Идентификация и локализация радиочастотных помех (РЧП)

Введение

При наличии большого количества беспроводных устройств, растущего числа радиовещательных, коммуникационных и других источников РЧ, конкурирующих за радиочастотный спектр, вероятность радиочастотных помех (РЧП) возрастает. ) будет только увеличиваться. В этой статье объясняется, как идентифицировать, охарактеризовать и локализовать типичные источники помех.

КАТЕГОРИИ ПОМЕХ

Существуют две широкие категории помех; узкополосный и широкополосный ( рисунок 1 ).

Узкополосный – включает непрерывные (CW) или модулированные CW-сигналы. Примеры могут включать тактовые гармоники от цифровых устройств, передачи по совмещенному каналу, передачи по соседнему каналу, продукты интермодуляции и т. д. На анализаторе спектра это будет выглядеть как узкие вертикальные линии или несколько более широкие модулированные вертикальные полосы, связанные с определенными частотами.

Широкополосный доступ  – сюда в первую очередь относятся гармоники импульсного источника питания, искрение в воздушных линиях электропередач (помехи в линиях электропередач), беспроводные системы с цифровой модуляцией (например, Wi-Fi или Bluetooth) или цифровое телевидение. На анализаторе спектра это будет выглядеть как широкий диапазон сигналов или увеличение уровня шума. Наиболее распространенными источниками помех являются помехи в линиях электропередач или импульсные источники питания.

Рисунок 1. Пример графика спектра из 9от кГц до 200 МГц узкополосных гармоник (вертикальные всплески) на фоне широкополосных помех (широкая область повышенного уровня шума). Желтая кривая — это базовый системный шум.

ТИПЫ ПОМЕХ

Ниже описаны некоторые из наиболее распространенных типов помех.

Помехи в одном канале – более одного передатчика (или цифровой гармоники), использующие или попадающие в один и тот же приемный канал.  

Помехи на соседнем канале – передатчик, работающий на соседней частоте, энергия которого переливается через

в желаемый приемный канал.

Интермодуляционные помехи – возникает, когда энергия от двух или более передатчиков смешивается вместе, создавая паразитные частоты, попадающие в желаемый приемный канал. Продукты микширования третьего порядка являются наиболее распространенными, и обычно это происходит от близлежащих передатчиков. Пример потенциальной интермодуляции может возникнуть i n зона с сильным сигналом для FM-вещания.

Фундаментальная перегрузка приемника . Обычно это происходит из-за сильного, расположенного поблизости передатчика, который просто перегружает входную часть приемника или другие схемы, вызывая помехи или даже подавление нормального принимаемого сигнала. Типичным примером являются передатчики пейджинговой связи в диапазоне УКВ, создающие помехи приемникам.

Шум в линии электропередач (PLN) — это относительно распространенная проблема широкополосных помех, которая обычно вызывается дуговым разрядом на линиях электропередач и связанном с ними коммунальном оборудовании. Это звучит как резкое хриплое жужжание в AM-приемнике. Помехи могут распространяться от очень низких частот ниже диапазона АМ-вещания и, в зависимости от близости к источнику, до ВЧ-спектра. Если он находится достаточно близко к источнику, он может распространяться вверх по спектру УВЧ.

Импульсные источники питания . Импульсные источники питания очень распространены и используются для различных потребительских или коммерческих продуктов и являются распространенным источником широкополосных помех. Осветительные приборы, такие как новые светодиодные лампы или коммерческие сельскохозяйственные лампы для выращивания, являются еще одним сильным источником помех.

Другие передатчики – Существует несколько типов передатчиков, которые обычно вызывают радиопомехи:

• Двусторонняя или наземная мобильная радиосвязь — Сильные мешающие FM-сигналы могут привести к «эффекту захвата» или подавлению полезного принимаемого сигнала.
• Пейджинговые передатчики . Пейджинговые передатчики, как правило, представляют собой очень мощные FM-передатчики или передачи с цифровой модуляцией, которые могут перегрузить приемник. Цифровой пейджинг будет звучать очень хрипло, как электропила или жужжание, и может мешать широкому диапазону принимаемых частот. К счастью, большинство пейджинговых передатчиков ОВЧ перешли на пары частот 929/931 МГц, так что это не та проблема, которая была раньше.
• Радиовещательные передатчики . Помехи вещательных передатчиков будут иметь характеристики модуляции, аналогичные их вещательным  – AM, FM, видеонесущим или цифровым сигналам.

