IDENTIFICACIÓN DE LA MODULACIÓN
Introducción
Me hubiera gustado que estas páginas fueran un tutorial completo para medir y analizar una señal desconocida, descubrir su modo de modulación, su método de llevar información y tal vez la identidad de sus usuarios. Sin embargo, el número de temas en tal empresa es enorme y muchos de ellos están fuera de mi propia "experiencia", por lo que he decidido limitar estos artículos a algunas mediciones básicas y métodos analíticos que puedan ser utilizados por casi cualquier persona. Su utilidad está limitada solo por el cuidado con el que se hacen las observaciones y el deseo de comprender y aprender más. Espero que este enfoque les brinde información útil y que algunas de mis sugerencias los inspiren a estudiar a un intruso más intensamente y con más preguntas de las que podrían haber tenido al principio.Identificación de la modulación
Identificar el modo de modulación y el método por el cual una señal transporta información es una mezcla de arte y ciencia, e incluso los expertos en señales pueden engañar a los analistas con métodos inusuales de multiplexación y combinaciones especiales de velocidad y frecuencia de codificación o cambio de fase. Nuestro objetivo aquí no es definir completa y perfectamente la modulación de una señal desconocida, sino describirla lo suficientemente bien como para que otro observador pueda reconocerla de manera única entre las muchas señales intrusas en nuestras bandas y, con suerte, encontrar algunas pistas sobre los usuarios de la señal, que puedan conducir a la identificación de la fuente.Hay dos enfoques básicos para describir la modulación de una señal:
- Describir cómo se generó la señal en el transmisor, o
- Describir cómo aparece la señal en el aire, en el receptor de un observador distante.
La herramienta básica para analizar una señal desconocida es el oído, y si tienen una comprensión de las diferencias fundamentales entre la modulación de amplitud (AM), la modulación de frecuencia (FM) y la modulación de fase (PM), y cierta experiencia en escuchar diferentes señales en las bandas de aficionados, entonces tienen todo lo que se necesita para empezar. Por supuesto, la modulación de una onda portadora mediante información analógica, como la voz y la música AM y FM, es fácil de identificar, por lo que nos ocuparemos principalmente de las señales digitales.
Para comenzar el análisis
Para comenzar a analizar una señal no identificada, configuren su receptor en modo CW o SSB y sintonicen lentamente la señal, escuchando sus diferentes partes a medida que pasan dentro y fuera del pasabanda. Recomiendo ajustar el oscilador de batido (BFO) ubicando el punto cero cerca del centro del pasabanda del receptor, es decir, ajustar su sintonización para incluir tonos de audio en los lados superior e inferior dentro del mismo. De esta forma, pueden escuchar los bajos tonos de audio asociados con los componentes de la señal que están cerca del batido cero en el receptor. Con la práctica, podrán ignorar los sonidos de mayor frecuencia. A veces, es útil utilizar un ancho de banda de FI estrecho si su receptor tiene uno, y es mejor aún si se lo puede ajustar de modo tal que puedan escuchar el punto de batido cero cerca del centro del pasabanda.Si su receptor no se puede ajustar de esta manera, no hay problema. Simplemente tendrá que concentrarse más para escuchar los componentes del espectro de la señal en su frecuencia de batido más baja posible o tono de audio más bajo, mientras la sintoniza. Su capacidad para separar los tonos de casi la misma frecuencia será mejor en estas frecuencias de audio más bajas.
A medida que sintonice lentamente la señal, escuchará en sucesión cada uno de sus diferentes componentes espectrales a medida que pasan por el punto de batido cero o cerca de él. Noten la frecuencia en el dial donde cada uno de los componentes esté a batido cero.
El diagrama de la derecha es un gráfico de lo que se puede escuchar al sintonizar una señal hipotética de impresora de dos canales, multiplexada por desplazamiento de frecuencia (FSK) con un desplazamiento de frecuencia de, digamos, 170 Hz y un espaciado entre canales de, digamos, 600 Hz.
De esta manera, podrán responder preguntas tales como:
- ¿Cuántos componentes hay en la señal?
- ¿Están espaciados igualmente en frecuencia?
- ¿Vienen en pares igualmente espaciados? (Posiblemente indicando múltiples impresoras FSK o canales de datos)
- ¿Hay algún componente en el centro de la señal, o en un lado de la señal, que pueda ser una portadora? (Posiblemente indica una señal de AM de banda lateral doble o única de portadora completa)
- ¿La mayoría o todos los componentes están colocados simétricamente con respecto a la frecuencia portadora? (Indicando fuertemente una señal AM doble de banda lateral)
- ¿Los componentes espectrales se apagan y encienden rápidamente (como unos y ceros en una secuencia de datos) o son tonos de audio constantes?
- ¿Cada componente espectral es un solo tono o es una banda estrecha de ruido? (Las bandas de ruido pueden indicar cambio de fase, PSK)
- ¿Hay tonos incrustados en cada banda de ruido? (Dos tonos incrustados simétricamente en una banda de ruido pueden indicar FSK "desplazamiento mínimo", o algunas señales PSK en estado "inactivo")
Si encuentran, por ejemplo, tres pares de componentes, con los tonos de cada par separados por aproximadamente un cuarto de kHz (por ejemplo, 240 Hz), y cada par espaciado por casi un kHz del siguiente par (por ejemplo, 960 Hz), entonces probablemente haya encontrado una señal de impresora multiplexada por desplazamiento de frecuencia de 3 canales, similar a la infame impresora militar rusa que ocupó 14126 kHz durante varios años.
