Измерительный комплекс активного радиомониторинга ИКАР-2

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС АКТИВНОГО РАДИОМОНИТОРИНГА

ИКАР-2

информация о разработке

Измерительный комплекс активного радиомониторинга ИКАР-2 (Сертификат Госстандарта об утверждении типа средств измерений RU. E.35.018.A № 000, зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под № 000-99) представляет основу станции радиоконтроля. Выполнен в габаритах приёмника IC-R8500, может использоваться в стационарном и мобильном вариантах, содержит унифицированный источник питания, блок опорных частот с возможностью внешней синхронизации, адаптеры широко и узкополосных радио и НЧ сигналов, управители пеленгационной антенной и антенным коммутатором, интерфейс связи с внешними устройствами. ИКАР-2 выполняет такие функции как измерение частоты, напряжённости поля, ширины полосы частот, контроль занятости спектра, контроль загрузки частоты, а имеющийся векторный анализатор позволяет определить тип аналоговой и формат цифровой модуляции, параметры модуляции: девиацию частоты, глубину модуляции, индекс модуляции. Аттестованная антенна, калиброванные приемники, цифровая обработка сигналов позволяют реализовать основные характеристики комплекса в соответствии с рекомендациями Международного Союза Электросвязи. Широкая полоса мгновенного анализа в сочетании с автоматическим режимом контроля по сформированным заданиям, интеграция комплекса с другими системами значительно поднимают производительность труда оператора радиоконтрольного пункта.

Комплекс построен с учётом возможности его совершенствования, в основном за счёт программного обеспечения, что несомненно упростит и удешевит создание новых функций радиокомплекса при его модернизации.

По желанию Заказчика комплекс может быть дополнительно укомплектован антенным коммутатором, вторым широкополосным адаптером, поворотным устройством с логопериодической антенной, управляемым ЭВМ, измерительной антенной.

Коллектив разработчиков выражает благодарность специалистам Заказчика, чьи замечания и предложения способствовали развитию разработки.

Основные области применения

Контроль загрузки частотного спектра, измерение параметров радиоизлучений радиоэлектронных средств (РЭС), контроль радиоизлучений РЭС на соответствие нормам, поиск источников радиопомех и незаконно действующих радиопередатчиков.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ КОМПЛЕКСА

Базой комплекса являются сканирующие приёмники, поддерживающие управление от ЭВМ, и аппаратный блок ИКАР-2. Диапазон частот контроля определяется частотными диапазонами приёмников. В случае применения приёмника IC-R8500 - это 0.1 ¸ 2000 МГц, для AR-5000 - 0.1 ¸ 2600 МГц. В приёмниках проводится доработка, заключающаяся в формировании выхода ПЧ (455 Кгц) и входа внешнего опорного генератора (IC-R8500).

Внешний вид аппаратного блока комплекса ИКАР-2 приведен на рис. 1, а вариант структуры комплекса радиомониторинга - на рис. 2.

Рис.1. Внешний вид аппаратного блока ИКАР-2.

Рис. 2. Вариант структуры комплекса радиомониторинга ИКАР-2.

Основные функциональные возможности и технические данные

Версия 5.0/99 математического обеспечения комплекса радиомониторинга ИКАР-2 является 32-х разрядным приложением для Windows-95/98. Она предназначена для аппаратного блока ИКАР-2 и при использовании в составе комплекса двух приемников IC-R8500 обеспечивает следующие основные функциональные возможности:

n  многозадачный параллельный режим работы;

n  спектральный анализ;

n  построение и анализ спектральных поверхностей (спектрограмм);

n  обнаружение сигналов;

n  измерение напряженности электромагнитного поля;

n  измерение несущей частоты модулированного радиосигнала;

n  измерение параметров модуляции;

n  обнаружение и определение идентификационного номера РЭС, запрещенных для эксплуатации в России (типа ”Senao”)*, и выделение телефонного номера вызываемого абонента;

