Принцип работы нелинейного локатора

1 2

Учебное пособие для студента по выполнению лабораторной работы по дисциплине «Инженерно-техническая защита информации».

Тема:

Оценка защищенности

Выделенного (ВП) помещения от утечки речевой

конфиденциальной информации

2007 г.

Лабораторная работа N

Название:Использование измерителя спектра вторичных полей (детектора нелинейных переходов) для поиска электронных устройств, содержащих полупроводниковые компоненты.

3. Цель работы

1. Изучение технических данных детектора нелинейных переходов (нелинейного раолокатора).

2. Изучение особенностей эксплуатации, подготовки прибора к работе, выполнению норм безопасности.

3.Осуществление реальной работы по определению источников с содержащих полупроводниковые компоненты.

4. Изучение технического описания детектора нелинейных переходов) для поиска электронных устройств, содержащих полупроводниковые компоненты «NR-m».

Нелинейные локаторы

Свойство электропроводящих материалов отражать радиоволны было положено в основу радиолокационного обнаружения. Этими свойствами в полной мере обладают электронные средства перехвата информации. Поскольку для опознавания объектов используются нелинейные свойства полупроводниковых схемных элементов, данный вид локации назвали нелинейной, а приборы - нелинейными локаторами. Появление нелинейных радиолокаторов позволило обнаруживать и отличать объекты, содержащие полупроводниковые элементы (полупроводниковые триоды, диоды и т.п.) от металлических элементов. Это позволяет существенно упростить поисковые мероприятия по обнаружению различных закладных устройств и других средств СТС.

Принцип работы нелинейных радиолокаторов основан на разнице “отклика” - переизлучения объектом гармоник падающего на него излучения первой гармоники нелинейного радиолокатора.

В зависимости от начинки объекта изменяется и величина (мощность) четных и нечетных гармоник переизлучаемого сигнала.

Принцип работы нелинейного локатора

В состав нелинейного локатора (НЛ) входят: передатчик, приемник, приемо-передающая антенная система, устройства индикации.

Принцип работы нелинейных радиолокаторов основан на разнице "отклика" - переизлучения объектом гармоник падающего на него излучения первой гармоники нелинейного радиолокатора.

На рис.1. показана схема нелинейного радиолокатора, работающего на 2-й и 3-й гармониках.

Рис.1. Схема работы нелинейного локатора

где 1. Антенна сигналов второй гармоники. 2. Антенна сигналов третьей гармоники. 3. Переизлучение сигналов второй гармоники. 4. Переизлучение сигналов третьей гармоники. 5. Излучающее антенное устройство нелинейного локатора, работающее на первой гармонике.

Большинство объектов, окружающих нас, являются "нелинейными". Вольт-амперная характеристика таких объектов графически выражается в виде прямой, т.е. она является линейной, как показано на рис.2а.

Полупроводниковые устройства имеют вольт-амперную характеристику, которая показана на рис.26. Графическое выражение их вольт-амперной характеристики асимметрично. Полупроводники генерируют ответный сигнал с большим количеством одинаковых гармоник исходного сигнала, таких, как вторая гармоника.

Металлические предметы, находящиеся в тесном контакте друг с другом, имеют вольт-амперную характеристику, показанную на рис.2.в. Это кривая линия (нелинейная характеристика), но в отличие от полупроводниковой характеристики, симметричная. Сила тока в этом случае не имеет прямой зависимости от подаваемого напряжения. Такие металлические предметы генерируют ответные сигналы с большим количеством непарных гармоник исходного сигнала, таких, как третья гармоника.

Рис.2а. Линейная характеристика. Гармоники отсутствуют.

В действительности идеализированные характеристики, приведенные на рис.2 а,б и в, никогда не реализуются полностью. Никакие характеристики не могут быть полностью симметричными или совершенно асимметричными, а поэтому полупроводники генерируют слабую третью гармонику на фоне сильной второй, в то время как металлические источники генерируют слабую вторую на фоне сильной третьей. Это маленькое несоответствие не может стать препятствием в определении с помощью системы нелинейной локации ответных сигналов полупроводниковых приборов и коррозионных диодов.

Эти условия используют на практике для определения содержания объекта (электронного или контактного).

