Главная
(495) 740-43-40
доб. 13-10
Регистрация

Нелинейные радиолокаторы и особенности их применения для поиска закладных устройств

25.11.2013

Нелинейные радиолокаторы и особенности их применения для поиска закладных устройств

Статья опубликована в журнале «Специальная техника №6», 2006г.

Лобашев А.К., к.т.н., доцент 

Нелинейный радиолокатор (НРЛ) пожалуй, наиболее «уважаемый» вид поисковой техники. Это обусловлено его «неповторимой» и уникальной способностью обнаруживать любые радиоэлектронные устройства в строительных конструкциях, предметах интерьера и т.д., что делает НРЛ абсолютно незаменимыми при проведении поисковых мероприятий. НРЛ обнаруживает нелинейные свойства полупроводников (ПП), имеющиеся в составе любых радиоэлектронных закладных устройств (ЗУ). Как известно, НРЛ может обнаруживать и определять местоположение любого электронного устройства, независимо от того включено оно или нет. При этом, часть специалистов по проведению поисковых работ дают очень высокую оценку этой технике, в то время как другие отзываются о них весьма сдержанно. Опыт применения НРЛ и преподавания тематики по данному направлению показывает, что основная причина «недопонимания» ценности данного прибора во многом заключается в «недостаточном» раскрытии некоторых «тонких» и важных, с нашей точки зрения, тактико-технических особенностей, которые во-многом и определяют успешность (или неуспешность) применения НРЛ для поиска ЗУ. Цель этой статьи - оказать содействие специалистам по проведению поиска в решении ряда вопросов, которые могут возникнуть при использовании НРЛ. 
Как известно, принцип работы НРЛ близок к принципу работы радиолокационных станций, широко применяемых для наблюдения различных объектов. При работе НРЛ излучает высокочастотный сигнал, который легко проникает во многие материалы, мебель, может проходить (с ослаблением) через внутренние перегородки помещений, бетонные стены и полы, отражается от исследуемой поверхности и принимается приемником НРЛ. Существенное отличие заключается в том, что если приемник радиолокационной станции принимает отраженный от объекта эхо-сигнал на частоте излучаемого сигнала, то приемник НРЛ принимает кратные гармоники гармоники отраженного сигнала (2f, 3f). Появление в отраженном сигнале этих гармоник обусловлено нелинейностью характеристик ПП, входящих в состав ЗУ. В результате нелинейного преобразования электрического сигнала, индуцируемого в элементах схемы ЗУ высокочастотным полем локатора, образуется сигнал, в спектре которого присутствуют кроме основной частоты и ее кратные гармоники с частотами 2f, 3f и т. д. Отметим, что так как амплитуда гармоник резко убывает с увеличением ее номера, то при работе НРЛ используют 2-ю и 3-ю гармоники. При этом, амплитуда во-многом гармоник зависят от характера нелинейности электрорадиоэлементов, входящих в состав ЗУ и мощности излученного электромагнитного поля.
Но наличие нелинейности характерно не только для ПП радиоэлектронных средств, но и для контактов между металлическими предметами с пленкой окислов на поверхности, т.н. МОМ (металл-окисел-металл) диодов например, ржавых прутьев в железобетонных плитах домов, которые приводят к появлению «ложных» сигналов. Поэтому выявление 2-й и 3-ей гармоник в отраженном сигнале не является достаточным условием обнаружения ЗУ.
«Условно» ПП соединения и МОМ-диоды можно представить следующим образом. Два одинаковых правильных куба совмещенных вместе - это будет ПП соединение. МОМ-диод - ложное соединение, больше похожее на две неравномерные фигуры, каждая из которых касается другой лишь в некоторых гладких местах.
Для понимания принципа работы НРЛ, представляется необходимым привести простейшие математические модели для ПП соединений и МОМ диодов. Отметим, что по структуре ПП соединения и МОМ-диоды различны по свойствам. ПП соединения имеют достаточно однородные свойства и в отличие от МОМ-диодов, их характеристики описываются достаточно «строгой» математической моделью. Приведенная ниже формула описывает вольт-амперные характеристики ПП диода, который является простейшей моделью нелинейного соединения:


Несмотря на большое различие среди ПП приборов, все они обладают достаточно «чистыми», предсказуемыми характеристиками. Для ПП соединений приведенная выше формула описывается кривой (Рис. 1). Для МОМ-диодов эта кривая «непредсказуема» и не может быть описана строгой формулой. Тем не менее, с определенной долей погрешности, вольт-амперную характеристику МОМ-диодов в большинстве случаев можно считать (рис. 2) достаточно симметричной. 



