Источниками наводок являются: Основные источники шумов и помех и методы борьбы с ними

Переходные помехи и их разновидности | Журнал сетевых решений/LAN

Качественные показатели функционирования линий СКС на основе электропроводных кабелей зависят от целого ряда факторов. В частности, в случае неэкранированной конструкции витая пара подвергается воздействию со стороны внешнего электромагнитного излучения. Кроме того, часть энергии передаваемого сигнала переходит во внешнее электромагнитное излучение. Плотное прилегание однотипных кабелей внутри кабельных каналов приводит к тому, что соседние цепи оказываются в зоне действия излучения, создаваемого информационным сигналом. Данное излучение вызывает в них наведенные токи. У этого эффекта есть свое название: наводки.

Наводки, накладываясь на передаваемые по тем же парам полезные сигналы, становятся для последних помехами, которые в силу своей природы называются переходными. Когда уровни полезного сигнала и наводки становятся соизмеримыми, на приеме возникают ошибки, что в конечном итоге снижает качество связи.

Переходная помеха имеет множество разновидностей. При расчете качественных показателей линии связи могут приниматься во внимание как все виды наводок, так и только некоторые из них. Конкретный перечень зависит от особенностей организации передачи и приема информационных сигналов. При анализе переходных помех необходимо учитывать следующие факторы:

• взаимное расположение источника наводки и места взаимодействия порождаемой им помехи с информационным сигналом;
• количество влияющих цепей, которые необходимо принимать во внимание при определении величины переходной помехи;
• организационная принадлежность цепей, являющихся источником и приемником переходной помехи, к одному или различным трактам передачи информации.

По месту измерения различают помеху на ближнем и дальнем концах. В расчет принимается также количество влияющих цепей: обычно рассматривают одинарную (одна влияющая цепь) и суммарную (более одного источника) переходную помеху.

Если источник помехи и место ее измерения относятся к одному кабелю (стационарной линии или тракту), то речь идет о внутрикабельной или просто о переходной помехе, если к разным — то о межкабельной или (в общем случае) межэлементной. Кроме того, эти факторы могут произвольным образом комбинироваться при анализе. Иначе говоря, в определенных обстоятельствах возникает необходимость в определении, например, суммарной наводки на дальнем конце или даже межкабельной суммарной наводки на ближнем конце.

Упомянутые наводки можно назвать прямыми, так как они создаются непосредственно источником возмущающего сигнала в подверженной их влиянию цепи. В технике сетей связи общего пользования наряду с прямыми наводками иногда приходится учитывать косвенные наводки — так называемое влияние через третьи цепи. Благодаря малому шагу скрутки горизонтальные кабели СКС характеризуются заметно более низкими значениями переходных наводок. По этой причине косвенные влияния через третьи цепи можно считать пренебрежимо малыми на фоне прямых, поэтому учитывать их не имеет смысла.

Необходимость использования столь разноплановых характеристик влияния обусловлена тем, что наводки различной природы являются доминирующим источником помехи в симметричных кабельных трактах СКС. Расширение перечня составляющих переходной помехи связано с объективной тенденцией к увеличению производительности сетевых интерфейсов. Этот процесс сопровождается расширением диапазона рабочих частот; кроме того, при конструировании оборудования приходится применять все более сложные схемы организации связи.

УЧЕТ И АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПОМЕХ

Далее речь пойдет преимущественно о линейных кабелях, которые представляют собой наиболее «шумящий» элемент кабельного тракта СКС (Рисунок 1). Протяженность кабельных трактов СКС сравнительно небольшая (свыше 90% всех стационарных линий в правильно спроектированной СКС не превышают по длине 70 м), а ширина частотного диапазона достаточно велика. Поэтому, в отличие от линий сетей связи общего пользования, при их расчете и анализе необходимо учитывать переходную помеху со стороны других компонентов СКС (стационарной линии и трактов).

Шнуры отличаются от линейных только конструкцией проводника (семипроволочный вместо однопроволочного), несколько большей толщиной общей оболочки и пластичностью материала, используемого при их изготовлении, — тем самым обеспечивается необходимая механическая стабильность при многочисленных изгибах. Таким образом, переходные влияния этих разновидностей кабелей можно анализировать одинаково.

Стандарты СКС запрещают параллельное подключение к цепям передачи сигналов в пределах стационарной линии. С учетом этого ограничения единственным кандидатом на роль прочего компонента остаются соединители разных видов (разъемные и неразъемные). При таком подходе наряду с межкабельной переходной помехой можно рассматривать более общую межэлементную помеху. Она возникает в результате наводки, направленной с одного разъемного соединителя или неразъемного сростка на другой. Из-за точечного характера соединителя для этого иногда приходится несколько изменить модель описания влияния одних цепей на другие.

Отдельные помеховые составляющие одной частоты могут суммироваться с произвольной фазой или синфазно. В первом случае говорят о суммировании по мощности, во втором — по напряжению. Отдельные разновидности переходной помехи формируются независимо друг от друга, поэтому они воздействуют на сигнал аддитивно (иначе говоря, помехи суммируются по мощности). Суммирование по напряжению увеличивает амплитуду наводки и ее воздействие.

