Сетевые помехоподавляющие фильтры

Внешний вид некоторых фильтров приведен на рис. 2.9.

Действие высокочастотных фильтры на основе помехопоглощающих материалов основано на использовании особых свойств некоторых композиционных материалов, отличающихся существенной зависимостью их диэлектрических и магнитных потерь от частоты.

Как известно, в линиях передачи или фидерах в качестве изолирующих материалов используют диэлектрики с малыми потерями. В рассматриваемых же фильтрах в качестве диэлектрика используют материалы, диэлектрические и магнитные потери которых существенно возрастают в области частот, превышающих частоту среза фильтра (например, для коаксиального 50 – омного фильтра f ср ≈10 МГц).

Применение фильтров из помехопоглощающих композиционных материалов позволяет эффективно подавлять помехи в области частот, где обычные фильтры с сосредоточенными параметрами уже непригодны (например, в диапазоне от сотен МГц до десятка ГГц).

При другом способе применения помехопоглощающих композиционных материалов на изолированный или неизолированный провод надевают специальные гибкие трубки из материала с частотно-зависимой магнитной проницаемостью.

Сравнивая такие трубки с используемыми для тех же целей ферритовыми шайбами, можно отметить следующее. С одной стороны, на частотах ниже 10 МГц (из-за меньшей магнитной проницаемости) трубки обеспечивают несколько меньшую степень подавления помех. Однако с другой стороны, на высоких частотах (порядка 100 МГц и более), обеспечиваемое магнитными трубками затухание становится более значительным благодаря отсутствию у них насыщения и резонансных свойств.

Поскольку эквивалентная магнитная проницаемость трубки равна примерно 10, индуктивность провода, заключенного в такую трубку, начинает вести себя как одноэлементный фильтр. Концентрация магнитного поля провода главным образом в материале трубки, увеличивает вносимую в цепь индуктивность.

Несомненным, с точки зрения защиты информации главным, другим достоинством магнитных трубок является отсутствие нежелательных электромагнитных излучений от провода, заключенного в такую трубку. При применении шайб такие излучения возникают из-за неизбежных зазоров между деталями. Магнитные трубки используют в качестве ФНЧ для шин питания, при этом существенно, что у них не возникает насыщения ни при постоянном, ни при переменном токе.

Кольца из марганцовисто-цинковых ферритов, рис.2.10, лучше всего применять для фильтрации наводок с частотами до 40 МГц, кольца из никель-цинковых ферритов с умеренной магнитной проницаемостью наиболее эффективны для подавления наводок на частотах до 200 МГц. На частотах больше 200 МГц наиболее целесообразно применять кольца из никель-цинковых ферритов с низкой магнитной проницаемостью.

Полное сопротивление проводника можно повысить, увеличив длину и толщину ферритовых колец, размещая вдоль проводника несколько колец или пропустив его сквозь кольцо несколько раз. При необходимости фильтрации нежелательных сигналов в нескольких сигнальных проводах необходимо пропустить сквозь ферритовое кольцо все сигнальные провода для образования синфазного фильтра.

При еще одном способе, на изолированный или неизолированный провод надевают специальные гибкие трубки из композиционного материала с частотно-зависимой магнитной проницаемостью.

Сравнивая такие трубки с ферритовыми шайбами, можно отметить следующее. С одной стороны, на частотах ниже 10 МГц (из-за меньшей магнитной проницаемости) трубки обеспечивают несколько меньшую степень подавления помех. Однако, с другой стороны, на высоких частотах (порядка 100 МГц и более), обеспечиваемое магнитными трубками затухание становится более значительным, благодаря отсутствию у них насыщения и резонансных свойств.

Поскольку эквивалентная магнитная проницаемость трубки равна примерно 10, индуктивность провода, заключенного в такую трубку, начинает вести себя как одноэлементный фильтр. Концентрация магнитного поля провода, главным образом, в материале трубки, увеличивает вносимую в цепь индуктивность.

Несомненным, а с точки зрения защиты информации главным, достоинством магнитных трубок является отсутствие нежелательных электромагнитных излучений от провода, заключенного в такую трубку. При применении шайб, такие излучения возникают из-за неизбежных зазоров между деталями. Магнитные трубки используют в качестве ФНЧ для шин питания; при этом существенно, что у них не возникает насыщения при постоянном и переменном токе.

Разделительные трансформаторы. Такие трансформаторы должны обеспечить развязку первичной и вторичной цепей по сигналам наводки. Проникновение наводок во вторичную обмотку объясняется наличием нежелательных резистивных и емкостных цепей связи между обмотками.

Для уменьшения связи обмоток по сигналам наводок часто применяется внутренний экран, выполняемый в виде заземленной прокладки или фольги, укладываемой между обмотками. С помощью этого экрана наводка, действующая в первичной обмотке, замыкается на землю.

Средства развязки и экранирования, применяемые в разделительных трансформаторах, обеспечивают максимальное значение сопротивления между обмотками и создают для наводок путь с малым сопротивлением из первичной обмотки на землю. Это достигается обеспечением высокого сопротивления изоляции соответствующих элементов конструкции (тысячи МОм) и незначительной емкостью между обмотками. Применение в разделительных трансформаторах специальных средств экранирования позволяет существенно (более чем на 40 дБ) уменьшить уровень наводок во вторичных цепях.