O bien, si encontraron una serie de componentes fuertes (a menudo llamados "líneas" espectrales), espaciados equitativamente a aproximadamente diez por kHz (espaciado de 100 Hz), con un solo componente o línea más débil entre muchos de los pares fuertes y sin frecuencia de portadora aparente, entonces es posible que estén escuchando uno de los iracundos "zumbidos" iraníes que habitan en la banda de 40 m.
O bien, si no encontraron tonos, sino 8 bandas estrechas de ruido espaciadas a 300 Hz con un espacio de 450 Hz en el centro, es casi seguro que escucharán una señal de voz o datos cifrados PSK multiplexados, similar a las usadas por los militares rusos y chinos.
Ahora se puede ver lo útil que es poder medir el número de componentes espectrales, la cantidad de canales de datos aparentes, su separación en frecuencia y otras características técnicas de la señal.
Se puede hacer hasta con un osciloscopio barato
Hasta ahora hemos discutido la observación de una señal principalmente en el "dominio de la frecuencia", pero es útil, y en ocasiones esencial, observar una señal también en el "dominio del tiempo". Para esto, se necesita tener un buen oído y un cerebro rápido. Como no tengo ninguno de estos, me parece que un antiguo osciloscopio de audio es una buena herramienta. Aunque uno con una pantalla activada y una base de tiempo calibrada sería excelente, casi cualquier modelo antiguo es útil y, de hecho, utilicé uno muy simple durante muchos años con buenos resultados. Simplemente, conecten la salida de audio del receptor a la entrada vertical del osciloscopio. La efectividad de un aparato simple depende más de cómo se lo use y de cómo ajusten el receptor para escuchar o ver señales que de cualquier otra característica elegante que pudiera tener.Tras haber sintonizado lentamente la señal para encontrar la frecuencia de cada uno de sus componentes en el espectro, vuelva a sintonizarla mientras mira la pantalla de su osciloscopio. Primero ajuste el receptor a su ancho de banda más estrecho en modo CW o SSB, luego configure el BFO o la sintonización del pasabanda para que solo escuche tonos de audio altos (notas de batido) mientras escucha la señal. En este método, se prefieren estas notas de percusión más altas porque dan a cada componente espectral de la señal una forma o envolvente más claramente definida en el tiempo de lo que daría un tono de audio inferior. (Pruébenlo, verán lo que quiero decir).
Pueden notar que los diferentes componentes de frecuencia de la señal se apagan y encienden rápidamente, como las “marcas” y “espacios” (o unos y ceros) de una señal RTTY. O puede que encuentren que algunos componentes parecen cambiar u oscilar ligeramente en frecuencia o en fase (¿pueden decir cuál es?), Y que el osciloscopio no puede fijarse en la forma de onda para producir el tipo de pantalla estable que podrían estar acostumbrados a ver. Por supuesto, el ancho de banda del filtro angosto y la sintonía del receptor afectarán lo que se vea aquí.
Intenten cambiar la sintonía para poner un componente de la señal justo en el borde del pasabanda del receptor para ver pequeños cambios en la frecuencia. En esta situación, los cambios de frecuencia en el filtro pasabanda del receptor se traducirán en cambios de amplitud en el osciloscopio. Por cierto, este truco es una variación de "detección de pendiente", un método antiguo de demodulación de señales analógicas de FM con un receptor de AM. Naturalmente, funcionó mejor con filtros viejos con faldones anchos en lugar de "empinados".
Si escuchan la señal en modo AM, en lugar de usar un ancho de banda estrecho en modo CW o SSB, es posible que encuentren un "tono" predominante en la señal, que varía en la fase, pero no en la frecuencia. Midan el período o la frecuencia de este tono; les dirá algo sobre la estructura básica de la señal.
Por ejemplo, la señal triple-impresora rusa en 14126 kHz tenía un tono básico de 960 Hz (y 1920 Hz), que provenía de los tres canales de impresión FSK que enviaban idéntico tráfico en paralelo, de modo tal que en un momento dado sólo transmitían señales de marca en tres frecuencias o señales de espacio en otras tres.
Los tonos procedían de una señal marca que batía con otras dos, o de una de espacio que batía con otras dos. Por cierto, esta señal es un ejemplo de multiplexación por división de frecuencia (FDM), con los tres canales "atados", todos enviando el mismo tráfico al mismo tiempo (descripto como "en paralelo").
Entonces?
Entonces, ¿hemos identificado la modulación? Bueno, no del todo, pero espero que las técnicas y trucos anteriores les ayuden a decidir si la señal es AM o FM. En el caso de las señales digitales, les ayudarán a ver cuántos canales de datos se están transmitiendo y, en el de las señales FSK, el cambio de frecuencia y el espaciamiento de los canales. Todas estas características son útiles para describir una señal para que otros observadores puedan decir si el intruso que escuchan es el mismo que el de ustedes.No tengan miedo de experimentar con estos métodos de observación. Examinen algunas señales digitales de estaciones de aficionado. Compárenlas con señales fuera de las bandas de aficionados (recuerden que cualquiera de estas señales no aficionadas podría algún día convertirse en un intruso). Experimenten. Aprendan. Hablen con otros observadores sobre lo que escuchan y ven. Y envíen sus registros de intrusos a su Coordinador Nacional de Monitoreo. Sus observaciones de una condición de señal particular, en un momento particular, en un día en particular, podrían proporcionar una pieza clave de evidencia que identificará positivamente al intruso.
Si encuentran difícil alguna de las discusiones anteriores, no se preocupen, será más fácil, especialmente si "juegan con estas ideas" usando equipos con sus propias configuraciones. El siguiente artículo dará algunos ejemplos del uso de un software analizador de espectro económico, para mostrar el espectro de señales no identificadas.