Сканирующие компьютерные радиоприемники.

Сканирующие компьютерные радиоприемники.

Сканирующие компьютерные радиоприемники

Основными задачами, решаемыми в процессе контроля радиоэфира, являются поиск, обнаружение и прием требуемых радиосигналов. Характеристики любого комплекса радиоконтроля, решающего эти задачи, во многом зависят от параметров используемых в нем сканирующих радиоприемных устройств. По существу именно эти устройства являются одним из важнейших функциональных элементов такого комплекса. В целом сканирующие радиоприемники характеризуются следующими показателями:

•диапазоном принимаемых частот:

• чувствительностью;

• избирательностью;

• параметрами сканирования (скоростью перестройки, полосами обзора и т.д.);

• используемым методом или методами, если они есть, обнаружения сигналов;

• видом принимаемых радиосигналов;

•оперативностью управления и возможностями его автоматизации;

• выходными параметрами, такими, как качество воспроизведения сигнала на выходе приемника, наличие выходов по промежуточной и низкой частоте, значения полос пропускания сигнала по этим частотам и т.д.;

•эксплуатационными параметрами (массогабаритные характеристики, требования по электропитанию, надежность, ремонтопригодность. удобство транспортировки и т.п.).

Целевое назначение сканирующего радиоприемника как средства, предназначенного прежде всего для быстрого поиска в эфире источников радиоизлучения, предопределяет требования ко всем его параметрам. Существующие на отечественном рынке модели сканирующих приемников обычно удовлетворяют требованиям по диапазону и скорости сканирования для поиска радиомикрофонов или других источников радиоизлучения, не использующих режим быстрой перестройки рабочей частоты. В то же время возможность обнаружения таких радиомикрофонов или способность контроля технически сложных каналов радиосвязи зависят не только от параметров сканирования радиоприемника, но и от наличия в составе комплекса других средств, обеспечивающих решение подобных задач. В качестве таких средств в настоящее время все чаще используются специализированные комплекты программного обеспечения. В этих условиях особое значение приобретает способность сканирующего радиоприемника эффективно работать в составе автоматизированного комплекса радиоконтроля под управлением персонального компьютера. С этой целью рядом зарубежных и российских компаний-производителей были разработаны так называемые «компьютерные» радиоприемники, специально ориентированные на обеспечение эффективного взаимодействия с ЭВМ. Конструктивно такие приемники выполняются либо в виде плат, встраиваемых в ISA-слот компьютера, либо в виде отдельных модулей, подключаемых к компьютеру через порты СОМ, LPT или PCMCIA. Благодаря такому решению обеспечивается высокая скорость обмена информацией между радиоприемником и компьютером, а отсутствие дополнительных внешних органов управления позволяет достичь небольших значений массогабаритных параметров приемника.

Наиболее широко на отечественном рынке представлены радиоприемные устройства фирмы Winradio Communications, производящей сейчас три типа сканирующих компьютерных радиоприемников: WR-1000, WR-1550 и WR-3150. Каждый приемник выпускается в двух вариантах: с индексом «i» в названии модели — для установки в компьютер и с индексом «е» — в виде внешнего устройства. Первый вариант представляет собой компьютерную плату, которая устанавливается в ISA-слот IBM-совместимого компьютера. Размер платы для всех внутренних радиоприемников одинаковый: 114х290х18 мм. Потребляемая мощность составляет 4 Вт. Со стороны компьютера радиоприемник идентифицируется как внешнее устройство на шине ISA. С помощью перемычек на плате приемника устанавливается один из восьми фиксированных адресов. Таким образом, возможна установка до восьми радиоприемников в один компьютер.

Радиоприемник WR-3150i-DSP, имеющий встроенный цифровой сигнальный процессор ADSP-2105, использует для работы одно прерывание и один канал прямого доступа к памяти, номера которых также устанавливаются с помощью перемычек на плате. На базе приемников этой модели, установленных в IBM-совместимый промышленный компьютер, фирмой разработаны два многоканальных комплекса радиоконтроля: MS8006, имеющий шесть каналов радиоприема, и трехканальный MS-8003. Преимуществом моделей радиоприемников с внешним исполнением является возможность их применения как в мобильном, так и в стационарном вариантах под управлением компьютеров различных типов. Однако при этом нельзя создавать многоканальные малогабаритные комплексы на базе одного компьютера.