Фильтры помехоподавляющие типа ФСПП – на основе электродинамических замедляющих структур представлены на рис.2.11. ФСПП предназначены для организации ввода высокочастотных цепей в защищаемые и экранированные сооружения, помещения, камеры, контейнеры и т.п. Фильтры ФСПП, однопроводные и многопроводные, обеспечивают подавление электромагнитного поля на (30…100) дБ, в диапазонах частот от 0,02 до 100000 МГц.

На рис. 2.12 представлен воздуховодный фильтр, предназначенный для защиты воздуховодов экранированных помещений.

Фильтр ФВ обеспечивает затухание электромагнитной энергии до 100 дБ в диапазоне частот от 0 до 100 ГГц.

На рис. 2.13 представлен трубопроводный фильтр, предназначенный для подавления наводок распространяющихся через трубы подачи жидкостей и газов в защищаемые помещения.

Номенклатура размеров фильтров ФТ рассчитана на любое сечение трубопроводов. Фильтры ФТ обеспечивают затухание электромагнитной энергии до 100 дБ в диапазоне частот от 0 до 100 ГГц.

2.2.6. Специальные помещения

Специальные помещения исполняются, как правило, без окон, имеют автономную систему электропитания, экранируются. При строительстве возможно применение экранирующих материалов – шунгитобетона или бетона с электропроводящим наполнителем. Стены помещений могут отделываться гибкими экранами, например тканными коврами из аморфных материалов или электропроводящими тканями. В качестве экранирующей ткани возможно применение различных углетканей или металлизированных пленок.

С внутренней стороны помещение облицовывается конструкционным радиопоглощающим материалом для предотвращения образования стоячих электромагнитных волн с частотами более 1 ГГц и для создания более комфортной экологической обстановки. В качестве радиопоглощающих материалов могут быть использованы специализированное пеностекло различных марок, ферритовые радиопоглощающие покрытия., например металлические листы с наклеенными на них ферритовыми плитками. На внешнюю поверхность ферритового покрытия наклеиваются несколько слоев радиопоглощающих матов, выполненых из базальтовых волокон с определенным количеством полупроводящих нитей. Для экранирования помещений также применяют главным образом оцинкованную листовую сталь и сетки из тонкой медной проволоки или тонкие медные листы. В зависимости от требуемой эффективности экранирования экраны исполняют однослойными и многослойными.

Двери помещений, аппаратурных шкафов и стоек, а также крышек для съемных панелей оборудуют электромагнитными уплотняющими гребенчатыми прокладками, Иногда с пневматической герметизацией, с целью обеспечения более плотного контакта с дверным проемом. Если имеются окна, они оборудуют токопроводящими стеклами, на вентиляционные отверстия устанавливают экранирующие сетки. Экранированные помещения, как правило, имеют автономную систему электропитания или оборудованную защитными фильтрами.

2.2.7. Маскировка от средств РЛР

Для маскировки от средств радиолокационной разведки объектам разведки придают специальные малоотражающие формы, а также используют конструкционные материалы и покрытия с хорошими поглощающими свойствами. Отражающая способность этих материалов и покрытий должна быть очень низкой, в отличие от материалов экранов. Одним из способов радиомаскировки является управление отражением радиоволн.

Теоретически и практически установлено, что резкое уменьшение эффективной площади рассеивания (ЭПР) характерно для тел с малыми радиусами кривизны и без резких изломов поверхности. Чем лучше аэродинамическая форма объекта, тем меньше его ЭПР.

Дальнейшее снижение ЭПР достигается применением радиолокационных покрытий. По принципу взаимодействия с электромагнитной волной поглощающие материалы противорадиолокационных покрытий разделяют на градиентные и интерференционные.

Поверхностное волновое сопротивление градиентного покрытия равно волновому сопротивлению свободного пространства: маскируемые от РЛР объекты всегда располагаются в дальней зоне излучения. Для покрытий подбираются или создаются такие материалы, диэлектрическая и магнитная проницаемость которых близка к единице. Поглощение энергии плоской волны улучшается с ростом проводимости и магнитной проницаемости. Поэтому в поглощающих материалах используют наполнители из графитового порошка и (или) из порошков феррита, карбонильного железа, частицы которых изолированы друг от друга изоляционным материалом. Однослойные покрытия, выполненные из таких материалов, эффективны для волн метрового и дециметрового диапазонов. Для поглощения волн сантиметрового диапазона применяют, созданные на основе материалов с такими наполнителями, многослойные покрытия, например из пенополистирола, с изменяющейся концентрацией поглотителя (отсюда термин «градиентные»). Здания и сооружения создают из материалов на основе бетонов с примесью графита. Материалы делаются пористыми и зернистыми с градиентом размера зерен, направленным наружу. Чтобы увеличить площадь соприкосновения покрытия с падающей волной, изготавливают покрытия с так называемыми «геометрическими неоднородностями». Для таких покрытий характерны периодически повторяющиеся неровности в виде пирамид или конусов. Используемые покрытия поглощают до 99% энергии падающей электромагнитной волны.

