Este artigo é bastante atual, sendo recomendado para os profissionais de telecomunicações e também estudantes desta área. O artigo é baseado em documentação da Tektronix, com base em seus instrumentos.
Este artigo foi publicado anteriormente uma versão resumida. Na versão completa, que foi baseada na documentação da Tektronix vamos além, complementando o artigo com informações que, por serem extensas, não puderam ser utilizadas na versão impressa. Também damos o endereço da Tektronix na Internet para os leitores que desejarem consultar a documentação original em inglês: www.tek.com.
A utilização de equipamentos de transmissão na escuta clandestina, monitoramento de forma irregular de eventos e mesmo links é um problema que cresce com o acesso cada vez mais fácil a essas tecnologias. Como monitorar o espectro num local para detectar eventuais emissões clandestinas é algo que interessa a todos que se preocupam com segurança, baseados em documentação da Tektronix (www.tek.com) preparamos este artigo em que analisamos o uso do Analisador de Espectro no monitoramento de sinais em tempo real.
Monitoramento de sinais, segurança e análise de espectro em tempo real exigem instrumentos dotados de características especiais, capazes de abranger não só uma ampla gama do espectro como também resposta rápida para detectar sinais em tempo real e sensibilidade suficiente para captar sinais muito fracos em condições de elevado nível de ruído e interferência.
Nas aplicações mais simples, a vigilância e análise de uma certa porção do espectro pode ser feita com a ajuda de um receptor de rádio comum ou mesmo um "scanner", mas um analisador de espectro tem uma capacidade muito mais de fazer essas tarefas, sendo portanto o instrumento ideal para quem precisa realizar um trabalho sério nesse campo.
A principal vantagem do analisador está no fato de permitir a visualização simultânea de todas as freqüências de uma certa porção do espectro, analisando ou registrando "bursts" de sinais, que podem ocorrer com certos tipos de transmissões e dificilmente captados por um receptor de rádio comum ou mesmo um scanner.
Assim, a Tektronix, baseada em seus RTSA (Real Timer Spectrum Analizer) ou Analisador de Espectro em Tempo Real, publicou uma interessante documentação sobre seu uso nessas aplicações, a qual procuraremos dar neste artigo. A versão resumida desse artigo foi publicada na Revista Saber Eletrônica.
Inicialmente analisaremos como o analisador de espectro pode ser usado no monitoramento de sinais. Depois analisaremos as características básicas que são importantes neste tipo de tarefa e alguns problemas que ocorrem se instrumentos de outros tipos forem empregados.
O Analisador de Espectro em Tempo Real
Um dos principais problemas que o uso de analisadores de espectro comuns enfrenta no monitoramento de sinais em tempo real está na velocidade com que eles varrem o espectro e depois processam os sinais capturados.
Salvas (bursts) de sinais podem perfeitamente ser gerados numa determinada freqüência quando o analisador já passou por ela, ou ainda durante o período em que ele faz o processamento dos sinais, quando a parte receptora está inativa. Isso significa que, nesses intervalos, os eventuais sinais que precisam ser detectados não o são, conforme mostra a figura 1.
Veja então que existem intervalos de tempo significativos em que o analisador de espectro não está ativo naquela freqüência, ou na faixa inteira, monitorando os sinais, que então deixam de ser detectados.
A solução para esse problema está no uso de um analisador de espectro em tempo real, capaz de pré-analisar de forma constante o espectro disparando com eventos significativos. Isso permite a captura de "bursts" de sinais em qualquer instante e sua análise posterior.
Analisadores de espectro com essas características já existem há mais de 20 anos, tendo sido a Tektronix a primeira a lançá-los no mercado.
O Analisador de Espectro em Tempo Real ou RTSA moderno atende às necessidades desse tipo de análise dinâmica dos sinais, sem deixar passar nada.
Com ele pode-se procurar por sinais estranhos no espectro, detectando emissões clandestinas ou indevidas, ou ainda analisar uma emissão própria detectando eventuais anormalidades capazes de comprometer seu funcionamento.
A idéia básica da tecnologia deste tipo de analisador é capturar os sinais em todo o espectro em tempo real, colocando-os numa memória e analisando-os em domínios múltiplos.