Уровень «чистоты» соединения, а значит и селекции сигналов от ПП и МОМ-диодов проявляется в различии значений принимаемых НРЛ сигналов гармоник. Так при облучении НРЛ ПП соединения возникает сильный сигнал второй и слабый сигнал третьей гармоник. МОМ-диод ведет себя иначе, имеет слабый сигнал на второй и сильный на третьей гармонике. Таким образом, сравнительный анализ уровней 2-й и 3-й гармоник позволяет оператору провести селекцию их источников. Применение НРЛ обеспечивает высокий процент обнаружения ЗУ, размещенных в различных укрытиях (например, в железобетонных стенах вероятность обнаружения ЗУ составляет 90-95%).
Отметим, что главное достоинство НРЛ - способность обнаруживать электронные схемы как во включенном, так и выключенном состоянии, недостаток - сравнительно большое число «ложных» обнаружений естественных нелинейных отражателей типа МОМ.
Основные тактико-технические характеристики нелинейных радиолокаторов и их особенности.
Рассмотрим основные технические характеристики НРЛ и их особенности, с точки зрения тактики применения локаторов. Как показывает практика, основными параметрами НРЛ являются:
• мощность и частота зондирующего излучения передатчика;
• режим работы;
• чувствительность приемника;
• направленные свойства антенной системы;
• точность устройств индикации;
• эргономические характеристики приборов.
Одним из важных особенностей для работы НРЛ имеет глубина исследуемого материала, которая в свою очередь зависит от характеристики «проникающей» способности излучающей волны, которая в свою очередь зависит от частоты и мощности НРЛ. С точки зрения выбора частоты НРЛ имеются два условия. С одной стороны, в силу увеличения затухания электромагнитной волны в среде распространения с повышением частоты, уровень мощности преобразованного отраженного сигнала тем выше, чем ниже частота НРЛ. Но с другой стороны, для излучений с более низкой частотой ухудшаются возможности НРЛ по «точной» локализации места нахождения ЗУ, так как при приемлемых размерах его антенны расширяется диаграмма направленности антенны НРЛ. Отметим еще один параметр НРЛ, на который сказываются его частотные характеристики. А именно, чем выше частота излучения прибора, тем меньше геометрические размеры антенной системы НРЛ, тем удобнее работа с прибором. 
Рассмотрим влияние мощности на работу НРЛ. Очевидно, что чем выше мощность излучения локатора, тем глубже проникает электромагнитная волна и тем больше вероятность и «дальность» обнаружения помещенной в укрытие закладки. Но с другой стороны, с учетом того, что работа НРЛ осуществляется в области сверхвысоких частот – СВЧ (приборы, предлагаемые в настоящее время, работают в частотном диапазоне 680-1000 МГц)., большая мощность излучения оказывает вредное воздействие на оператора.
Также, мощность излучения НРЛ в значительной степени определяет коэффициент преобразования (Kп) энергии зондирующего сигнала в энергию высших гармоник. С увеличением мощности излучения, возрастает значение Kп. Вместе с тем, как было отмечено ранее, повышение мощности улучшает характеристики НРЛ, но одновременно приводит к увеличению опасного воздействия на оператора. Поэтому, для решения задач увеличения дальности действия НРЛ, и эффективного осуществления работы прибора по локализации ЗУ в современных видах НРЛ применяют режимы с непрерывным и импульсным излучением. Так, средняя мощность НРЛ непрерывного излучения составляет от 0,3 до 3 Вт. Пиковая мощность импульсных НРЛ, составляет от 150 до 400 Вт, т.е. почти на 30 дБ превышает мощность приборов непрерывного излучения. Учитывая, что эффективность преобразования (Kп) определяется не средней мощностью излучения, а ее пиковым значением, дальность действия локаторов, работающих в импульсном режиме, оказывается выше, чем у приборов, работающих с непрерывным излучением (при прочих равных условиях).
В целом, передающие устройства локаторов, генерирующие зондирующий сигнал, характеризуются следующими основными тактико-техническими характеристиками:
• режимом работы (непрерывным или импульсным);
• пределами регулирования выходной мощности (дБ);
• частотой непрерывного излучения;
• частотой следования и длительностью радиоимпульса (мкс).
Чувствительность приемника в значительной степени определяется максимальная дальность действия НРЛ. Для современных приборов этот показатель составляет от минус 110 до минус 145 дБ. В целом, качество приемного устройства, регистрирующего переизлученные сигналы, отражается следующими показателями:
• частотами настройки (МГц) на регистрируемые гармоники (2, 2 и 3);
• реальной чувствительностью при определенном соотношении с/ш (дБВт);
• пределами регулирования чувствительности (дБ).
Основными параметрами антенной системы, излучающей зондирующие сигналы и принимающей переотраженные излучения на частотах высших гармоник, являются:
• коэффициент направленного действия (КНД);
• ширина главного лепестка диаграммы направленности по уровню половинной мощности (град);
• уровень подавления задних лепестков диаграммы направленности (дБ);
• коэффициент эллиптичности (для антенн с круговой поляризацией).
Тактико-технические показатели НРЛ во многом определяются качеством устройств индикации режимов работы и параметров сигналов. Большинство современных НРЛ оборудованы многосегментными (дисплейными) светодиодными индикаторами и звуковыми сигнализаторами переменного тона. Для повышения точности идентификации объекта в НРЛ предусматриваются режимы приема на частотах 2 и 3 гармоник зондирующего излучения, а также прослушивания сигналов, транслируемых ЗУ за пределы обследуемого помещения. 