Некоторые производители кабельных систем в конце 90-х годов прошлого столетия предлагали нормировать так называемую глобальную переходную помеху (Global CrossTalk, GXT). Величина GXT численно равна сумме переходных помех, создаваемых источниками, которые находятся на обоих концах кабеля, а также вне его. Ввиду их статистической независимости суммирование отдельных составляющих выполняется по мощности, а не по напряжению (синфазно). Однако данный параметр не получил широкого распространения из-за низкой информативности — слишком уж разный характер изменения демонстрируют образующие его отдельные составляющие при вариации характеристик линии.

ПОНЯТИЕ ПЕРЕХОДНОГО ЗАТУХАНИЯ

Разность между уровнями исходного влияющего сигнала и наводки, создаваемой им в соседней цепи, называется переходным затуханием. Таким образом, переходное затухание по определению является положительной величиной. Введение данной характеристики весьма удобно с методической точки зрения: физический процесс (переходная помеха) и численная мера интенсивности этого процесса (переходное затухание) обозначаются двумя различными терминами.

Термин «переходное затухание» используется в кабельной технике и технике связи уже несколько десятков лет и отличается четкостью и логичностью. Во-первых, затухание определяется в полном соответствии с основополагающим отечественным ГОСТ 24204-80. Во-вторых, переход понимается как пространственное явление, так как источник наводки и место определения ее фактической величины не имеют гальванической связи.

Терминология в отношении переходного затухания тесно связана с отдельными разновидностями переходной помехи.

При количественном описании воздействия от наводок говорят о переходном затухании на ближнем и дальнем концах, о суммарном переходном затухании и т. д., а также об их произвольных комбинациях.

Введение различных видов переходного затухания позволяет описать помеху в количественной форме, учесть отдельные ее составляющие, добиться более точного определения качественных показателей формируемого тракта передачи и осуществить их оптимизацию на практике.

ПЕРЕХОДНОЕ ЗАТУХАНИЕ НА БЛИЖНЕМ И ДАЛЬНЕМ КОНЦАХ

Симметричный кабель, а также стационарная линия и тракт, реализованные на его основе, изначально предназначены для передачи информационного сигнала между пространственно разнесенными точками и, таким образом, представляют собой протяженные объекты. Если источник сигнала, порождающего наводку, и место ее измерения находятся на одном конце этих объектов, то говорят о переходном затухании на ближнем конце, если на разных — о переходном затухании на дальнем конце (Рисунок 2).

Для обозначения переходного затухания на ближнем конце широко используется англоязычная аббревиатура NEXT (Near End Crosstalk), а для переходного затухания на дальнем конце применяется сокращение FEXT (Far End Crosstalk). Более точным было бы написание NEXT loss и FEXT loss, что, однако, хотя и принято в стандартах СКС, не получило практического распространения из-за некоторой громоздкости. Слово loss (потери, в данном случае затухание) подразумевается присутствующим по умолчанию. Термином NEXT может обозначаться как явление (переходная наводка), так и численная характеристика интенсивности этого явления (переходное затухание). Предполагается, что смысл термина должен быть ясен специалисту из контекста.

(Понятие переходного затухания на ближнем и дальнем концах в такой форме не является чем-то новым для кабельной техники. Оно широко применялось для линий городской, зоновой и междугородной связи. При их описании в отечественной технической литературе традиционно использовались обозначения A

0 и A_l соответственно. )

Переходное затухание на ближнем конце — самая первая численная характеристика влияния, которая начала нормироваться в СКС. При этом на момент выделения СКС в самостоятельное техническое направление NEXT был единственным актуальным для практики параметром влияния. Дело в том, что в середине 90-х годов скорости передачи в локальных сетях не превышали 100 Мбит/с (в вариантах 10BaseT и 100BaseTX), а для увеличения производительности канала связи (под этим параметром традиционно понималась сумма скоростей передачи в прямом и обратном направлениях) использовался полнодуплексный режим, поэтому передатчик и приемник каждого сетевого интерфейса конструируются в расчете на подключение к различным витым парам одного кабеля, которые могли бы функционировать одновременно.

Модель работы простейшего сетевого интерфейса Ethernet в полнодуплексном режиме (в контексте оценки качественных показателей канала связи) изображена на Рисунке 2, а. При такой схеме организации связи информационный сигнал, источником которого является передатчик на дальнем конце, приходит на ближний конец ослабленным после передачи по витой паре. На входе приемника он подвергается воздействию мощной переходной помехи от работающего на этом же конце передатчика. В этом случае для нахождения отношения сигнал/шум, то есть для определения качества передачи информации, достаточно ввести нормы и контролировать выполнение для следующего параметра:

NEXT = P_c – max P_ппб ,

где Р_с — уровень сигнала, а Р_ппб — уровень переходной помехи, создаваемой этим сигналом на ближнем конце.

Величина max P_ппб взята из соображений гарантированного обеспечения определенного отношения сигнал/шум в общем случае. Такой подход удобен тем, что при разработке сетевых интерфейсов пары горизонтального кабеля можно комбинировать произвольным образом.

