Receptores de rango de frecuencia panorámico.

Receptores de rango de frecuencia panorámico.

Receptores panorámicos
rango de frecuencia

Dentro de las tareas de garantizar la seguridad de las comunicaciones y telecomunicaciones, las más importantes:
— búsqueda y detección de señales electromagnéticas con parámetros desconocidos e interferencias de radio;
— identificación del tipo y parámetros de modulación de oscilaciones electromagnéticas, demodulación de la información contenida en ellas;
— medición del nivel de componentes espectrales de oscilaciones electromagnéticas;
— medición de las características de fase-frecuencia, amplitud-frecuencia y ruido de los equipos receptores y amplificadores, parámetros de distorsiones no lineales en ellos;
— medición de parámetros de componentes laterales de señales de salida de transmisores de radio.

Estas tareas se resuelven utilizando instrumentos que pertenecen a la clase de receptores de medición, analizadores de espectro o escáneres de rango de frecuencia. Entre ellos, los escáneres de rango de frecuencia se centran en detectar la presencia de una señal de alta frecuencia concentrada en frecuencia en su entrada con estimaciones bastante aproximadas pero inequívocas de su frecuencia y potencia promedio. Los analizadores de espectro, por el contrario, a menudo registran de forma ambigua o imprecisa la frecuencia media de una señal, pero permiten determinar la forma de su espectro. Los receptores panorámicos, a diferencia de los analizadores de espectro, disponen de un amplificador de preselección. Por lo tanto, su sensibilidad es mucho mayor, pero son inferiores a los analizadores de espectro en términos de tiempo de visualización para el rango seleccionado. Los receptores panorámicos de medición (MPR) incluyen medios adicionales para demodular ciertas clases de radiación y para medir con precisión las características de frecuencia de los dispositivos de circuitos y rutas en el rango de frecuencia seleccionado.

Los dispositivos automatizados complejos, que son IPP, tienen una cantidad significativa de parámetros, propiedades y características del consumidor. El propósito de esta publicación es revisar el estado del mercado moderno de dichos productos y compararlos según varios criterios.

Nos limitaremos a los IPP de radiofrecuencia destinados principalmente a garantizar la seguridad de la oficina, monitorear la presencia y descifrar las emisiones débiles de productos de equipos especiales.

Términos y definiciones básicos

Para solucionar cada uno de los problemas señalados anteriormente, determinadas características técnicas pueden resultar de interés. Los siguientes parámetros básicos son comunes a todas las aplicaciones:
— rango y subrangos de frecuencias de operación;
— resolución;
— sensibilidad;
— inestabilidad de frecuencia del oscilador de referencia (o de varios osciladores durante la conversión de frecuencia múltiple);
— rango dinámico del nivel de las señales medidas;
— tipos y parámetros de modulación.

Consideremos brevemente las definiciones y métodos de normalización de estos parámetros.

