidir con la frecuencia final, pero nunca superarla. La memoria del dispositivo tiene 3500 celdas para almacenar frecuencias de operación (en cada celda se registra un par: el principio y el final). En estas celdas puede registrar cualquier cantidad de frecuencias o rangos de frecuencia de señales de radio legales a las que no debe prestar atención durante el proceso de búsqueda. En las celdas libres restantes, el dispositivo registrará las frecuencias detectadas durante el proceso de búsqueda. Por tanto, el dispositivo admite dos listas. Una lista contiene frecuencias o rangos de frecuencias que deben ignorarse al buscar marcadores de radio (en adelante la llamaremos lista de frecuencias rechazadas) y la otra, — una lista de frecuencias encontradas durante una búsqueda, organizada como una lista de frecuencias o rangos de frecuencia. En el primer caso coinciden las frecuencias inicial y final (en lo sucesivo lo llamaremos lista de frecuencias detectadas). Cualquier frecuencia puede aparecer sólo en una de estas listas. Por ejemplo, si la frecuencia 105.7-105.7 estaba en la lista de frecuencias detectadas, luego de ingresar el rango 105.0-106 en la lista de frecuencias rechazadas, la frecuencia 105.7-105.7 se eliminará automáticamente de la lista de frecuencias detectadas.
Las listas de frecuencias se almacenan en la llamada memoria FLASH del dispositivo y no desaparecen después de apagarlo. Cabe señalar que en el modo TUNER o SPECTRUN puede, presionando un botón, sintonizar las frecuencias detectadas en orden ascendente o descendente de su magnitud, lo que facilita el análisis de los resultados del escaneo.
El dispositivo implementa comandos que facilitan comparar la carga de bandas de radio al buscar marcadores de radio. Por ejemplo, se pueden realizar varios ciclos de escaneo en una habitación que se sabe que está libre de dispositivos integrados, pero que tiene condiciones similares para recibir señales de radio como la que se está estudiando (altura sobre el suelo, material de las paredes, dimensiones de las ventanas de la habitación y puertas, orientación de las ventanas hacia los puntos cardinales, altura y ubicación de los edificios vecinos). Luego, con solo presionar un botón, puede transferir las descripciones de todas las señales de radio legales detectadas a la lista de frecuencias rechazadas. Después de esto, el dispositivo se puede encender para escanear en la habitación en estudio. La mayoría de las estaciones legales serán rechazadas y esto reducirá drásticamente la cantidad de señales que deben verificarse para determinar si pertenecen a dispositivos integrados.
Recientemente, el método de diferencia de amplitud para detectar interferencias de radio (por la diferencia en amplitudes de señal en la antena de referencia y la antena) se ha vuelto muy popular en interiores). A petición del cliente, el dispositivo puede equiparse con un interruptor de antena controlado por una computadora y un software que implementa el método de diferencia de amplitud para detectar etiquetas de radio. El programa se ejecuta en el sistema operativo WINDOWS y proporciona, además de identificar RSU mediante el método de diferencia de amplitud, registrar el tiempo de aparición de la señal RZU, activar una señal de sonido cuando se detectan RZU, imprimir espectros y mantener un protocolo para observar radio. emisiones.
Actualmente, el analizador de espectro está siendo probado para la certificación en Rostest como dispositivo de medición. Está previsto incluir el dispositivo en el registro estatal en junio de 2000.