Увеличить пропускную способность линии связи на основе симметричного тракта можно за счет одновременной передачи информации по двум или более парам одного кабеля. Данный прием известен как схема параллельной передачи и широко применяется на скоростях 1 Гбит/с и выше, но дополнительно к переходным помехам на ближнем конце необходимо учитывать также помехи на дальнем конце (см. Рисунок 2, б). Для расчета данной помехи следует знать величину переходного затухания на дальнем конце:

FEXT = P_c – max P_ппд ,

где P_ппд — уровень переходной помехи на дальнем конце. Максимальное значение P_ппд берется по тем же соображениям, что и при нормировании помехи на ближнем конце.

Отдельно укажем, что модель влияния (см. Рисунок 2, б) не имеет самостоятельного практического значения из-за отсутствия сетевых интерфейсов, где использовалась бы двухканальная схема параллельной передачи. В принципе ей соответствовал двухпарный гигабитный Ethernet, однако оборудование этого типа не получило распространения, хотя и стандартизировано IEEE 802.3.

Величины NEXT и FEXT представляют собой измеряемые параметры. Под этим понимается то, что при определении их фактического значения измерительный прибор подает на тестируемый объект испытательный сигнал и фиксирует отклик, поступающий в его приемную часть. После обработки данного отклика и его сравнения с исходным воздействием находится фактическое значение переходного затухания на ближнем и дальнем концах.

ЧАСТОТНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ NEXT И FEXT

Влияющая пара и пара, подверженная влиянию, находятся под общей защитной оболочкой кабеля, то есть располагаются параллельно. При анализе переходных воздействий подобную структуру можно рассматривать как конденсатор, функции обкладок которого выполняют влияющие друг на друга пары. Даже из такой простейшей модели следует, что с ростом частоты переходное затухание должно падать. При этом будет резонно, по крайней мере в первом приближении, считать линейной зависимость переходного затухания от частоты (в логарифмическом масштабе).

В нормативном разделе стандарта ISO/IEC 11801:2002 приводятся математические модели стационарных линий и трактов. Анализ их структуры показывает, что для кабельных изделий СКС используется следующее аппроксимирующее выражение частотной характеристики NEXT:

NEXT(f) = NEXT(1) – 15lg(f),

где: NEXT(1) — минимально допустимое переходное затухание на ближнем конце на частоте 1 МГц, которое для кабелей Категорий 5е, 6 и 7 принимается равным 63,5, 74,3 и 102,4 дБ соответственно, f, МГц — частота сигнала.

Из приведенного соотношения следует, что крутизна изменения минимально допустимой величины NEXT принимается постоянной во всем частотном диапазоне и равной 15 дБ на декаду.

Иногда указываемая в каталогах производителей размерность переходного затухания на ближнем конце в дБ/100 м должна трактоваться как величина NEXT, измеряемая при длине кабеля 100 м. Какие-либо пересчеты на меньшую длину недопустимы. Иначе говоря, если, например, на длине 100 м значение NEXT равно 40 дБ, то и при длине 50 м оно не поменяется и будет составлять те же 40 дБ.

Практически идентичное соотношение справедливо и для частотной характеристики переходного затухания разъемных соединителей. Начальное значение NEXT на частоте 1 МГц для разъемов Категорий 5е, 6 и 7 устанавливается стандартом ISO/IEC 11801:2002 равным 83, 94 и 102,4 дБ соответственно. Однако скорость падения NEXT при увеличении частоты зависит от категории разъема. Для изделий Категорий 5е и 6 она составляет 20 дБ на декаду, а для разъемов Категории 7 равна 15 дБ на декаду (аналогично кабелям).

Составляющие одной частоты переходной помехи на ближнем конце, которые создаются отдельными участками влияющей витой пары, суммируются с различными фазами. На качественном уровне этот эффект объясняется тем, что к моменту поступления на вход приемника указанные составляющие проходят различный путь. Поэтому реальный график частотной зависимости величины NEXT имеет вид кривой с падающей медианой и с резкими, но регулярными перепадами значений переходного затухания на близких частотах.

Стандарты нормируют только минимальную величину параметра NEXT. Кабель (а также стационарная линия и тракт, построенные на его основе) считается соответствующим требованиям стандарта, если во всем рабочем частотном диапазоне фактически достигаемая величина NEXT не опускается ниже того значения, которое определено нормами. Таким образом, из соображений преемственности принимается стратегия точечного, а не интегрального нормирования.

Переходная помеха на дальнем конце обычно меньше, чем переходная помеха на ближнем конце. Однако, в отличие от помех на ближнем конце, эти помеховые составляющие к моменту поступления на приемник проходят практически одинаковый путь. С учетом этой особенности они достаточно часто суммируются синфазно или с небольшой разностью фаз, что может дополнительно увеличивать их возмущающее воздействие на информационный сигнал.

ЗАВИСИМОСТЬ NEXT И FEXT ОТ ПРОТЯЖЕННОСТИ ЛИНИИ

Переходное затухание на ближнем конце с увеличением длины линии L сначала довольно быстро уменьшается, а затем асимптотически стремится к некоторому постоянному значению (Рисунок 3). Этот эффект объясняется тем, что, начиная с определенной величины L, токи помех с участков, отдаленных от точки подключения генератора (например, участки III и IV на Рисунке 2, а), приходят на ближний конец настолько ослабленными, что практически не увеличивают взаимного влияния между цепями.

