Зайцев А.П. и др. Технические средства и методы защиты информации (7-е издание, 2012) (1095365), страница 35
Текст из файла (страница 35)
,(3.1)где es(t) – входной сигнал на нелинейном элементе. Из (3.1) следует, что нелинейность ВАХ обусловливает появление в выходном сигнале за счет детек173тирования постоянной составляющей e0, основной гармоники с амплитудой,умноженной на коэффициент α, и высших гармоник основной частоты, амплитуды которых пропорциональны соответствующим коэффициентам.Пусть входной сигнал представляет собой гармоническое колебание видаes (t ) = A0 cos ωt ,(3.2)где А0 – амплитуда сигнала; ω = 2πf – круговая частота сигнала в рад/с, f –частота сигнала, Гц.Подставляя (3.2) в (3.1) и проводя тригонометрические преобразованиянад степенными функциями сosωt, получим отклик нелинейного элемента в видеiвых (t ) ≈ i0 +βA02 + (αA0 + 1,25γ A03 )cosω t + 0,5βA02 cos2ω t + 0,25γ A03 cos3ω t... .
(3.3)Из (3.3) следует, что в сигнале отклика присутствуют гармонические составляющие, среди которых наиболее существенными являются вторая и третьягармоники.При отсутствии питания (пассивный режим) рабочая точка находится наначале ВАХ, где крутизна минимальна.Большинство полупроводниковых приборов, используемых в радиоэлектронных устройствах съема информации – транзисторы, диоды, микросхемы,обладают характеристиками, близкими к квадратичной. Что касается естественных МОМ-диодов – ржавых частей металла или их контактов, идентификация строится на предположении кубической зависимости их ВАХ, когдаотсутствуют производные четного порядка.
Данное предположение не имеетчеткого физического основания, поскольку невозможно создать элементы сидеальными квадратичной или кубической формой ВАХ.Естественный контакт двух металлов или ржавчина представляют собойэлемент с механически нестабильным «p–n-переходом» и с нестабильной ВАХ,которая в данном случае сильно зависит от свойств окружающей среды. Этоприводит к такой же зависимости от внешних условий и производных ВАХ.Принцип образования высших гармоник в полупроводниковых приборах,содержащих p–n-переходы, можно пояснить с помощью эквивалентной схемызамещения «зондирующая антенна – полупроводниковый диод». Модель нелинейного объекта в виде вибраторной антенны, подключенной на вход смесителя на полупроводниковом диоде, изображена на рис.
3.18.Электрическая схема замещения антенны представлена Ra-La-Ca-цепью,сопротивление которой является функцией входной частоты. В качестве нелинейного элемента взят СВЧ-диод с известными конструктивными сосредоточенными параметрами Lk, Ck. Электрическая схема замещения диода представлена классическим видом нелинейной емкости Cd (Ud) и проводимостиgd(Ud) p–n-перехода. Вместо диода можно использовать и любой транзистор,что будет соответствовать модели выходного каскада передатчика радиомикрофона.174Как видно из эквивалентной схемы, включение в цепь диода с нелинейными параметрами является причиной появления в сигнале отклика на эквивалентном сопротивлении нагрузки Rн гармонических составляющих от входного сигнала.
Сигнал отклика переизлучается и воспринимается приемнойантенной нелинейного локатора.Cd (Ud)1LaLk 324 Lkgd (Ud)RgCaRa5CkRнРис. 3.18. Электрическая схема замещения ЛНМощность на гармониках, излучаемая объектом, и, следовательно, эффективность обнаружения растет при увеличении мощности излучения локатора Ризл, снижении частоты его излучения f и номера принимаемой гармоники N. Кроме того, чем ниже частота излучения локатора, тем меньшие значения имеют коэффициенты затухания, что также ведет к увеличению мощности сигнала от объекта.Технология нелинейной локацииВ процессе эксплуатации ЛН могут возникать ложные срабатывания,обусловленные присутствием в обследуемом помещении бытовых электронных приборов, таких как, например, электронные калькуляторы, электронныечасы и т.п. На практике подобные срабатывания, вызванные электроннымиприборами, не имеющими отношения к средствам технической разведки,легко идентифицировать визуально в отличие от ложных срабатываний, вызванных металлическими объектами, не содержащими электронных компонентов.
Качественный ЛН должен отличать полупроводниковые соединенияот ложных.Рассмотрим один из способов повышения достоверности обнаруженияполупроводниковых устройств с помощью ЛН [34].Антенна ЛН облучает объект для определения наличия в нем электронных компонентов. Когда высокочастотный сигнал облучает полупроводниковые соединения, он возвращается на гармонических частотах с определенными уровнями, благодаря нелинейным характеристикам соединения. Но ложные срабатывания также могут возникнуть из-за того, что места соединения175двух различных металлов или коррозионные металлические конструкции такжевызывают гармонический отраженный сигнал вследствие своих нелинейныххарактеристик.
Такие соединения называются ложными.IIUаUбРис. 3.19. Вольт-амперные характеристики полупроводникового и ложного соединенийНа рис. 3.19 показаны вольт-амперные характеристики полупроводникового и ложного соединений. Из-за различного характера нелинейных характеристик полупроводникового и ложного соединений составляющие второй итретьей гармоник в отраженном сигнале будут иметь различное соотношение.Когда ЛН облучает полупроводник, вторая гармоника отклика превосходиттретью по интенсивности.