n  дескремблирование;

n  анализ спектральных характеристик сигналов РЭС на соответствие нормам на внеполосные излучения;

n  оперативный анализ излучения на гармониках до 6-ой включительно;

n  поиск незарегистрированных РЭС;

n  анализ загрузки диапазона частот;

n  одновременная регистрация радиосигнала и НЧ сигнала;

n  осциллографические измерения;

n  обработка и документирование результатов;

n  определение направления на источник радиоизлучения (реализуется с пеленгационной антенной);

n  управление антенным коммутатором;

n  корреляционный анализ интермодуляционных помех.

*- режим поиска других типов НДП может быть реализован дополнительно.

Основные технические характеристики аппаратного блока ИКАР-2:

- количество параллельных каналов ввода сигналов НЧ 2;

- количество параллельных каналов ввода сигналов ПЧ (455 кГц) 2;

- полоса частот обрабатываемых сигналов по входу 455 кГц до 12,5 кГц;

- собственный динамический диапазон адаптера 455 кГц в режиме

спектрального анализа по любому из каналов НЧ или ПЧ не менее 65 дБ;

- количество каналов ввода на ПЧ 10,7 Мгц 1;*

- полосы частот обрабатываемых сигналов по входу 10,7 Мгц 7 Мгц и 200 кГц;

- собственный динамический диапазон адаптера 10,7 Мгц в режиме

спектрального анализа:

в полосе 7 МГц не менее 75 дБ;

- в полосе 200 кГц” не менее 85 дБ;

- динамический диапазон по интермодуляции в режиме спектрального

анализа не менее 60 дБ;

- количество управляемых через интерфейс приемников до 3;

- количество СОМ - портов управления 4;

- количество выходов управления пеленгационной антенной 1;

- выходы опорных частот 10 МГц и 30,2 МГц;

- стабильность внутреннего источника и выходных опорных частот

за сутки ;

за год ;

- вход внешнего стандарта частоты 5 МГц или 10 МГц;

- выходной интерфейс управления антенным коммутатором 8-и битный двоичный

код уровня ТТЛ;

- потребляемая мощность от сети 220 В не более 25 Вт;

- потребляемая мощность от сети +12 В не более 20 Вт;

- размеры аппаратного блока ИКАР-2 (без кабелей) 292х118х330 мм;

- масса аппаратного блока (без кабелей и интерфейсной платы) 6,65 Кг.

*- в стандартный комплект поставки входит адаптер 10,7 МГц канала 2 (см. рис. 2), дополнительный адаптер 10,7 МГц устанавливается по специальному соглашению;

- - - - - - - в комплект поставки (см. рис. 2) не входит.

Основные технические характеристики комплекса с двумя приемниками

IC-R8500

Основные технические характеристики комплекса и их значения, рекомендуемые МСЭ приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные технические характеристики комплекса

N п/п	Режим/параметр СА - спектральный, а ВА - векторный анализ	Значение параметра
ИКАР-2	Реком. МСЭ
1	СА/мгновенная полоса спектрального анализа	до 7 МГц	-------
2	СА/мгновенный динамический диапазон анализа	до 80 дБ	80 дБ
3	СА/разрешающая способность	до 5 Гц
4	ВА/разрешающая способность измерения несущей частоты радиосигнала	0,1 Гц	1 Гц
5	Погрешность измерения несущей частоты	;
6	ВА/погрешность измерения коэффициента АМ	5 %	5 %;
7	ВА/погрешность измерения девиации частоты	5 %	5 %;
8	ВА/погрешность измерения частоты модуляции	2 %	5 %;
9	Погрешность измерения напряженности поля	+3 дБ	+2 дБ

В таблице 2 приведены максимальные погрешности измеренного абсолютного значения частоты при использовании встроенного высокостабильного термостатированного источника “Сонет”.

