Wiki Аналізатор спектра

Мітки виявлення й паспорт завад

Крім трас, програма ставить на спектрі короткі мітки. Одні показують, де рівень справді вищий за місцеву полицю шуму (CFAR) і що в біні — сталий сигнал чи переривчастий (класи за ексцесом). Інші кажуть, яким пікам вірити не можна, бо їх породжує сам приймач: спури, що їдуть за гетеродином, і паспорт власних завад. Мітки нічого не приховують і не виправляють — вони пояснюють картинку.

Ряд міток виявлення під спектром — Ряд міток під спектром: увімкнено «Сигнали (CFAR)» з імовірністю 10⁻⁴ і «Класи (ексцес)».

Які мітки є на спектрі

Мітка — це коротка вертикальна риска. Зверху спектра стоять мітки про приймач, знизу, над підписами частоти, — мітки виявлення. Це саме мітки, а не траси: ні перевищення над місцевою полицею, ні клас біна не є рівнем у dBFS, і на шкалі спектра їм немає місця.

Ряд	Вигляд	Що означає	Де вмикається
Паспорт	жовті риски на самому верху	власна завада приладу з паспорта — це прилад, а не ефір	з’являються, щойно паспорт знято
Спури гетеродина	блакитні риски трохи нижче	бін їде разом із гетеродином — продукт приймача	Спури у свіпі
Класи	зелені й червоні риски внизу	зелена — сталий рівень, червона — переривчастий	Класи (ексцес)
CFAR	світлі риски в самому низу	рівень вищий за місцеву полицю шуму	Сигнали (CFAR)

Усі перемикачі — у групі Смуга розділення на вкладці Аналізатор спектра. Мітки, що потрапили в один піксель, зливаються в одну. Окремо, вертикальною жовтою лінією з підписом DC (або DC−, поки діє DC-фільтр), позначений центр захопленої смуги в настроєному режимі: там стоїть пік, якого немає в ефірі.

Сигнали (CFAR)

Перемикач Сигнали (CFAR) має три положення: вимк (типово), 10⁻⁴ і 10⁻⁶. Число — це ймовірність хибної тривоги на бін: наскільки рідко сам шум має перетинати поріг. Що менша ймовірність, то вищий поріг і менше хибних міток.

Поріг рахується від місцевої полиці шуму, а не від однієї на весь екран. Полиця — це медіана блоку бінів, тож вузькі сигнали її не піднімають. Сталий поріг «полиця плюс X дБ» бреше двічі: біля сильних сигналів і на схилах характеристики приймача він сипле хибними, а там, де полиця нижча, губить слабке.

У настроєному режимі: Рівень накопичується пів секунди, після чого мітки перераховуються. Мітка потребує щонайменше 3 дБ над полицею: за тисяч спектрів статистичний поріг — частки децибела, а полиця приймача з такою точністю не рівна. Центр смуги (DC) і біни паспорта не позначаються. 0.9.38 Після паузи, передачі й перепідключення вікно починається наново: перше вікно не рахується зі спектрів, знятих до перерви.
У свіпі: Типово на комірку припадає один спектр, тож поріг високий: 9.6 дБ для 10⁻⁴ і 11.4 дБ для 10⁻⁶; фактичний поріг показує рядок під перемикачами. Слабке там не позначається за побудовою. Мітки рахуються із завершеного проходу; біни паспорта й біни, позначені зсувом гетеродина, сюди не йдуть — лишається те, чого прилад пояснити не може.

Під перемикачами стоїть рядок Сигналів над місцевою полицею: … (поріг +… дБ, спектрів на комірку …): скільки окремих ділянок позначено, який поріг вийшов і з якої кількості спектрів. Той самий рядок попереджає, коли пороги не точні: з детектором, відмінним від rms, при кількох спектрах на сегмент свіпу, і коли блок полиці замалий через малий N.

Фактична частка хибних міток вища за задану, і це виміряно: у настроєному режимі вдвічі, у свіпі у 2–4 рази при N від 4096 і до 9 разів при N 1024. Сигнал, ширший за вікно полиці (320 бінів у настроєному режимі, пів кроку сегмента у свіпі), піднімає полицю собою й позначається лише краями.