Isso torna possível detectar variações muito rápidas de energia que variam com o tempo, o que é essencial para aplicações que envolvem vigilância. Essas variações ocorrem em transmissões, como a de celulares, em que temos burts de sinais que mudam constantemente de freqüências, tornando muito difícil sua detecção por outros meios.
Além disso, essas emissões são feitas com níveis muito baixos de energia, perto do piso de ruído, trazendo um problema ainda maior de detecção em lugares ruidosos.
Num RTSA típica, o circuito de entrada consiste num receptor que pode sintonizar de DC a 8 GHz. O sinal passa para um conversor que abaixa sua freqüência (down-converter) obtendo-se um sinal fixo de freqüência intermediária. O princípio é o mesmo usado num receptor super-heteródino comum.
Esse sinal é então filtrado, e digitalizado por um conversor analógico-para-digital (ADC), finalmente passando para um processador digital de sinais (DSP). O DSP gerencia então o disparo do instrumento, a memória e as funções de análise do sinal.
Na figura 2 temos o diagrama de blocos que representa a organização desses funções, observando-se que, apesar de muitos blocos serem semelhantes aos dos analisadores comuns com arquitetura VSA (Vector Signal Analyzer), o RTSA é otimizado para fornecer disparo em tempo real e análise multidomínio.
Isso significa uma capacidade de capturar salvas de sinais em ambientes complexos com 100% de probabilidade.
O RSA3408A da Tektronix, por exemplo, tem uma largura de faixa de análise de 36 MHz, e faixa dinâmica de -78 dB de intermodulação de terceira ordem. O nível de ruído no display (DANL) é de -151 dB/raiz de hertz em 1 GHz e ruído de fase de -108 dBc/Hz, em 20 kHz.
Essas características possibilitam uma excelente captura de sinais mesmo sob condições espectrais difíceis.
Monitoramento de Sinais para Fiscalização
Uma aplicação importante que pode ser dada como exemplo para esse tipo de analisador de espectro é o monitoramento de sinais de radiodifusão para efeito de fiscalização.
Com o aumento de emissões ocupando o espectro, que já se encontra congestionado, o aparecimento de estações clandestinas, principalmente na faixa de FM em nosso país, o monitoramento do espectro de rádio está se tornando cada vez mais importante. Isso também leva em conta que aplicações que fazem uso de sinais de rádio, como os circuitos wireless de computadores e outros periféricos, capazes de interferir na recepção, tem seu uso crescente em todos os locais.
Regulamentação e Vigilância
De modo a garantir a correta utilização do espectro de rádio existem regulamentações que devem ser seguidas, sob pena de punições severas. Isso significa uma necessidade de se fiscalizar o uso do espectro.
Nessa fiscalização incluem-se tanto as emissões clandestinas como os sinais que são produzidos por equipamentos mal instalados ou mal ajustados. Incluem-se nesse caso as emissões de celulares a partir de locais indevidos ou proibidos, como ocorre hoje no caso de presídios.
Também é importante ter recursos para se verificar o que ocorre no espectro para se diagnosticar problemas de funcionamento de um sistema.
Veja que a preocupação com essas emissões não deve partir apenas de órgãos governamentais, mas também de entidades particulares. Um sinal interferente de uma estação pode afetar outra próxima com resultados negativos para sua audiência... A própria estação tem interesse em corrigir esse problema.
Bem Naturais
Abrimos nesse ponto um pequeno espaço para comentar algo que os profissionais das telecomunicações precisam pensar à respeito. Da mesma forma que o ar que respiramos, a água disponível nas fontes naturais e a própria luz solar são bens naturais que devem ser preservados e isso significa um uso inteligente desses recursos, ocorre o mesmo com o espectro eletromagnético.
Temos observado um certo descaso das autoridades, e mesmo dos usuários, nesse sentido que tratam o espectro eletromagnético, que é um bem comum, de uma forma bastante egoísta e até mesmo com finalidades não muito éticas.
A utilização do espectro por estações de rádio e mesmo TV, que realmente não acrescentam nada a não ser defender interesses escusos ou corporativos dos que conseguem as concessões é um exemplo. O espaço do espectro que elas ocupam é um bem comum que deveria ser usado de uma forma mais apropriada.
