Anritsu Spektrumanalysator überwacht GPS-Funkfrequenzbänder

Der Spektrumanalysator MS2830A von Anritsu kombiniert eine schnelle Frequenzumschaltung mit einer hohen Empfindlichkeit.
Der Spektrumanalysator MS2830A von Anritsu kombiniert eine schnelle Frequenzumschaltung mit einer hohen Empfindlichkeit.

Funk-Interferenzen können in sicherheitskritischen Systemen wie der GPS-basierten Flugzeugnavigation verheerende Schäden anrichten. Entsprechend wichtig ist es, selbst kürzeste und nur sporadisch auftretende Störsignale rechtzeitig aufzuspüren und auszuräumen. Das Mittel der Wahl ist der Spektrumanalysator. Ein Anwendungsbeispiel.

Für Mobiltelefonnutzer können Funk-Interferenzen zu Beeinträchtigungen beim Telefonieren führen - das ist zwar ärgerlich, hat jedoch meist keine weitreichenden Folgen. Für sicherheitsrelevante Anwendungen wie beispielsweise die Navigationsführung startender oder landender Flugzeuge können Interferenzen jedoch über Leben und Tod entscheiden. Bei einem manuellen Instrumentenflug verlassen sich die Piloten auf die Unterstützung durch die Satellitenortungssignale, die sie vom Flughafen während der Anflug- und Startmanöver erhalten. Ziel der Technik ist es, abzusichern, dass jedes Flugzeug während des Start- und Landevorgangs zur sichersten Stelle auf der Start-/Landebahn geleitet wird und dass auch bei schlechter Sicht immer noch eine sichere Navigation gewährleistet ist. Ein Ausfall des Navigationsempfängers könnte verheerende Folgen haben.

»Die höchsten potenziellen Risiken beim Betrieb des Navigationsempfängers sind Interferenz und Intermodulation«, erklärt Roberto Diana, Field Application Engineer von Anritsu Italien. »Heutzutage gibt es eine Vielzahl aktiver Sender in oder im Umkreis eines jeden Flughafens. Dazu zählen öffentliche Übertragungssysteme wie GSM-, 3G- und LTE-Mobiltelefone, aber auch Mittelwellen- und UKW-Rundfunkübertragungen und digitale Videoausstrahlungen. Auch private Geräte können mit ihren WiFi-und Bluetooth-Signalen die GPS-Signale stören, ebenso die von Militär und Rettungsdiensten ausgestrahlten Signale.«

Entsprechend wichtig ist es für die Flughafenbetreiber, die HF-Signale genau zu überwachen. Dazu werden die über eine Antenne empfangenen Signale im GPS-Frequenzbereich an einen Navigationsempfänger und an einen Spektrumanalysator geroutet, wo eine Messung der Signaleigenschaften in normalen Zeitintervallen erfolgt. Die Hauptfunktionen des Systems:

  • Es warnt den Betreiber, sobald es eine Störung feststellt, damit dieser entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen kann.
  • Es misst und erfasst Störsignale für eine nachfolgende Analyse, aus der der Flughafenbetreiber Erkenntnisse über Muster von Interferenzen gewinnen und Störquellen erkennen und charakterisieren kann.

Anforderungen an das Überwachungssystem

Ein ständig aktiver HF-Sender, der durchgängig im GPS-Frequenzbereich sendet, ist natürlich leicht zu orten und abzuschalten. Viele der beschriebenen Störquellen treten jedoch unregelmäßig auf oder arbeiten im Burst-Modus. Die Interferenzen können sehr kurzlebig sein, so dass deren Erfassung ein schnelles Sweeping des jeweiligen Frequenzbandes erfordert. Daher muss das Überwachungssystem in der Lage sein, selbst kurzzeitig auftretende Interferenzen zu erkennen, die das Navigationssystem vorübergehend außer Betrieb setzen oder beeinträchtigen könnten. Zudem gehören Störsignale oft zu den schwachen Signaltypen wie etwa außerhalb des Frequenzbandes liegende Harmonische von Trägersignalen, die in einem anderen Frequenzband als die Signale der GPS-Systeme liegen. Daher muss das Messgerät empfindlich genug sein, um auch Interferenzen mit geringer Leistung zu erfassen. Wurde eine Störung erkannt und das Störsignal erfasst, muss das Gerät den Störer identifizieren, so dass er ausgeschaltet bzw. entfernt werden kann. Dies erfordert ein präzises Messen der Frequenz und Leistung der Störquelle. In Verbindung mit einer Peilantenne leistet das Gerät auch Hilfe bei der Lokalisierung der Störquelle.