Radiofrecuenciageneralmente se refiere al rango de oscilaciones electromagnéticas con frecuencias de 30 kHz a 2 GHz. En los receptores panorámicos, el escaneo simultáneo (posiblemente secuencial durante el tiempo de escaneo seleccionado) del espectro de radiofrecuencia se lleva a cabo dentro de varias subbandas, generalmente de diez días de ancho con una relación de frecuencias superiores e inferiores de 10:1, en subbandas separadas de 2 :1 a 100:1. Para ver secciones del rango cerca de los límites de la subbanda, los límites de escaneo reales están entre un 10% y un 15% más allá de las frecuencias límite especificadas.
Resolucióncaracterizado por el intervalo de frecuencia más pequeño entre dos oscilaciones armónicas no moduladas del mismo nivel, que pueden registrarse como separadas. A veces también se utiliza el término selectividad (o selectividad), que caracteriza la capacidad de sintonizar una señal seleccionada en presencia de interferencias con una frecuencia similar. Para aumentar la resolución del receptor se utiliza conversión de frecuencia doble o triple. En este caso, la posibilidad de resolver señales con frecuencias similares está determinada por el ancho de banda del amplificador de frecuencia intermedia más estrecho del camino. La resolución del IPP depende del subrango seleccionado, en el que el operador puede cambiarlo entre 10 y 100 veces.
SensibilidadEl IPP se caracteriza por la potencia más baja de la señal medida con un ancho fijo del espectro de frecuencia, por ejemplo 1 kHz, que se puede recibir. El límite de sensibilidad del IPP está determinado por el nivel de fluctuaciones intrínsecas de los amplificadores de bajo ruido de entrada. Depende de la banda de frecuencia seleccionada, así como de la velocidad de exploración de la subbanda, si el IPP está construido como un analizador de espectro secuencial. La sensibilidad se mide en milivatios (mW) o decibelios por milivatio (dBm).
De la inestabilidad de frecuenciaEl oscilador de referencia del primer convertidor de frecuencia determina todas las características más importantes del receptor: sensibilidad, resolución, error en la determinación de los parámetros de la señal medida. La inestabilidad de frecuencia en menos de 1 s se caracteriza por la densidad espectral del ruido de frecuencia. Como medida de esta cantidad se utiliza la relación entre la potencia del ruido de frecuencia en la banda de 1 Hz y la potencia de la señal [1/Hz]. Este valor suele indicarse en una escala logarítmica de decibeles. La densidad espectral relativa del ruido varía según los valores de la propia frecuencia portadora y la pequeña desafinación de la misma. Por lo tanto, este parámetro se recalcula a menudo a una determinada frecuencia media, por ejemplo a una frecuencia de 1 GHz, con también un cierto desplazamiento, por ejemplo de 10 kHz, con respecto a la portadora. La inestabilidad de frecuencia por día y por año caracteriza los efectos del envejecimiento y se mide en unidades relativas a la frecuencia promedio del oscilador de referencia. Este valor se indica como el valor cuadrático medio de la desviación del valor nominal en unidades de un determinado decimal o en partes por millón, por ejemplo, 2E-7 = 2X10-7 = 0,2 ppm.
Rango dinámicoEl IPP determina la relación más alta del nivel de la señal recibida por encima del umbral, en la que los componentes combinacionales parásitos no superan el umbral y, por tanto, no pueden confundirse con una señal real. También se introduce la característica de distorsiones no lineales o de intermodulación de segundo y tercer orden como la mayor relación de los niveles de dos señales concentradas en frecuencia, en la que los correspondientes productos no lineales no superan el umbral de detección.

Los tipos y parámetros de modulación de las señales recibidas previstos en un IPP particular caracterizan su capacidad para identificar ciertos tipos de modulación (amplitud, pulso, manipulación por desplazamiento de frecuencia, manipulación por desplazamiento de fase de dos niveles, etc.), evaluar algunos parámetros de estos tipos. de modulación (desviación, duración del pulso, repeticiones de períodos, etc.) y, en algunos casos, detección del componente de información mediante el cual se realiza la modulación.

Junto con los parámetros básicos mencionados del IPP, se destacan capacidades auxiliares y características del dispositivo como la disponibilidad de memoria de sesiones de trabajo anteriores, comunicación con una computadora para registrar resultados y control, la capacidad de conectar dispositivos y generadores externos, la precisión de También son importantes la medición de los niveles de señal, los indicadores de peso y tamaño, el consumo de energía y el precio.

No hace falta decir que el IPP, destinado a monitorear la situación electromagnética cerca de un objeto protegido, debe estar equipado con una antena. que coincide con el IPP en términos de parámetros de entrada y que tiene propiedades seleccionadas en términos de su acción direccional.

Nivel básico de API moderna

Hoy en día, los IPP como AR3000A, AR3000, AR5000 de AOR Ltd., así como los tipos IC-R8500, IC-R9000, 1C-PC1000 de 1COM, están ampliamente representados en el mercado ruso. Los dispositivos mencionados están diseñados para detectar la presencia de radiación electromagnética incontrolada en el rango analizado y estimar aproximadamente su frecuencia promedio, pero no para mediciones precisas de los parámetros de la señal. No tienen osciladores de calibración internos y el rango dinámico es pequeño. Son escáneres de rango de frecuencia.