Seria bastante interessante que os profissionais que dependem das telecomunicações defendessem a idéia de uma melhor fiscalização e utilização do espectro que, para eles, é como o ar que respiram: do espectro eles dependem para sua sobrevivência...
Medidas no Espectro
As regulamentações sobre emissões normalmente incluem diversas medidas no espectro de modo a se evitar interferências. Essas medidas envolvem grandezas como largura de faixa, freqüência de portadoras, intensidade do sinal, etc.
Por exemplo, a determinação exata da localização da portadora de uma emissão, garante que o usuário licenciado daquela freqüência está usando o canal correto.
No entanto, para os analisadores de espectro convencionais não é simples saber se um usuário está usando o canal correto, quando o sistema de modulação que ele usa suprime a portadora. Podemos citar o caso de emissões em SSB (Single Side Band ou Banda Lateral Única - abreviada em português como BLU).
Os RTSA, entretanto, através da análise do sinal pode-se fazer essa determinação. Ele fixa uma freqüência central para o sinal e analisa as freqüências adjacentes extraindo assim um sinal de erro. Através do sinal de erro ele pode determinar exatamente onde está o centro do canal utilizado.
Para sinais digitais, um RTSA típico, como os da Tektronix, pode fazer isso numa faixa que vai de 15 kHz até todo o alcance do instrumento, dependendo apenas dos parâmetros do sinal. Uma vez que o aparelho determina a freqüência correta do sinal, ele pode usá-la como referência para validar sua largura de faixa correta.
A faixa total ocupada ou OSW (Ocuppied Band Width) pode então ser expressa como uma porcentagem total do sinal irradiado, banda total de emissão (Emission Band Width - EBW).
Essa informação é de grande utilidade para se saber se o sinal está corretamente sendo produzido dentro da faixa de freqüências alocada, evitando-se assim que ele "invada" canais adjacentes, o que não é nem desejável e nem permitido.
Os Analisadores de Espectro em Tempo Real (RTSA) podem fazer essa medida ao simples toque de um botão, conforme a Tektronix afirma, para o caso de seus instrumentos.
Veja que para essa medidas é preciso ter recursos para se medir também a intensidade ou amplitude RMS do sinal ao longo do espectro analisado. Os RTSA possuem esses recursos.
Na figura 3 temos um exemplo de sinal que ocupa uma faixa de 10 MHz dentro do cabal alocado na faixa de 5,935 GHz.
Veja que nesse exemplo, as intensidades relativas ou energia distribuída ao longo do espectro é indicada pelas cores da imagem no display do analisador.
As Dificuldades na Vigilância do Espectro
Quando se fala em vigilância do espectro, não se considera apenas as aplicações que envolvam os aspectos policiais, estratégicos ou legais. A vigilância também se aplica quando se deseja controlar um sinal para que ele seja corretamente usado. Nesse caso, não se trata de se fiscalizar o sinal emitido por alguém, mas de se fiscalizar o sinal emitido por si mesmo.
Um sinal que não concentre toda a energia na faixa alocada pode significar um desperdício de potência. Potência do transmissor poderá estar sendo desperdiçada num sinal espúrio ou num espalhamento indevido do sinal.
Isso significa que se deve levar em conta analisar o que ocorre com um sinal não apenas no local em que ele é emitido como também em campo aberto. Essa necessidade de se verificar os sinais nas mais diversas condições traz certo desafio ao usuário de um analisador de espectro.
Utilizando um equipamento em campo aberto, eventualmente longe da estação emissora, se pode enfrentar diversos problemas como a presença de obstáculos que afetam a propagação desse sinal e até mesmo a necessidade de se trabalhar com sinais muito fracos, conforme mostra a figura 4.
Esse fato pode ocorrer, por exemplo, de uma forma mais acentuada quando for perigoso colocar o analisador perto de uma estação clandestina, numa aplicação policial ou militar, caso em que ele deve ficar em território protegido, neutro, águas internacionais, escondido, etc.