Рис.26. Нелинейная асимметричная характеристика.

Четные гармоники (2, 4-я...) (полупроводники, транзисторы, диоды и пр.).

Рис.2в. Нелинейная асимметричная характеристика. Нечетные

гармоники (3, 5-я...) (переизлучения от металлических предметов).

Следует отметить, что теоретическая возможность приема и сравнения сигналов на 2-й и 3-й гармониках для ее реализации требует выполнения определенных, достаточно жестких технических характеристик, предъявляемых к схемам и конструкциям нелинейных радиолокаторов.

Так, для нелинейного локатора, анализирующего 2 и 3 гармоники, очень важно, чтобы приемные тракты были хорошо частотно изолированы и не влияли друг на друга, были откалиброваны и не оказывали взаимного влияния на работу друг друга.

Рынок нелинейных радиолокаторов в нашей стране представлен как зарубежными, так и отечественными устройствами (таблица 6.13 и 6.14), работающими как в непрерывном, так и импульсном режимах.

Способность локатора обнаруживать объекты, содержащие электронные компоненты, основана на следующем. Любые радиоэлектронные устройства (РЭУ) состоят из печатных плат с проводниками (антеннами), к которым подключены полупроводниковые элементы: диоды, транзисторы, микросхемы, представляющие для высокочастотного зондирующего сигнала локатора набор нелинейных отражателей (НО). В результате облучения на этих антеннах наводятся переменные ЭДС. Элементами с нелинейной вольтамперной характеристикой они преобразуются в высокочастотные сигналы кратных частот (гармоники), переизлучаемые в пространство. Переизлученный сигнал поступает на вход приемного устройства локатора, настроенного на частоты гармоник 2-го и 3-го порядка. По наличию в спектре принимаемого сигнала высших гармоник частоты собственного передатчика устанавливается факт присутствия в зоне зондирования любого РЭУ независимо от того, включено оно или выключено.

Помехами для нелинейного локатора могут быть отражения от соприкасающихся металлических поверхностей. При контакте таких слоев возникает полупроводниковый нелинейный элемент с неустойчивым «р-n» переходом. В физике полупроводников такое образование известно как металл-окисел-металл, а возникающий элемент называется МОМ-диод. МОМ-структура преобразовывает спектр зондирующего сигнала в частотный спектр, отличающийся от спектра сигнала, отраженного от электронного элемента. Различие обусловлено временной и механической нестабильностью МОМ-структуры и проявляется в соотношении уровней компонентов спектра, являющихся продуктами нелинейных преобразований второго и третьего порядка. Источником помех могут служить и радиопередатчики, работающие на частотах, близких или кратных частоте зондирующего сигнала.

Главное достоинство нелинейных локаторов - способность обнаруживать электронные схемы как во включенном, так и выключенном состоянии, недостаток - сравнительно большое число «ложных» обнаружений естественных нелинейных отражателей типа MOM.

Следует отметить, что теоретическая возможность приема и сравнения сигналов на 2-й и 3-й гармониках для ее реализации требует выполнения определенных достаточно жестких технических характеристик, предъявляемых к схемам и конструкциям нелинейных радиолокаторов.

Рынок нелинейных радиолокаторов в нашей стране представлен как зарубежными, так и отечественными устройствами (таблица 1 и 2), работающими как в непрерывном, так и импульсном режимах.(Приложение 1.)

Контрольное устройство 0.5 0.8 0.8 0.7 1.1

аппарата NR-900E

Р/мкф, 50х28х10 мм, 1.6 1.9 1.9 1.15 2.5

La-17 мм, f-418 MНz, металл.

Р/мкф, 28х18х11 мм, 1 1.9 1.9 1.05 1.9

La-77 мм, f-105.7 MНz, металл.

Р/мкф, 31х9х8 мм, 0.7 0.8 0.8 0.8 1.1

La-16 мм, f-410 MНz, металл.

Тлф. р/мкф - конденсатор, 0.8 1 1 1.3 3.1

f-101 MНz, металлич.

Тлф. р/мкф, 20х14х10 мм, 1.5 1.8 1.8 1 3.8

f-93 MНz, пластмасса