В интерференционных радиопоглощающих покрытиях чередуются диэлектрические и проводящие пленки, способные хорошо отражать электромагнитные колебания. Свойства пленок подбираются так, чтобы в результате интерференции падающих и отраженных волн происходило их взаимное ослабление. Падающая волна многократно отражается от границы раздела двух сред «покрытие-объект» и частично поглощается в веществе покрытия (в состав интерференционных покрытий входят ферромагнетики с примесями сажи в качестве поглотителя).

Интерференционные покрытия являются не столь громоздкими как градиентные. Однако по своему принципу действия эффективны в узком диапазоне частот, что ограничивает их практическое применение. Характерная особенность интерференционных покрытий состоит в том, что коэффициент отражения существенно зависит от угла падения волны.

В связи с улучшением аэродинамической формы современных летательных аппаратов оказалось возможным наносить покрытие лишь на те части объекта («блестящие точки»), которые дают максимум отражения. На самолете это стыки и резкие переходы (действующие как уголковые отражатели), воздухозаборники и другие отверстия, значительные по площади участки поверхности малой кривизны, острые кромки. Для наземных объектов требования к снижению их ЭПР менее жесткие, так как целью снижения ЭПР в этом случае является маскировка важных объектов под фон окружающей среды.

Задачей управления параметрами вторичного (рассеянного) поля является изменение свойств цели, как переизлучающего источника, в такой степени, чтобы в нужном направлении получить минимум переизлученной энергии.

Один из способов управления сводится к подключению комплексной нагрузки к отражающему объекту. Этот способ имеет некоторое сходство со способом уменьшения ЭПР с помощью противорадиолокационных покрытий. Принципиальное его отличие заключается в том, что для изменения отражающих свойств цели используется подключение комплексной нагрузки к локальной области, размеры которой значительно меньше размеров всего отражающего объекта. Нагружаемая область в частном случае может представлять собой щель с сосредоточенной или распределенной комплексной нагрузкой.

Изменение параметров комплексной нагрузки может достигаться подключением сосредоточенных или распределенных реактивностей, реализуемых в виде различных полостей (например, кольцевых щелей).

Практическое управление характеристикой переизлучения самолета может быть достигнуто с помощью колебательного контура, создаваемого металлическими полосами, наклеенными или напыленными на обшивку. Поверхность самолета сначала покрывается изоляционным материалом, а потом на нее наносятся металлические полосы. Ориентируются и соединяются эти полосы различным образом, с тем, чтобы получить воздушный конденсатор, емкость которого мало зависит от поляризации падающей волны.

Для создания пассивных помех используются переизлучатели типа дипольных отражателей, применяемые в массовых количествах. Как правило дипольные отражатели образуют облако, которое, однако, не меняет электрических свойств среды, поскольку расстояние между диполями в облаке существенно больше длины волны. В таких условиях действие пассивных помех сводится к образованию маскирующего фона и в этом смысле они аналогичны шумовым помехам.

Основу дипольного отражателя (диполя) с наносимым на нее проводящим слоем составляет бумага, стекловолокно или капрон. Возможно также изготовление диполей из металлической фольги. Длина диполей и их толщина выбираются так, чтобы обеспечивалось эффективное рассеивание радиоволн в широком диапазоне частот. Обычно длина диполя равна половине длины волны подавляемой РЛС. Вместе с тем применяют диполи с длиной существенно превышающей длину волны РЛС.

Дипольные отражатели обычно комплектуются в пачки. Облако, получающееся после раскрытия сбрасываемой, например, с самолета пачки, создает отраженный сигнал, наблюдаемый на экране индикатора кругового обзора в виде яркого пятна. Если сбросить достаточно большое количество пачек, то на индикаторе образуются полосы значительной протяженности.

Для создания пассивных помех со стороны земной поверхности также используются элементарные цели с большой ЭОП и широкой диаграммой обратного рассеяния (зависимость ЭОП от направления на облучающую РЛС у которой передатчик и приемник совмещены). Изготавливаться элементарные цели могут в форме полуволновых вибраторов, уголковых отражателей, металлических шаров, пластин и конусов.

Наиболее полно предъявляемым к искусственным целям требованиям отвечают уголковые и линзовые отражатели. Уголковые отражатели имеют наибольшее значение ЭОП при относительно малых размерах и малую зависимость ЭОП от направления облучения. Эти свойства определяются ходом лучей в уголке, отражаются почти строго в обратном направлении при изменении угла падения в широких пределах.

Отражатель с треугольными гранями дает в 9 раз меньшее значение ЭОП при равных условиях по сравнению с уголком, имеющим квадратные грани. Однако он обладает почти вдвое более широкой диаграммой обратного рассеяния. Кроме того указанные свойства уголков реализуются при соблюдении точной перпендикулярности граней, что легче обеспечивается в уголке с треугольными краями, имеющем более жесткую конструкцию. Все это определяет преимущественное применение именно этого типа уголков. Один уголоковый отражатель переизлучает энергию в пределах только одного квадранта. Объединяя уголки в октеты, можно получить искуственную цель, переизлучающую энергию в любых направлениях

Широко применяются также линзовые отражатели, представленные на рис 2.14 имеющие большое значение ЭОП и широкую диаграмму обратного рассеяния.