Mas, o maior desafio está no fato de que técnicas modernas de modulação, como os saltos de freqüência, tornam bastante difíceis a tarefa de fazer a detecção dos sinais num ambiente ruidoso ou ainda com elevado nível de interferência. Para superar essas dificuldades o analisador deve ter diversos recursos específicos como:
Faixa Dinâmica
O analisador deve ter uma faixa dinâmica suficiente larga para poder separar eventuais fontes de interferências que estejam em freqüências próximas a do sinal que deve ser monitorado.
Um sinal interferente muito forte pode saturar os circuitos do ADC do analisador, impedindo assim que o sinal mais fraco seja recebido. Um sinal muito forte pode também causar problemas com produtos de intermodulação que justamente podem cair na frequência do sinal que se deseja monitorar, conforme mostra a figura 5.
Nessa figura mostramos que uma boa faixa dinâmica impede que um sinal forte "se espalhe" afetando a recepção de um sinal mais fraco que deve ser vigiado.
Observe que o circuito deve ter seletividade suficiente para manter o sinal forte próximo do sinal que deve ser analisado, bem separado, para que um não "cubra" o outro. Veja a faixa dinâmica do instrumento num caso como esse.
Ruído de Fase
Os analisadores de espectro podem gerar ruído de fase que afetam a capacidade de interceptação de sinais. Se o ruído de fase do oscilador local do analisador não for suficientemente baixo, alguns sinais se tornam impossíveis de receber.
O oscilador local poderá espalhar canais adjacentes que vão "tampar" o sinal que deve ser recebido, conforme mostra a figura 6.
Nessa figura temos exemplo em que o ruído de fase gerado pelo oscilador local, "alarga" a resposta do analisador, fazendo com que o sinal que se deseja detectar seja encoberto
Na figura 7 temos um exemplo da tela de um Analisador de Espectro em Tempo Real da Tektronix em que o ruído de fase não consegue cobrir um sinal fraco adjacente a um sinal de interferência.
Sinais Fracos
Para o caso de se trabalhar com sinais muito fracos, que não sejam capazes de excitar convenientemente os circuitos de entrada, pode ser necessário usar um pré-amplificador na entrada do analisador de espectro.
Tipos de analisadores de espectro em tempo real, como os da Tektronix possuem recursos para que esse pré-amplificador seja acoplado diretamente na entrada com alimentação obtida do próprio analisador, conforme mostra a figura 8.
O pré-amplificador opcional mostrado baixa o nível de ruído e adiciona um ganho de 20 dB para a recepção dos sinais. Veja que o pré-amplificador é alimentado diretamente pelo RTSA.
Veja que, pelas características de banda larga, devem ser usados nesta função pré-amplificadores com características que nem alterem e nem introduzam sinais espúrios no instrumento.
Sinais difíceis de detectar e difíceis de interceptar
Existem diversas técnicas para se evitar que um sinal de rádio seja descoberto. A primeira consiste em torna o sinal difícil de detectar ou LPD (Low Probability of Detection). Isso pode ser conseguido enviando as mensagens em salvas curtas.
Essa técnica é bem conhecida dos serviços secretos desde a segunda grande guerra. A probabilidade de se usar viaturas goniométricas para se localizar uma emissão clandestina aumenta com o tempo em que ela fica no ar.
Assim, durante a grande guerra, o que os agentes por trás das linhas inimigas, na Europa ocupada faziam, era gravar a mensagem num pequeno gravador e depois transmitir a mensagem com o gravador acelerado. Uma mensagem de 2 minutos poderia ser transmitida em apenas 20 segundos, impedindo assim que o transmissor fosse localizado, mesmo que os localizadores inimigos estivessem relativamente perto.
Hoje as técnicas de saltos de freqüência e emissão das in formações em pacotes de curta duração é usada não só nesses casos, como em aplicações comuns, o que dificulta a sua detecção.
A outra possibilidade consiste em se tornar o sinal difícil de interceptar ou LPI (Low Probability of Interception). Nesse caso, o sinal é detectado, mas não se consegue demodular ou decodificar a informação que ele contém.
Também existe a possibilidade de "esconder" um sinal, tornando-o o fraco o suficiente para se aproximar do piso de ruído, como ocorre com as técnicas de espectro espalhado.
Salvas de Sinais
As salvas de sinais ou sinais intermitentes são bem difíceis de se detectar. Períodos relativamente longos, em relação ao comprimento da salva, podem ocorrer entre duas emissões.