Эргономические характеристики включают прежде всего массогабаритные показатели и удобство использования НРЛ.
Особенности тактики работы с локатором.
Знание тактико-тактических характеристик во многом определяют эффективность применения НРЛ. Отметим, что в целом, при выполнении поисковых мероприятий НРЛ оператор последовательно должен выполнить три основные функции: обнаружение, определение местоположения и идентификацию ПП. 
Отметим, что обнаружительная характеристика НРЛ нормируется только для свободного пространств. Причем, в условиях поиска ЗУ речь идет не столько о дальности, сколько о максимальной глубине обнаружения объектов в маскирующей среде. Оценка данного показателя ведется по уровню отклика, увеличивающегося при приближении к объекту, что позволяет определить местоположение ЗУ.
Необходимо отметить, что при работе на открытых площадях или в больших необорудованных помещениях импульсные локаторы могут обеспечить в несколько раз большую дальность обнаружения, чем непрерывные, что позволяет сократить время обследования. Вместе с тем, при работе в офисах максимальная дальность локаторов обоих типов практически не используется из-за насыщенности выделенных и соседних помещений электронной техникой и «контактными» помеховыми объектами. Реальная «необходимая» дальность в этих случаях составляет примерно 0,5 м для локаторов любого типа. Она регулируется оператором с учетом помеховой обстановки путем снижения мощности передатчика или загрубления чувствительности приемника до предела, позволяющего различать, от какого объекта пришел отклик. Дальность зависит от типа обнаруживаемого устройства (например: закладка с большей по длине антенной, как правило, обнаруживается на более значительном расстоянии) и условий его размещения (в мебели, за преградами из дерева, кирпича, бетона и т.д.).
Последовательно рассмотрим представленные ранее основные функции НРЛ и алгоритм их выполнения. Так, для решения первого этапа поисковых мероприятий - обнаружения ЗУ, оператору необходимо проделать следующие операции: 
• Включив НРЛ, обнаружить и по возможности устранить источники мешающих сигналов. 
• Установить максимальный уровень чувствительности приемного устройства и максимальный уровень мощности передатчика зондирующего сигнала;
• Провести контроль помещения на наличие мощных помеховых объектов, как «коррозийных», так и электронных (в основном электронная оргтехника и радиоаппаратура), путем сканирования ограждающих конструкций и предметов интерьера с расстояния примерно 1 м. При этом, назначение объектов должно быть точно установлено и они должны быть либо удалены из помещения, либо не приниматься во внимание при дальнейшем поиске. Следует учитывать, что эти помеховые объекты могут находиться в соседних комнатах и на других этажах, которые при необходимости и возможности целесообразно осмотреть.
• После удаления из комнаты источников «мощных» помех повторить осмотр стен, потолков, мебели и приборов с расстояния 20 см и меньше. В ходе осмотра отметить подозрительные зоны.
Решение второго этапа поисковых мероприятий - определение местоположения ЗУ осуществляется путем оценки уровня и пеленга сигнала отклика. Под пеленгом понимается направление, соответствующее максимальному уровню принимаемого сигнала. Следует учитывать, что зондирующие и отраженные сигналы переотражаются близлежащими объектами. Эффективными рефлекторами являются зеркала, металлические плиты, сетки, арматура и т.д. При их облучении можно регистрировать переотраженные сигналы от нелинейных отражателей, находящихся, в том числе за спиной оператора. Для определения точного местоположения ЗУ необходимо:
• снизить уровень излучаемой мощности и чувствительность приемника;
• перемещая антенну около подозрительных зон, анализировать показания светового индикатора и частоту тонального сигнала в головных телефонах;
• определить направление прихода отраженного сигнала максимального уровня, взять пеленг по ориентации антенны;
• определив точное местоположение, приступить к идентификации объекта.
Для исключения ошибки при сравнении показаний индикаторов необходимо по мере достижения любым из светодиодных столбцов максимальной высоты уменьшать чувствительность приемника или снижать мощность передатчика так, чтобы засвеченный шлейф не доходил на один-три сегмента до предела шкалы.
Наконец, для решение третьего этапа поисковых мероприятий - идентификации МОМ диодов и ПП существует ряд методов, позволяющих достигать высокого практического эффекта.
В приборах, принимающих сигналы отклика одновременно на второй и третьей гармониках зондирующего сигнала, в качестве первого (и основного) шага по идентификации объекта применяется методика сравнения уровней сигналов на выходах обоих трактов приема. При облучении ПП соединения возникает сильное переотражение на частоте 2-ой гармоники и слабое на частоте 3-ей. МОМ-диод ведет себя иначе, создавая сильное переотражение на 3-ей и слабое на 2-ой гармониках.
В качестве второго шага по идентификации МОМ диодов и ПП в ряде НРЛ предусмотрена возможность «прослушивания» демодулированных сигналов гармоник, позволяющая идентифицировать объект, используя эффект изменения уровня шума. По мере приближения НРЛ к ПП отмечается значительное понижение уровня шума, достигающего минимума непосредственно над объектом. При облучении МОМ - диодов этот эффект практически не наблюдается (Рис.3).