Таблица 2. Метод векторного анализа

Условия измерения	Погрешность измерения на частоте
Встроенный источник, за год	0,16	0,25	1,15	10,1	99,5	198,9
Встроенный источник, за сутки	0,11	0,13	0,31	2,10	19,98	39,90

При использовании внешнего стандарта частоты (например, рубидиевого стандарта частоты и времени) погрешность измерения частоты во всем диапазоне не превышает 5 Гц при использовании спектрального метода и 0,1 Гц при использовании векторного метода анализа.

Варианты конфигурации комплекса

Внешний вид стационарного комплекса ИКАР-2 с двумя приемниками IC-R8500 приведен на рис.3.

.

Рис.3. Вариант компоновки стационарного комплекса.

Внешний вид мобильного комплекса с одним сканирующим приемником IC-R8500 приведен на рис. 4. Аппаратный блок ИКАР-2 имеет крепление, аналогичное креплению приемника IC-R8500, что позволяет собирать стойку при эксплуатации комплекса в мобильном варианте.

Рекомендуемая конфигурация IBM PC/AT:

- процессор Pentium 233 MMX и выше;

- память 32 Mb и выше;

- видеокарта PCI или AGP;

- винчестер 2,5 Gb и выше;

- монитор 15” и выше;

- звуковая карта.

- акустическая система

Рис. 4. Внешний вид варианта компоновки мобильного комплекса.

На рисунках 5-18 приведены примеры, иллюстрирующие работу ИКАР-2:

Рис 5. На рисунке изображено рабочее окно ПО ИКАР 2. Представлен диапазон сотовой системы связи NMT 450 в полосе 5 МГц с разрешением по частоте 5 кГц (верхнее окно). На нижнем уровне показаны отдельные каналы в полосе по 100 кГц и разрешением по частоте 180 Гц, соответствующие каналы помечены на верхнем окне маркерами. Черным цветом на анализаторе спектра отмечены максимальные уровни, более светлым – мгновенный спектр. На каждый маркер можно установить ограничительные линии «палатки» ширины полосы излучения из справочника классов излучений, что и представлено на нижнем уровне окон независимых анализаторов спектра. Следует отметить, что данное наблюдение осуществляется на базе одного приемника, разделяемого во времени между независимыми задачами.

Рис 6. На рисунке представлен детальный анализ одного из каналов системы связи «Алтай». На верхнем окне представлен спектр одного из стволов в полосе 200 кГц. На каждый канал наложены ограничительные линии огибающей спектра. Несущая частота каждого из каналов помечена маркером, который отображает номинал частоты с точностью 180 Гц. Один из каналов (на рис.6.- серым) помечен оператором измерительным контуром. Результаты измерения внутри выделенного контура отображаются в статусной области соответствующего окна. На нижнем уровне окон представлен развернутый в полосе 20 кГц отдельный канал, а также его изображение на векторном анализаторе. Частотное разрешение узкополосного анализатора спектра в данном случае 40 Гц. Следует заметить, что энергетические измерения и измерения контрольной ширины полосы в узкополосном анализаторе производятся автоматически. Векторный анализатор позволяет определять тип и параметры модуляции, а также проводить измерения абсолютного значения несущей частоты на модулированном сигнале. Соответствующие измерения производятся и отображаются в статусной области векторного анализатора автоматически.

Рис 7. На рисунке 7 представлена карточка – задание задачи сканирования списка частот и, в частности, на переднем плане формируемое задание для одной из частот списка. При сканировании списка частот, по желанию оператора могут проводиться следующие измерения: измерения уровня сигнала и напряженности поля, ширины полосы по всем контрольным уровням, уровня сигнала на гармониках и субгармониках, измерения несущей и параметров модуляции, а также производится в автоматическом режиме запись спектра, НЧ сигнала и ПЧ сигнала для последующего детального анализа. Сканирование списка частот производится в автоматическом режиме согласно указанному заданию. Задача может выполняться в фоновом режиме без отрыва оператора от основной работы. Все нарушения и отклонения фиксируются в файле результата, который в дальнейшем подвергается обработке с целью формирования заключения как по отдельной частоте, по владельцу, так и по всему списку частот.