Кабельное телевидение – Утечка сигнала из систем кабельного телевидения, как правило, происходит на предписанных каналах. Многие из этих каналов перекрывают существующие каналы беспроводной радиосвязи. Если просачивающийся сигнал является цифровым каналом, помехи будут аналогичны широкополосному шуму (цифровой кабельный канал имеет ширину почти 6 МГц).

Помехи в беспроводной сети . Помехи в беспроводных сетях (Wi-Fi, Bluetooth и т. д.) становятся все более распространенными, а с распространением мобильных, бытовых (IoT) и медицинских устройств , включающих Wi-Fi и другие режимы беспроводной связи, эта проблема, вероятно, усугубится. Более подробную информацию о беспроводных помехах можно найти в сопутствующей статье Беспроводные сетевые помехи и оптимизация.

РАЗМЕЩЕНИЕ ЗПИ

ПРОСТОЕ ПЕЛЕНГАДИРОВАНИЕ (DFING)

Методы пеленгации . Существует два основных метода пеленгации. (1) «Панорамирование и сканирование», когда вы «панорамируете» направленную антенну и «сканируете» мешающий сигнал, записывая направление на карту и отмечая пересекающиеся линии. (2) «Горячий» и «холодный», когда всенаправленная антенна используется для наблюдения за уровнем сигнала. В этом методе эмпирическое правило заключается в том, что каждые 6 дБ вы либо удваиваете, либо вдвое уменьшаете расстояние до источника помех. Например, если мощность сигнала составляла -30 дБм на расстоянии одной мили от источника, расстояние в пределах полумили должно показывать на анализаторе спектра около -24 дБм.

Системы пеленгации – Радиопеленгаторное оборудование (RDFing) может быть установлено в транспортном средстве или использоваться портативно. Для автомобильного использования доступно несколько автоматизированных доплеровских систем пеленгации. Вот некоторые примеры:

• Управление антенн (мобильное, стационарное и портативное) www.antennaauthorityinc.com

• Доплеровские системы (мобильные и стационарные) www.dopsys.com

• Rohde & Schwarz (мобильные, стационарные и портативные) http://www.rohde-schwarz.com

Ступенчатый аттенюатор . Вы также найдете ступенчатый аттенюатор весьма полезным в процессе пеленгации. Это позволяет контролировать индикацию уровня сигнала (и перегрузку приемника) по мере приближения к источнику помех. Лучшие модели идут с шагом 10 дБ и имеют диапазон не менее 80 дБ и более. Ступенчатые аттенюаторы можно приобрести у дистрибьюторов электроники, таких как DigiKey и т. д. Коммерческие источники включают Narda Microwave, Fairview Microwave, Arrow и другие.

ОБНАРУЖЕНИЕ ПОМЕХ В ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Для низкочастотных помех – в частности, шумов в линиях электропередач (PLN) – путь помех может включать излучение, вызванное кондуктивными излучениями вдоль линий электропередач. Поэтому при использовании метода «Горячий и холодный» вам нужно помнить, что излучаемый шум обычно следует за маршрутом линий электропередач, достигая пика и опускаясь вдоль маршрута. Максимальный пик обычно указывает на фактический источник шума. В качестве осложнения может быть несколько источников шума, некоторые из которых могут находиться на большом расстоянии.

Антенны — Для простого прослушивания шума в линии электропередач хорошо подойдет встроенная антенна типа «петля» на радиоприемнике АМ-диапазона или телескопическая антенна на коротковолновом радио. Однако для отслеживания шума линии электропередач до полюса источника и, как правило, для радиопеленгации других источников помех вам следует использовать более высокие частоты. Простая направленная Yagi, такая как Arrow II 146-4BP ( Рисунок 17 ) с трехсекционной стрелой (www.arrowantennas.com), может быть быстро собрана и прикреплена к короткому отрезку трубы и хорошо подходит для приема этого типа широкополосная РЧ-помеха.

Использование УКВ-приемников . По возможности, для радиопеленгации желательно использовать УКВ или более высокие частоты. Более короткие длины волн не только помогают точно определить источник, но и делают портативные антенны меньшего размера более практичными.

Анализаторы сигнатур — это приборы для обнаружения помех во временной области, которые создают четкую «сигнатуру» мешающего сигнала. Сюда относятся приборы, произведенные Radar Engineers ( Рисунок 2 ). Они являются лучшим решением для отслеживания шума в линиях электропередач и потребительских устройств, которые производят повторяющиеся всплески шума с известной периодичностью.

