Принципы построения специальных приемников

Возможности панорамных приемников в значительной степени определяются методом анализа частотного диапазона. От него полностью зависит и вид структурной схемы. Различают методы параллельного и последовательного анализа.

При параллельном анализевсе сигналы, находящиеся в определенной полосе частот, называемой полосой обзора, обнаруживаются одновременно. Структурная схема такого приемника приведена на рис. 2.3.9.

Здесь ВЧ-фильтр 1 формирует требуемую полосу обзора, в которой ведется обнаружение сигналов; смеситель 2 выполняет линейный перенос спектра принятого излучения в низкочастотную область радиодиапазона; полосовые фильтры 3 -осуществляют частотное разделение сигналов. Выходной усилитель4 обеспечивает требуемый уровень сигнала, достаточный для нормальной работы анализирующего устройства5.

Такая структура делает возможным практически мгновенное обнаружение сигналов в полосе обзора при условии, что их уровень превышает пороговую чувствительность приемника. Однако не сложно посчитать, что если контроли-

руемый диапазон частот простирается хотя бы от 20 до 1500 МГц, то при ширине спектра модулированного речью сигнала 5...10 кГц потребуется от 2000 до 300 000 каналов. Ясно, что сделать такую систему, способной «брать» любую радиозакладку„практически нереально из-за ее колоссальной сложности, а значит и стоимости.

В радиоприемнике последовательного анализа,соответственно, осуществляется последовательная перестройка в полосе обзора и обнаружение сигнала. Упрощенная структурная схема устройства подобного типа показана на рис. 2.3.10. .

Здесь ВЧ-фильтр 1 имеет полосу пропускания, равную полосе обзора, а гетеродин 3обеспечивает перестройку приемника в заданной полосе. Промежуточная частота - фиксированная. После селекции фильтром4и усиления усилителем5обнаруженный сигнал поступает в анализирующее устройство6.При автоматической перестройке приемник как бы «прощупывает» (сканирует) частотный диапазон, отсюда и его обиходное название - сканер. Термин не совсем точный, но весьма распространенный.

Основные виды панорамных приемников

Панорамные приемники последовательного анализа в своем развитии прошли несколько этапов.

У нас в стране аппаратура первого поколения представляла собой ламповые устройстватипа Р-113,Р-250 или Р-375,обеспечивающие прием сигнала в определенных частотных диапазонах. В свою очередь, каждый из них имел 8...12 поддиапазонов. Проверка на наличие несанкционированных излучений сводилась к тому, что последовательно прослушивались все проверяемые частотные интервалы. Переключение с поддиапазона на поддиапазон и перестройка гетеродина осуществлялись оператором вручную. В качестве индикатора обнаружения сигнала использовались обычные наушники. Эта аппаратура имела прекрасные технические параметры (например, чувствительность не хуже 0,2...0,3 мкВ, возможность регулировки полосы пропускания и др.), но требовала высочайшей квалификации персонала и очень большого времени, необходимого для проведения полноценной проверки. Некоторые типы подобных устройств из-за их высокой надежности, а часто просто по инерции все еще используют профессионалы, но для любителей данная аппаратура не может быть рекомендована, ибо, она имеет неудовлетворительные массогабаритные характеристики.

Ко второму поколению приборов следует отнести популярные в 80-е годы в СССР селективные микровольтметрытипа SMV-6,5, SMV-8,5, STV-301, STV-401, поставляемые ранее из ГДР. Название не должно никого вводить в заблуждение, ибо по сути они представляют собой полноценные супергетеродинные приемники с собственным генератором развертки, обеспечивающим визуальное представление зависимости уровня принимаемого сигнала от частоты в широком динамическом диапазоне. Значительное количество подобной аппаратуры на рынке и приемлемая цена (100...1000 $) делает подобные приемники весьма привлекательными. Особенно если учесть, что высокая чувствительность (не хуже 2 мкВ) обеспечивается в широком частотном диапазоне (26... 1000 МГц для SMV-8,5). Небольшие габариты STV-301 и STV-401 (360х320х130 мм), а также наличие калиброванных антенн, пробников, эквивалентов сети и встроенного никель-кадмиевого аккумулятора делает их очень удобными для мобильной эксплуатации. Однако недостаточно широкий диапазон контролируемых частот уже не отвечает современным требованиям. Поэтому для серьезной проверки данную аппаратуру применять не следует, поскольку целый ряд весьма распространенных типов «подслушек» находится за пределами «сферы интересов» этих приемников.

