מבצעים מעקב אחר המקור להפרעות – באמצעות כלי רכב וברגל

אין אותות שבאים ללא גילוי – גלאי הכיוון הנישא R&S® DDF007 הופך כל רכב לגלאי כיוון נייד בדיוק גבוה, תוך כמה דקות בלבד. בהליכה ברגל, כאשר עוקבים אחר המקור להפרעות במבנים או בתנאי קרקע קשים, גלאי הכיוון עוזר למפעילים באיתור מדויק של המיקום של מקור האות. עם המקלט המשולב רחב הפס ובעזרת אנטנות קומפקטיות לגילוי כיוון (DF), הופך המכשיר הקומפקטי הזה לייחודי בשוק העולמי. הגלאי R&S® DDF007, שמתוכנן לגמישות ולשימוש ביישומים בטווח רחב, מעניק הגדרות חדשות למה שניתן לבצע היום בתחום של הגילוי המודרני.

איור 1 אפשר לאתר בקלות הפרעות רדיו שנמשכות זמן קצר באמצעות שתי תחנות גילוי כיוון קומפקטיות - עדיף שלוש תחנות - הממוקמות באתרים חשופים. האיור מציג גלאי כיוון נייד מסוג R&S® DDF007 עם אנטנת גילוי כיוון קומפקטית לתחומים VHF ו-UHF שמותקנת על חצובת עץ תלת רגלית.

טווח מלא של פונקציות בתצורה נישאת ביד
לגלאי הכיוון הנייד R&S® DDF007 (איור 1) יש טווח תדירויות רחב המתפרש מ-20 מגה הרץ עד 6 ג’יגה הרץ, והוא מכסה את כל שירותי הרדיו החשובים. מעל לתדירות של 173 מגה הרץ הוא משתמש בשיטת מד התאבכות (אינטרפרומטר) לגילוי כיוון עם תאום. המערכת לגילוי הכיוון כוללת את הגלאי R&S® DDF007 ואת אנטנת גילוי הכיוון הקומפקטית, עם מודול GPS משולב, מצפן אלקטרוני ומקבע התקנה מגנטי אופציונלי להתקנה ברכב (איור 2). המקלט המשולב, בעל הפס הרחב, של הכיוון מציע פונקציונליות נרחבת לצורך גילוי אותות ותצוגה שלהם, לרבות פונקציית סריקה פנורמית לצורך סריקה מהירה של טווחי תדירויות רחבים ותצוגה מהירה של תרשימי ספקטרום (“מפל מים”). לגלאי הכיוון יש גם פונקצית תצוגת מפה שכוללת יכולת טריאנגולציה שמציגה את תוצאות גילוי הכיוון על מפה, ומאפשרת לאתר משדרים באמצעות שיטת “הרצת תכווינים” (running fix) (איור 3).
הגלאי R&S® DDF007 מבוסס על המקלט הנייד R&S® PR100 והוא כולל את הפונקציונליות המלאה של מקלט זה. כל האפשרויות הקיימות ב-R&S® PR100 קיימות גם ב-R&S® DDF007.

איור 2 אנטנת R&S® ADD 107/207 DF עם מקבע התקנה מגנטי לרכב

איור 3 התוצאה של הטריאנגולציה מוצגת בגלאי R&S® DDF007

רב שימושיות וגמישות ללא תחרות
איתור מקורות של הפרעות רדיו
כאשר הפרעות רדיו, כגון אלו שנגרמות על ידי ציוד אלקטרוני פגום, פוגמות או אפילו משבשות תקשורת רדיו, נדרשת פעולה יעילה ומהירה. מקור ההפרעות מופיע לעיתים קרובות בתוך הבניינים או באזורים הבנויים בצפיפות, עובדה המקשה על איתור המקורות האלו. תרחיש כזה הוא מסוג התרחישים שבהם מערכת גילוי הכיוון הקומפקטית R&S® DDF007 מוכיחה את עצמה. בתוך דקות ספורות היא הופכת כל כלי רכב למערכת גילוי כיוון, שיכולה לגלות במהירות ולהתביית על מקורות של הפרעות. על מנת לזהות את החדרים בבניין, שבהם נמצא מקור ההפרעות, האנטנה הכיוונית הניידת R&S® HE300 משמשת במקום אנטנת גילוי כיוון (איור 4).

