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5-2015

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Messtechnik Bild 3

Messtechnik Bild 3 Jammer in konventioneller Spektrogramm-Darstellung abgeschirmt. So ist er relativ wirkungsvoll, aber unauffällig. Störer und Nutzsignale im hochauflösenden Spektrogramm Das hochauflösende Spektrogramm (HiRes Spectrogram) ermöglicht eine zeitlich lückenlose Erfassung und Darstellung. Bild 4 zeigt einen Frequenzbereich von 1,6 MHz. Die zeitliche Darstellung ist von 125 ms auf 16 ms gezoomt. Die Messung fand außerhalb des Gebäudes statt. Zwar sind die Störlinien deutlich sichtbar, ihr Pegel reicht aber nicht aus, um die GSM-Verbindung zu unterdrücken. Innerhalb des Gebäudes wird der Pegel des Downlink-Signals stark abnehmen und der Pegel des (Inhouse-)Jammers etwa im gleichen Maß ansteigen. Die Darstellung in Bild 5 entspricht dem vorherigen Bild, zeigt aber die gesamten 125 ms. Das Persistence- oder Leuchtdichte-Diagramm in Bild 6 zeigt zusätzlich zur Amplitude über der Frequenz auch die Häufigkeit, mit der die jeweiligen Pegel auftreten. Durch diese Häufigkeitsdarstellung werden auch Inbandstörer sichtbar. Hier liegt derselbe Datensatz wie in Bild 5 zugrunde. Der Interference and Direction Analyzer IDA 2 kann aus denselben Datensätzen alle Darstellungen errechnen, was dem Spezialisten entscheidende zeitkorrelative Analysen bietet. Prüfen der Wirksamkeit einer Jamming-Anlage In den meisten Fällen reicht ein einziger Jammer nicht aus. In jedem Raum gibt es Stehwellen und Abschattungen, die sich obendrein je nach Raumbelegung ändern. Dazu reicht es, Bild 4: Lückenloses Spektrogramm. Feldstärkemessungen vor dem Gebäude in Zoom-Darstellung Metallgegenstände, Musikinstrumente, Transportkörbe usw. zu verschieben, einzubringen oder zu entfernen. Hier einige Punkte • Am Empfangsort ist die erforderliche Störleistung minimal - daher wird man bei GSM auf den Downlink-Frequenzen arbeiten. • Die Polarisation des Störers orientiert sich am Nutzsignal. Bei GSM wäre eine Kreuzpolarisation sinnvoll. • Räumliche Lücken kann man durch Ausleuchtung aus verschiedenen Richtungen und/ oder durch Antennen-Diversity minimieren, d.h. gleiches Signal auf versetzte Antennen geben. Eine einfache Prüfung mit einem Handy zeigt nur ein sehr unvollständiges Bild. In sicherheitsrelevanten Anwendungen müssen Frequenzen, Ort, Signalamplitude und Zeit zusammenpassen. Zu diesem Zweck eignen sich FFT-Analysatoren mit einer breiten Erfassungsweite (FFT- Span). Dank lückenloser und überlappender FFT-Fensterkalkulation gehen keine Signalanteile verloren. Der Spektrogramm-Algorithmus konventioneller Spektrum-Analysatoren arbeitet sukzessiv: d. h. es wird akquiriert, gerechnet und angezeigt. Dadurch entstehen erhebliche Darstellungslücken zwischen einzelnen Spektren, da die Sweeps (Traces) bzw. FFT-Blöcke singulär aneinander gereiht werden. Die Blockakquisition von 250.000 I/Q-Datenpaaren im HiRes-Mode des IDA 2 erfasst dagegen einen zusammenhängenden Datensatz aus dem demodulierten Basisband mit bis Bild 5: Lückenloses Spektrogramm, Feldstärkemessungen im Gebäude, nicht gezoomt Bild 6: Erkennen von Inband-Störern durch Persistence- Darstellung 46 hf-praxis 5/2015

Messtechnik Bild 7: Lückenloses Spektrogramm. In der künstlich erzeugten Austastlücke des Jammers sind auch die schwachen Signale zu sehen zu 22 MHz Breite. Dabei reicht die Aufzeichnungszeit in diesem Beispiel über 7,8 ms, also mehr als einen GSM-Frame. Das Bild ist schnell aufgebaut und kann so die relevanten oder ungünstigsten Punkte eines zu schützenden Gebäude oder Raumes direkt darstellen. Wichtig ist es, die GSM-Aussendungen regelmäßig auf Änderungen zu prüfen. Diese können dauerhaft, aber auch zu bestimmtem Tageszeiten stattfinden. Dazu reicht meist eine Messung an einigen Referenzpunkten: ein Raum, Ecken eines Gebäudes usw. Bei Aussendungen wie GSM ist die lückenlose Spektrogramm- Darstellung dem Deltaspektrum deshalb überlegen, weil sie alle Ereignisse detailliert im Zeitzusammenhang zeigt. Beispiele für die Wirksamkeitsprüfung eines Jammers bieten Bild 7 und 8. Beide Bilder zeigen ein Störsignal von ca. 20 MHz Bandbreite. Das lückenlose Spektrogramm Bild 7 und das Persistence-Diagramm Bild 8 sind aus demselben Datensatz erzeugt. Auf einen Blick erkennt man, dass die Wirkung des Jammers mindestens bei 925,7, 927,5, 929,6 und 938 MHz zu bezweifeln ist. Fazit Alle HiRes-Darstellungen haben ihre Stärken. Da man den zugrunde liegenden Datensatz leicht ablegen kann, kann man auch noch später alle HiRes- Darstellarten wieder erzeugen und auch nachträglich im Spektrogramm detailliert zoomen. NI (formerly AWR), der Innovations führer bei Hochfrequenz-EDA-Software, liefert Software, welche die Entwicklung von High-Tech-Produkten beschleunigt. Mit NI AWR Software als Ihre Hochfrequenz-Design- Plattform können Sie neuartige, preiswerte HF und RF Produkte schneller und zuverlässiger entwickeln. Finden Sie heraus, was NI AWR Software für Sie tun kann: ■ ■ ■ ■ ■ Microwave Office für die Entwicklung von MMICs, Modulen und HF -Leiterplatten. Visual System Simulator für die Konzeptionierung von Kommunikationsarchitekturen. Analog Office für das Design von RFICs. AXIEM für 3D-Planar-Elektromagnetik-Analyse. Analyst für 3D-FEM-Elektromagnetik-Analyse. NI Germany | AWR Group | Olivier Pelhâtre | Tel: +49 170 916 4110 Bild 8: Persistence-Darstellung. Hier sind die schwachen Signale auch ohne Austasten des Jammers erkennbar ©2014 National Instruments. All rights reserved. Analog Office, AXIEM, AWR, Microwave Office, National Instruments, NI, and ni.com are trademarks of National Instruments. Other product and company names listed are trademarks or trade names of their respective companies. hf-praxis 5/2015 47

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