Класи (ексцес)

Перемикач Класи (ексцес): вимк (типово) або позначати. Спектральний ексцес порівнює розкид потужності в біні з тим, який дає чистий шум, і для цього не треба знати сам рівень шуму. Клас буває трьох видів:

зелена мітка — розкид значуще менший за шумовий: сталий рівень (несуча, спур приладу);
червона мітка — розкид значуще більший: переривчастий сигнал (пакети);
без мітки — шум або те, що від шуму не відрізнити.

Метод потребує сотень спектрів на бін, тому працює в настроєному режимі. Клас показується, коли він тримається два вікна по пів секунди поспіль; до того рядок під перемикачами пише Класи: набираю спектри (потрібно два вікна по пів секунди), далі — Сталих: …, переривчастих: …. У свіпі на сегмент один спектр, і класів немає — панель так і каже.

Що треба знати, читаючи класи:

Клас — це розкид потужності в біні, а не властивість сигналу. Несуча, що дрейфує через кілька бінів, проходить кожен коротко й читається «переривчастою».
Широкосмуговий цифровий сигнал сам майже гаусовий і лишається «шумом». Це властивість методу, а не помилка.

Спури, що їдуть за гетеродином

У свіпі, який HackRF One робить сам, перемикач Спури час від часу пускає один прохід зі зсунутим гетеродином і позначає блакитним ті вузькі лінії, що переїхали разом із ним: сигнал в ефірі стоїть на своїй частоті, а продукт приймача — ні. Режим прибирати підставляє в ці біни зсунутий прохід. Як це працює й чого коштує — на сторінці Свіп. Паспорт таких ліній навмисно не містить: це інший механізм і інша причина не вірити біну. На програмному свіпі зсунутого проходу немає, і рядок під перемикачем 0.9.36 так і каже.

Паспорт власних завад

Гармоніки опорного генератора приймача стоять на сталих частотах і зсувом гетеродина не ловляться: вони поводяться як справжні сигнали. Єдиний чесний спосіб їх знайти — виміряти вхід, до якого нічого не під’єднано. Усе, що приймач показує в порожнечу, він породжує сам. Список таких частот і є паспортом.

Як зняти паспорт

Від’єднайте антену; найкраще поставити на вхід заглушку 50 Ом. Перевірити, що антена справді знята, програма не може — це ваша відповідальність, і підпис кнопки каже це прямо.
Запустіть свіп по діапазону, для якого потрібен паспорт. У настроєному режимі кнопка вимкнена.
У рядку Паспорт групи Смуга розділення натисніть зняти БЕЗ антени. Кнопка покаже знімаю… і лічильник проходів, що лишилися: усього їх двадцять.

Двадцять проходів — це чотири групи по п’ять. У групі береться середнє без найгучнішого проходу, між групами — мінімум, тож випадкова пакетна наводка в паспорт не потрапляє. На HackRF One групи йдуть через одну на зсунутому гетеродині: те, що їде разом із ним, — продукт цієї сітки сегментів, а не власна завада приладу на цій частоті, і в паспорт воно не йде. На приладі автора зняття двадцяти проходів по 100–6000 МГц тривало 11.6 с.

0.9.36 Темп свіпу на HackRF One йде за заданою RBW (без неї — найширший), тож і паспорт знімається на темпі під цю RBW. Знімайте його з тією RBW, з якою міряєте, і з тими самими підсиленнями — так радить і підпис під кнопками, коли паспорт знято за іншого стану.

Паспорт зберігається у файлі в теці calibration теки даних програми й пам’ятається між запусками. Він несе серійний номер приладу, стан, за якого знятий, і діапазон, який покриває. Для кожного типу приладу файл свій 0.9.25: паспорт, знятий на RTL-SDR, не стирає паспорт HackRF One.

Що позначається

Частоти в паспорті абсолютні, тому жовті мітки стоять на спектрі в будь-якому режимі — і у свіпі, і в настроєному, куди ви наближаєтесь роздивитися підозрілий пік. Мітки не приховують бін: він показується як виміряний, а мітка каже «це прилад, не ефір».

0.9.39 Частоти бінів підписано їхньою справжньою частотою. Паспорт, знятий попередніми версіями, лежить на пів свого біна вище за спур: вирізана діра його однаково накриває (допуск маски — не менше двох бінів), а мітка стоїть на пів біна правіше, доки паспорт не знято наново.

