19 июня 2012
О лаборатории специальных исследований
Часть 24
К вопросу оценки ПЭМИН цифровых сигналов (продолжение)
Манипулируя программами-тестерами (комбинация из HDS и Acronis не единственная) и правильно понимая, где данные физические, а где логические, мы получили совершенно реальную цифру ожидаемой тактовой частоты. Практика измерений ПЭМИН дисков, причём именно дисков, а не их интерфейсов, показывает наличие эдаких зон сплошного спектра на разных моделях дисков именно начинающихся с частот порядка 30-40 МГц и выше. И этот сплошной спектр при использовании старт-стопного тест-режима (например, ПО «Сигурд-тест»), оченно заметно «модулирован» установленными в тест-программе периодами записи и пауз между ними!
С определением «лепестка суммирования» поступаем традиционно, из рассмотрения метода вертикальной записи следует, что все переходы направления намагничивания доменов следуют через равные промежутки, то есть конечный сигнал в головке, приблизительно, меандр. Тогда полоса суммирования вдвое больше тактовой (что совершенно тривиально). Дальше только расчёт по методике. А как суммировать энергию сигнала ПЭМИН со сплошным спектром - уже было показано.
Добавить нужно разве что некоторые практические наблюдения. Сигналы SATA интерфейса выявляются по разному, часто их за пределами системного блока выявить просто не удаётся. Для целей именно выявления, чтобы убедить себя, что ПЭМИН существует и именно на ожидаемых частотах, полезно вскрыть системный блок и вынуть HDD из «корзинки», отнести его в сторону, насколько позволит SATA кабель. Искать ПЭМИН именно вблизи кабеля.
Собственно, так же рекомендуется искать ПЭМИН и самого HDD, CD, DVD (узлов записи). А уж когда искомые сигналы выявлены, тогда измерить их нужно уже от штатно собранного системного блока и на нормированном расстоянии. Кстати, в связи с их типовым весьма невысоким уровнем, становится актуальным применение малошумных пассивных антенн (например, AARONIA AG, ETS-Lindgrend или R&S), приёмника с малым уровнем шума (например, ESPI) и, наконец, проведение измерений в безэховой камере. В противном случае, не выявив сигналов на уровне достаточно высоких помех, Вы будете вынуждены выполнить «расчёт по шумам», который Вам даст весьма и весьма приличные значения R2.
Теперь, кратко, о практической стороне дела. Иллюстрируем вышеприведённые рекомендации реальными результатами. На рисунке 21.4 рабочий момент СИ именно того компьютера и того самого HDD, о котором шла речь в примере расчёта тактовой частоты.
Рисунок 21.4 Поиск сигналов ПЭМИН от интерфейса SATA
Рисунок 21.5 Расстояние, на котором сигналы ПЭМИН SATA
спадали до уровня шумов
Сама процедура поиска хорошо иллюстрируется фотографиями и комментариев по осуществлению не требует. Настройки системы «Сигурд» при поиске в районе частот 1,5 ГГц были следующие (рисунок 21.6)
Рисунок 21.6 Настройки системы «Сигурд» и вид сигнала ПЭМИН
в режиме «осциллографа». При сравнении с рисунком 21.9 хорошо видна
эффективность «вайвлет» фильтра
Совсем не случайно выбраны полоса RBW, WBW, «цена» вертикального деления шкалы «Level». Именно в таких режимах ПЭМИН выявлялся нагляднее всего. Полоса частот, занимаемая сплошным спектром сигнала составила примерно ± 10 МГц с центральной строго 1,5005 ГГц.
Режимы теста при этом соответствовали настройкам ПО «Сигурд-тест», приведённым на рисунке 21.7
Рисунок 21.7 Настройки ПО ««Сигурд»-тест»
Сигнал выявлялся легко, процедура не вызвала никаких затруднений, что ожидали, то и получили. Потребовалось только оптимально подобрать полосу пропускания ESPI7.
Сложнее оказался поиск сигналов ПЭМИН от цепей записывающей головки. Размещение антенны и объекта СИ приведено на рисунке 21.8.
Рисунок 21.7 Поиск сигналов ПЭМИН от цепей записи головки HDD (общий план)
Рисунок 21.8 Поиск сигналов ПЭМИН от цепей записи головки HDD (крупный план)
Настройки «Сигурд-тест» не изменились, а вот с настройками приёмного тракта пришлось повозиться. Первый «проход» вручную по диапазону частот 30 - 400 МГц ни к чему не привёл. Как выяснилось, «виною» была слишком узкая полоса пропускания приёмника. Только когда RBW была увеличена до 1 МГц ПЭМИН стал «ловиться», практически, в сплошном спектре (рисунок 21.9). «Кратность» максимумов ПЭМИН оказалась близка к 39 МГц, что подтверждает правильность «прикидки» тактовой частоты.
Рисунок 21.9 Сигнал ПЭМИН от цепей записи головки HDD (крупный план)
Наиболее заметная величина сигнала зафиксирована на частотах, занесённых в «записную книжку системы» - «F-список» «Сигурд» (рисунок 21.10)
Рисунок 21.10 Частоты наибольших значений сигналов
Сигналы ПЭМИН уверенно регистрировались до расстояний порядка 15 - 20 см., после чего «уходили под шумы». С более качественной антенной (или при меньшем уровне внешних помех) эти расстояния будут, несомненно, больше.
Разумеется, при строгом подходе называть именно эти сигналы «ПЭМИН»-Ом нельзя. На таких малых расстояниях это даже не ближняя зона, это прямая ёмкостная связи между одним из диполей антенны и источником, цепью. Но для обнаружения сигнала это роли не играет.
Отдельно рассмотрим, как прикинуть тактовую частоту потока данных для CD и DVD дисков. Как известно, их условные скорости записи измеряются «в кратах». Причём одна условная единица для CD равна 300 кБт/с, а для DVD – 1,5 МБт/с. Зная это и зная выбранную в «писалке» (например, ПО «Nero») скорость записи (например 8Х для DVD) несложно прикинуть, что скорость потока составит 1,5*8*10= 120 мБит/с (домножаем на 10, переводя байты в биты с учётом особенностей помехоисправляющего избыточного кодирования при «прожиге» диска). Все остальные соображения аналогичны таким же для HDD. На самом деле скорость будет несколько ниже, так как будет уходить время на смену цилиндров, синхронизацию начал треков и прочие служебные функции. Точно рассчитать тактовую частоту вряд ли возможно, уж больно много факторов на неё влияют, в том числе для конкретной модели девайса. Но для подстановки в расчётное выражение и для поиска ПЭМИН такой точности хватает.
Самым интересным в именно моей практике за последнее время было выявление чётко выраженного ПЭМИН от SATA интерфейса DVD диска (в режиме записи), чётко, на частоте 1,5 ГГц. Причём от спец. ПЭВМ, заэкранированой (доработанной!) не хуже танка Т-90. И, тем не менее – было!!! Правда, на расстоянии порядка 15-20 см, чуть дальше – сигнал «уходил под шумы». Но уровень шумов на ИП был далеко не минимальный и антенна – обычная АИ5-0 (как известно, «шипит» она чуть тише примуса).
Продолжение следует