איור 4 גלאי הכיוון R&S® DDF007 עם האנטנה הכיוונית האקטיבית R&S® HE300 (עם מודול ל-500 מגה-הרץ עד 7.5 ג’יגה-הרץ)

איור 5 הגלאי R&S® DDF007 במצב סריקה פנורמית

התכונות העיקריות של R&S® DDF007
טווח תדירויות רחב
מצב גילוי כיוון: בין 20 מגה הרץ ל-6 ג’יגה הרץ
מצב קליטה: בין 9 קילו הרץ ל-7.5 ג’יגה הרץ
מקלט רחב פס מהיר משולב
ביצוע ניטור אחר ספקטרום מהיר
תצוגה מפורטת של ספקטרום תדר ביניים (IF) ברוחבי פס גבוהים
גילוי אפנון של אותות בפס רחב
ניתוח אותות במצב קליטה (אופציה)
שיטת גילוי כיוון בדיוק גבוה
שיטת גילוי כיוון באמצעות מד התאבכות (אינטרפרומטר) עם תאום בטווח שמעל 173 מגה הרץ
תצוגת מפה משולבת (אופציה)
שילוב של מפות ספרתיות מסוג OpenStreetMap
איתור רדיו מבוסס טריאנגולציה
שילוב של מפות ייעודיות ליישום (אופציה)
תוכנת בקרה ומערכת
תוכנת בקרה R&S® DF 7-CTL
רכיבי תוכנה R&S® RAMON (אופציות)
אנטנות ואביזרים לגילוי כיוון קומפקטיים וחדשניים
אנטנות גילוי כיוון בריבוי אלמנטים בטווח שמעל 173 מגה הרץ
מודול GPS ומצפן אלקטרוני משולבים
מתאם לרכב עם מקבע התקנה מגנטי (אופציה)
חצובת עץ תלת רגלית קלה במשקל (אופציה)
מארז סוללות יוני ליתיום קומפקטי ובעל משקל קל
טעינה יחידה של הסוללה מספקת שעתיים (2 שעות) הפעלה במצב של גילוי כיוון או ארבע שעות (4 שעות) של פעולת קליטה (עם אנטנת קליטה)

איתור הפרעות רדיו בעלות משכי זמן קצרים
את הפרעות הרדיו הנמשכות פרקי זמן קצרים אפשר לאתר בעזרת שתי תחנות גילוי כיוון קומפקטיות – או אולי עדיף שלוש תחנות – אשר כוללות את הגלאי R&S® DDF007. האנטנות הקומפקטיות לגילוי כיוון מוצבות על חצובות עץ תלת רגליות וקלות משקל, שמותקנות באופן זמני באתרים חשופים, למשל, על גבי גגות של מבנים גבוהים (איור 1). אדם אחד בלבד יכול לשאת את כל הציוד המשמש עבור תחנת גילוי כיוון, ולהתקין את תחנת גילוי כיוון בעצמו, ללא כל עזרה.
הגלאי R&S® DDF007 נעזר בטריאנגולציה אוטומטית או ידנית כדי לאתר את מקור האות. לטריאנגולציה ידנית אין צורך בציוד נוסף. כדי לאתר מקור אות בטווח קרוב, המפעיל יכול בקלות ובזריזות להפוך את תחנת גילוי הכיוון לגלאי כיוון נייד.
איתור מכשירי רדיו ניידים בתחום הציבורי
מכשירי רדיו ניידים בתחום הציבורי, שגודלם בקושי גדול יותר ממכשיר טלפון סלולרי, משמשים באופן נרחב מאז שהפכו זמינים מן המוכן ואפשר להפעילם ללא צורך ברשיון. הם משמשים לעתים קרובות ביישומים ניידים, ופליטת השידורים שלהם בדרך כלל, נמשכת רק שניות ספורות. לכן קשה לאתר מקור של אות באופן אמין, במיוחד לא באזורים בנויים.
את הבעיה הזו אפשר לפתור בעזרת רשת של גלאי כיוון, שבה יש שתי תחנות – או אולי עדיף שלוש תחנות – המבוססות על הגלאי R&S® DDF007. התחנות לגילוי כיוון מחוברות ביניהם דרך מחשבים אישיים וחיבורי תקשורת רדיו (למשל, GSM או UMTS). מחשב אישי אחד ברשת, מאתר את מכשיר הרדיו של המטרה בעזרת טריאנגולציה אוטומטית ומציג את התוצאה על מפה. ניתן גם לבקר את הרשת לגילוי כיוון מרחוק.
תוצאות האיתור יכולות להיות מושפעות באופן ניכר משגיאות גלאי הכיוון, תלוי במרחק שבין גלאי הכיוון לבין המשדר. דיוק גבוה של גלאי הכיוון חייב להיות לכן תכונה הכרחית. גם כאן, הגלאי R&S® DDF007 נמצא בחוד החנית – בצירוף עם האנטנה הקומפקטית לגילוי כיוון בעלת ריבוי האלמנטים, הוא מציע דיוק גילוי כיוון חסר תקדים עבור מכשיר מסדר גודל כזה.
איתור הפרעות באזורים קריטיים לבטיחות
לצורך איתור הפרעות באזורים שהם קריטיים לבטיחות, כגון שדות תעופה, נמלי ים או בסיסים צבאיים, או לאיתור הפרעות בעת קיום אירועים גדולים, יש צורך בגמישות רבה. במקרים אלו, מערכת גילוי הכיוון של הגלאי R&S® DDF007 שהיא רב שימושית ביותר, מוכיחה את עצמה. אפשר לפרוש אותה כתחנה קבועה או כתחנה ניידת לגילוי כיוון, או כגלאי כיוון ידני נייד, עבור יישומים שבתוך המבנה. המקלט רחב הפס המשולב בעל הביצועים הגבוהים מאפשר לסרוק את הספקטרום במהירות גבוהה ולזהות, לנתח ולבצע רישום של אותות (איור 5). על מנת לבצע בזמן אמת ניתוח, סיווג וגילוי אפנון או פענוח קידוד מפורטים של האותות, מחברים את R&S® DDF007 למחשב אישי שבו פועלת תוכנת הניתוח ועיבוד האותות R&S® GX430. הגלאי R&S® DDF007 במצב קליטה מעביר את האותות לאחר גילוי אפנון כנתוני כניסה ויציאה ברוחב פס של עד 500 קילו-הרץ אל המחשב האישי החיצוני דרך ממשק Ethernet.