Линза представляет собой сплошной шар, выполненный из диэлектрического материала с проницаемостью, увеличивающейся к центру шара. Закон изменения диэлектрической проницаемости выбирается таким, чтобы обеспечивалясь фокусировка пучка падающих параллельных лучей в точке, которая находится на поверхности, противоположной стороне входа лучей. На этой поверхности располагается экран, отражающий падающий луч в строго обратном направлении. Размер экрана влияет на ширину диаграммы обратного рассеяния: с увеличением угла, охватываемого экраном, растет и ширина диаграммы, однако этот рост замедляется при увеличении угла свыше 90º.

2.3 Радиомаскировка активная

2.3.1 Помехи. Как уже отмечалось выше, традиционные способы радиомаскировки, основанные на экранировании, регламентации работ на излучение и т.д. не всегда решают все проблемы скрытия радиоэлектронных систем и средств от радиоэлектронных разведок. Достаточные показатели незаметности РЭС не обеспечиваются и выбором географического расположения объекта: в любом случае маскируемые средства доступны разведке из космоса, а зачастую и разведке при помощи портативных технических средств. В таких случаях, как альтернатива пассивным видам маскировки, и как возможное их дополнение, применяется активная радиотехническая маскировка (АРТМ).

Термин АРТМ, как он понимается в настоящее время, означает противодействие радио- и радиотехническим разведкам путем создания специальных полей помех, затрудняющих несанкционированный прием сигнала средством радиотехнической разведки и выделение сообщений средством радиоразведки. Определение не полно без существенно важного ограничения: помехи при активной радиотехнической маскировке не должны мешать работе маскируемых систем, т.е. не должны снижать показатели их эффективности и качества ниже некоторого приемлемого уровня. Активные помехи средствам радиоперехвата формируются передатчиками, устанавливаемыми на земле или на летательных аппаратах и кораблях. С целью защиты кабельных линий связи и объектов применяется электромагнитное зашумление окружающего их пространства в требуемом частотном диапазоне. с использованием специальных генераторов.

РЛС, работающим в режиме обзора, создаются непрерывные активные шумовые и импульсные помехи. Результатом действия активных шумовых помех является маскировка полезных сигналов в некотором телесном угле и определенном интервале дальностей. Вследствие этого существенно ухудшаются характеристики обнаружения РЛС, их разрешающая способность и точность определения координат и параметров движения цели. Источниками пассивных помех для РЛС могут быть радиолокационные ловушки и ложные цели (например, выбрасываемые металлические полоски), имитирующие или маскирующие радиоконтрастные объекты.

По характеру воздействия на разведывательные РЭС различают маскирующие и имитирующие пассивные и активные помехи. Маскирующие помехи затрудняют обнаружение и опознавание полезного сигнала. Имитирующие помехи предназначаются для внесения ложной информации в подавляемое РЭС. Эти помехи являются подделкой под полезный сигнал. Иногда имитирующими помехами осуществляется перегрузка разведываемых информационных каналов РЭС, вследствие чего снижается аппаратурная пропускная способность приемников разведки, и часть полезной информации теряется.

Поскольку структурные признаки (или более длинно, признаки, определяющие структуру сигнала) измеряются приемником средств разведки на фоне помех, неизбежны случайные ошибки измерения и, как следствие, ошибки идентификации разведываемого сигнала. Условная вероятность правильного вскрытия структуры сигнала, при условии, что он обнаружен, обратно пропорциональна структурной сложности применяемого сигнала помехи.

Приемник разведки запрограммирован (ассоциирован) к действию по заранее составленной программе (шаблону). Программа задается с учетом данных полученных в процессе РЭБ, либо агентурным путем. Так как заведомое знание параметров разведываемого сигнала (для радиоразведки - частотно-временных характеристик передатчиков, для разведки ПЭМИН - структуры излучений разведываемых средств, географического расположения и т.д.) значительно упрощает задачу перехвата, задачей противодействия является также скрытие этих параметров от всех направлений разведывательной деятельности, а также применением сигналов с изменяющейся в процессе работы структурой и значением параметров.

Процесс распознавания (идентификации) сигнала состоит в следующем. Прежде всего, на основе априорного описания множества сигналов, с которыми может работать разведывательный приемник, вводится упорядоченное множество (система) их признаков. В пространстве возможных значений каждого признака строятся границы, разделяющие области возможных значений признаков различных сигналов. Затем устанавливается решающее правило распознавания (идентификации) сигнала. Более сложная ситуация возникает тогда, когда области значений признаков разных сигналов пересекаются, а сами признаки определяются с ошибками.