El equipo profesional para monitorear el entorno electromagnético incluye algunos dispositivos de fabricantes como Rohe&Schwarz (Austria), Hewlett-Packard y TektronixAdvantest (EE.UU.). Entre los fabricantes nacionales se encuentran las siguientes empresas: SKB Radio Measurement Equipment (SKB RIAL) (Nizhny Novgorod), «Elvira» (Región de Moscú). Los parámetros típicos de dichos IPP se dan en la tabla. 1.

Una característica útil de los dispositivos modernos es la capacidad de interactuar con una computadora personal, la portabilidad, el bajo peso y la fuente de alimentación independiente.

Tektronix 2795 es una API rica en funciones. Opera en un rango de frecuencia de 100 Hz a 1,8 GHz con una resolución de frecuencia de 10 Hz a 3 MHz. Este dispositivo está optimizado para mediciones en los rangos de ondas de radio de metros y decímetros, que se utilizan con mayor frecuencia para medios especiales de transmisión de información. Junto con el dispositivo Tektronix 2795, se puede utilizar un generador de seguimiento externo TR-503 para configurar la frecuencia promedio del área analizada con posibilidad de sintonización. Un conjunto de controles especiales y un menú conveniente le permiten realizar todas las mediciones usando los botones de control en el panel frontal del dispositivo. El Tektronix 2795 proporciona herramientas para automatizar mediciones complejas. Es posible programar el dispositivo. Los datos de la pantalla de cristal líquido incorporada pueden almacenarse en su memoria interna y también transmitirse a través de un bus de comunicación en formato GPIB a otros dispositivos del complejo de medición. Las secuencias de medición utilizadas con frecuencia se registran en la memoria interna del instrumento y se pueden recuperar para repetir su ejecución. El Tektronix 2795 puede almacenar hasta 10 parámetros de medición diferentes en una memoria no volátil. También tiene la capacidad de guardar hasta 9 imágenes de captura de pantalla, lo cual es realmente útil cuando el análisis de datos puede retrasarse. El peso del dispositivo sin TR-503 es de unos 20 kg. El modelo Tektronix 2712 es un analizador de espectro liviano (9,5 kg) con características técnicas bastante altas. El Tektronix 2712 opera en el rango de frecuencia de 9 kHz a 1,8 GHz. Además del paquete básico, puede equiparse con un generador de seguimiento externo o interno, un detector de cuasi pico y un puerto de comunicación digital serie en formato RS-232. El receptor de medición Tektronix 2712 también está optimizado para funcionar en los rangos de longitud de onda de metros y decímetros. Dispone del conjunto de herramientas necesario para la programación completa de los modos de funcionamiento. Tiene memoria no volátil incorporada (124 Kpalabras), donde se pueden almacenar hasta 108 imágenes de captura de pantalla. Es posible controlar el dispositivo desde una computadora a través de un bus de formato GPIB o mediante una interfaz serie del puerto RS-232.

El receptor de medidas Hewlett-Packard 8591E es un analizador de espectro portátil y fácil de usar que proporciona medidas de 9 kHz a 1,8 GHz. Una característica única del 8591E es la capacidad de realizar análisis de espectro utilizando la transformada rápida de Fourier en el rango de baja frecuencia (30-300 kHz) con solo presionar un botón. El dispositivo proporciona herramientas para programar y almacenar programas y datos en la memoria interna de hasta 512 K. La interfaz en pantalla de la pantalla incorporada es similar a la de los programas de Windows. El 8591E proporciona la capacidad de interactuar para control y salida de datos con una computadora personal a través de un bus en el estándar HP-1B o mediante una interfaz serial de formato RS-232. Hewlett-Packard ofrece un nuevo analizador de espectro portátil de bajo costo ESA-L1500A, que opera en el rango de frecuencia de 9 kHz a 1,5 GHz con un error de medición de baja frecuencia (±2 kHz a 1 GHz). El dispositivo es fácil de usar, tiene una interfaz en pantalla tipo Windows y es compatible para su control con una computadora personal mediante el estándar de bus HP-1B o mediante la interfaz serie RS-232. El dispositivo tiene un generador de seguimiento incorporado para establecer el valor de frecuencia promedio del intervalo de frecuencia analizado. Dependiendo de las opciones, el peso del dispositivo varía de 12,3 a 25 kg.