סיכום
המערכת הקומפקטית לגילוי כיוון המבוססת על גלאי הכיוון הנייד R&S® DDF007 מציעה מגוון פונקציונליות וביצועים שלא נמצאו קודם במערכות מסדר גודל כזה. אפשר להשתמש בו כתחנה ניידת או קבועה לגילוי כיוון או כגלאי כיוון ידני נייד ליישומים שבתוך המבנה ואפשר לקבוע מחדש את הקונפיגורציה שלו בתוך דקות, על מנת שיעמוד בדרישות של משימה נתונה. הגלאי R&S® DDF007 מסופק עם טווח רחב של אפשרויות תוכנה ותוספי תוכנה ומהווה אפשרות בחירה מצוינת לכל היישומים, שלהם נדרשת מערכת גילוי כיוון קומפקטית וגמישה, ועם זאת רבת יכולת.
אפשר לתגבר את המקלט הנייד R&S® PR100 באופן כזה שיכלול את הפונקציונליות של גלאי הכיוון R&S® DDF007. חוץ מהוספת אנטנת גילוי כיוון, יש צורך בקושי בעדכון קושחה (firmware) ובקוד המאפשר זאת. המפעילים יכולים לבצע את השדרוג האמור באתר.
באדיבות חברת איסטרוניקס – נציגת Rhode&Schwarz בארץ

קטן, שימושי וקל לתפעול – עם שיטת גילוי כיוון הרשומה כפטנט, ויש לה צורך בחומרה פחותה במידה משמעותית

שיטת מד התאבכות (אינטרפרומטר) עם תאום לגילוי כיוון,
מבוססת על מדידת הפרשי הפאזות בין אלמנט ייחוס לבין אלמנטים אחרים של אנטנה לגילוי כיוון. שיטה של Rohde&Schwarz הרשומה כפטנט מאפשרת לבצע את המדידה הזו באמצעות מקלט יחיד. על מנת למדוד את הזווית שבין האותות של שני אלמנטים של האנטנה – ללא תלות באפנון התדר והפאזה של האות שאת כיוונו יש לגלות – מזיזים את הפאזה של אחד משני האותות בארבעה צעדים (0°, 90°, 180° ו-270°) במרבב מרובע ולאחר מכן מוסיפים אותה לאות השני. המקלט מודד את המשרעת (אמפליטודה) של האות המסוכם לאחר כל הזזת פאזה. אפשר לחשב את הזווית של הפרש הפאזה שבין שני האותות מתוך ארבעת ערכי המשרעת המתקבלים. מדידה זו מבוצעת עבור כל אחד מהאלמנטים של האנטנה.
שיטת מד התאבכות (אינטרפרומטר) לגילוי כיוון בערוץ יחיד שפותחה על ידי Rohde&Schwarz מציעה יתרונות ברורים על פני גלאי הכיוון הקונבנציונליים באמצעות מדי התאבכות אשר משתמשים בשני מקלטים לפחות. הנתיבים של שני המקלטים חייבים להיות בתאום פאזה ויש על כן לכייל אותם בהתאם, מפני שאם לא כן, יתארכו זמני המדידה באופן משמעותי. מעבר לכך, יש להכפיל את האותות של המתנד המקומי ולהעביר אותם תוך תאום פאזה. המשמעות היא שנדרשת חומרה נוספת בהשוואה לגלאי הכיוון הפועל בשיטת מד התאבכות (אינטרפרומטר) בערוץ יחיד – נתיב קליטה נוסף, הכפלה והעברה של אותות המתנד המקומי בתאום פאזה, מחולל אותות לכיול, העברה של אותות הכיול וכבל נוסף לאנטנת גילוי הכיוון עבור אותות הכיול.

מאת: Philipp Strobel, Rohde&Schwarz