Рис. 2. Анализатор сигнатур от Radar Engineers, который настраивается в диапазоне от 500 кГц до 1 ГГц и отображает электронную «сигнатуру» конкретного источника помех. Приемники, подобные этому, используются профессиональными следователями для отслеживания помех в линиях электропередач (фото любезно предоставлено Radar Engineers).

ОБНАРУЖЕНИЕ УЗКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ

Для большинства источников узкополосных помех, таких как внутриканальные, смежные и интермодуляционные помехи, рекомендуемым инструментом является анализатор спектра, поскольку он позволяет сосредоточиться на определенных частотных каналах. или группы и увидеть общую картину того, что происходит. Как только мешающий сигнал идентифицирован, анализатор можно использовать для пеленгации сигнала.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АНАЛИЗАТОРОВ СПЕКТРА  

Анализаторы спектра отображают зависимость частоты от амплитуды радиочастотных сигналов. Они могут быть полезны при определении типа и частот мешающих сигналов, особенно узкополосных помех. Есть два типа анализаторов; настраиваемый и в режиме реального времени.

Анализаторы с разверткой основаны на принципе супергетеродина с использованием перестраиваемого гетеродина и могут отображать желаемую полосу пропускания от начальной до конечной частоты. Они полезны для отображения постоянных или почти постоянных сигналов, но имеют проблемы с захватом коротких прерывистых сигналов из-за длительного времени развертки.

Анализатор в реальном времени производит выборку части спектра, используя методы цифровой обработки сигналов для анализа захваченного спектра. Они способны улавливать короткие прерывистые сигналы и идеально подходят для идентификации и локализации сигналов, которые могут даже не отображаться на анализаторах с разверткой. Большая часть пропускной способности в режиме реального времени ограничена от 27 до 500 МГц максимум. Signal Hound BB60C и Tektronix RSA306 — это относительно недорогие анализаторы спектра в реальном времени, питающиеся от USB и использующие ПК для управления и отображения.

Следует помнить об одном важном моменте, связанном с использованием анализаторов спектра, поскольку они имеют ненастроенный входной каскад, они особенно восприимчивы к мощным передатчикам поблизости, не на той частоте, с которой вы смотрите. Это может создавать продукты внутренней интермодуляции (ложные отклики) или ошибочные измерения амплитуды, которые вводят в заблуждение. При использовании анализаторов спектра в среде с большим количеством радиочастот важно использовать полосовые фильтры или настроенные резонаторы (например, дуплексеры) на интересующей частоте.

Анализаторы спектра также полезны для определения характеристик коммерческих вещательных, беспроводных и наземных мобильных систем связи. Для беспроводных или прерывистых помех лучше всего подходят анализаторы, работающие в режиме реального времени. Если используется для отслеживания PLN, лучше всего перевести анализатор в режим «нулевой полосы обзора», чтобы наблюдать за изменением амплитуды. Также может быть полезно перевести анализатор в режим «Line Sync».

КОММЕРЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПОИСКА ПОМЕХ

Существует несколько производителей систем поиска помех или пеленгации. Я хотел бы описать четыре из них: Aaronia, Narda, Rhode & Schwarz и Tektronix. Как упоминалось ранее, для прерывистых помех (особенно для коммерческих установок связи) или сигналов с цифровой модуляцией лучше всего подходит анализатор спектра в реальном масштабе времени, способный регистрировать краткие, прерывистые сигналы; некоторые всего за несколько микросекунд. Примеры могут включать серию Aaronia Spectran V5. Tektronix серии RSA или Narda IDA2.

Aaronia – У Aaronia не только самая легкая портативная система для Dfing, но и самая большая и тяжелая на вид. Их Spectran V5 Handheld — самый маленький анализатор реального времени. Картографирование недоступно для этой модели, но более крупный Spectran V5 XFR PRO представляет собой защищенный ноутбук, который может использовать карты с открытым исходным кодом и имеет функции триангуляции. Aaronia также предлагает множество недорогих направленных антенн, а на некоторых моделях может быть установлена ​​комбинация GPS/компас.

Рис. 3. Портативный анализатор реального времени Aaronia Spectran V5 представляет собой наименьший автономный блок, работающий в диапазоне частот от 9 кГц до 6 ГГц. Остальные модели имеют верхние частоты 12 и 18 ГГц.

Aaronia также уникальна тем, что они разработали систему обнаружения дронов, состоящую из антенны 3D-слежения, модель IsoLOG 3D с опциями от 9 кГц до 40 ГГц в диапазоне 360 градусов. Это соответствует их Spectran Command Center с тройными ЖК-экранами. Дополнительные сведения об этой системе см. в справочных материалах.

Рис. 4. Aaronia Spectran V5 XFR PRO в полевой портативной конфигурации.

