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.
Принцип работы нелинейного локатора. В состав нелинейного локатора (НЛ) входят: передатчик, приемник, приемо-передающая антенная система, устройства индикации.
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 вольт-амперной 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 или 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.
Эксплуатационно-технические характеристики нелинейных локаторов.Основными параметрами, используемыми при сравнении эксплуатационных качеств нелинейных локаторов, являются: режим работы, мощность и частота зондирующего излучения передатчика, чувствительность приемника, направленные свойства антенной системы, точность устройств индикации, а также сервисные возможности приборов.
В зависимости от режима работы передатчика различают нелинейные локаторы непрерывного и импульсного излучения. Мощность излучения в значительной степени определяет коэффициент преобразования («Кп») энергии зондирующего сигнала в энергию высших гармоник. Повышение мощности улучшает характеристики нелинейных локаторов, но одновременно приводит к увеличению опасного воздействия на оператора. Средняя мощность локаторов непрерывного излучения составляет от 0,3 до 3 Вт. Пиковая мощность импульсных нелинейных локаторов при сравнимой или меньшей средней составляет от 150 до 400 Вт, т.е. почти на 30 дБ превышает мощность приборов непрерывного излучения.
Так как эффективность преобразования определяется не средней мощностью излучения, а ее пиковым значением, дальность действия локаторов, работающих в импульсном режиме, оказывается выше, чем у приборов с непрерывным излучением при прочих равных условиях.
Чем выше частота излучения, тем меньше геометрические размеры антенной системы, тем удобнее работа с прибором. Но с увеличением частоты по экспоненциальному закону растет доля энергии, поглощаемой материальной средой, укрывающей средство съема. Вместе с тем при приближении частоты излучения НЛ к рабочей частоте закладки из-за околорезонансных явлений возрастает уровень переотраженных сигналов и, следовательно, вероятность ее обнаружения. Приборы, предлагаемые в настоящее время, работают в частотном диапазоне 100...2000 МГц. Чувствительностью приемника определяется максимальная дальность действия НЛ. Для современных приборов этот показатель составляет минус 110…145 дБ/Вт.
Передающие устройства локаторов, генерирующие зондирующий сигнал, характеризуются:
· режимом работы (непрерывным или импульсным);
· пределами регулирования выходной мощности (дБ);
· частотой непрерывного излучения;
· частотой следования и длительностью радиоимпульса (мкс).
Качество приемного устройства, регистрирующего переизлученные сигналы, отражается следующими показателями:
частотами настройки на регистрируемые гармоники (2 и 3);
реальной чувствительностью при определенном соотношении с/ш (дБ/Вт);
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);
Эксплуатационные показатели локаторов определяются во многом качеством устройств индикации режимов работы и параметров сигналов. Большинство современных нелинейных локаторов оборудованы многосегментными светодиодными индикаторами и звуковыми сигнализаторами переменного тона.
Для повышения точности идентификации объекта в нелинейных локаторах предусматриваются режимы приема на частотах 2 и 3 гармоник зондирующего излучения, а также прослушивания сигналов, транслируемых средствами съема за пределы обследуемого помещения.
Методика работы с локатором. Нелинейный локатор выполняет три основные функции: обнаружение НО, определение местоположения и идентификацию средства съема информации.
Зондирующее излучение легко проникает во многие материалы, мебель, может проходить (с ослаблением) через внутренние перегородки помещений, бетонные стены и полы.
Обнаружительная характеристика нелинейного локатора нормируется только для свободного пространства. В условиях поиска скрытых средств съема информации (ССИ) речь идет не о дальности, а о максимальной глубине обнаружения объектов в маскирующей среде. Оценка ведется по уровню отклика, увеличивающемуся при приближении к объекту, что позволяет определить точное местоположение ССИ.
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. 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 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.).
Итак, для решения первого этапа поисковых мероприятий обнаружения средств съема информации оператору необходимо проделать следующие операции:
· Включив НЛ, 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 сильных помех повторить осмотр стен, потолков, мебели и приборов с расстояния 20 см и меньше. В ходе осмотра отметить подозрительные зоны.
Определение местоположения 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 за спиной оператора.
Для определения точного местоположения средств съема информации 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.
Для четкой идентификации «коррозийных диодов» и полупроводников существует ряд методов, позволяющих достигать высокого практического эффекта.
В приборах, принимающих сигналы отклика одновременно на второй и третьей гармониках зондирующего сигнала, идентификация объекта производится путем сравнения уровней сигналов на выходах обоих трактов приема. При облучении полупроводникового соединения возникает сильное переотражение на частоте 2-й гармоники и слабое на частоте 3-й. МОМ-диод ведет себя иначе, создавая сильное переотражение на 3-й и слабое на 2-й гармониках.
