Portabler Monitoring-Empfänger für Signalanalysen von 9 kHz bis 7,5 GHz Funkstörungen optimal erfassen

Besonders in sicherheitskritischen Anwendungen müssen Funkstörungen schnell lokalisiert und beseitigt werden. Da solche Interferenzen vielfältige Ursachen haben, muss hierzu ein großer Frequenzbereich mit einer hohen Auflösegenauigkeit messtechnisch überwacht werden...

Portabler Monitoring-Empfänger für Signalanalysen von 9 kHz bis 7,5 GHz

Besonders in sicherheitskritischen Anwendungen müssen Funkstörungen schnell lokalisiert und beseitigt werden. Da solche Interferenzen vielfältige Ursachen haben, muss hierzu ein großer Frequenzbereich mit einer hohen Auflösegenauigkeit messtechnisch überwacht werden – am besten mit einem tragbaren und einfach zu bedienenden Monitoring-Empfänger.

Alle in den Verkehr gebrachten elektronischen Geräte haben durch eine Typprüfung nachzuweisen, dass sie keine störende elektromagnetische Strahlung emittieren. Dennoch kommt es vor, dass Geräte auf Grund von Fehlfunktionen unerwünschte Signale aussenden und damit andere Funkdienste massiv beeinträchtigen. Darüber hinaus können Interferenzen durch unerlaubt in Betrieb genommene Geräte verursacht werden, die beispielsweise in einem im jeweiligen Land nicht freigegebenen Frequenzbereich arbeiten.

Welche Messtechnik verwenden?

Da normalerweise nicht bekannt ist, welche Art der Störung vorliegt, ist zu deren Detektion eine universelle Messlösung erforderlich. Das potentielle Spektrum reicht von sehr kurzzeitigen und schmalbandigen Störsignalen bis hin zu kontinuierlichen, breitbandigen Störungen. Dementsprechend muss die eingesetzte Messtechnik einen großen Frequenzbereich mit hoher Auflösung abdecken und diesen Frequenzbereich schnell scannen, um auch die schmalbandigen und kurzzeitigen Signale erfassen zu können. Für die rasche Lokalisierung des Störers sollte das Messgerät zudem tragbar sein und über eine Richtantenne verfügen. Eine Speicherung der Messwerte erleichtert außerdem die spätere Protokollierung sowie die nachträgliche Analyse der erfassten Signale.

Eine Möglichkeit wäre nun der Einsatz eines Spektrumanalysators, von denen verschiedene tragbare Varianten auf dem Markt verfügbar sind. Diese eignen sich allerdings nur mit Einschränkungen, da beispielsweise die Erfassung sehr kurzer Signale mit längeren Pausen bis zur nächsten Wiederholung kaum möglich ist. Zudem fehlt in der Regel eine Vorselektion, mit der starke benachbarte Signale ausgeblendet werden können.

Besser geeignet sind eigens für die Funkerfassung entwickelte Monitoring-Empfänger wie beispielsweise der R&S PR100 von Rohde & Schwarz (www.rohde-schwarz.com, Bild 1). Mit einem Frequenzbereich von 9 kHz bis 7,5 GHz, einer hohen Empfindlichkeit sowie einer Scangeschwindigkeit von max. 2,0 GHz/s ist dieser speziell auf die Anforderungen der mobilen Funkerfassung zugeschnitten. Durch eine ZF-Bandbreite von bis zu 10 MHz und eine leistungsfähige digitale Signalverarbeitung lassen sich selbst sehr kurze Signale erfassen. Dieser Gerätetyp eignet sich damit für unterschiedlichste Einsatzmöglichkeiten – von der Funkaufklärung über die Lokalisierung von Störquellen bis hin zur Frequenzüberwachung. Die erfassten Aktivitäten lassen sich z.B. mit Hilfe eines Wasserfall-Diagramms darstellen. Hierdurch kann der Anwender auch Signale analysieren, die nicht mehr aktiv „on air“ sind und so die Empfängereinstellungen für das Auftreten des nächsten Kurzzeitsignals optimieren.

Das Gerät (3,5 kg, vier Stunden Batterie-Laufzeit) verarbeitet sowohl analog als auch digital modulierte Signale. Digital modulierte Funksignale wie TETRA oder Packet Radio lassen sich im Basisband im IQ-Format auf einer SD-Karte abspeichern. Nach Einsatzende können die Daten dann per SD-Karte, USB oder LAN auf einen externen PC übertragen und offline ausgewertet werden.

In Kombination mit einer zusätzlich verfügbaren aktiven Richtantenne lassen sich beispielsweise Notrufsender oder Störimpulse defekter elektronischer Geräte lokalisieren, die den regulären Funkempfang beeinträchtigen.

Mittels eines breitbandigen Panorama-Scans lässt sich ein zu untersuchender Frequenzbereich schnell überblicken (Bild 2). In dieser Betriebsart wird der gewünschte Frequenzbereich in 10-MHz-Schritten durchlaufen. Die höchste Scangeschwindigkeit wird bei einem Abstand zwischen den einzelnen FFT-Berechnungspunkten von maximal 100 kHz erreicht. Dadurch erhält der Anwender einen Überblick über die gesamte Belegung des Spektrums. Veränderungen, die durch illegale Funkdienste, Störquellen, Interferenzen, temporäre Aussendungen etc. verursacht werden, sind einfach zu erkennen. Wird eine höhere Empfindlichkeit bzw. Signalauflösung benötigt, kann die Auflösebandbreite bis auf 125 Hz reduziert werden. Die Auflösung des schnellen Scans kann entsprechend dem Kanalraster verschiedenster Funkdienste angepasst werden. Die Vorteile des Panorama-Scans sind schnelle Scanraten bei gleichzeitig kleiner Auflösebandbreite und damit hoher Empfindlichkeit.

Stoppt der Anwender den Panorama-Scan, wird der Empfänger in den Mithörmodus versetzt. Mittels eines Markers lässt sich das interessierende Signal leicht auswählen und genau untersuchen (Bild 3).

Durch die speziell optimierte HF-Signalverarbeitung im Gerät ist auch die Erfassung schwächster Aussendungen im Frequenzspektrum und deren Darstellung im Frequenzbereich möglich. Zudem erlaubt die integrierte leistungsfähige Vorselektion problemlose Messungen auch bei starken Nachbarkanalstörern, wie beispielsweise in der Nähe von GSM-Basisstationen. Darüber hinaus lässt sich ein aktuell im Panorama-Scan erfasstes Spektrum per Funktionstaste als Referenz speichern. Im Display werden dann nur noch die Abweichungen der aktuell empfangenen Signalaktivitäten gegenüber dem gespeicherten Referenzspektrum angezeigt. Dadurch lassen sich besonders kurzzeitig sendende Signale leicht erkennen.