В конце 1992 года на отечественном рынке появилась аппаратура третьего поколения - сканирующие приемники, в основном японского или немецкого (ФРГ) производства. Сначала потенциальных покупателей отталкивала их достаточно высокая цена (до 2500 $), однако несомненные достоинства подобной аппаратуры быстро сделали ее популярной как у опытных специалистов, так и у «юниоров». Сканирующие приемники можно разделить на две группы: носимые и возимые.

К первой группе (носимых) относятся малогабаритные приемники весом 150...300 г, выполненные в корпусе, удобном для скрытого ношения (типа сотового телефона первых моделей) и пригодные для работы в любых условиях. Они имеют автономные источники питания и свободно умещаются во внутреннем кармане пиджака. Однако несмотря на малые размеры и вес подобные приемники позволяют вести контроль в диапазоне частот от 100 кГц до 1300 МГц, а некоторые и до 2000 МГц (AR-8000, HSC-050). Они обеспечивают прием сигналов с амплитудной (AM), узкополосной (NFM) и широкополосной (WFM) частотной модуляцией. Приемник AR-8000, кроме того, позволяет принимать сигналы с амплитудной однополосной модуляцией (SSB) как в режиме приема верхней (USB), так и нижней боковой полосы (LSB), а также телеграфных сигналов (CW). При этом чувствительность составляет, в зависимости от вида сигнала, от 0,35 до 6 мкВ. Портативные сканирующие приемники имеют от 100 до 1000 каналов памяти и обеспечивают скорость сканирования от 20 до 30 каналов за секунду при шаге перестройки от 50 Гц до 1000 кГц. Практически все они могут управляться компьютером. Характеристики некоторых переносных сканирующих приемников приведены в табл. 2.3.2.

Возимыеприемники отличаются от переносных несколько большим весом -от 1,2 до 6,8 кг, габаритами и, в некоторых случаях, имеют дополнительные возможности. Они предназначены для работы в помещениях или автомобиле. Почти все приборы этого типа имеют возможность управления с ПЭВМ. Характеристики некоторых, наиболее популярных у специалистов (данные 1998 года), перевозимых сканирующих приемников приведены в табл. 2.3.3.

В несколько обособленный подкласс возимых приемников можно выделить сканеры, выпускаемые либо в виде специальных блоков, которые подключают к ПЭВМ, или в виде печатных плат, вставляемых непосредственно в системный блок компьютера. В качестве примера реализации подобной аппаратуры могут служить устройства IC-PCR1000 и Winradio.

Приемник IC-PCR1000выполнен в виде отдельного блока и работает под управлением ПЭВМ через встроенный компьютерный интерфейс RS-232C. Сканер имеет шумоподавитель, функции автоматической подстройки частоты и остановки сканирования при обнаружении модулированного сигнала. В комплект входит специальное программное обеспечение для Windows-95. Панель управления выводится на экран монитора (рис. 2.3.11)

Его основные технические характеристики:

• рабочий диапазон частот - 0,01...1300 МГц;

• виды модуляции принимаемых сигналов - USB, LSB,CW, AM, FM и WFM;

• количество каналов памяти - практически неограниченное;

• минимальное разрешение по частоте - 1 Гц;

• режим перестройки параметров приема при выборе частот - автоматический;

• размеры блока - 127х30х199 мм;

• вес - 1 кг.

Универсальный сканирующий приемник Winradioвыполнен в виде печатной платы ISA IBM размером 294х121х20 мм. Он имеет режим автоматического сканирования в пределах диапазона 500 кГц... 1300 МГц. Скорость сканирования 50 каналов/с. Чувствительность - 0,5 мкВ. Позволяет отображать на экране дисплея ПЭВМ спектрограммы и осциллограммы принимаемых сигналов и давать сведения об их уровне. Шаг перестройки по частоте может быть

установлен в пределах от 1 кГц до 1 МГц. Панель управления также отражена на экране монитора.

Аппаратура данного типа представляет собой нечто промежуточное между обычными приемниками и специализированными автоматизированными комплексами по поиску радиозакладок, о которых будет подробно рассказано в следующем подразделе.