В ряде приборов предусмотрена возможность «прослушивания» демодулированных сигналов гармоник, позволяющая идентифицировать объект, используя эффект изменения уровня шума. По мере приближения НЛ к р-п переходу отмечается значительное понижение уровня шума, достигающего минимума непосредственно над объектом. При облучении МОМ-диодов этот эффект практически не наблюдается.
Однако существуют ложные соединения, также снижающие уровень шума, как и р-n переход. Для их выявления рекомендуется произвести механическое воздействие на подозрительное место.
Любое механическое воздействие приводит к изменению геометрии МОМ-диода и его преобразующих свойств. На практике механическое воздействие осуществляется вибрационным методом, при этом в преобразованном сигнале ясно прослушивается частота вибрации. Уровень вибрации может быть минимальным, поэтому достаточно легкого постукивания рукой по обследуемой поверхности. Даже если модель локатора рассчитана на прием 2-й и 3-й гармоник, данная операция позволяет более точно идентифицировать объект.
На рис. 5.21 приведены фотографии нелинейных локаторов непрерывного излучения «RED-23» и «Катран» [22].
а)
б)
Рис. 5.21. Нелинейные локаторы непрерывного излучения «RED-23» и
«Катран»
Принцип действия локаторов заключается в следующем. Локаторы имеют приемники 2- ой и 3- ей гармоник частоты сигнала передатчика. Под воздействием сигналов, излучаемых передатчиком, нелинейные (полупроводниковые) элементы электронных устройств генерируют сигналы, являющиеся 2-ой и 3-ей гармониками излученных сигналов. Сигналы гармоник регистрируются приемниками, вырабатывающими визуальные и звуковые сигналы. Специальный режим идентификации позволяет оператору различать сигналы, отраженные полупроводниковыми радиоэлектронными устройствами от сигналов, отраженных естественными (коррозийными) полупроводниками. Отношение мощностей сигналов 2-ой и 3-ей гармоник также позволяет снизить уровень ложных срабатываний. Максимальная мощность излучения 2 Вт, диапазон рабочих частот 890…895 МГц. Данных о глубине обнаружения закладных устройств не имеется.
На рис. 5.22 приведены фотографии нелинейных локаторов импульсного излучения «Vektor» и «Коршун» [23]. Принцип работы локаторов также основан на анализе 2- ой и 3- ей гармоник частоты сигнала передатчика. Импульсная мощность излучения локаторов составляет 100 и 200 Вт соответственно, частота несущего колебания радиоимпульса составляет 848 МГц.
Локаторы позволяют обнаружить подслушивающие устройства:
· в железобетонных стенах толщиной 80 см;
· в кирпичных и деревянных стенах 150 см;
· в книжных шкафах без выемки книг;
· в столах и ящиках столов;
· под всеми видами полов.
а)
б)
Рис. 5.22. Нелинейные локаторы импульсного излучения «Vektor» и
«Коршун»
Устройства функционального подавления закладных устройств.Обнаружение с той или иной вероятностью закладного устройства является важным, но лишь одним из этапов предотвращения утечки через них информации. Возникает вопрос о дальнейших действиях. Если обнаружено излучение закладного устройства из помещения, где проводится совещание с участием представителей других организаций, то изъятие его в ходе совещания может рассматриваться как крайняя, но не желательная мера, так как она нарушит ход совещания и снизит рейтинг организации, не обеспечившей информационную безопасность до начала совещания. Изъятие закладного устройства не всегда целесообразно даже в условиях поисковых мероприятий, так как важно не только обнаружить его, но и выявить злоумышленника, установившего и использующего это закладное устройство. Кроме того, через него можно передавать злоумышленнику дезинформацию.
Поэтому наряду с изъятием обнаруженных закладных устройств возможны иные различные методы их функциональногои физического подавления.Функциональное подавление приводит к подавлению работоспособности закладного устройства в течение времени воздействия подавляющих сигналов. При физическом подавлении устройство выходит из строя.
Для радиоэлектронного подавления технических средств негласного съема информации и систем дистанционного управления, использующих радиоканал, в том числе и каналы систем мобильной связи, выявленных в контролируемом помещении, могут использоваться программируемые генераторы прицельной помехи и генераторы пространственного зашумления.
Для оперативной нейтрализации радиомикрофонов, выявленных в контролируемом помещении, могут использоваться программируемые генераторы прицельной помехи, применяемые в случае определения частоты радиосигнала, излучаемого закладкой. Если идентифицировать частоту сигнала закладки не удается, используются генераторы пространственного зашумления.
Генераторы пространственного зашумления создающие заградительные помехи имеют ширину спектра, перекрывающего частоты излучений подавляющего числа закладных устройств, – в диапазоне 20…2000 МГц и более.