Рис 8. На рисунке 8 представлена карточка – задание на поиск помехи для частоты 165 МГц. Список частот заполняется автоматически после выбора оператором соответствующего типа помехи. Также есть возможность ввода подозрительной частоты в ручном режиме или выбора всех частот подозрительного владельца либо любой частоты из базы данных или блокнота оператора. Поиск поражающей частоты осуществляется в автоматическом фоновом режиме методом корреляции с применением двух приемников, один из которых настраивается на пораженную частоту, а другой перестраивается на частоты из списка задания. Результатом поиска является номинал частоты или список частот, на которых коэффициент взаимной корреляции межу поражающим и пораженным сигналами превышает заданный порог.

Рис 9. На рисунке 9 представлен обработанный результат наблюдения за диапазоном работы NMT – 450 в течение 36 минут с периодом регистрации 1 се-кунда. Зарегистрирована работа 41-ой РЭС и по каждой РЭС получено обобщенное заключение по работе. В отчет выносятся: максимальный и средний уровень сигнала, напряженность поля в точке приема, загрузка частоты, ширина полосы по контрольным уровням, а также осуществляется поиск найденных частот в базе данных зарегистрированных РЭС. Есть возможность вывода отчета на принтер с распечаткой спектра анализируемого диапазона и диаграммы загрузки частот. На рисунке наименование колонок таблицы отчета:

F, Мгц - частота, на которой уровень сигнала превышает установ-ленный порог;

Umax, дБ - максимальный зарегистрированный уровень на частоте;

Время - время регистрации максимального уровня;

U, дБ - средний уровень на частоте;

Впр, кГц - ширина полосы по уровню порога;

Uпр. ДБ - уровень порога, относительно максимального зарегис-трированного уровня на данной частоте;

В30, кГц - ширина полосы по контрольному уровню –30 дБ;

Загр. % - загрузка частоты в процентах от общего времени контроля.

Рис. 10. На рисунке представлена иллюстрация возможности регистрации ком-плексом ИКАР 2 сигналов с большим уровнем, до 80 дБ без применения аттенюатора. В частности представлен спектр сигнала одного из близкораспо-ложенного пейджерного передатчика с частотой 165 МГц. Собственный динамический диапазон адаптера 10.7 Мгц в полосе 200 кГц – 85 дБ.

Рис. 11 и 12. На рисунках представлен результат наблюдения за диапа-зоном частот NMT – 450 (рис. 11) и «Алтай» (рис. 12) в виде двухмерной диаграммы частота – время, уровень сигнала на которой представлен градациями серого.

Рис. 13. На рисунке 13 представлено разложение спектра телевизионного сигнала на отдельные составляющие с измерением несущей частоты изображения на векторном анализаторе спектра. На верхнем ярусе расположен широкополосный анализатор со спектром полного телевизионного сигнала. На уровне ниже в полосе 200 кГц показаны спектры изображения и звука. На спектре несущей изображения видна модуляция строчными синхроимпульсами. В полосе 10 кГц узкополосного анализатора спектра представлен спектр основной компоненты несущей изображения, на которой хорошо просматривается 50 Гц модуляция кадровыми синхроимпульсами.

Рис. 14. На рисунке 14 представлена работа двух независимых анализаторов спектра с полосой анализа по 25 МГц и разрешением по частоте 20 кГц. Соотношение полоса – частотное разрешение выбрано таким образом, чтобы весь диапазон укладывался на экране монитора, при больших частотных разрешениях или полосы включается полоса прокрутки для просмотра всего диапазона. Верхний анализатор спектра настроен на частоту 28 канала телевидения и на нем виден характерный спектр сигнала телевизионного передатчика. Нижний анализатор спектра настроен на диапазон работы сотовой системы связи NMT 450, хорошо видна работа базовых и мобильных станций. Диапазон работы базовых станций 460 – 470 МГц, а мобильных 450 – 460 МГц.