Однако существуют «ложные» соединения, также снижающие уровень шума, как ПП. Поэтому, в качестве третьего шага по идентификации ПП (МОМ- диода) рекомендуется произвести механическое воздействие на подозрительное место. На практике механическое воздействие осуществляется методом «простукивания». Любое механическое воздействие приводит к изменению геометрии МОМ-диода, и его преобразующих свойств. При этом, в преобразованном сигнале ясно прослушивается частота простукивания. Уровень сигнала при «простукивании» может быть минимальным, поэтому достаточно легкого постукивания рукой по обследуемой поверхности. Данная операция позволяет более точно идентифицировать объект.
В некоторых моделях импульсных НРЛ предусмотрен четвертый метод идентификации - режим «20К», предусматривающий выделение огибающей переизлученного сигнала, получивший название по частоте следования зондирующих импульсов, равной 20 кГц. При этом, звуковой сигнал, полученный при детектировании переизлучений от ПП, лежит за пределами восприятия человеческого уха. При неустойчивом МОМ-контакте не все зондирующие импульсы переотражаются, т.е. выделяется огибающая, соответствующая более низкой частоте, слышимой в наушниках.

Основные тенденции совершенствования нелинейных радиолокаторов

Изучение мнения слушателей учебных центров и пользователей НРЛ показывает, что для успешной работы с НРЛ, не «последнее» место занимает изучение основные тенденции совершенствования НРЛ и «правильный» выбор аппаратуры для работы. В этой связи отметим, что как показывает проведенный анализ, современные виды НРЛ включают в себя достаточно много новых инженерных решений, которые делают поиск более точным и эффективным. Назовем основные тенденции по совершенствованию НРЛ. 
Применение автоматической регулировки мощности передающего устройства НРЛ, которое может обеспечивать динамичное регулирование уровня выходного сигнала, не допуская перегрузки приемного тракта.
Применение цифровых приемопередающих устройств НРЛ с синтезаторами, которое обеспечивает со одной стороны стабильность частоты и автоматический поиск «чистых» рабочих частот в широком диапазоне рабочих частот.
Применение в НРЛ конструкции с круговой поляризацией антенны, которое устраняет необходимость нескольких «проходов» над исследуемой поверхностью и снижает риск пропустить ЗУ из-за неправильной ориентации антенны.
Применение единой «эргономичной» облегченной конструкции НРЛ, включающая приемопередающее устройство, антенну и дисплей, объединенных с раздвижной штангой. В при этом, в лучшем случае желательно, чтобы конструкция легко складывалась, обеспечивая ее компактность и мобильность.
Передача по одному кабелю всех сигналов передачи, приема и цифрового управления дисплеем с прокладкой кабеля внутри конструкции НР, что устраняет необходимость каких-либо дополнительные соединений компонентов НРЛ перед началом работы. 
Применение легких и компактных аккумуляторных батарей и «быстрых» зарядных устройств.
Применение в НРЛ беспроводных наушников, обеспечивающих прослушивание принимаемых сигналов без проводного подключения к НРЛ.