Num analisador de espectros comuns, essas salvas podem facilmente passar desapercebidas por ocorrerem nos breves instantes em que ele faz o processamento dos sinais e portanto não ocorre a amostragem. Pode também ocorrer que o analisador esteja amostrando o sinal num ponto diferente daquele em que ocorre a emissão.
Uma abordagem adotada para analisadores comuns consiste em se reduzir o tempo de varredura e processamento, aumentando-se assim a probabilidade do sinal ser detectado.
O RTSA opera de uma forma diferente. Com uma pré-captura ele permite que o sinal que ocorra na faixa, mesmo em salvas curtas, tenha 100% de probabilidade de ser detectado.
Essa característica é conseguida graças ao que se denomina Fast Fourier Transform (FFT) e Frequency Mask Trigger (FMT). Analisemos em detalhes como o RTSA usa esses recursos para se obter uma operação em tempo real 100% do tempo.
O Processo FFT
O analisador começa amostras na entrada a uma velocidade pelo menos duas vezes maior que a freqüência do sinal (taxa de Nyquist), ou bem maior para se evitar problemas de falseamento (alias).
As amostragens são agrupados em frames de dados. Cada frame contém a quantidade de dados inteira necessária a realização do processo FFT.
Dados truncados nos extremos dos frames podem causar problemas quando são passados do domínio do tempo para o domínio de freqüências. Para minimizar esse efeito desse truncamento, uma função "janela" é usada para escalar a amplitude dos dados amostrados no tempo.
O RTSA oferece diversas funções de "janela" para essa finalidade, como a Hanning, Hamming, Blackman, Blackman/Harris, Parzen, e outras.
Depois que os dados do frame forem escalados pela função de janela, a transformada rápida de Fourier (Fast Fourier Transforme ou FFT) é calculada, transformando os dados de amplitude em função do tempo em amplitude em função da freqüência.
A FFT precisa realizar diversas computações de dados para obter a amplitude de cada segmento dos dados analisados ou pacote.
Quanto maior for a quantidade de amostras obtida em cada frame, maior será a resolução de freqüência que pode ser obtida. É claro que a coisa não é tão simples, pois maior número de amostras que devem ser processados também significa a necessidade de circuitos com maior capacidade de processamento.
Na figura 9 mostramos como um maior número de amostra aumenta a resolução que pode ser obtida nesse processo.
Unique Real-Time versus Common Post-Processing
O tempo computacional necessário para transformar o frame amostrado para o domínio das freqüências varia de acordo com o número de pontos que devem ser transformados e o número de computações que devem ser realizadas.
Se necessário, as computações podem se refeitas num tempo menor do que o necessário para temporizar cada frame, já que a FFT é em tempo real. Se a FFT demorar mais tempo do que isso, então ela não pode ser considerada "em tempo real". A figura 10 dá uma idéia do que ocorre.
Nela vemos que o analisador de sinais vetorial captura os dados no domínio inteiro dos tempos e os converte para o domínio das freqüências, pelo processamento em lote dos dados por FFT.
Infelizmente, esse processo não permite uma previsão espectral do sinal para eventos transientes, antes que o tempo total capturado seja registrado.
A velocidade necessária para o processamento dos sinais em alta velocidade deve ser bem elevada. Por exemplo, para executar uma FFT de 1024 pontos em 12 us antes que os dados seguintes estejam prontos para isso, exige-se muita potência de um DSP.
Para se evitar a necessária de um processamento muito poderoso dos DSPs, é comum seja feito um pós processamento em lote.
Assim, é feita a captura de todos os dados de um frame, os quais são gravados e depois processados num frame inteiro para criar a imagem inteiro no domínio das freqüências.
Para se evitar a necessidade de grande poder de processamento, a maioria dos analisadores de espectro em tempo real usa o pós- processamento em lote.
Essa técnica elimina a necessidade de se usar DSPs poderosos, de alta velocidade, possibilitando assim o emprego de DSPs comuns o que reduz o custo do equipamento.
A maior desvantagem desse processo está no fato de que a informação espectral não estará disponível até que todos os dados sejam capturados. Isso impede que os analisadores façam previsões dentro do espectro antes dele estar completamente capturado.
