А.И. Куприянов - Основы защиты информации (1022813), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Но енны с очень маленькой геометрической поверхностью (про; очные антенны) имеют заметную эффективную поверхность. " проволочных антенн различных типов чаще вводят такой па:, етр, как действующая длина (высота) Ь,. Действующая высота ' а отношению напряжения сигнала, создаваемого антенной "',входе приемного устройства, к напряженности электрического этого сигнала около антенны. Действующая высота всегда " ьше геометрической. ".Прекрасное описание различных типов антенн, методов опреия их параметров и характеристик, методов проектирования ' именения можно найти в [Ц.
Е, = ДвЫпŠ— соз — — оИ— (4.11) Е, = -2К,~ссозŠ— соя — -М + + — яп — — вг (4.12) (4.13) 68 69 4.2.3. Непреднамеренное иэлучение электромагнитных полей Каналы утечки информации образуются не только за счет перехвата сигналов, излучаемых антеннами в основных и боковых лепестках ДНА.
Различные технические средства, работающие с высокочастотными токами, напряжениями и полями, а также различного рода электрические цепи, расположенные в непосредственной близости от таких средств, могут обладать антенным эффектом, т.е. непреднамеренно излучать электромагнитные волны. Сосредоточенные антенны образуются неплотными стыками электромагнитных экранов и линий, канализирующих энергию СВЧ, окнами, дверями, вентиляционными отверстиями и другими технологическими проемами в стенах экранированных помещений, отверстиями в металлических кожухах приборов.
К распределенным случайным антеннам относятся различного рода кабели, провода систем сигнализации, радиотрансляционные сети, трубы, металлические конструкции и т.п. Кроме основного излучения сигнала на несущей частоте в главном лепестке диаграммы направленности антенны, работу радиоэлектронных систем и средств сопровождают побочные и непреднамеренные электромагнитные излучения (ПЭМИ), которые, тем не менее, переносят сигналы, информативные для технических средств разведки.
ПЗМИ создаются также и системами, не рассчитанными на работу с излучением: вычислительными системами и различными техническими средствами обработки информации (ТСО). Составляющие напряженности электрического (поперечная Е, и продольная Е„), а также магнитного (Н„) полей, создаваемых источником ПЗМИ, описываются уравнениями 125]: — яп — — оя' + соз — — оя Д> — волновое сопротивление свободного пространства; пас†':: ффициент пропорциональности, ~ = — (1 — ток в провод- 11 2гЛ "ке длиной 1, создающем поле; Л вЂ” длина волны, соответствую- частоте а~= 2я~); Π— аргумент радиуса-вектора г, отсчитан" й от нормали к направлению тока; г — расстояние от провод' а до точки, где определяются Е и Н; ~ — время.
::,': Коэффициент й в (4.11), (4.12) и (4.13) содержит множитель , и, следовательно, уменьшается по мере удаления от источника '' учения. Л -: При 㻠— (в дальней зоне) имеет значение только после2к :ее слагаемое в (4.11) и (4.13), а волновое сопротивление .Ев = — = 377 Ом. Эта дальняя зона иначе называется зоной из- Н„ , ения или зоной плоской волны. При 㻠— (в ближней зоне), 2к ;против, в (4.11) и (4.13) следует учитывать только первое ела; мое. Для такого случая оказывается, что — = — » Ув, что Ев ~оЛ Н„юг ' тветствует электрическому полю или полю высокого волново:-сопротивления (относительно сопротивления излучения).
Если ' учатель эквивалентен не короткому проводнику (вибратору) с : соким сопротивлением, а витку (рамке) с низким сопротивле'ем, то в уравнении (4.11) можно пренебречь первым слага'' ем. Тогда волновое сопротивление в ближней зоне оказывается Уо2я = †. Этот случай соответствует магнитному полю или полю Лг кого волнового сопротивления (относительно сопротивления ения).