Обычные сканирующие приемники (как носимые, так и возимые) могут работать в одном из следующих режимов:

1) автоматическое сканирование в заданном диапазоне частот;

2) автоматическое сканирование по фиксированным частотам;

3) ручной режим.

Первыйрежим работы является основным при поиске излучений радиозакладок. В этом случае устанавливаются начальная и конечная частоты сканирования, шаг перестройки и вид модуляции. Существенным преимуществом данного режима является то, что сканирование можно осуществлять с пропуском частот постоянно работающих в этом районе радиостанций (например, всех программ телевидения, городской трансляционной сети и т. д.). Они хранятся в специально выделенных для этих целей ячейках памяти. Наличие данной функции существенно сокращает время просмотра выбранного диапазона частот при поиске радиозакладок.

В зависимости от квалификации оператора можно использовать несколько режимов автоматического сканирования:

1.1 при обнаружении любого сигнала (превышении им уровня установленного порога) сканирование прекращается и возобновляется только после подачи оператором соответствующей команды;

1.2 при обнаружении сигнала сканирование останавливается и возобновляется после его пропадания;

1.3 2 при обнаружении сигнала сканирование останавливается для принятия решения и автоматически возобновляется по истечении нескольких секунд. В ряде моделей этот интервал регулируемый, например, для приемника AR-3000A время паузы может изменяться от 1 до 9с.

Второйрежим используется для ведения радиоразведки, когда известны и записаны в каналы памяти возможные частоты работы радиосредств. Думаем, не надо быть специалистом, чтобы догадаться, что именно этот режим применяют в случае, когда панорамный приемник используется для приема сигнала от своей радиозакладки. Поэтому включение аппаратуры этого типа в разделы 1.3 и 1.5 (например, табл. 1.5.3) совсем неслучайно.

Третийрежим работы применяется для детального обследования всего или отдельных участков частотного диапазона и отличается от первого тем, что перестройка приемника осуществляется оператором с помощью ручки изменения частоты, при этом информация о частоте настройки, виде модуляции, уровне входного сигнала и т. д. выводится на встроенный дисплей. Основным недостатком данного режима является очень малая скорость просмотра диапазона и, как следствие, возможность пропуска сигнала.

Перестройка по частоте в любом из перечисленных режимов идет с постоянным, заранее выбранным шагом. Ясно, что при поиске закладки этот шаг должен быть соизмерим с шириной спектра искомого сигнала. Кроме того, поиск должен осуществляться отдельно для каждого вида возможной модуляции сигнала.

У ряда приемников на дисплее, кроме информации о частоте настройки и виде модуляции, отображается уровень принимаемого сигнала. В частности, у приемника AR-3000Aуровень входного сигнала отображается в виде 9-сегмен-тной диаграммы (как на аквалайзере музыкального центра). При этом первый сегмент примерно соответствует уровню 10 мкВ, седьмой - 30 мкВ, а девятый -300 мкВ. Более детально проанализировать сигнал можно с помощью специальной панорамной приставки, например, SDU-5000.

Для придания большей практической направленности сведениям, полученным из этого краткого обзора, рассмотрим более подробно некоторые, на наш взгляд, наиболее распространенные модели панорамных приемников.

Модели панорамных приемников

Возимый приемник AR-3000A

Заслуженной популярностью на рынке спецтехники пользуется приемник AR-3000A японской фирмы A.O.R Ltd, который отлично зарекомендовал себя в

условиях России. Стоимость его довольно высока - 1200...1500 $, но на «вторичном рынке» она существенно ниже, поскольку прибор завезен к нам в большом количестве. Внешний вид прибора можно видеть на рис. 2.3.12.

Это удобный приемник, имеющий достаточно широкие возможности. Он может работать как от сети 220 В, так и от бортовой сети автомобиля, для чего в комплект входит разъем подключения к гнезду «прикуривателя» - AR-3000A специально создавался в расчете на установку в салоне машины. Имея такой мобильный пункт радиоконтроля, можно решать задачи самого широкого круга в том числе и за пределами своего офиса. Диапазон приемника охватывает широкий спектр радиоволн - от 100 кГц до 2036 МГц. На момент создания это был самый широкодиапазонный малогабаритный сканер в мире, его структурная схема представлена на рис. 2.3.13.