Из рассмотренного механизма формирования помехи на ближнем конце следует, что значения NEXT для двух концов одной пары могут существенно различаться. Поэтому фактическая величина NEXT должна определяться отдельно для каждого конца стационарной линии, тракта или кабеля.

Это сказывается на конструкции приборов для полевого тестирования. Так, они реализуются в виде двух очень похожих полукомплектов или блоков, каждый из которых снабжается управляющим высокопроизводительным контроллером, что позволяет не менять местами базовый и удаленный блоки в процессе работы и по меньшей мере вдвое ускорить процесс тестирования. В серийной измерительной аппаратуре основной блок отличается от удаленного только наличием полномасштабного дисплея и органов управления.

График изменения переходного затухания на дальнем конце, зависящего от длины линии, носит экстремальный характер. Вначале, пока длина линейного кабеля мала, возрастание ее протяженности ведет к увеличению мощности помехи. По мере увеличения длины помеховые составляющие затухают сильнее, и FEXT постепенно, но при этом достаточно быстро возрастает. Данная особенность затрудняет контроль выполнения норм по этому параметру.

СУММАРНОЕ ПЕРЕХОДНОЕ ЗАТУХАНИЕ

К концу 90-х годов для описания функционирования симметричных кабельных линий и трактов СКС возникла потребность в моделях, которые в большей степени соответствовали бы реальным схемам использования ресурсов СКС перспективными видами аппаратуры, что было обусловлено двумя факторами. Во-первых, при разработке сетевого оборудования четко обозначилась тенденция использования одновременно нескольких пар для передачи информации в полнодуплексном режиме. Во-вторых, при построении СКС открытых офисов начали широко применяться многопарные кабели, характеристики которых позволяли выполнять передачу сигналов сразу нескольких сетевых интерфейсов.

Переход к новым схемам реализации информационного обмена привел к тому, что нормирования только межпарного переходного затухания оказалось недостаточно. Это обусловлено тем, что в момент поступления полезной информации на приемник воздействуют помехи со стороны нескольких источников, обладающих одинаковой или, по крайней мере, сопоставимой мощностью. Для учета этого обстоятельства используется более сложная схема, которая фиксирует переходное затухание по модели так называемой суммарной мощности (Power Sum).

В случае четырехпарного кабеля схема для определения суммарной переходной помехи на ближнем конце предстает в виде, изображенном на Рисунке 4, а (помехи от всех пар воздействуют на одну). В соответствии с этой схемой суммарное переходное затухание на ближнем конце составляет:

где NEXT_i — величина NEXT для i-й влияющей пары, а n — количество пар в кабеле.

Значение суммарного переходного затухания на дальнем конце определяется аналогично:

Величины PS-NEXT и PS-FEXT зависят от частоты и протяженности линии таким же образом, как NEXT и FEXT соответственно.

В отличие от параметра NEXT величина PS-NEXT при тестировании не измеряется из-за сложностей формирования адекватного испытательного сигнала. Она определяется расчетным путем на основании измерений NEXTi для отдельных пар. Выполнение данной операции не представляет каких-либо проблем благодаря высокой производительности контроллеров современного измерительного оборудования для полевого тестирования.

Параметр PS-FEXT также определяется расчетным путем. Однако как и его «межпарный» прототип он существенно зависит от длины линии и без связи с другими характеристиками малоинформативен. Поэтому стандарты его не нормируют. Тем не менее величина PS-FEXT является одной из составных частей параметра защищенности на дальнем конце, соблюдение требований стандартов для которого является необходимым условием сертификации кабельной системы перед ее передачей в текущую эксплуатацию.

Из-за неодинакового расстояния между парами, различного шага скрутки, особенностей раскладки проводов по контактам разъема и других параметров разность между величинами NEXT и PS-NEXT конструкций специальной разработки оказывается равной примерно 3 дБ, а не 4,8 дБ (см. Таблицу 1). Из приведенных в ней данных следует, что если величина PS-NEXT не приводится в паспортных данных кабеля, то для ее оценки в первом приближении можно воспользоваться довольно точным эмпирическим соотношением:

PS-NEXT = NEXT – 3 дБ.

Проблема обеспечения требуемой величины суммарного переходного затухания возникла сначала в многопарных кабелях при их подключении к нескольким источникам сигналов. Требования к многопарным конструкциям содержались в нормативной части редакций основных стандартов СКС от 1995 года. Сложность их соблюдения привела к тому, что в течение длительного времени на рынке предлагались две разновидности многопарных кабелей: обычные и с сертификацией по Power Sum. Последние обладали улучшенными характеристиками, но стоили намного дороже.

В настоящее время величины суммарного переходного затухания четырехпарных кабелей ненамного отличаются от аналогичных параметров различных многопарных кабелей. Это обусловлено конструкцией последних, где в большинстве случаев применяются пятипарные связки, то есть по количеству пар они мало отличаются от горизонтального кабеля.