Условие — = 1 определяет границу между дальней и 2яг ей зонами. На рис. 4.3 показаны случаи формирования поля етственно с высоким (см. рис. 4.3, а) и низким (см. рис. 4.3, б) ', едансом (волновым сопротивлением). ':- Высокое волновое сопротивление характерно для поля вблизи ', мого короткого проводника, по которому течет малый ток. Из:высокого волнового сопротивления в структуре поля преоблаэлектрическая составляющая, которая уменьшается по мере 1 ения от излучателя как —, т.е. быстрее, чем магнитная, про- гз Уа, Ом Рамка Вибратор 104 зшз 1з зо 1О О,1 1О 71 70 а б Рис.
4.3. Высоко- (а) и низкоимпедансные (б) излучатели порциональная —. Соответственно этому волновое сопротивление 1 г уменьшается, асимптотически приближаясь к ~ дальней зоне. Рис. 4.3, б соответствует источнику с низкоимпедансным сопротивлением, в силу чего в структуре создаваемом им поля преобладает магнитная составляющая. Но это сопротивление растет по мере удаления от источника, асимптотически стремясь к ~~~ = 377 Ом.
Изменения волнового сопротивления с расстоянием от источника иллюстрируются графиками (рис. 4.4). Для передачи высокочастотных сигналов между инФормационными системами не всегда используется излучение электромагнитных полей антеннами в пространство. Очень часто используются специальные линии передачи (Фидерные устройства). Фидерные устройства должны обеспечивать отсутствие излучения электромагнитной энергии при распространении вдоль линии, передачу с минимальными потерями и отвечать ряду специальных требований к конструкции. Существует довольно обширный набор различных конструкций фидерных линий.
Выбор того или иного типа линии зависит от ее назначения, диапазона частот и передаваемой по ней мощности. Прежде всего линии передачи могут быть открытыми или закрытыми. Простейшим типом открьггых линий является симметричная двухпроводная линия (рис. 4.5, а). Она слабо излучает электромагнитные волны при условии, что расстояние между проводами Е много меньше длины волны Х. Однако уменьшение расстояния между проводами ограничивается передаваемой мощностью. Чем больше передаваемая мощность, тем выше напряжение между проводами.
Максимально допустимое напряжение должно быть меньше пробивного, которое определяется расстоянием между проводами. 1 г 3~/(2я) . ис. 4.4. Изменение волнового сопротивления с ростом расстояния до излучателя ;:., Выбор диаметра проводов и расстояния между ними определя.
я волновым сопротивлением, которое для линий такого вида ' инимает значения в пределах 300 ... 800 Ом. ::,: В микроминиатюрном радиоэлектронном оборудовании нахоширокое применение полосковые линии передачи электроой энергии (рис. 4.5, б). Электромагнитное поле в несим"тричной полосковой линии (НПЛ) сосредотачивается между ' деленными слоем диэлектрика плоским проводником и прощей подложкой. Волновое сопротивление НПЛ зависит от ошения ширины проводящей полоски к толщине слоя диктрика, а также от его диэлектрической проницаемости.
'=;: Очень простые и дешевые фидерные линии, обладающие тем не нее сравнительно хорошими эксплуатационными свойствами, аются при использовании витых пар проводов (рис. 4.5, в). Рис. 4.5. Опсрытые фндерные линии: а — двухпроводная линия; б — полосковая линия; в — витая пара Рис. 4.6. Закрытые фидерные линии: д — коаксиальный кабель; б — прямоугольный волновод; а — круглый волновод ,;, По волноводу заданных размеров могут распространяться только ": ы короче определенной длины Х„„р, которую именуют кри. еской.
В прямоугольном волноводе обычно Х, „, = 2а. При приении длины волны к критической фазовая скорость волны ' граниченно возрастает, как и длина волны в волноводе. ,:Длина волны в волноводе — это расстояние, проходимое волвдоль оси волновода с фазовой скоростью за время одного 'риода, т.е. А, = ц, Т. Так как фазовая скорость в волноводе (4.14) Все открытые фидерные линии обладают большими потерями из-за сравнительно плохой экранировки поля. Поскольку потери обусловлены прежде всего излучением электромагнитного поля, применение открытых линий связано с риском утечки информации.