Por outro lado o RTSA com um FFT em tempo real pode prever os sinais dentro do espectro continuamente até que um evento de interesse seja detectado e então os dados capturados.
O RTSA tem a capacidade de fazer tanto o processamento FFT em tempo real do sinal de entrada como fazer o processamento em lote dos sinais capturados e gravados.
As vantagens do analisador de espectro em tempo real com DSP são especialmente importantes nos trabalhos de vigilância. A capacidade de converter informação no domínio dos tempos em informação no domínio das freqüências em tempo real são destaques exclusivos dos analisadores de espectro da Tektronix., que possuem o recurso patenteado denominado Frequency Mask Trigger ou FMT. Trata-se de recurso ideal para a captura de salvas de sinais.(LPD).
FMT - Frequency Mask Trigger
Por que o FMT é tão importante na ajuda para a captura de sinais LPD? Normalmente os sinais LPDs ficam escondidos entre sinais mais fortes (veja artigo sobre espectro espalhado em outra edição dessa mesma revista, para mais informações sobre suas características), o que dificulta sua detecção.
Para reduzir ainda mais sua probabilidade de detecção eles são produzidos em salvas muito curtas de baixa potência (bursts). Circuitos comuns de receptores e analisadores vetoriais não conseguem capturar esses sinais.
O detector de nível da FI detecta apenas os sinais adjacentes mais fortes não funcionando com os sinais mais fracos.
O FMT pode analisar o sinal de entrada mesmo quando ocorram em bursts e disparar a captura dos dados gravando um evento. O recurso FMT é definido pelo usuário, tendo uma máscara selecionável em freqüência, conforme mostra a figura 11.
Nessa figura vemos como o recurso FMT pode disparar a captura de um sinal muito fraco que está próximo de outro que tem 50 000 vezes a sua potência.
Como o recurso FMT é baseado numa FFT em tempo real, se um sinal aparecer repentinamente no espectro, há 100% de probabilidade dele disparar a captura e com isso ser detectado. A FFT em tempo real não tem "brancos" nem vazios, como ocorre com analisadores de espectro vetoriais ou de varredura comuns.
Muitos bursts de sinais LPDs ocorrem de modo intermitente, ao longo de grandes intervalos de tempo, com horas ou mesmo dias entre duas transmissões. Usando o FMT para uma análise em tempo real do espectro de freqüências antes do disparo, eliminasse a necessidade de uma captura constante ao longo desses grandes intervalos, para uma análise, economizando-se assim memória.
Para capturar esse tipo de sinal de grande importância, o usuário do RTSA começa escolhendo a banda de freqüências que deve ser vigiada. Isso pode ser feito com a colocação do Analisador de Espectro (SA) no modo width espectrograma.
O modo SA emula a varredura de um analisador de espectro convencional, possibilitando a partida e parada numa faixa de freü6encias tão larga como 36 MHz, para o tipo RSA3406A da Tektronix. Uma imagem maior pode ser usada para se localizar pontos da faixa de maior interesse.
Uma vez que a área espectral de maior interesse seja identificada, o analista pode fixar o recurso FMT para capturar burts de sinais LPI que apareçam.
Esse disparo pode ser fixado externamente em função do nível do sinal com o qual se deseja que o disparo ocorra
Na figura 12 mostramos a tela do analisador emulando a operação de um analisador de espectro comum, com o display de uma certa porção do espectro que deve ser analisada.
Na figura 13 mostramos como é criada uma máscara de freqüências para análise de bursts de sinais de curta duração. Máscaras complexas podem ser criadas simplesmente com clues duplos no mouse, criando os pontos desejados de análise e arrastando-os para os locais apropriados do gráfico.
O usuário pode definir diversos pontos com intensidades que vão de
-60 dB ao máximo de nível apresentado na tela.
Também pode-se colocar os valores desejados de cada ponto pelas entradas X (Hz) e Y (dBm).
A entrada direta é particularmente útil para efeitos de fiscalização, já que as freqüências das faixas que devem ser monitoradas podem ser fixadas diretamente pelos seus valores.