Весь диапазон разбит на 13 поддиапазонов с помощью набора активных фильтров. Первый фильтр «вырезает» полосу частот от 100 до 500 кГц, а последний, тринадцатый, - от 940 до 2036 МГц. Эти фильтры - подлинная изюминка всех видов радиоаппаратуры указанной фирмы. Благодаря их отменным характеристикам они не только обеспечивают надежное подавление зеркального канала, но и используются в роли усилителя высокой частоты, что позволяет достичь очень высокой чувствительности (0,1 мкВ в режиме AM). На рис. 2.3.14 приведена амплитудно-частотная характеристика фильтра № 5 (полоса пропускания 30...50МГц).

Фильтры объединены в 3 блока, с каждого из которых сигнал поступает на свой смеситель, а затем через переключатель на линейку преобразователей частоты. Встроенный синтезатор обеспечивает необходимый набор частот гетеродина и их перестройку в заданных пределах. Управление всеми операциями осуществляет микропроцессор типа UNIT.

Сигнал промежуточной частоты усиливается в усилителе, выполненном на транзисторах 2SC2759, и направляется в блок детекторов. Детекторы различных видов сигналов (AM, FM, USB и т. д.) включены параллельно, но к выходному устройству подключаются пооче- редно в зависимости от желания оператора. К приемнику можно присоединить головные телефоны и записывающее устройство. Достоинством приемника является наличие жидкокристаллического дисплея с подсветкой, часов, внутренних аккумуляторов для питания памяти, стандартного разъема для подсоединения к компьютеру. На рис. 2.3.12 приемник изображен с простейшей штыревой антенной.

Среди радиоприемных устройств следует выделить анализаторы спектра, которые позволяют получать частотный портрет сигнала за счет того, что принятый сигнал как бы последовательно просматривается специальным узкополосным фильтром, выводя данные на экран устройства. Развертка синхронизирована с перестройкой фильтра, поэтому на изображении с определенным

Рис. 2.3.16. Панорамные приемные устройства фирмы ICOM:

а - IC-R10; б - IC-R100; в - IC-R7000; г - IC-R9000

шагом видны составляющие спектра сигнала, амплитуды которых определяются величиной сигнала на той или иной частоте. Ясность и полнота картинки зависят от шага перестройки фильтра и полосы обзора. На рис. 2.3.20 приведен спектр амплитудно-модулированного сигнала, полученный с помощью анализатора спектра АХ700Е при трех различных полосах обзора.

Анализаторы спектра незаменимы в качестве аппаратуры контроля, особенно если априорно не известны такие параметры сигнала, как частота, вид модуляции, способ кодирования и т. д. Например, прибор EZM («Роде и Шварц») позволяет анализировать сигналы в диапазоне 9 кГц...1300 МГц и устанавливать полосу обзора от 1 кГц до 2 МГц. Он совместим с ЭВМ и оснащен собственным 9-дюймовым монитором. У изделия АХ700Е данные несколько скромнее: диапазон частот 50... 905 МГц, и цена почти на порядок меньше.

На базе анализаторов спектра фирма «Роде и Шварц» создала целые комплексы контроля, например FSAC (рис. 2.3.21).

Эта аппаратура обладает высокой чувствительностью, позволяет контролировать диапазон частот 100 Гц ...2000 МГц и анализировать сигналы как с амплитудной, так и фазовой модуляцией.

Наряду с вышеперечисленными в России в настоящее время широко используются и анализаторы спектра отечественного производства (табл. 2.3.4).

Таблица 2.3.4. Типы отечественных анализаторов спектра

Тип	Диапазон
СК4-61	100МГц...15ГГц
С4-42	40МГц...17ГГц
СК4-59	10 кГц...0,3 ГГц
С4-27	100 МГц...39,6 ГГц ,
СК4-83	10 Гц...0,3 ГГц
С4-9	50 МГц...1,4 ГГц .
СК4-84	100МГц...1 ГГц
С4-49	10МГц...2ГГц
С4-60	10МГц...1,5ГГц

Они значительно дешевле рассмотренных выше иностранных образцов и по своим техническим характеристикам вполне соответствуют решению задач ведения радиоконтроля. Основной их недостаток заключается в крайне низкой надежности, больших габаритах и весе.