Влияние пар соседних пучков многопарных изделий в кабельных трактах Категории не выше D пренебрежимо мало из-за относительно большого значения произведения L•λ — расстояния между ними на длину волны передаваемого сигнала. При переходе к трактам Класса E в традиционных многопарных кабелях, в которых все цепи передачи находятся под общей оболочкой, пренебрегать «межпучковыми» влияниями уже нельзя из-за уменьшения λ (роста частоты передаваемого сигнала). Для устранения этого недостатка конструкции Категории 6 с количеством пар свыше четырех реализуются по так называемой многоэлементной схеме. Последняя представляет собой фабричную сборку из нескольких четырехпарных кабелей, скрепленных общей оболочкой (например, так делает компания Corning Cable Systems) или обмоткой из фиксирующей ленточки (решение компании Brand Rex). Такое исполнение не требует радикальной модернизации технологического процесса на производстве и гарантирует большой пространственный разнос пар, относящихся к разным четверкам, благодаря чему величина произведения L•λ оказывается достаточной для эффективного подавления межпучковых воздействий.

МЕЖКАБЕЛЬНОЕ И МЕЖЭЛЕМЕНТНОЕ ПЕРЕХОДНОЕ ЗАТУХАНИЕ

Горизонтальные кабели на большей или меньшей части своей длины прокладываются параллельно по одному кабельному каналу с весьма узким поперечным сечением. Это приводит к тому, что кабели плотно прилегают друг к другу. В данной ситуации может понадобиться контроль воздействия всех окружающих кабелей на один, количественной мерой которого является стороннее или межкабельное переходное затухание. В данном случае, аналогично внутрикабельному переходному затуханию, различают переходное затухание на ближнем (Alien NEXT) и дальнем (Alien FEXT) концах, а также их межпарные и суммарные разновидности.

Из механизма возникновения наводок ясно, что основную долю мощности межкабельной помехи в конкретно взятой паре вносят пары такого же цвета других кабелей. Это обусловлено тем, что механизм подавления за счет соответствующего подбора шагов скрутки для таких пар не работает. Выбор названия помехи (от англ. Alien — чужой) дополнительно подчеркивает крайнюю опасность таких наводок для неэкранированных кабелей и линий, изготовленных на их основе.

Из-за особенностей самого процесса возникновения помех их уровень на дальнем конце кабеля может существенно превышать уровень на ближнем конце. Одновременно механизм формирования межкабельной переходной помехи означает изменение механизма формирования суммарной помехи. Поскольку расстояния между источником помехи и парой, подверженной влиянию, значительно больше, чем в случае сердечника, помеху создают не все пары соседних кабелей. При рассмотрении суммарной межкабельной переходной помехи следует учитывать только наводки от пар, которые имеют равный шаг скрутки, то есть «одноцветных» пар.

Соответственно, при определении межкабельной переходной помехи рассматриваются только те кабельные изделия, которые расположены в непосредственной близости от кабеля, подверженного влиянию. Ввиду однотипности кабелей, для анализа межкабельных влияний и построения схем измерения ее фактических значений зачастую применяется схема «шесть вокруг одного» (Рисунок 5).

Проведенные экспериментальные исследования показывают, что необходимость учета переходных помех, создаваемых соседними кабелями, возникает только на частотах свыше 250 МГц. Фактически такие помехи сказываются в трактах Класса не ниже EA, причем когда для их реализации используется неэкранированная элементная база Категории 6А. В отличие от внутрикабельной переходной помехи межкабельные шумовые составляющие не могут быть устранены методами аппаратурной обработки в цифровом сигнальном процессоре DSP приемника сетевого интерфейса. Это привело к увеличению спроса на кабели со структурой F/UTP. Благодаря пленочному исполнению экрана данные изделия чрезвычайно схожи по массогабаритным и эксплуатационным параметрам, а также по удобству монтажа с наиболее широко распространенными полностью неэкранированными конструкциями. Кроме того, они позволяют заметно увеличить эффективность подавления межкабельной переходной помехи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В симметричных кабельных трактах СКС на информационный сигнал воздействует множество наводок со стороны соседних цепей. В результате возникает необходимость нормирования и контроля различных вариантов переходного затухания, которое является численной мерой интенсивности этих наводок. Применение понятия переходного затухания позволяет простыми средствами и с высокой точностью оценивать работоспособность современных сетевых интерфейсов, обеспечивающих скорость передачи информации вплоть до 10 Гбит/с и выше.
2. Различный характер зависимости мощности отдельных видов переходной помехи от частоты и протяженности линии не позволяет ввести единый интегральный параметр, поэтому стандарты учитывают и нормируют каждую помеховую составляющую отдельно.
3. Параметры влияния на ближнем конце нормируются стандартами непосредственно, а на дальнем конце регламентируются косвенно — путем введения норм по защищенности.
4. По мере увеличения скорости передачи информации по симметричным кабельным трактам СКС количество учитываемых разновидностей наводок и, соответственно, видов переходного затухания неуклонно возрастает.

Андрей Семенов — директор центра развития «АйТи-СКС». С ним можно связаться по адресу: honor@it. ru.