Рис. 5. Анализатор спектра Narda IDA2 и система поиска помех. Диапазон частот от 9 кГц до 6 ГГц. Фото предоставлено Нарда СТС.

Решения Narda Safety Test Solutions – у Narda есть аналогичный анализатор помех, модель IDA2 с полосой пропускания в реальном времени 32 МГц и диапазоном частот от 9 кГц до 6 ГГц. Доступны различные направленные антенны со встроенными GPS и компасом. Эта система также использует картографические инструменты с открытым исходным кодом, такие как Open Street Maps (http://www.openstreetmaps.org). Он работает на батарейках, что упрощает его портативное использование.

Рис. 6. Картографическое программное обеспечение с нанесенными линиями пеленга, показывающими триангуляцию источника помех. Фото предоставлено Нарда СТС.

Rohde & Schwarz  – Rohde & Schwarz предлагает портативную систему (рис. 7), которая может быстро идентифицировать большинство источников помех, а также может использовать импортированную картографическую функцию и GPS/компас в антенне для триангуляции источника помех. Для разных частотных диапазонов доступно несколько стационарных, мобильных или переносных антенн. Эта система также использует картографические инструменты с открытым исходным кодом, такие как Open Street Maps (http://www.openstreetmaps. org). Он работает от батареек, что упрощает его портативное использование.

Рис. 7. Индивидуальный анализатор спектра R&S®PR100 компании Rohde & Schwarz с функциями картирования и триангуляции и антенной R&S®HE300. Также можно использовать анализатор R&S®FSH. Фото предоставлено компанией Rohde & Schwarz.

Tektronix — Tektronix также имеет средства для определения координат и картографирования с помощью своих анализаторов спектра серии DSA в реальном времени. Управляемый через USB RSA507A заслуживает внимания благодаря встроенному аккумулятору и портативности. Он также предлагает полосу пропускания 40 МГц в реальном времени. Подключив его к планшетному ПК, такому как Panasonic Toughpad модели FG-Z1 и

с антенной Alaris DR-A0047 у вас есть автономный портативный инструмент для поиска пеленгаторов ( рис. 9 ). Эта система также использует картографические инструменты с открытым исходным кодом, такие как Open Street Maps (http://www. openstreetmaps.org).

Рис. 8. Картографическое приложение для анализатора R&S® FSH. Фото предоставлено Rohde & Schwarz

Рис. 9. Анализатор спектра Tektronix с картографированием/триангуляцией и антенной Alaris DR-A0047. Фото предоставлено Tektronix.

Рис. 10. Когда программное обеспечение SignalVu-PC с функцией отображения подключено к одному из анализаторов спектра реального времени серии RSA и направленной антенне Alaris, автоматически отображается направление компаса вместе со спектральным дисплеем сигнал под вопросом. Фото предоставлено Tektronix.

Tektronix предоставляет свой SignalVu-PC с опцией Mapping, помогающей идентифицировать и захватывать мешающие сигналы. Опция отображения позволяет отмечать на карте линии пеленга для триангуляции источника помех.

Рисунок 11. Переключение на параметр отображения SignalVu-PC позволяет записать линии пеленга на источник помех, при этом триангуляция показывает приблизительное местоположение источника. Фото предоставлено Tektronix.

Резюме

С сегодняшним растущим использованием беспроводных устройств, радиовещания, средств связи, военных и других источников радиочастот, конкурирующих за радиочастотный спектр, вероятность возникновения радиочастотных помех (РЧП) будет только возрастать. С помощью надлежащих инструментов инженеры по вещанию и связи могут быстро выявлять и устранять источники помех по мере их обнаружения. Новейшие анализаторы спектра, работающие в режиме реального времени, делают работу еще более эффективной.

Упомянутые производители

• Aaronia AG http://www.aaronia.com
• Решения Narda для тестирования безопасности https://www.narda-sts.com/en/
• Инженеры-радары http://www.radarengineers.com
• Rohde & Schwarz https://www.rohde-schwarz.com/us/home_48230.html
• Tektronix http://www.tek.com

Каталожные номера

• Ручной поиск помех (R&S video)
• Автоматический поиск помех в многолучевых средах (видео R&S)
• Расширенный поиск помех и определение местоположения источника (R&S)
• Поиск помех с помощью R&S®FSH (R&S)
• Обнаружение источника сигнала (R&S)
• Поиск помех (Tektronix)
• Помехи при поиске с помощью Tektronix RF Scout (Tektronix)
• Поиск, классификация и анализ сигналов помех (Tektronix)
• Радиочасы прерывают прием УКВ (Narda STS)
• Анализ систем подавления помех для мобильных телефонов (Narda STS)
• Система обнаружения дронов (Aaronia)

3 Продукция Kustom Signals, которая может спасти жизни в дороге в этот Новый год

Сезон отпусков всегда ставит перед полицейскими новые задачи. Хотя это может быть период для семьи и радости, это также особенно напряженное время года. От праздничных покупок и приготовления больших блюд до приема семьи и друзей, это далеко не полностью расслабляющее время.