В закрытых линиях передачи электромагнитное поле полностью изолировано от окружающей среды, поэтому в нем теоретически исключаются потери на излучение. Наиболее распространенным среди закрытых линий является коаксиальный кабель (рис. 4.6, а). В нем один проводник, покрытый диэлектриком, помещен внутри другого, выполненного, как правило, в виде гибкой металлической оплетки. Наименьшие потери имеют коаксиальные кабели, внутренний провод которых покрыт чешуйчатыми керамическими изоляторами или диэлектрическими шайбами, расположенными на некотором расстоянии друг от друга.
Входные колебания от источника подводятся к внешнему и внутреннему проводникам кабеля. Внешний провод кабеля может быть подключен к общей точке электрической схемы устройства (заземлен). Длина электромагнитной волны в коаксиальном кабеле, за- полненном диэлектриком с параметрами е, и, равна Хл = —, ,/ор т.е. не зависит от размеров коаксиальной конструкции, но не больше, чем Х вЂ” длина волны в свободном пространстве. Обычно волновое сопротивление коаксиальных кабелей лежит в пределах 30...150 Ом. С увеличением частоты в двухпроводных линиях возрастают потери как на излучение, так и в изоляторах, в коаксиальном кабеле резко увеличиваются потери в диэлектрике. На волнах десятисантиметрового диапазона и короче потери так велики, что применение коаксиальных линий в ряде случаев становится нецелесообразным. В сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн широко применяются волноводы — полые металлические трубы прямоугольного (рис.
4.6, б) или круглого или (рис. 4.6, в) сечения. 72 'дыбе скорости света, то и длина волны в волноводе больше ' ны волны в свободном пространстве для одной и той же ча- " ты электромагнитных колебаний (4.15) ;-" ,Фазовая скорость характеризует структуру волны, но не опре" яет скорость переноса энергии. Возрастание фазовой скорости -;-':волноводе при уменьшении частоты электромагнитных колебане сопровождается увеличением скорости распространения ' ергии, переносимой электромагнитной волной вдоль волново'". Наоборот, из-за многократных отражений от стенок скорость ' реноса энергии уменьшается и оказывается равной (4.16) () ':,';-,.
Иначе говоря, произведение фазовой скорости на скорость пространения энергии (4.16) (или групповую скорость) равна ' нстанте — квадрату скорости света в вакууме:- и=с (4.17) ифи=с -':: Для передачи электромагнитных волн оптического диапазона " пользуются специальные диэлектрические волноводы — свето' ды. Наиболее перспективный тип световода — гибкий волоконый световод с низкими оптическими потерями, позволяющий ' редавать свет на большие расстояния.
Он представляет собой 'якую нить из оптически прозрачного материала, сердцевина 73 которой радиуса г~ имеет показатель преломления п„а внешняя оболочка с радиусом г~ имеет показатель преломления и~ < п~. Поэтому лучи, распространяющиеся под углами к оси световода, испытывают полное внутреннее отражение на поверхности раздела сердцевины и оболочки и распространяются только по сердцевине. В зависимости от назначения световода его диаметр 2г, составляет от нескольких микрометров до нескольких сотен микрометров, а 2г, — от нескольких десятков до нескольких тысяч микрометров. Величины 2г, и и, — пт определяют число типов волн (мод), которые могут распространяться по световоду при заданной длине волны света. Выбирая 2г, и л, — и, достаточно малыми, можно добиться, чтобы световод работал в одномодовом режиме. Важнейшими характеристиками световодов являются оптические потери, обусловленные поглощением и рассеянием света в световоде, и информационная полоса пропускания.
В последнее время созданы волоконные световоды с очень малыми потерями. Затухание сигнала в них имеет порядок 1 дБ/км в ближней ИК области спектра, а потери на излучение, собственно и образующие канал утечки информации, неизмеримо меньше. Материалом для этих световодов служит кварцевое стекло; различия показателей преломления сердцевины и оболочки достигают легированием стекла (бором, германием, фосфором). Минимально возможные потери в таких световодах составляют -0,2 дБ/км на волне 1,55 мкм. Полоса пропускания типичных многомодовых волоконных световодов со ступенчатым профилем показателя преломления составляет 20...30 МГц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