Какие электромагнитные помехи действуют на коммутаторы на объектах с жесткой электромагнитной обстановкой. Рынок Электротехники. Отраслевой портал

Из-за чего в ЛВС могут теряться пакеты? Варианты есть разные: неправильно настроено резервирование, сеть не справляется с нагрузкой или ЛВС «штормит». Но причина не всегда кроется в сетевом уровне.

На стабильность передачи данных в ЛВС влияют не только правильность настройки оборудования и количество передаваемых данных. Причиной пропадающих пакетов или выведенного из строя коммутатора могут стать электромагнитные помехи: рация, которой воспользовались рядом с сетевым оборудованием, силовой кабель, проложенный рядом, или силовой выключатель, который разомкнул цепь во время короткого замыкания.

Рация, кабель и выключатель – это источники электромагнитных помех. Коммутаторы с улучшенной электромагнитной совместимостью созданы для нормальной работы при воздействии этих помех.

ЭМС: общие положения

Электромагнитные помехи бывают двух видов: индуктивные и кондуктивные.

Индуктивные помехи передаются через электромагнитное поле «по воздуху». Еще эти помехи называют излучаемыми или излученными.

Кондуктивные помехи передаются по проводникам – проводам, земле и т.д.

Индуктивные помехи появляются при воздействии мощного электромагнитного или магнитного поля. Причиной кондуктивных помех могут быть коммутации токовых цепей, удары молнии, импульсы и т.д.

На коммутаторы, как и на все оборудование, могут воздействовать и индуктивные, и кондуктивные помехи.

Давайте рассмотрим разные источники помех на промышленном объекте, и какие именно помехи они создают.

Источники помех

Радиоизлучающие устройства (рации, мобильные телефоны, сварочное оборудование, индуктивные печи и т.д.)

Любое устройство излучает электромагнитное поле. Это электромагнитное поле воздействует на оборудование и индуктивно, и кондуктивно.

Если поле генерируется достаточно сильное, то оно может создать ток в проводнике, который нарушит процесс передачи сигнала. Очень мощные помехи могут привести и к отключению оборудования. Таким образом, проявляется индуктивное воздействие.

Эксплуатирующий персонал и службы безопасности используют мобильные телефоны, рации для связи друг с другом. На объектах работают стационарные радио- и телепередатчики, на подвижных установках устанавливаются Bluetooth и Wi-Fi устройства.

Все эти устройства – мощные генераторы электромагнитного поля. Поэтому для нормальной работы в промышленных условиях коммутаторам необходимо уметь переносить электромагнитные помехи.

Электромагнитная обстановка определяется напряженностью электромагнитного поля.

При испытании коммутатора на устойчивость к индуктивному воздействию электромагнитных полей на коммутатор наводится поле напряженностью 10 В/м. При этом коммутатор должен полноценно функционировать.

Любые проводники внутри коммутатора, а также все кабели, являются пассивными приемными антеннами. Радиоизлучающие устройства могут создавать кондуктивные электромагнитные помехи в полосе частот от 150 Гц до 80 МГц. Электромагнитное поле наводит в этих проводниках напряжения. Эти напряжения в свою очередь вызывают токи, которые и создают помехи в коммутаторе.

Для испытания коммутатора на устойчивость к кондуктивным электромагнитным помехам на порты передачи данных и порты питания подается напряжение. ГОСТ Р 51317.4.6-99 устанавливает величину напряжения 10 В для высокого уровня электромагнитных излучений. При этом коммутатор должен полноценно функционировать.

Ток в силовых кабелях, линиях электропитания, цепях заземления

Ток в силовых кабелях, линиях электропитания, цепях заземления создает магнитное поле промышленной частоты (50 Гц). Воздействие магнитного поля создает ток в замкнутом проводнике, что является помехой.

Магнитное поле промышленной частоты подразделяется на:

• магнитное поле постоянной и относительно малой напряженности, вызванное токами при нормальных условиях эксплуатации;
• магнитное поле относительно большой напряженности, вызванное токами при аварийных условиях, действующими кратковременно до момента срабатывания устройств.

При испытаниях коммутаторов на устойчивость воздействия магнитного поля промышленной частоты на него подается поле напряженностью 100 А/м на длительный период и 1000 А/м на период 3 с. При проверке коммутаторы должны полноценно функционировать.

Для сравнения обычная бытовая микроволновая печь создает напряженность магнитного поля до 10 А/м.

Удары молний, аварийные условия в электрических сетях

Удар молнии также вызывает помехи в сетевом оборудовании. Они длятся не долго, но их величина может достигать нескольких тысяч вольт. Такие помехи называются импульсными.

Импульсные помехи могут быть поданы и на порты питания коммутатора, и на порты передачи данных. За счет высоких значений перенапряжения они могут как нарушить функционирование оборудование, так и полностью сжечь его.

Удар молнии – это частный случай импульсных помех. Его можно отнести к микросекундным импульсным помехам большой энергии.

Удар молнии может быть разных типов: удар молнии в наружную цепь напряжения, косвенный удар, удар в грунт.

При ударе молнии в наружную цепь напряжения, помехи возникают из-за протекания большого тока разряда по наружной цепи и цепи заземления.