Обычно на дорогах больше загруженности, и многие люди за рулем испытывают больший стресс, чем вы можете себе представить. Вот почему праздники часто являются особенно безумным временем для полицейских, которым поручено следить за безопасностью наших дорог. Поскольку они могут использовать всю возможную помощь, вот некоторые из лучших продуктов Kustom Signals, разработанных с учетом безопасности дорожного движения.

PROLASER 4 (ПОРТАТИВНЫЙ ПОЛИЦЕЙСКИЙ ЛИДАР)

Лидар для безопасности дорожного движения ProLaser 4 обеспечивает превосходное обнаружение целей на большом расстоянии. Пистолет имеет эргономичный дизайн, а прочная пистолетная рукоятка с прямой стреловидностью обеспечивает превосходный баланс и посадку. Текстурированная рукоятка повышает комфорт и снижает утомляемость при длительном использовании. Вам никогда не придется беспокоиться о потере измерения благодаря заблокированному вызову событий и блокировке дисплея ProLaser 4.

ProLaser 4 теперь имеет режим «Слишком близкое слежение». По данным НАБДД, «заезд» или слишком близкое следование к впереди идущей машине «является второй по частоте жалобой на шоссе сегодня». Это также, наряду с превышением скорости, одна из наиболее предотвратимых причин серьезных столкновений на американских дорогах. ProLaser 4 также интегрируется с нашим новым приложением для Android TrafficTrak для сбора и отслеживания данных о трафике.

SMART 12 (РАДАР КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ ПРИЦЕПА)

Информирование водителей о том, что они нарушают правила дорожного движения или ограничения скорости, может стать ключевым элементом обеспечения их безопасности. Не все водители сознательно нарушают закон, поэтому простое информирование их о том, что они водят машину опасно, может изменить их поведение и заставить их снизить скорость и вести машину более безопасно. Индикаторы скорости RADAR, такие как SMART 12, чрезвычайно эффективны для того, чтобы заставить водителей быть внимательными во время вождения.

Индикаторы скорости RADAR также работают с инструментами сбора данных, такими как программное обеспечение для анализа SMARTstat™. Это дает полицейским управлениям важные данные о дорожном движении, помогая им отслеживать точки превышения скорости в течение более длительных периодов времени и в отсутствие офицеров. Это помогает департаменту выявлять проблемные области в пределах своей юрисдикции, чтобы они могли более эффективно использовать сотрудников для обеспечения безопасности на дорогах без необходимости закупать дополнительные ресурсы.

Трейлер SMART 12 имеет 12-дюймовые символы и 2,5-разрядный дисплей, способный отображать скорость до 199 (км/ч). Прицеп легкий и легко развертываемый, он может непрерывно работать до 7 дней с одной батареей. Для более продолжительной работы можно добавить дополнительную вторую батарею и солнечную панель мощностью 50 Вт.

НАПРАВЛЕННЫЙ РАДАР EAGLE 3

Направленный радар Eagle 3 предлагает режимы переднего и заднего сканирования в самом маленьком навесном радаре на рынке. Режим переднего и заднего сканирования переключает отображение на интересующую цель, а более быстрая обработка цели обеспечивает больший диапазон и улучшенное обнаружение цели. Цветной сенсорный дисплей меняет цвет и положение при отслеживании цели спереди и сзади, а выбираемые пользователем параметры включают один, два, три и пять цветовых вариантов. Радаром можно полностью управлять с помощью сенсорного экрана, передней панели или радиочастотного пульта дистанционного управления, и для полноценной работы пульта дистанционного управления не требуется.

Eagle 3 оказался одним из самых популярных наших продуктов. Более 71% опрошенных пользователей Eagle 3 согласились с тем, что он постоянно обнаруживает стационарные и движущиеся противоположные цели на значительно большем расстоянии, чем их текущий радар. 100% опрошенных согласились с тем, что использование в Eagle 3 разных цветов и изменение положения дисплея для обозначения передних и задних целей проще в использовании и понятно по сравнению с их текущим RADAR.