Задача радиоэлектронного противодействия, в случае использования активных помех, увеличить процент ошибки в процессе идентификации защищаемого сигнала разведывательным приемником. Чтобы исключить возможность фильтрации, имитирующий сигнал помехи незначительно отличается от полезного по несущественным (неинформативным) имитируемым параметрам. В то же время информационный параметр искажается значительно. Под информационным здесь понимается параметр, который измеряется в подавляемом РЭС.

В зависимости от ширины спектра различают помехи заградительные и прицельные. Ширина спектра заградительных помех во много раз превышает полосу пропускания приемника подавляемого РЭС. Прицельная помеха имеет спектр, ширина которого согласована с полосой пропускания приемника. Спектральная плотность прицельной помехи больше, чем помехи заградительной. Однако применение прицельных помех требует весьма точной разведки несущих частот РЭС.

Маскирующие и имитирующие помехи могут быть аддитивными и мультипликативными (модулирующими). Первые препятствую правильному приему полезных сигналов вследствие добавления сигнала помехи к полезному. Мультипликативные помехи осуществляют паразитную модуляцию полезного сигнала и тем самым искажают его параметры (амплитуду, фазу, частоту, поляризацию).

Шумовые помехи формируются генераторами случайных и псевдослучайных сигналов (чисел). К случайным относят сигналы значение которых в любой момент времени определить невозможно, к псевдослучайным относят сигналы близкие по своим характеристикам к случайным, но являющиеся периодическими, мгновенные значения которых в любой момент времени хотя бы в принципе, но можно определить.

В качестве источника случайного процесса, для формирования шумовых сигналов, могут использоваться, например, флуктуации электронов в шумовых диодах, в составе генераторов псевдослучайного сигнала, рис. 2.16, первичный источник случайного процесса отсутствует, а формирование сигнала происходит по заранее заданному алгоритму.

В составе генераторов псевдослучайного сигнала первичный источник случайного процесса отсутствует, а формирование сигнала происходит по заранее заданному алгоритму, например, как это показано на рис.2.17, на базе рекуррентной линии задержки.

Количество ячеек (Т1…Т N) регистра сдвига (РС) и структура узла усложнения (УУ), состоящего из схем сложения по модулю два (М2), рассчитываются таким образом, чтоб на выходе формирователя получить равновероятную последовательность с примерно равным количеством посылок разной полярности (1 и 0) и примерно равной знакопеременной. Спектр частот формируемого шумового сигнала определяется тактовой частотой (f _такт) опорного генератора.

Несмотря на основное достоинство случайных сигналов – непредсказуемость, требуемые спектральные характеристики шума в генераторах случайных сигналов достаточно трудно реализуемы. Хорошо разработанная теория псевдослучайных сигналов позволяет конструировать относительно простые генераторы псевдослучайного шума, поэтому многие широко применяемые способы получения «шумового» сигнала на самом деле формируют псевдошумовой сигнал. По ряду своих частотных и временных параметров псевдошумовой сигнал близок к действительно шумовому. При неограниченном росте периода псевдослучайного сигнала его характеристики стремятся к близкому ему по структуре случайному сигналу. На самом деле псевдошумовой сигнал в значительной степени детерминированный, другими словами, имеющий существенные внутренние корреляционные связи. Фактически, детерминированность сигнала оказывается даже полезной, поскольку облегчает его параметризацию и стабилизацию. Псевдошумовая помеха успешно используется в качестве защиты в случаях, когда перехват речевой информации ведется без применения методов корреляционной обработки принимаемой смеси информативный сигнал – шум. При применении же относительно несложных методов корреляционной обработки, такой «шум» может быть почти всегда полностью подавлен.

2.3.2. Активное подавление РЛС

Маскирование шумовыми помехами. Эффективность подавления РЛС по энергетическому критерию оценивается коэффициентом подавления. При действии на РЛС шумовых помех уменьшается вероятность правильного обнаружения и возрастает вероятность ложной тревоги.

Под коэффициентом подавления шумовым сигналом РЛС, работающей в режиме обзора, понимается минимальное необходимое отношение мощности сигнала помехи к мощности полезного сигнала на входе приемника РЛС, в пределах полосы пропускания его линейной части, при котором вероятность правильного обнаружения сигнала и ложной тревоги принимают критические значения, задаваемые с учетом необходимой степени подавления РЛС.

При наличии макета РЛС определение коэффициента подавления и рациональных параметров помехи (ширина спектра, уровень ограничения, коэффициент модуляции, индекс частотной модуляции и др.) проводится опытным путем. Для выполнения эксперимента, кроме макета РЛС, необходимо иметь источник полезных сигналов, измерители мощности и набор передатчиков помех. На вход приемного устройства РЛС подается полезный сигнал и фиксируется его мощность. Затем туда же подводится помеха, мощность которой увеличивается до тех пор, пока на экране РЛС отметка цели не скроется в шумовом фоне. Пороговое значение мощности помех замеряется. Изменением параметров помехи добиваются минимального значения коэффициента подавления.

Когда по условиям эксперимента нет возможности изменять мощность помехи, варьируют мощностью полезного сигнала.