Размеры корпуса приемников с внешним исполнением составляют 122х216х48 мм. Питание осуществляется от внешнего источника через сетевой адаптер. Взаимодействие с компьютером выполняется либо через стандартный последовательный порт, либо через порт PCMCIA для использования с переносными компьютерами. Для расширения возможностей по обработке сигналов с помощью других аппаратных или программных средств внешние модели имеют акустический выход на задней панели. Технические характеристики различных моделей компьютерных радиосканеров производства компании Winradio Communications приведены в табл. 1.

Табл.1.Тех.хар-ки радиоприемников Winradio

Фирмой IСОМ разработан компьютерный сканирующий радиоприемник, получивший обозначение IC-PCR1000. Его внешний вид вместе с включаемой в состав базового комплекта поставки антенной представлен на рис. 1.

Рис.1.Компьютерный сканирующий радиоприемник IC-PCR 1000

Приемник подключается к компьютеру через стандартный последовательный порт. Встроенная в приемник цифровая система АПЧ позволяет устранить уход частоты в режиме FM при полосах пропускания 6 и 15 кГц и увеличить стабильность приема на частотах свыше 1000 МГц. Прием AM, FM и CW сигналов возможен при нескольких полосах пропускания: AM — 2,8; 6; 15 и 50 кГц: FM — 6: 15; 50 и 230 кГц; CW- 2,8 и 6 кГц. Основные технические характеристики этого радиоприемника приведены в табл. 2.

Табл.2.Тех.хар-ки радиоприемников IC-PCR 1000

В настоящее время компьютерные радиоприемники создаются и российскими производителями. В качестве примера можно привести приемники серии АРК-ЦТ. Этот приемник обладает следующими характеристиками:

• диапазон частот 20…2020 МГц;

• значение динамического диапазона не менее 70 дБ;

• скорость перестройки в реальном масштабе времени с шагом 2 МГц под управлением ПЭВМ не менее 140 МГц/с;

• потребляемая мощность до 27 ВА;

• объем конструктива 5,6дм^3

Управление перестройкой и передача данных осуществляются по одному параллельному порту. Предусмотрено использование последовательного порта (как опция) для решения дополнительных задач.

В состав комплектов поставки всех описанных выше моделей включаются фирменные программные средства управления. Наиболее широкий набор программного обеспечения (ПО) имеют приемники WiNRADi0. Следует отметить, что ПО этих радиоприемников не имеет существенных различий для внутренних и внешних моделей.

Имеется три типа программ:

• базовое ПО;

• дополнительное ПО;

• ПО в соответствии со спецификацией XRS.

Базовое ПО является основной программой управления работой приемника и решает следующие задачи: устанавливает частоту настройки и режим работы приемника, задает параметры сканирования и отображает его результаты, обеспечивает ведение базы данных по результатам работы. Для управления приемниками серий 1000 и 1550 предназначена программа WiNRADiO, для приемников серии 3150 — программа Spectrum Monitor (рис. 2).

Рис. 2. Программа Spectrum Monitor: вид изображаемой на экране компьютера передней панели радиоприемника

Как видно из рис. 2, пользовательский интерфейс этих программ позволяет осуществлять управление, имитирующее традиционное управление радиоприемником с его клавиатуры. Необходимо отметить, что российской фирмой «Юнитек» ведутся работы по русификации базового ПО для различных серий приемников. На рис. 3 приведен пример визуального отображения загрузки диапазона частот, полученной с использованием одной из русифицированных версий программы для приемников серии 3150.

Рис. 3. Пример загрузки диапазона частот для приемников WiHRADiO серии 3100

Дополнительное ПО служит для расширения функциональных возможностей приемника. Программа DIGITAL SUITE позволяет проводить анализ временных и частотных характеристик сигнала, обработку сигналов DTMF, CTCSS, аналогового факсимиле, АХ.25, ACARS, а также записывать на жесткий диск аудиосигналы в формате WAV-файлов. Эта программа интегрируется в базовую программу и допускает работу со всеми типами сканирующих радиоприемников WiNRADiO. Для проведения процедур анализа и обработки сигналов используется стандартная звуковая карта компьютера.