Рис. 5.

Рис. 6.

Рис. 7.

Рис. 8.

Рис. 9.

Рис. 10.

Рис. 13.

Рис. 14.

Рис. 15.

Рис. 17.

Рис. 16.

Рис. 18.

Рис. 19

Рис. 20.

Рис. 21.

Рис. 22.

Рис. 23.

Рис. 15, 16, 17, 18. На рисунках представлена работа векторного анализатора. Рисунок 15 представляет векторную диаграмму АМ сигнала. Рисунок 16 представляет векторную диаграмму ЧМ сигнала. Рисунок 17 представляет векторную диаграмму шума. На рисунке 18 представлена характерная векторная диаграмма в случае несущего колебания без модуляции.

Рис. 19. В качестве примера, на рис. 19 изображен обработанный результат контроля частоты 340.24 МГц (один из каналов «Алтай») На окне справа виден результат по контролю списка параметров, делается заключение по уровню (сравнение с расчетным значением в точке приема), анализ параметров модуляции и нестабильности несущей частоты, а также измерение ширины полосы и сравнение с нормами на класс излучения. На окне слева представлены речевые фрагменты, записанные в автоматическом режиме, которые можно прослушать и просмотреть на электронном осциллографе. Всю информацию в комплексном виде можно распечатать на принтере.

Рис. 20. На рисунке 20 в координатах частота-время-интенсивность изобра-жена спектральная поверхность сотовых каналов NMT - 450 г. Ярославля.

Рис. 21, 22. На рисунках 21 и 22 изображено окно просмотра результатов контроля отдельных частот, в частности частоты одного из каналов “Алтай”. Соответствующие закладки окна содержат отдельные составляющие сводного отчета по частоте, объединенные по группам. На рисунке 21 представлен сводный отчет контроля частоты 340.24 МГц – закладка «Измерения». На рисунке 22 показано содержимое закладки «Спектр» этой же частоты. Режим просмотра также обладает функциями дополнительных измерений по записанным спектрам. Сводный отчет по частоте при желании можно распечатать на принтере.

Рис. 23. Рисунок 23 иллюстрирует окно просмотра результатов контроля диапазона частот. Правое верхнее окно содержит информацию о частотах, уровень которых превышает заданный порог. Левое верхнее окно заполняется сводной информацией о диапазоне и результатах его анализа. По спектру также можно проводить дополнительные измерения. Сводный отчет по анализу диапазона и обнаруженных частотах, также можно распечатать на принтере.

ИКАР-2 поставляется Заказчику в следующей конфигурации: аппаратный блок ИКАР-2, интерфейсная плата, комплект соединительных кабелей, программное обеспечение, техническое описание с инструкцией по эксплуатации.

Также производится адаптация и калибровка приемников Заказчика.

На время сдачи комплекса Заказчик предоставляет базовый блок ЭВМ и мобильную ЭВМ, на которые устанавливается необходимое математическое обеспечение. Производится начальное обучение представителя Заказчика.

Исполнитель организует, а Ярославский госуниверситет имени проводит за дополнительную плату обучение специалистов Заказчика по программе курсов повышения квалификации для работы с программным комплексом ПИАР и комплексом радиомониторинга ИКАР, а также целевое обучение на заочном отделении на базе среднего специального, неполного высшего, высшего образования и в целевой аспирантуре.

.

По всем вопросам обращаться в НПФ “ЯР” по адресу: 150042 г. Ярославль, а/я № 3, НПФ «ЯР» или в Ярославский Госуниверситет:

(0852) 72 75 62; 30 77 07 - тел., факс,

(0852) 54 62 18 - тел., факс, E-mail: *****@***ac. ru.