В некоторых случаях, для дезориентации радиолокационных систем применяются имитирующие помехи, которые создают на экране РЛС ложные отметки.

Имитирующие активные помехи создаются станциями ответных помех. Активные имитирующие помехи подразделяются на однократные и многократные.

Однократная ответная помеха – это радиоимпульс, излучаемый в ответ на принятый сигнал подавляемой РЛС с некоторой задержкой. Время задержки меняется так, чтобы создать на экране РЛС имитацию реально движущейся цели. При достаточно большой мощности передатчика помех за счет воздействия через боковые лепестки диаграмм направленности антенны на экране РЛС создается несколько ложных отметок, движущихся с определенной скоростью, что значительно затрудняет работу по обнаружению.

Многократная ответная помеха – это серия радиоимпульсов, излучаемых в ответ на принятый сигнал подавляемой РЛС. Радиоимпульсы помехи и полезного отраженного сигнала по форме, длительности и мощности идентичны

Станция помех, включающая разведывательный приемник и передатчик помех, характеризуется максимальной и минимальной дальностями действия. Максимальной дальностью действия станции помех называется наибольшее расстояние между подавляемой РЛС и станцией помех, на котором разведывательное устройство станции помех обнаруживает и опознает РЛС с заданной вероятностью правильного обнаружения и ложной тревоги. Значение максимальной дальности действия определяется в основном параметрами РЛС, чувствительностью разведывательного приемника и условиями прямой видимости.

Для передатчиков заградительных помех, не имеющих приемных разведывательных устройств, под максимальной дальностью действия понимается такое расстояние между РЛС и передатчиком помех, на котором мощность помехи на входе подавляемого приемника РЛС достигает его реальной чувствительности.

Минимальная дальность действия (подавления) станции помех – это расстояние до РЛС, на котором степень подавления РЭС достигает заданного значения. Минимальная дальность определяет границы зоны подавления, т.е. области, в пределах которой помехи эффективны.

Сигналы подавляемой РЛС принимаются антенной А1, усиливаются в разведывательном приемнике РП и поступают на схему запоминания частоты СЗЧ, где на определенное время запоминается несущая частота подавляемой РЛС. Эта схема управляет блоком подстройки передатчика помех БПП, с помощью которого передатчик (генератор Г) настраивается на несущую частоту подавляемой РЛС. С выхода разведывательного приемника РП сигналы подаются также на схему индикации и регистрации, служащую для их анализа и регистрации радиотехнических параметров. В модуляторе М производится помеховая модуляция высокочастотного сигнала. Излучение помехового сигнала осуществляется передающей антенной А2

Разведывательный приемник, в зависимости от назначения станции, выполняется либо по схеме прямого усиления, либо по супергетеродинной схеме. К СЗЧ предъявляются высокие требования в отношении фиксирования несущей частоты кратковременных импульсных сигналов и ее запоминания на время, значительно превышающее длительность импульса. БПП определяет точность и время подстройки передатчика помех на заданное СЗЧ значение несущей частоты. В некоторых станциях БПП отсутствует. Генератор должен обеспечить работу в широком диапазоне волн без существенного изменения мощности и к.п.д. по диапазону, быструю перестройку по частоте в рабочем диапазоне волн подавляемого средства, высокие энергетические показатели. Модулятор включает в себя источник шумового напряжения и усилительно-ограничительные устройства. В некоторых случаях источник шумов представляет собой самостоятельное устройство и в блок модулятора не входит.

В зависимости от ширины спектра сигналов помехи различают станции прицельных шумовых, прицельно заградительных, шумовых и заградительных шумовых помех и станции имитирующих помех.

В современных сложных комплексах радиолокационные станции объединяются в системы и информация о целях и поставщиках помех, получается в результате обработки данных поступающих от многих РЛС. Данные одной РЛС дополняются и уточняются с помощью данных от других источников информации. Поэтому для получения реальной зоны подавления системы РЛС требуется учет взаимодействия большого числа РЛС.

2.3.3. Показатель эффективности радиомаскировки побочных излучений в речевом диапазоне частот

При защите от перехвата информации по ПЭМИН с кабельных линий связи и защищаемых технических средств, в которых защищаемая информация циркулирует в речевом (тональном) спектре частот, находит самое широкое применение, а иногда является единственно надежным способом защиты, электромагнитное зашумление.

Речевой сигнал-сигнал сложной структуры. В качестве иллюстрации на рис 2.19 приведена примерная его объемная модель.

Одной из важных характеристик речи является ее формантный спектр Энергия звуков (спектральная плотность) неравномерно распределена по частотным составляющим. По оси частот может быть несколько максимумов. Их называют формантами. Формантная структура звука мало зависит от особенностей голоса. Например для русского языка характерно наличие трех формантных областей, для английского двух и т.п. Наибольшая часть энергии речи заключена в довольно узкой полосе часто от 0 до 1000 Гц. Однако на разборчивость речи существенно влияют и те спектральные составляющие, энергия которых невелика. Установлено, что наиболее важным для разборчивости являются составляющие речевого спектра, которые лежат в полосе частот 400-800 Гц.