В заключении отметим, что данная статья безусловно не претендует на полное освещение всех проблем, связанных с применение НРЛ, но заостряет внимание на вопросах, которые, с нашей точки зрения требуют дополнительного изучения. Представленный материал прошел «апробацию» среди слушателей учебных центров, и как показал анализ мнений слушателей, является весьма полезным дополнением к изучению тематики, связанной с НРЛ и соответственно повышает эффективность поиск ЗУ.

Литература
1. Хорев А.А. Защита информации от утечки по техническим каналам. Ч. 1. Технические каналы утечки информации. Учебное пособие. – М.: Гостехкомиссия России, 1998.
2. Барсуков В. Блокирование технических каналов утечки информации //Jet Info. Информационный бюллетень. 1998. № 5–6. С. 4-12.
3. Хорев А.А. Классификация и характеристика технических каналов утечки информации, обрабатываемой ТСПИ и передаваемой по каналам связи // Специальная техника. 1998. № 2. Май-июнь. С. 41-46.
4. Хорев А.А. Технические каналы утечки акустической (речевой) информации // Специальная техника. 1999. № 1. Март-апрель. С. 48-55.
5. "Шпионские штучки" и устройства для защиты объектов и информации: Справочное пособие. - СПб.: Лань, 1996. 
6. НПО «Защита информации». Каталог 2005 г.
7. НПО «НЕЛК» Каталог 2005г.
8. НПО «Смерш Техникс». Каталог 2004 г.
9. ЦБИ «МАСКОМ». Каталог 2005 г.
10. Лобашев А.К., Лосев Л.С. «Современное состояние и тактические возможности применения индикаторов электромагнитных излучений». Специальная техника, №6, 2004г.
11. Бузов Г.А.., Лобашев А.К., Лосев Л.С. «Легальные жучки»: суровая реальность и меры противодействия». Специальная техника, №1, 2005г.
12. Бузов Г.А.., Лобашев А.К., Лосев Л.С. Современный взгляд на решение проблемы применения «легальных жучков». «Защита информации. Инсайд» , №2, 2005г.
13. Бузов Г.А.., Лобашев А.К., Щербаков Д.А. «Особенности обнаружения и идентификации закладных устройств с помощью «OSCOR-5000». Специальная техника, №4, 2005г.
14. Бузов Г.А.., Лобашев А.К., Щербаков Д.А. «Применение «OSCOR-5000» - проблемы и решения». «Защита информации. Инсайд» , №4, 2005г.
15. Бузов Г.А.., Лобашев А.К. «Практика применения универсальных технических средств для предотвращения утечки акустической информации из помещений». Специальная техника, №5, 2005г.
16. Бузов Г.А.., Лобашев А.К. Концептуальные основы подготовки специалистов по информационной безопасности». «Защита информации. Инсайд» , №6, 2005г
17. Лобашев А.К. «Дифференциация поисковых подходов при выявлении службами безопасности закладных устройств». «Защита информации. Инсайд» , №5, 2006г.
18. Лобашев А.К. «Нелинейные радиолокаторы и особенности их применения для поиска закладных устройств» Специальная техника, №6, 2006г.
19. Кондратьев А.В., Нагорный С.И., Донцов В.В., Лобашев А.К. «Особенности выбора измерительного прибора для автоматизированных программно-аппаратных комплексов, предназначенных для исследования ПЭМИН» Специальная техника, №2, 2007г.. 
20. Вепрев С.Б., Кочуров А.М., Лобашев А.К «Совершенствование подготовки специалистов по информационной безопасности в учебных центрах на основе E-learning технологий» «Защита информации. Инсайд» , №1, 2007г.







Возврат к списку

Ближайшие курсы по данной теме:

Скачать заявку на обучение

ОБЩЕЕ РАСПИСАНИЕ КУРСОВ
Яндекс.Метрика