Вирізати й показувати

Кнопка вирізати виключає паспортні біни з виміру; та сама кнопка з написом показувати повертає їх. Вибір пам’ятається між запусками. Це не підміна значень: бін просто не міряється.

У настроєному режимі й на вузькому свіпі вирізане лягає на низ картинки зарубкою.
На широкому свіпі піксель бере сусідні виміряні біни, і дір не видно.
На тепловій карті стовпці порожні.
Діра не вужча за ±5 ppm частоти: гармоніки опорного генератора пливуть із температурою пропорційно частоті.

Кнопка активна, коли паспорт є, джерело — прилад, а паспорт знято саме з нього. Під час відтворення запису паспорт не вирізається: невідомо, чим і за якого стану записано; мітки при цьому лишаються.

Що каже підпис під кнопками

Під рядком Паспорт програма завжди пише, що з ним зараз:

скільки частот у паспорті, коли його знято і скільки бінів поточної сітки він накриває;
Покриває … МГц або Без паспорта тут: … МГц — який діапазон покрито. Повторне зняття на вужчому діапазоні замінює паспорт лише в ньому, решта лишається;
Тут повний вище … дБ над полицею — поріг повноти: слабших завад у паспорті немає;
паспорт знято за іншого стану — із переліком, що саме відрізняється: темп, N, підсилення. Мітки й вирізання діють за частотою, але повнота відповідає тому стану. Зняття в новому стані замінює старий паспорт цілком, і програма каже про це вікном Старий паспорт замінено;
паспорт знято з іншого приладу — тоді він не застосовується зовсім, і міток немає;
паспорт знято без перевірки зсувом гетеродина — частина його дійсна лише для того діапазону, на якому знята. Так буває зі старими файлами і з RTL-SDR, де свіп програмний.

Коли зняття скасовується

Проходи двох різних станів приладу не можна складати в один паспорт. Тому зняття скасовується, набране відкидається, а старий паспорт лишається як був, якщо посеред виміру:

ви зупинили свіп;
0.9.25 змінено налаштування приймання: на HackRF One — LNA, VGA чи вхідний підсилювач, на RTL-SDR — підсилення тюнера, АРП, пряму оцифровку чи ppm;
0.9.25 прилад не підтвердив підсилення.

Зміна діапазону, RBW, N або темпу вибірки зняття не скасовує, а починає його спочатку на новій сітці. Якщо підсилення не підтверджене ще до старту, програма 0.9.25 відмовляє вікном Паспорт не знято: вимір не відповідав би жодному відомому стану приладу.

Пошук сигналів у SDR SA PRO PRO

Мітки CFAR лише позначають біни над місцевою полицею. У SDR SA PRO вкладка Сканер іде далі: шукає сигнали у свіпі й у настроєному режимі й веде їх список — центр, ширина, рівень у дБ над місцевою полицею шуму (не dBm), скільки разів сигнал бачили з того, скільки на нього дивились. Під списком сказано, наскільки йому вірити: пороги, чутливість, правило появи рядка.

Як шукати сигнал, вибирають у списку Метод пошуку 0.9.47: Статистичний (за розподілом шуму) (типовий), Поріг над полицею, дБ, CA-, GO-, SO- й OS-CFAR, Медіана + розкид (MAD), дБ і Два пороги (гістерезис). Знайдене можна підписувати й стерегти таблицею частот. Докладно — на сторінці Сканер.

Обмеження

Мітки CFAR і класи — допоміжні позначки, а не вимір рівня. Фактична частка хибних міток CFAR вища за задану (див. вище).
У свіпі CFAR позначає лише сильне (типово поріг 9.6 або 11.4 дБ), а класів немає зовсім.
Паспорт повний лише для тієї полиці шуму, за якої знятий: що було нижче його порога, у ньому немає.
Паспорт знімається лише у свіпі й лише для IQ-приймачів. Програма не може перевірити, що антена від’єднана.
На RTL-SDR паспорт знімається без перевірки зсувом гетеродина, і перевірка Спури там результату не дає.
Під час відтворення запису IQ паспорт не вирізається — лишаються тільки мітки.
З tinySA 0.9.25 цих міток і паспорта немає: прилад віддає готові рівні й має власне придушення спурів — див. tinySA і tinySA Ultra.

Wiki описує версію 0.9.49. Версію вашої програми видно в меню «Довідка» → «Про програму». Знайшли неточність? Напишіть нам.