O usuário deve estar atento para o fato de que, já que a FFT cria cestos ou pacotes de freqüências baseados no número de pontos de amostragem, alguma quantização ocorre com os pontos de mascaramento das freqüências. No modo em tempo real, o número de pontos de FFT é fixado em 1024.
No modo de captura contínuo, o RTSA possibilita ao usuário ver as capturas espectrais ao mesmo tempo que a máscara está sendo ajustada. Isso é útil para fixar a máscara num nível suficientemente apropriado acima do nível de ruído, de modo a evitar falsos disparos.
Usando a chave Stop and Show Results (Pare e mostre os resultados) sob o menu de disparo, um teste de disparo pode ser feito para verificar se o espectro está contido na máscara apropriadamente. O instrumento estará então pronto para capturar os bursts intermitentes de sinais.
Através do barramento IEEE-488 ou Ethernet cada captura disparada pode então ser salva para uma análise subsequente.
Identificação de Sinal e Inteligência
Uma vez que um sinal de interesse seja detectado e capturado, o próximo passo consiste em se fazer a sua análise para se extrair informação útil. Normalmente, a vigilância de sinais procura responder a três questões básicas:
* Quem ou o que está por de trás desse sinal?
* Onde eles estão?
* O que eles estão fazendo ou pretendem fazer?
Existem muitos modos de se procurar informações num sinal de RF que possam ajudar a responder a essas questões.
A capacidade de análise multi-domínio do RTSA e medidas de sinal pode fornecer informações importantes para o analisada.
Extraindo Informações Importantes
O primeiro passo para se obter informação útil do sinal não é realmente fazer sua demodulação, mas antes determinar de onde ele vem. Medindo alguns parâmetros básicos, pode-se determinar a provável fonte, respondendo então a questão: quem ou o que está por de trás dele?
A banda de freqüências de um sinal também estreita as possibilidades. Radares marítimos, por exemplo, operam bem em freqüências em torno de 3,0 GHz, devido à sua característica de propagação e o tamanho físico dos alvos comuns, quando comparados com o comprimento de onda.
Veículos terrestres operam suas comunicações entre 30 MHz e 50 MHz dadas as características deste tipo de sinal, que devem operar fora linha de visão.
O recurso OBW ou EBW podem ser úteis na determinação da fonte de sinais. Diferentes larguras de faixa podem indicar a aplicação do sinal. Por exemplo, um sinal de faixa estreita é usado provavelmente para transmitir voz enquanto que um sinal de banda larga é mais provável que seja usado para transmitir vídeo. O RTSA pode fornecer essa informação facilmente.
Medidas como a CCDF (Complementary Cumulative Distribution Function) pode fornecer informação sobre quem está por trás da emissão. Alguns transmissores operam em classe C com amplificadores polarizados no modo saturado, enquanto que outros operam linearmente em classe A.
A análise da curva CCDF, pode ajudar na determinação do tipo de transmissor que está emitindo o sinal. Essas características também ajudam a identificar um transmissor específico, como uma espécie de "assinatura". Na figura 14 temos um exemplo dessa curva que permite identificar o tipo de transmissor que está emitindo o sinal.
Outros recursos como a análise do processo de modulação permitem ir além e descobrir muito mais sobre os sinais. Na documentação original da Tektronix o leitor poderá encontrar mais, incluindo-se o processo de análise dos diversos tipos de modulação, incluindo as técnicas digitais que, pelo emprego de saltos de freqüência, dificultam a localização através de instrumentos comuns.
Conclusão
O que vimos foi uma pequena amostra de como um analisador de espectro pode ser usado para se vigiar o espectro detectando-se emissões clandestinas indesejadas, determinando as características dos sinais para se ter uma idéia de quem está por traz de tudo, ou mesmo ajudando a se fazer o ajuste de um equipamento para que ele ocupe devidamente o canal alocado.
Técnicas de modulação especiais como as que fazem o uso do salto de freqüências e outras podem ser usadas para se "esconder" um sinal evitando sua detecção. No artigo completo, disponível na Internet, o leitor poderá ver como isso pode ser feito.
E, se o leitor dominar bem o inglês, poderá ver o documento original da Tektronix, no site www.tek.com, "Signal Monitoring, Suveillance and Real-Time Spectrum Analysis".
