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Spike之“干扰源搜寻”简介
2020-05-06 6740 作者:南京舜特科 标签:Spike软件 | 干扰源搜寻 | 频谱分析仪


背景
无线技术推动现代世界发展,从Wi-Fi到蓝牙,从卫星到智能手机,从汽车到家庭,年复一年,无线技术变得越来越重要和普遍。所有无线技术带来的这些便利很容易被认为是理所当然,因为无线传输是看不见的,但使用频谱仪,您将看到真实的情形。


我们的环境中充满着各式各样的信号,就像交通中的汽车一样,在没有影响的情况下,没有两个人能够在时间和空间上占据同一个位置。然而,与早上通勤不同,这些影响不一定很明显,原因也不明显。

当信号相互干扰时,数据速率骤降,连接下降,误差倍增,范围减小,路径变得嘈杂,信息交换变慢,后果可能由麻烦演变成到灾难性的。为防止彼此碰撞,信号最好保持在其指定的频率通道,不要超过其允许的幅度,并符合其他相关协议。但是,实际上,高功率的广播服务压倒了这种理想情况,增加了非法传输,未经许可的频谱使用,泄漏各种设备,设备性能下降和失败,情况变得棘手。

世界开启了其通信网络的力量,显然,我们需要最好的工具来管理这些网络中的技术。Spike的“干扰搜寻”分析模式旨在帮助您管理混乱的通信环境。


干扰搜寻过程简介

在“干扰搜寻”分析模式下,您可以快速跟踪令人讨厌的干扰源并捕获有关该地区可疑射频活动的详细信息。最重要的是,这可以在没有操作员的情况下长时间自动完成。简单地定义基线,任何违反基线的信号都会实时记录到CSV文件中。由于数据是预先存储的,在计算机关闭的情况下,效率和安全性可以实现最大化。

使用Spike干扰搜寻分析模式所需的设备

1.BB60C频谱分析仪


注:Signal Hound的任何频谱分析仪都可以使用“干扰搜寻”分析模式,了解更多频谱分析仪信息可访问https://signalhound.com/products.

2.天线

需要用于接收本地无线传输的天线。定向天线(如左图所示)最适合于干扰搜寻,因为它们可以更好地指示信号起源的方向。


3.Spike频谱分析仪软件(来自Signal Hound)

Spike软件需要一台装有32或64位Windows7、8或10操作系统的台式机。Signal Hound BB系列实时频谱分析仪则需要Intel四核i5/i7处理器型号3000系列或更高版本。此外,至少需要4 GB的RAM,建议使用8GB的RAM。

注:Spike软件通常需要少于1 GB的可用硬盘空间,可前往https://signalhound.com/spike免费下载

干扰搜寻设定

如果怀疑由于接收信道嘈杂而造成干扰,跟踪它的第一步是确定带宽接收器,因为干扰信号必须出现在该范围内。

设置干扰搜寻分析模式:

1.通过USB将频谱分析仪连接到计算机电缆,将天线连接到分析仪,打开Spike软件

2.单击分析模式,选择干扰搜寻

3.在“扫描配置”窗格的“频率”面板中,设置中心频率和跨度,使其与受干扰影响的接收机频率和带宽保持一致

4.检查主窗口中的波形

区域缩放控制器(图1)可以在不改变跨度的情况下对扫描进行快速、详细的可视化检查。它决定了主图的频率范围,无阴影的区域表示正在显示的内容。通过拖动左侧和右侧垂直的黑色边界标记和未着色区域本身,快速扫描并放大和缩小扫描范围。


图1-使用区域缩放控制器在不更改跨度的情况下仔细检查扫描


定义禁区

在可见的频谱中,可能存在一些已知的信号,它们不是真正的干扰。应通过定义排除区域将它们排除在搜索范围之外(图2)。在禁区内发生的任何射频活动将被模式处理过程所忽略,但在绘图上仍然可见。


图2-使用排除区域隔离蓝牙范围内的信号,属于禁区的频谱区域显示为灰色

定义禁区:

1.在Spike中,在左侧控制面板上,选择禁止区域选项卡

2.单击添加区域。新的禁区定义出现在默认名称为新区域的列表。

注意-仅在创建第一个排除区域时才会出现名称“新区域”。随后的禁区采用最后一个的名称列表中的排除区域

3.双击默认名称,然后在其中输入新名称

4.在“开始”列中,双击频率范围,打开“编辑区域”窗口

5.在“编辑区域”窗口的“开始区域”中,输入您要开始排除区域的频率

6.在截止区域中,键入您想要的禁区截止频率。这个值要大于起始频率

7.关闭窗口以在其中设置禁区的值

主扫描图中的阴影区域将反映此新定义的禁区。创建其他排除区域,请重复步骤1-7

基线采集和调谐
需要基线(图3)才能定义哪个频率活动是正常的,让我们获取一个基线,以便我们可以开始观察干扰事件。

定义基准:

1.在Spike中,当扫描稳定时,选择常规左侧控制面板上的标签

2.在“基准”面板中,单击“获取基准”