Косвенным ударом молнии считается разряд молнии между облаками. Во время таких ударов образуются электромагнитные поля. Они индуцируют напряжения или токи в проводниках электрической системы. Это и вызывает возникновение помех.

При ударе молнии в грунт, ток протекает по земле. Он может создать разность потенциалов в системе заземления ТС.

Точно такие же помехи создает коммутация конденсаторных батарей.  Такая коммутация является коммутационным переходным процессом. Все коммутационные переходные процессы вызывают микросекундные импульсные помехи большой энергии.

Быстрые изменения напряжения или тока при срабатывании защитных устройств могут также приводить к образованию микросекундных импульсных помех во внутренних цепях.

Для проверки коммутатора на устойчивость к импульсным помехам используют специальные испытательные генераторы импульсов, например, UCS 500N5. Данный генератор подает различные по параметрам импульсы на испытуемые порты коммутатора. Параметры импульсов зависят от проводимых тестов. Они могут различаться по форме импульса, выходному сопротивлению, напряжению, времени воздействия.

Во время испытаний на устойчивость к воздействиям микросекундных импульсных помех на порты питания подаются импульсы напряжением 2 кВ, на порты данных – 4 кВ. При данной проверке допускается, что функционирование может прерываться, но после исчезновения помехи – самостоятельно восстанавливаться.

Коммутации реактивных нагрузок, «дребезг» контактов реле, коммутация при выпрямлении переменного тока

В электрической системе могут возникать различные коммутационные процессы: прерывания индуктивных нагрузок, размыкание контактов реле и т.д.

Такие коммутационные процессы также создают импульсные помехи. Их длительность — от одной наносекунды до одной микросекунды. Такие импульсные помехи называются наносекундные импульсные помехи.

Для проведения испытаний на коммутаторы подаются пачки импульсов наносекундной длительности. Импульсы подаются на порты питания и на порты передачи данных.

На порты питания подаются импульсы напряжением 2 кВ, а на порты данных – 4 кВ.

Во время испытаний на воздействие наносекундных импульсных помех коммутаторы должны полноценно функционировать.

Наводки от промышленного электронного оборудования, фильтров и кабелей

При установке коммутатора вблизи силовых распределительных систем или силового электронного оборудования в них могут наводиться несимметричные напряжения. Такие наводки называются кондуктивными электромагнитными помехами.

Основными источниками кондуктивных помех являются:

• силовые распределительные системы, в том числе постоянного тока и частотой 50 Гц;
• силовое электронное оборудование.

В зависимости от источника помехи подразделяют на два вида:

• постоянное напряжение и напряжение частотой 50 Гц. Короткие замыкания и другие нарушения работы в распределительных системах генерируют помехи на основной частоте;
• напряжения в полосе частот от 15 Гц до 150 кГц. Такие помехи обычно генерируются силовыми электронными установками.

Для испытания коммутаторов на порты питания и передачи данных подается действующее напряжение 30 В постоянно и действующее напряжение 300 В в течении 1 с. Эти значения напряжения соответствуют наивысшей степени жесткости испытаний ГОСТ.

Оборудование должно выдерживать подобные воздействия, если оно устанавливается в условиях жесткой электромагнитной обстановки. Она характеризуется:

• испытуемые устройства будут подключаться к низковольтным электрическим сетям и линиям среднего напряжения;
• устройства будут подключаться к системе заземления высоковольтного оборудования;
• используются силовые преобразователи, инжектирующие значительные токи в систему заземления.

Подобные условиях можно встретить на станциях или подстанциях.

Выпрямление напряжения переменного тока при заряде батарей

После выпрямления напряжение на выходе всегда пульсирует. То есть значения напряжения случайно или периодически меняется.

Если коммутаторы питаются от напряжения постоянного тока, то большие пульсации напряжения могут нарушить работу устройств.

Как правило, все современные системы используют специальные сглаживающие фильтры и уровень пульсаций не велик. Но ситуация меняется при установке батарей в системе электропитания. При зарядке батарей величина пульсаций увеличивается.

Поэтому также необходимо учитывать возможность появления подобных помех.

Заключение

Коммутаторы с улучшенной электромагнитной совместимостью позволяют передавать данные в условиях жесткой электромагнитной обстановки. Они могут функционировать без перебоев при воздействии следующих помех:

• радиочастотные электромагнитные поля;
• магнитные поля промышленной частоты;
• наносекундные импульсные помехи;
• микросекундные импульсные помехи большой энергии;
• кондуктивные помехи, наведенные радиочастотным электромагнитным полем;
• кондуктивные помехи в полосе частот от 0 до 150 кГц;
• пульсации напряжения электропитания постоянного тока.

Источник: Официальный сайт Phoenix Contact

Распространенные источники помех

Этот пост является вторым в серии, посвященной пониманию, обнаружению и устранению помех для операторов беспроводного аудиооборудования.

 

Невозможно охватить каждых источников помех в одном сообщении блога или даже в целой книге. Слишком много вещей могут создавать и производят RFI (радиочастотные помехи) и EMI (электромагнитные помехи). Почти все, что использует электричество, может создавать РЧ-помехи, и даже некоторые вещи, которые этого не делают!