После акустоэлектрических преобразований полученный электрический сигнал полностью идентичен по своей структуре акустическому сигналу.

Основная задача, при использовании активной маскировки (электромагнитного зашумления), обеспечить структуру шумового сигнала со спектральной плотностью, соответствующий спектральной плотности аналогового речевого сигнала и, соответственно, с уровнем обеспечивающим надежное его перекрытие.

Следует также отметить, что речевой обмен в естественных условиях подвержен влиянию множества разнообразнейших помех, и в процессе эволюции речевой и слуховой аппараты человека сформировали прекрасно сопряженную и исключительно помехоустойчивую систему. При кратковременной оценке защитного эффекта шума на «слух» при отсутствии специальных навыков очень легко ошибиться, т.к. уже при длительном прослушивании шума и, тем более, при многократном прослушивании записи выявляются многие элементы речи, не воспринимаемые при кратковременной оценке.

Поэтому, если для технических систем отношение шум/сигнал, необходимое для подавления восприятия сигнала, составляет обычно десятки процентов, то для речи, как видно из графика, подавление смыслового восприятия происходит при отношении шум/сигнал в несколько сотен процентов, а подавление признаков речи (невозможность фиксации факта разговора) достигается при отношении сигнал шум близком к 10.

В случае, когда применяемый «шумовой» сигнал содержит значительную детерминированную составляющую, которая может быть отфильтрована при перехвате, требуемое значение уровня шума еще более возрастает. Поэтому действительно стойкий защитный эффект оказывает лишь наложение шума, действительно являющегося случайным процессом и по диапазону частот полностью перекрывающим речевой сигнал.

Наиболее часто используются следующие виды шумовых помех:

-«белый» шум (шум с постоянной спектральной плотностью в речевом диапазоне частот);

- «розовый» шум (шум с тенденцией спада спектральной плотности 3 дБ на октаву в сторону высоких частот);

- «речеподобный» шум (шум с огибающей амплитудного спектра, подобной речевому сигналу).

Наиболее эффективной является помеха типа «розовый шум».

При их использовании для скрытия смыслового содержания разговоров из перехватываемых информативных излучений необходимо обеспечить превышения уровня излучения сигнала помехи над уровнем излучения информативного сигнала на 5 дБ, для скрытия тематики разговора на 10 дБ.

2.3.4. Радиомаскировка побочных излучений средств ЭВТ

Маскировка побочных информативных излучений средств ЭВТ осуществляется путем формирования и излучения в пространство широкополосного шумового сигнала, уровень которого превышает уровень ПЭМИН.

На рис. 2.23 и 2.24 приведены примерные спектральные характеристики (огибающая по минимальным значениям) устройств радиомаскировки объектов ЭВТ

Электромагнитное поле помехового (маскирующего) сигнала, формируемое устройствами радиомаскировки, представляет собой нормальный стационарный случайный процесс со сплошным энергетическим спектром в диапазоне частот 100 кГц-1000 МГц и нормализованным коэффициентом качества не ниже 0,9.

В качестве примера формирователя сигнала рассматривается автостохастический генератор шума на основе системы двух связанных транзисторных генераторов с дополнительным внешним низкочастотным воздействием.

Первый генератор, содержащий нелинейный усилитель, цепь запаздывающей обратной связи (ЗОС) и инерционную цепь автосмещения, является «ведущим» и обеспечивает формирование многих колебаний (мод) на собственных частотах, определяемых задержкой сигнала в цепи ЗОС.

Второй генератор, содержащий нелинейный усилитель и цепь регулируемой обратной связи, является «ведомым», так как работает в режиме внешнего запуска от первого генератора. Он обогащает спектр колебаний системы связанных генераторов дополнительными частотными компонентами, то есть формирует вторую «сетку» собственных частот с неэквидистантной, относительно первой, расстановкой гармонических составляющих. Взаимодействие двух генераторов на нелинейностях р/n – переходов используемых активных элементов (транзисторов) обеспечивает процесс формирования хаотических (шумовых) колебаний через последовательный каскад бифуркаций удвоения периода, который в радиофизике определяется понятием динамического хаоса.

Дополнительно повысить стабильность работы устройства маскировки, улучшить статистические характеристики шумового маскирующего сигнала позволяет низкочастотный источник шума. Внешний низкочастотный шум при воздействии на систему связанных генераторов сужает полосу синхронизации и приводит к срыву возможных синхронных колебаний. При этом, наряду с дополнительной модуляцией, в системе имеют место, как параметрические процессы, так и синхронизация шумом, то есть реализуются дополнительные условия для экспоненциального расхождения фазовых траекторий генераторов. Математическим образом такого процесса является «странный аттрактор».

Для маскировки ПЭМИН средств вычислительной техники, размещенных в одном помещении, используется, как правило, одно устройство радиомаскировки. В больших (протяженных) вычислительных центрах, терминальных залах и т.п. используются несколько комплектов устройств радиомаскировки.

Эффективность работы устройств радиомаскировки обеспечивается использованием в качестве излучателя антенн, например типа магнитного диполя – электрической рамки (кольцевого проводника с равномерно распределенным током), у которых электромагнитное поле распределено равномерно по всем направлениям.

