Analisador de espectro de baixo custo para a faixa de 2,4 GHz

Abstract

Nos sistemas de comunicação modernos, a troca de informações entre dispositivos móveis de uso doméstico ou industrial, costumam ocorrer com protocolos que utilizam sistemas de radiofrequência. Como esses protocolos respeitam certos limites permitidos em determinadas normas internacionais, muitas vezes a ocupação de algumas faixas acaba sendo concorrida por diversos sistemas e dispositivos diferentes. Analisadores de espectro de radiofrequência tem a proposta de efetuar o sensoriamento dos sinais de uma determinada faixa de frequências para ser possível depurar sistemas, detectar interferências, avaliar o funcionamento de uma determinada rede, etc. Esses analisadores de espectro, normalmente apresentam o ponto negativo de possuírem custo elevado para a utilização por desenvolvedores que não estejam vinculados a grandes empresas ou projetos. Outro ponto negativo é que esses analisadores de espectro comerciais são normalmente adequados para utilização em bancadas de laboratório somente, dificultando análises em campo ou em surveys de longa duração. Com este projeto, verificou-se a possibilidade da utilização de transceptores de baixo custo e portáteis na implementação de um analisador de espectro para a faixa de frequências de 2, 4 GHz, faixa esta que não necessita de licenciamentos para utilizações em aplicações industriais, científicas e médicas, muito utilizada em redes locais sem fio e redes pessoais sem fio, para a troca de informações entre dispositivos e efetuar a conectividade de periféricos em aplicações domésticas ou industriais. Para tanto, foi utilizada uma plataforma de sensoriamento composta por um rádio-microcontrolador capaz de sintonizar nas frequências desejadas para a varredura do espectro, além de efetuar detecções de energia. Os resultados mostraram ser possível efetuar medições nesta faixa, ajustando os limites de início e fim de varredura, com diferentes passos de frequências e detectar a presença de sinais provenientes de sistemas de comunicações próximas. Ao final, foram apontadas possibilidades de trabalhos futuros utilizando essa plataforma, possibilitando maior precisão com hardware dedicado ou distribuído no ambiente de sensoriamento.

In modern communication systems, the exchange of information between mobile devices for domestic or industrial use, usually occurs with protocols that use radio frequency systems. As these protocols respect certain limits allowed in some international norms, the occupation of these bands often ends up being competed by several systems and devices. Radio frequency spectrum analyzers have the proposal of sensing the signals of a certain frequency range in order to be able to debug systems, detect interference, evaluate the functioning of a given network, etc. These spectrum analyzers, usually have the negative point of having a high cost for use by developers who are not linked to large companies or projects. Another negative point is that these commercial spectrum analyzers are usually suitable for use on laboratory benches only, making analysis in the field or in long-term surveys difficult. With this project, was verified the possibility of using low-cost and portable transceivers in the implementation of a spectrum analyzer for the 2.4 GHz frequency band, a band that does not require licensing for use in industrial, scientific and medical applications, widely used in wireless local area networks and wireless personal area networks, to exchange information between devices and connect peripherals in domestic or industrial applications. For this purpose, was used a sensing platform, composed of a radio microcontroller capable of tuning in the desired frequencies for scanning the spectrum, in addition to making energy detections. The results showed that it is possible to make measurements in this range, adjusting the limits of beginning and end of scanning, with different frequency steps and detecting the presence of signals from nearby communication systems. In the end, possibilities for future work using this platform were pointed out, allowing greater precision with dedicated or distributed hardware in the sensing environment.