El analizador de espectro tipo FSA de Rohe & Schwarz es un dispositivo de laboratorio profesional (peso 50 kg) con características técnicas muy altas. Sus ventajas incluyen una amplia gama de frecuencias operativas (de 100 Hz a 1,8 GHz), un gran rango dinámico, un bajo nivel de ruido de fase y modulación de frecuencia parásita y la presencia de un generador de seguimiento interno. El dispositivo es totalmente programable y puede interactuar con una computadora personal a través de una interfaz serial en formato RS-232. El dispositivo se puede conectar a una unidad de disquete de computadora estándar con un tamaño de 3,5″ o 5″.

El analizador de espectro portátil Advantest U3641 es el instrumento más compacto de su clase. Su peso es de 6,9 ​​kg, la batería incorporada adicional pesa 2,1 kg. El dispositivo funciona en el rango de frecuencia de 9 kHz a 3 GHz.

El receptor panorámico de campo cercano Belan fue desarrollado por especialistas de la empresa productora nacional «Elvira». El dispositivo tiene un rango de frecuencia de funcionamiento de 100 kHz a 2,1 GHz. Básicamente, combina las funciones de un analizador de espectro y un complejo de búsqueda. Tiene tres modos de funcionamiento. El modo receptor demodula señales de amplitud modulada (AM) o de frecuencia modulada (FM) en una frecuencia seleccionada. En el modo de análisis espectral, la pantalla muestra y actualiza periódicamente la imagen del módulo del espectro de señales detectadas en la banda de escaneo. El modo de búsqueda está diseñado para registrar señales de radio cuya amplitud excede un valor umbral establecido por el operador. El dispositivo Belan dispone de una memoria interna no volátil en la que se pueden almacenar hasta 1000 valores de frecuencia de señales detectadas previamente. El dispositivo es totalmente programable e interactúa con una computadora personal a través de un puerto serie en formato RS-232. Es fácil de usar, tiene una interfaz de pantalla agradable, peso reducido (6 kg) y posibilidad de alimentación independiente. Su ventaja significativa en comparación con los dispositivos mencionados anteriormente es su costo 2-3 veces menor. Una cierta desventaja del receptor Belan es la ausencia de un generador de seguimiento. Sería posible prever en el programa de interfaz de pantalla la presencia de señales «calientes&#187. Botones para seleccionar rápidamente elementos de menú individuales.

IPP nacional «Premio-2» fabricado por SKB RIAL opera en el rango de frecuencia de 20 MHz a 1 GHz, tiene una sensibilidad de hasta -60 dBm, resolución de hasta 200 Hz, rango dinámico de hasta 90 dB, indicador panorámico, modo de almacenamiento de espectrogramas y resultados de mediciones, RS- Interfaz 232, peso 5 kg. en la mesa En la tabla 2 se muestran las características técnicas comparativas de las API actualmente en el mercado.

El análisis anterior de la medición de receptores panorámicos de radiofrecuencia muestra que actualmente existe una alta sensibilidad y al mismo tiempo Al mismo tiempo, equipos compactos para detectar fuentes de radiación electromagnética que pueden interferir con otros equipos radioelectrónicos o señalar una violación no autorizada de la seguridad de la oficina. Estos dispositivos utilizan componentes electrónicos y de tecnología de la información de alta calidad, por lo que su costo es relativamente alto (desde unos pocos hasta decenas de miles de dólares estadounidenses). Al mismo tiempo, la importancia de los problemas de seguridad resueltos con la ayuda de estos productos bien puede justificar los costos.

Actualmente, los fabricantes nacionales están introduciendo en el mercado IPP abiertos, que no son inferiores en sus características técnicas a los Los mejores modelos extranjeros. Al mismo tiempo, su coste en el mercado interno es 2-3 veces menor.