2.3.5. Схемы реализации электромагнитного зашумления

Кабели связи, как это показано на рис. 2.25, зашумляются с использованием симметричного (С) и несимметричных (НС) включений генераторов линейного шума (ГШ). С-шум подается в центральные пары, с целью перекрытия возможных наводок на соседние пары внутри кабеля, а НС-шумы, с целью равномерного заполнения окружающего пространства, в провода из внешнего повива.

Необходимый уровень излучения задается силой шумового тока генератора, который выставляется и контролируется на сопротивлении нагрузки (Rн).

Реализовать приведенную на рис 2.25 схему зашумления кабелей или зашумить ТС, можно, например, с помощью генератора шума «СПЕКТР-1» (П-217А), на рис. 2.26.

Генератор «СПЕКТР-1» предназначен для введения в пары кабеля и излучения в окружающее пространство случайных сигналов с непрерывным спектром в диапазоне частот от 2 Гц до 1,5 МГц. Генератор обеспечивает контроль обрыва нагрузки. В генераторе имеется два независимых канала для подключения антенн, а также пар кабелей и несимметричных нагрузок. Также предусмотрены излучающие НЧ- и ВЧ-антенны и устройство ввода помех в сеть питания постоянного и переменного тока.

На рис. 2.26 и 2.27 приведены схемы включения устройств, вносящих маскирующую помеху, в функциональные цепи ТС.

На рис. 2.26, в случае с генератора шума (ГШ) устройства защиты (УЗ) в линию поступает шумовая аддитивная маскирующая помеха с необходимой спектральной плотностью распределения энергии и решается задача скрытия за шумом опасных наведенных в линии сигналов, например, за счет микрофонного эффекта ТС.

В схеме изображенной на рис. 2.27, попадающий в линию высокочастотный сигнал, в том числе сигнал «навязывания», модулируется в балансном модуляторе (БМ) сигналом, вырабатываемым ГШ, и скрывает высокочастотный сигнал, модулированный опасным сигналом, например, в микрофоне при положенной трубке ТА.

На рис. 2.28 показана схема расположения низкочастотных антенн при объемном зашумлении помещения.

Особенностью здесь является то, что низкочастотные антенны (рамки) располагаются в трех плоскостях, обеспечивая тем самым всестороннюю диаграмму направленности.

На рис. 2.29 представлены различные варианты исполнения ГШ для защиты СВТ.

Как видно из рис. 2.29, ГШ реализуются как в виде отдельных устройств, так и в виде плат, вставляемых в системные блоки. ГШ имеют, как правило, сверхширокополосные слабонаправленные антенны и формируют электромагнитное поле шума с поляризацией, близкой к круговой.

Генератор шума ГШ-2500 предназначен для маскировки информативных ПЭМИН персональных компьютеров, рабочих станций на объектах вычислительной техники путем формирования излучения в окружающее пространство электромагнитного поля шума и наведения шумового сигнала в отходящие цепи и инженерные коммуникации в диапазоне частот (0,1…2000) МГц. Один генератор обеспечивает маскировку информации устройств вычислительной техники, размещенных в помещении площадью примерно 40 м², при потребляемой мощности 5 Вт.

Генератор шума ГШ-К-1800 предназначен для защиты информации от утечки за счёт ПЭМИН, создаваемых СВТ, в диапазоне частот (0,1…1800) МГц. ГШ-К-1800 встраивается в системный блок компьютера и обеспечивает маскировку (защиту) ПЭМИН средств вычислительной техники, размещённых в помещении площадью приблизительно 40-50 м². Питание генератора осуществляется от компьютерного блока питания, потребляемая мощность менее 5 Вт.

Маскиратор "Маис-М" предназначен для комплексной защиты информации, обрабатываемой основными техническими средствами и системами, от утечки за счет побочных электромагнитных излучений, а также наводок на цепям электропитания, заземления и коммуникациям, посредством постановки маскирующих помех со сплошным спектром в диапазоне частот 10Гц-10ГГц и нормализированным коэффициентом качества не хуже 0.8.

Генераторы помех со сплошным спектром, приведенные на рис. 2.30, также эффективны для маскирования ПЭМИ от аналоговых и цифровых ТС и подавления радиоканалов передачи информации от маломощных подслушивающих устройств.

Система активной защиты SEL SP -21 «Баррикада» формирует шумовой сигнал со спектром (0,1…2000) МГц. Во всем рабочем диапазоне обеспечивает уровень шумового сигнала на расстоянии 1 м не менее (50…60) дБ, при интегральной выходной мощности не менее 5 Вт. Может использоваться для маскирования ПЭМИ и защиты от некварцованных, с мощностью до 5 мВт, радиомикрофонов.

Система защиты «Гром-ЗИ-4-А».формирует шумовой сигнал со спектром (0,1…1000) МГц с уровнем (30…60) дБ.

Все представленные ГШ сертифицированы ФСТЭК России и соответствуют санитарно-эпидемиологическим нормам на допустимые уровни электромагнитных излучений.