Anritsu
Spektrumanalysator überwacht GPS-Funkfrequenzbänder
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Aktuelle DFS-Studie
Im Rahmen einer Studie der Deutschen Flugsicherung (DFS) zum Einsatz von GPS-Systemen auf Flughäfen wurde auf dem Flughafen Frankfurt versuchsweise ein Funktionsmessystem aufgebaut. Ziel war es, die Parameter festzulegen, auf deren Grundlage ein permanent installiertes Messsystem bewertet werden müsste. »Die technischen Spezifikationen für dieses System waren extrem streng«, so Diana. »Sweeping bei einer Übertragungsrate von 2,8 GHz/s bei einer Auflösebandbreite von 10,4 kHz. Bei dieser Geschwindigkeit hat das System eine Empfindlichkeit von -154 dBW (-124 dBm) erreicht. Dieses Leistungsniveau ist jedoch weder bei einer permanent in Betrieb befindlichen Anlage auf Flughäfen nötig, noch sind die Kosten dafür erschwinglich. Für Flughafenbetreiber lautet daher die Frage, ob ein effektives System für allgemeine Anwendungszwecke spezifiziert und konfiguriert werden kann, das auf relativ preisgünstigen Standardgeräten basiert.«
Das Standardgerät punktet
Die beschriebenen Funktionen – also das Abscannen eines festgelegten Frequenzbandes in regelmäßigen Zeitabschnitten, das Finden von Störern und das Erfassen von Bursts – sind gängige Anwendungen eines Spektrumanalysators: »Wenn die technischen Anforderungen für Geschwindigkeit, Empfindlichkeit und Auflösung von einem standardmäßigen Spektrumanalysator erfüllt werden können, ist die Anwendung auch mit einem solchen Gerät realisierbar, statt ein teures Messgerät nach Kundenspezifikation anzuschaffen«, betont Diana. »Bei der Überwachung von Interferenzen besteht die Anforderung an einen Signalanalysator darin, dass er Spektrumanalysator-Funktionen wie Sweeping und Frequenzumschaltung mit sehr hoher Geschwindigkeit bewältigen muss. Ein modernes Gerät enthält einen eingebauten Digitalisierer, wodurch das Gerät in der Lage ist, eine Trägerwelle oder ein moduliertes Signal in einem bestimmten Frequenzdarstellbereich zur späteren Analyse zu speichern. Enthält es auch einen eingebauten Vektorsignalgenerator, können erfasste HF-Störsignale nach deren Umwandlung in Wellenformdaten im Labor reproduziert werden und so die Fehlersuche unterstützen.«
Für das mit dem Spektrumanalysator MS2830A von Anritsu realisierte GPS-Interferenzüberwachungssystem sahen die Funktionsparameter wie folgt aus:
Remote-Messung + Datenübertragungszeit via LAN: 3,35 ms (binär), 3,44 ms (ASCII)
Frequenzumschaltung (HF-Band, MW-Band) + Messung + Auslesen der Trace-Daten: 12 ms
Die Einstellungen: Display aus, Single-Sweep-Mittenfrequenz: 2 GHz; Sweep-Zeit: 1 ms; Trace-Punkte: 1001; Marker aus; Frequenzdarstellbereich: 200 MHz; Auflösebandbreite: 1 MHz. Auf Grundlage dieser Daten lässt sich eine Anwendung realisieren, bei der die Überwachung eines Frequenzbandes alle 4 ms oder von zwei Frequenzbändern alle 12 ms stattfindet. Entscheidend ist, dass diese Zeitintervalle die Integrität des GPS-Systems eines Flughafens sicherstellen.
Einfache Programmcode-Entwicklung
Ein weiterer Vorteil eines Standardgerätes gegenüber einem kundenspezifischen besteht darin, dass Tools und Benutzerschnittstellen für die Anwendungsentwicklung bequem nutzbar und jederzeit verfügbar sind. Die erste Ausführung einer Benutzerschnittstelle wurde mit NI LabView in weniger als einem Tag geschrieben. Ihre Funktion besteht darin, einmal alle 10 bis 30 ms zyklisch die 1001 Trace-Punkte des MS2830A (einstellbar sind bis zu 10.001) zu erfassen und diese in einer zweidimensionalen Matrix (Frequenz gegenüber Zeit) darzustellen. Die Achsen Frequenz und Zeit können auf dem frontseitigen Bedienfeld aufgerufen werden, der Wert reicht von zwei bis mehr als 100 Traces. Die Einstellung hängt von der Ausdehnung des Beobachtungszeitfensters ab, ist jedoch durch die Speicherkapazität des Controllers begrenzt. Jeder Spektrum-Trace wird bei Erfassung mit einer benutzerdefinierten Grenzwertmaske abgeglichen. Hat ein Signal einen Wert, der sich außerhalb des durch die Maske definierten Grenzwertbereichs bewegt, wird die gesamte zweidimensionale Matrix auf die Festplatte des Controllers gespeichert. Dies ermöglicht ein späteres Abrufen des Spektrum-Traces, um dann eine detaillierte Auswertung vorzunehmen. »Nutzt man einen Spektrumanalysator der über die Funktionen Highspeed-Frequenzumschaltung und Trace Reading verfügt, lässt sich die Mitten- oder Span-Frequenz dynamisch verändern«, so Diana. »Dadurch kann der Anwender das Gleichgewicht zwischen Spektrumabdeckung, Empfindlichkeit und Analysezeit individuell einstellen.« Lokal kann der Spektrumanalysator über USB an einen Host-PC angeschlossen werden. Die hohe Datenübertragungsrate ist auch über einen 1-GB-Ethernetanschluss erreichbar – das ist hilfreich, wenn das Gerät in weitläufigen Gebieten im Einsatz ist.
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