Однако подобные генераторы помех эффективно подавляют радиосигналы закладки, если мощность помехи в полосе работы закладки в несколько раз превышает мощность закладки. Учитывая значительную долю на рынке радиозакладок с мощностью излучения порядка 10…20 мВт и тенденцию сужения полосы их кварцованных частот, применение даже достаточно мощных генераторов помех не гарантирует предотвращение утечки информации. Наращивание мощности заградительной помехи ограничивается требованиями по экологической безопасности и электромагнитной совместимости излучений помех и сигналов радиовещания и связи в зашумляемом пространстве. Поэтому в большинстве случаев используются генераторы прицельной помехи.
Типовой генератор прицельной помехи содержит цифровой синтезатор частоты, широкополосный усилитель мощности, генератор модулирующего псевдошумового сигнала, схему интерфейса и встроенный импульсный источник питания. Схема интерфейса принимает данные от персонального компьютера или коммутирующего устройства (микроконтроллера) через параллельный порт или по последовательной шине и преобразует их в коды управления частотой синтезатора.
Генераторы имеют два режима работы:
• автономный – управление и настройка на рабочую частоту осуществляется пользователем с помощью соответствующего программного обеспечения;
• автоматический – полное управление генератором осуществляет программное обеспечение поискового комплекса.
В автоматическом режиме работы производятся следующие базовые операции: включение и настройка генератора на частоту обнаруженного излучения, которое идентифицировано комплексом как сигнал радиомикрофона. Если таких сигналов несколько, несущая частота генератора последовательно переключается для нейтрализации всех одновременно функционирующих передатчиков. В последнем случае эффективная мощность помехи уменьшается пропорционально числу таких частот. В нижней половине рабочего диапазона генератор помимо основной частоты излучает гармоники, уровни которых на 10...20 дБ ниже несущей. В результате излучение радиомикрофона будет нейтрализовано не только на несущей частоте, но и на ее гармониках.
На рис 5.23 приведены фотографии генераторов прицельной помехи «Пелена-7М» и «Персей-9» [24], используемые также и как генераторы радиошума для маскировки побочных электромагнитных излучений технических средств и систем, обрабатывающих конфиденциальную информацию, установленных в помещениях, предназначенных для проведения секретных совещаний. Могут быть использованы и в целях предотвращения утечки информации в пределах радиуса действия устройства через включенный телефон мобильной связи, а также для обеспечения рабочей обстановки во время проведения переговоров, совещаний и других мероприятиях, требующих тишины.
а)
б)
Рис. 5.23. Генераторы прицельной помехи «Пелена-7М» и «Персей-9»
Генератор «Пелена-7М» работает в диапазоне частот 20…3000 МГц с режимами широкая и узкая полоса с суммарной выходной мощностью до 130 Вт при работе в качестве генератора радиошума. Цена прибора 925000 руб. «Персей-9» имеет рабочий диапазон частот 20…6000 МГц, и обеспечивает надежное предотвращение срабатывания (блокирование) радиовзрывателей от передаваемого командным прибором кодированного радиосигнала в радиусе не менее 40 м. Цена не известна.
Кроме генераторов типа «Пелена-7М» и «Персей-9» для подавления каналов утечки информации через включенный телефон мобильной связи могут быть использованы специально выпускаемые для этой цели генераторы.
На рис. 5.24 приведен внешний вид устройства предотвращения утечки информации «Мозаика +» [22], предназначенного для блокирования работы телефонов во всех стандартах сотовой связи.
Рис. 5.24
Технические характеристики:
• диапазон рабочих частот: 463-467,5 МГц; 869-894 МГц; 935-960МГц; 1805-1880 МГц; 2400-2483,5 МГц.
• выходная мощность:
• в стандартах GSM-900,AMPS/DAMPS,CDMA-800 – не более 2Вт;
• в стандартах GSM-1800 – не более 2Вт;
• в стандартах NMT-450, IMT-MC(CDMA2000 1x) – не более 2Вт;
• в стандартах Bluetooth, WiFi – не более 0,4 Вт;
• дальность подавления – до 45 метров в радиусе от места установки (в зависимости от близости до базовой станции);
• диаграмма направленности антенн – круговая;
• питание – 220В, 50Гц;
• мощность потребляемая - не более 30 Вт;
• габариты – 140´60´190 мм;
• масса – 2,3 кг;
• Цена – 61950 руб.
Устройства физического подавления закладных устройств.Физическое подавление закладных устройствпредполагает вывод этих устройств из строя. Для этой цели могут быть использованы мощные генераторы импульсных нелинейных локаторов. На рис. 5.24. приведена фотография нелинейного локатора «Циклон М1А» [25], обеспечивающего мощность в импульсе до 600 Вт, и выпускаемого томским предприятием ООО «ВИХРЬ».
Рис. 5.24