При облучении ложного соединения имеет местообратная картина: отклик на третьей гармонике имеет более высокий уровень,чем на второй.Для повышения вероятности безошибочного определения полупроводника от ложного соединения качественный ЛН должен обладать свойством сравнения уровней откликов на второй и третьей гармониках. В этом случае ЛНдолжен иметь два приемника и как следствие – более высокую стоимость.Для ЛН, имеющего возможность анализа второй и третьей гармоник, оченьважно, чтобы приемные тракты гармоник были частотно изолированы друг отдруга и не оказывали взаимного влияния. Сравнение большого числа ЛН различного производства свидетельствует, что большинство из них не имеет хорошей частотной изоляции в приемных трактах.
В результате этого чистыйполупроводник может иметь более сильный отклик на третьей гармонике, в товремя как ложное соединение – на второй. Следовательно, даже если приборимеет возможность приема отклика на обеих гармониках, то достаточно сложноотличить настоящий полупроводник от ложного соединения.Эффект затуханияДля более достоверного распознавания полупроводникового и ложногосоединения можно использовать «эффект затухания».
Если прослушивать демодулированный аудиоотклик от настоящего полупроводника, то по мереприближения к нему антенны уровень шумов будет значительно понижаться,а по мере удаления антенны уровень шума начнет возрастать и постепенноприблизится к нормальному значению. Демодулированный аудиосигнал имеетнаименьшее значение непосредственно над полупроводниковым соединением.176При приближении антенны ЛН к ложному соединению аудиоуровень шума несколько изменится в ту или иную сторону.
По мере удаления антенны ЛНаудиошум снова примет обычное значение.Теория «эффекта затухания» основана на том факте, что если ЛН излучает немодулированный сигнал, то сигнал отклика на частотах гармоник такжебудет немодулированным и характеризоваться затуханием.Аудиодемодуляция может быть реализована как в ЛН с непрерывнымтак и с импульсным излучением. Имеется несколько моделей ЛН отечественного производства, например, NR 900 EM, в которых для определениятипа соединений реализован основанный на «эффекте затухания» режим«20К». Но данный метод не дает достаточно надежных результатов.
Большинство ложных соединений достаточно надежно идентифицируются наоснове «эффекта затухания» с применением обычной частотной модуляциинепрерывного излучения.Тип излученияБольшинство моделей ЛН используют непрерывное излучение в формеузкополосного сигнала. В последнее время все большее применение находятЛН с импульсным режимом работы, имеющим ряд преимуществ. Преимущества заключаются в меньшем потребление средней мощности от аккумуляторных батарей при большой скважности периодических зондирующихимпульсов и в простоте демодулятора амплитудно-модулированного сигнала. Это объясняется следующими факторами.
В импульсном режиме приемник принимает сигналы с частотой, приемлемой для восприятия человеческого слуха и зрения, при выключенном на этих интервалах времени передатчике, что обеспечивает снижение габаритов и энергоемкости источниковпитания. С другой стороны, для использования эффекта затухания ЛН непрерывного излучения обязательно должен иметь в приемном тракте высококачественные усилители с небольшим уровнем шума и хороший демодулятор для обеспечения качественного выделения аудиосигнала. При импульсном излучении с частотой следования импульсов выше порога частотного диапазона слышимости для качественной демодуляции аудиосигналадостаточно иметь простейший демодулятор амплитудно-модулированногосигнала.Промышленные образцы ЛНИзмеритель вторичных полей (детектор нелинейных переходов) NR 900 EM(рис.
3.20) предназначен для поиска электронных устройств, содержащих полупроводниковые компоненты, независимо от их функционального состояния.Устройство обеспечивает возможность поиска радиомикрофонов, в томчисле с дистанционным управлением, микрофонных усилителей проводныхмикрофонов, средств негласного контроля информации инфракрасного иультразвукового диапазонов, средств звуко- и видеозаписи.177Энергетический потенциал локатора обеспечивает эффективный поискэлектронных устройств в ограждающих строительных конструкциях (пол,потолок, стены), в предметах интерьера и мебели.Рис.
3.20. Нелинейный локатор NR 900 EMОстронаправленная антенная система, широкий диапазон регулировокосновных параметров изделия обеспечивают высокую точность локализацииместоположения искомых устройств и облегчают проведение поисковых мероприятий.Одновременный прием второй и третьей гармоник зондирующего сигнала, визуальная индикация их уровней, а также режим выделения огибающейотраженного сигнала (режим «20К») позволяют оператору отличить сигналы,отраженные от полупроводниковых радиоэлементов, от сигналов естественных (коррозийных) нелинейных отражателей.Устройство обеспечивает возможность работы в условиях помех от сигналов сотовой связи стандарта GSM-1800.Применение совместно с изделием «NR 900 EM» комплекта зондовыхантенн с согласующим устройством позволяет обследовать труднодоступныеполости, в том числе экранированные.Дальность обнаружения штатного имитатора – не менее 0,7 м в режиме излучения максимальной мощности и максимальной чувствительности. В качестве имитатора используется полупроводниковый диод 2Д521А, размещенный взащитном кожухе.Индикация обнаружения – визуальная на четырехстрочном ЖКИ и звуковая – на головные телефоны.Устройство представляет собой портативный прибор, состоящий из антенной системы, передатчика и двух приемников, настроенных на удвоеннуюи утроенную частоты сигнала передатчика.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