一秒钟后,扫描的绿色图像将出现在绘图,在运行扫描上方,这是基线。它代表衡量射频事件的正常状态,以确定它们是否可能引起麻烦。在我们观察扫描时,信号是否出现在违反基线的频谱上,它在绘图上用红色条表示,并将列在底部控制面板的“事件列表”中。


图3-在“最大保持”采集模式下经过20秒采集的基线黑色波形是当前扫描,绿色频谱是基线

查看和记录干扰信号详细信息

为了进一步研究干扰事件(图4),在当前活动的主扫描图中,我们可以在任意给定时刻快速捕获这些事件的快照。


图4-违反基线并被解释为事件的蓝牙信号 红色条标记事件的带宽

要查看干扰信号的详细信息:

1.在Spike的应用程序窗口底部,选择事件列表选项卡

2.当主扫描图中存在干扰信号时(由图中的红色条表示),在事件列表中在窗口底部的面板中,单击导出事件

3.在“导出事件”窗口中,输入文件名称,选择一个,保存日志文件的位置,单击“保存”, CSV文件已保存到所选目录

4.导航到所选目录,然后将CSV文件打开,查看干扰信号列表和详细信息

具备查看干扰信号细节的能力是很有价值的,但是这些信号通常以未知或不可预测的间隔断断续续地出现,并且持续时间可能短或长,可能无法手动监测长时间的扫描。为此,Spike提供了无人值守的日志记录选项(图5)


图5-在“日志记录”面板中配置基准日志记录

在无人值守的情况下记录干扰信号:

1.在Spike的应用程序窗口底部,选择记录标签

2.在“捕获大小”区域中,输入您希望运行无人参与日志记录会话所花费的时间

注意:以数字格式输入时间,后跟s(秒),m(分钟),h(小时)或d(天)。

3.要限制记录的事件数,请执行下列操作之一:

a.要在活动期间捕获无限数量的事件在日志记录会话中,选择“无限事件”

b.在记录会话期间捕获特定数量的事件,取消选择“无限事件”,单击“最大”事件范围,输入您想要的事件数量

4.在最大文件大小(GB)中,输入要记录日志文件(以GB为单位)最大文件大小

注意:只要满足以上条件之一,捕获就会停止记录。例如,如果将“捕获大小”设置为2天,但将“最大事件数”设置为20,而Spike在捕获的第一分钟记录了20个事件,则捕获将停止,记录20个事件

5.按选择指定保存文件的目录,已保存文件的路径显示在按钮下方

6.在文件的前缀字段中,输入要将日志文件另存为的名称

7.点击开始

完成捕获后,在选定目录中指定的文件首选项,Spike将日志存储为CSV文件。CSV文件中的条目显示与事件有关的所有数据包括其频率、带宽、峰值水平、阈值(该值峰值频率处的基线数)、余量(超过阈值的dB值)、开始时间和持续时间。


示例场景

使用以上过程中的步骤作为参考,使用以下过程来解决干扰搜寻方案:

1.将Signal Hound频谱分析仪连接到天线和PC,并启动Spike

2.在天线范围内,配置硬件设置包括按顺序发射/接收蓝牙设备,在2.4 GHz范围内创建无线活动,此时不要打开蓝牙功能

3.在Spike中,进入“干扰搜寻”分析模式

4.在“扫描配置”窗格的“频率”面板中,将中心频率设置为2.4 GHz,扫宽设置为500 MHz

5.定义两个新的排除区域,一个命名为蓝牙从0到2.4 GHz,另一个命名为在蓝牙从2.485 GHz至频谱上限,配置了禁区后,现在需要确定基线来定义正常、无干扰活动的标准

6.现在,选择左侧控制面板上的“常规”选项卡,在“基准”面板中,单击“获取基准”,一秒钟后,扫描的绿色图像将出现在绘图,就在运行扫描上方,这是基线

7. 点击预设并点击向上箭头键直到数字显示10.000在基准面板中,更改基线的振幅偏移(使其更具兼容性),设置了禁区并设置了基准后,您就可以准备在限定的频率内查看蓝牙信号

8.打开蓝牙设备的电源,并按顺序将它们配对,以此建立连续的无线连接,观察主扫描图中的活动,由于新的蓝牙信号违反了在步骤7中配置的基线,红条应该是间歇性显示

9.在Spike应用程序窗口的底部,选择“日志记录”选项卡,为以下选项指定合适的输出目录,登录文件或使用默认值,将“捕获大小”更改为十分钟,单击开始。在接下来的十分钟中, Spike将把所有事件记录到日志文件中

图6-示例日志文件,其中包含一个在2.5 GHz时发生的长事件,持续14.181秒,在稳定信号二次谐波(5 GHz)的频率下偶尔会发生一些短暂事件


结论


Signal Hound新型“干扰搜寻”软件功能可以在长期无人值守的情况下很容易地长期可视化和捕获有关侵入信号的关键数据。利用基线采集、微调事件定义、自动捕获和实时记录,Spike的新分析功能可以帮助我们在日益拥挤的无线环境中快速定位难以发现的信号。