Рис. 4. Спектр двухпозиционного ЧМ сигнала, полученного программой DIGITAL SUITE

На рис. 4 показан вариант представления спектра двухпозиционного ЧМ сигнала, полученного программой DIGITAL SUITE. Программа DATABASE обеспечивает ведение специализированной базы данных. Она позволяет достаточно просто в процессе приема вести накопление и поиск информации о радиостанциях по частоте, по позывному, по координатам и другим полям данных. В состав программы входит уже сформированная база данных с информацией о более чем 300 000 зарегистрированных по всему миру радиостанциях с данными по их частотам, странам пребывания, географическим координатам.

Кроме того, существуют специальные программные модули, предназначенные для создания комплексов радиоконтроля различного назначения на базе приемников WiNRADiO. В качестве примера можно привести комплект программ Multichannel Spectrum Monitoring System, служащий для управления работой комплексов MS-8003 и MS-8006.

Для привлечения независимых разработчиков фирмой Winradio Communications была специально разработана открытая спецификация ПО XRS (extensible Radio Specification), позволяющая им создавать свои собственные прикладные программы для приемников WiNRADiO. Такие программы интегрируются в базовую программу и работают под ее управлением со всеми типами радиоприемников. Основными преимуществами создания ПО в соответствии с XRS-спецификацией являются: быстрое написание программ на языках высокого уровня типа С/С++ или Delphi, гарантированная совместимость со всеми последующими версиями базового ПО приемников WiNRADiO, возможность параллельной работы нескольких XRS-программ одновременно.

Интерфейс управляющей программы PCR1000 для компьютерного радиосканера IC-PCR1000 (рис. 5) выполнен в виде нескольких независимых окон управления основными режимами приемника, которые можно размещать в любом месте на экране компьютера.

Рис. 5. Интерфейс программы PCR1000 для компьютерного радиосканера IC-PCR1000

Кроме реализации основных функций управления приемником эта программа позволяет выполнять несколько вариантов сканирования, осуществлять измерение относительного уровня сигнала на частоте приема, а также сигналов на соседних каналах в максимальной полосе 200 кГц в реальном масштабе времени, вести базу данных по результатам работы, декодировать сигналы DTMF и CTCSS в процессе приема и реализовывать выполнение определенных операций (например, запуск другой программы при приеме заданной последовательности DTMF кодов).

Высокие технические и эксплуатационные характеристики описанных образцов компьютерных радиосканеров обусловили профессиональный интерес к ним со стороны независимых разработчиков специализированных программных средств в интересах решения различных задач радиоконтроля. Так, создатели комплекта программ поиска радиопередающих средств несанкционированного съема аудио- и видеоинформации «Филин-98» включили все модели приемников WiNRADiO и приемник IC-PCR1000 в состав поддерживаемых радиоприемных устройств. Вариант представления информации в процессе работы этой программы показан на рис. 6.

Рис. 6. Интерфейс поисковой системы «Филин-98»

Управление радиоприемниками WiNRADiO также обеспечивается программами радиомониторинга «КРОТ» и ARCON EXPERT. Последнюю программу, кроме того, отличает возможность поддержки большого числа различных сканирующих радиоприемников, в том числе и компьютерного радиосканера IC-PCR1000. Одно из рабочих окон этой программы для управления приемником WiNRADiO показано на рис. 7.

рис. 7. Рабочее окно программы ARCOH EXPERT

Для каждого типа сканирующего радиоприемника программа ARCON EXPERT имеет свою собственную панель управления, в которой учтены все технические возможности конкретной модели: диапазон, виды принимаемых сигналов, скорость сканирования, метод или методы обнаружения сигналов и т.д.

Подводя итог вышесказанному, можно сделать следующие выводы:

1. Представленные на отечественном рынке модели сканирующих компьютерных приемников обладают достаточно высокими техническими характеристиками как-профессиональные средства радиоприема.

2. Способность компьютерных радиосканеров эффективно работать под управлением специализированных программных средств, размещаемых на персональных компьютерах, позволяет строить на их базе высокотехнологичные аппаратно-программные комплексы радиоприема и радиомониторинга, имеющие небольшие значения массогабаритных параметров.

3. Число различных моделей компьютерных приемников и программных средств управления ими будет постоянно расширяться. Такая тенденция будет поддерживаться как зарубежными, так и российскими производителями соответствующего радиооборудования и ПО.