Однако помехи можно разделить на три отдельные категории, каждая из которых содержит широкий спектр устройств и явлений.

• Естественные излучатели: Вещи в мире природы, вызывающие излучение электромагнитной энергии различными способами. Естественные излучатели обычно не распространяются выше низких частот, но бывают и исключения.
• Непреднамеренные излучатели: Искусственная технология любого типа, которая излучает электромагнитную энергию как ненужный или случайный аспект своей работы. Иногда непреднамеренные излучатели действительно непреднамеренны, как электрические контакты выключателя, которые со временем ржавеют. Хотя иногда электромагнитные помехи, исходящие от устройства, известны как его производителю, так и FCC, но считаются слишком малыми или тривиальными, чтобы их можно было фильтровать или контролировать.
• Преднамеренные излучатели: Искусственная технология, использующая радиоэнергию для передачи сигналов связи.

Эти три категории можно разделить на бесконечные подкатегории, что мы частично и сделали в приложенной инфографике. Мы также не обсуждаем конструктивную или деструктивную интерференцию, которая относится к проблемам с сигналом, вызванным движением самих волн и взаимодействием с их физическим окружением.

К счастью, некоторые источники помех более распространены, чем другие — гораздо более распространены, — и беспроводным микрофонам нужно беспокоиться только о помехах, которые возникают в трех диапазонах частот: диапазоне вещания (54–698 МГц в США), 900 МГц и 2,4 ГГц. Некоторые микрофоны и беспроводные аудиоустройства используют другие диапазоны, но они встречаются редко и здесь не обсуждаются.

Важно отметить, что преднамеренные излучатели в диапазоне телевизионного вещания помещаются правительством в иерархию для предотвращения помех. Есть первичные пользователи — те, кто владеет или арендует спектр как форму собственности у правительства, которые имеют особые привилегии (такие как высокая мощность передачи и более широкая ширина канала) и наибольшую защиту от помех. Есть вторичные пользователи — те, у кого есть лицензии на использование спектра, но меньше прав, чем у первичных пользователей, и есть определенная защита от помех. И есть третичные пользователи, которые не имеют или не нуждаются в лицензии для работы и не имеют защиты от помех. Третичные пользователи косвенно регулируются тем, что устройства, которые они используют, прошли сертификацию FCC или испытательного центра, сертифицированного FCC.

Диапазон телевизионного вещания уникален. На нем размещены различные сервисы, как лицензионные, так и нелицензионные. В отличие от других лицензированных диапазонов, которые содержат только несколько или, в некоторых случаях, одного пользователя, которые претендуют на исключительные права собственности на частоты там, а также в отличие от нелицензированных (ISM) диапазонов, таких как 2,4 ГГц и 900 МГц, что напоминают «общее достояние спектра», где неограниченное количество участников может использовать спектр, если все они следуют набору стандартов.

Но сравнение и противопоставление моделей управления использованием спектра — это интересная тема для другого дня. А пока следите за обновлениями. для другой части нашей серии статей о помехах Следующая статья посвящена поиску источников помех с помощью уже имеющихся инструментов.0003

 

 

Главное фото предоставлено Ричардом Гулдом.

 

ОБ АВТОРЕ

Алекс Милн

Алекс Милн был менеджером по маркетингу продуктов и менеджером по цифровому маркетингу в RF Venue, а также автором блога RF Venue с 2014 по 2017 год. Он является основателем и генеральным директором Terraband, Inc., компании, занимающейся созданием сетей и инфраструктуры ИКТ, базирующейся в Бруклине, штат Нью-Йорк, и ведет блоги по управлению использованием спектра и другим темам, где пересекаются технологии, общество и экономика, на сайте www.machineage.nyc. С ним можно связаться по адресу [email protected]

Подключить

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.

Интермодуляционная интерференция – 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 того, что сильный, расположенный поблизости передатчик 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 радиочастотные помехи:

• 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 передатчики с ЧМ или 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 характеристикам их вещания — AM, FM, несущие видео или цифровые сигналы.

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.

 

МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ RFI

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 – Оборудование радиопеленгации (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.

Постановка линии линии электропередачи

для низкочастотных помех — особенно шума линии электропередачи (PLN) — путь интерференции может включать излучение из -за проведенных выбросов 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 AM-радиостанции 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 работает для приема этого типа широкополосная РЧ-помеха.

Использование УКВ-приемников . Когда это возможно, вы обычно хотите использовать УКВ или более высокие частоты для радиопеленгации. 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 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 находящимся на той частоте, на 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, работающий в режиме реального времени, который способен 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 от батареи, 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 импортированные функции картирования 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 Rohde & Schwarz R&S®PR100 с картированием и триангуляцией и антенной R&S®HE300. Также можно использовать анализатор R&S®FSH. Фото предоставлено компанией Rohde & Schwarz.

Tektronix — у Tektronix также есть средства определения местоположения и картографирования с помощью 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 компьютеру, 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 картированием/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 по компасу 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.

Рис. 11. Переключение на параметр сопоставления в SignalVu-PC позволяет записать линии пеленга на источник помех, при этом триангуляция показывает приблизительное местоположение источника.