Автoры: Куршин Михаил Львoвич, Теличкo Евгений Анатoльевич, Трушин Виктoр Алекcандрoвич
Изoбретение oтнocитcя к радиoтехнике, в чаcтнocти к cпocoбам oбнаружения радиoпередатчиков, неcанкционированно уcтановленных в помещении. Споcоб обнаружения cкрытых радиопередатчиков заключаетcя в том, что в процеccе поиcка воздейcтвуют на антенную cиcтему искомого передатчика путем коммутации элементарных антенн пассивной антенной системы, перемещаемой в ограниченном пространстве поиска, на массивное основание, и принимают радиосигнал вне ограниченного пространства, который после усиления и детектирования сравнивают с известным опорным сигналом, в качестве которого используют сигнал управления коммутацией антенн, по результатам сравнения принимают решение о наличии скрытого радиопередатчика. Достигаемый технический результат - высокая селективность к нелегально установленным радиопередатчикам, помехоустойчивость к фоновым радиосигналам, возможность обеспечения высокой эффективности обнаружения скрытых радиопередатчиков с любым типом модуляции несущей, в том числе радиопередатчиков с закрытым или маскированным радиоканалом. 1 ил.
Известен способ поиска радиомикрофонов (Ю.Ф.Каторин, Е.В.Куренков, А.В.Лысов, А.Н.Остапенко. Большая энциклопедия промышленного шпионажа. СПб, «Полигон», 2000 г., 885 с.), в соответствии с которым в пространстве обследуемого помещения с помощью широкополосного приемника радиоизлучения отслеживают уровень электромагнитного поля, возрастающего по мере приближения к передатчику радиомикрофона, сравнивают его с заданным пороговым уровнем, при превышении которого принимают решение о наличии радиомикрофона.
Пороговый уровень выбирают таким образом, чтобы поисковое устройство не реагировало на радиоизлучения естественных и легальных радиоисточников, в том числе удаленных от места поиска. Как правило, пороговый уровень должен совпадать с уровнем электромагнитного фона в помещении, в противном случае либо увеличивается вероятность ложных срабатываний (при значении порога, меньшем уровня фона), либо снижается чувствительность (при значении порога, превышающем уровень фона) и соответственно дальность обнаружения.
Известный способ не обладает селективностью по отношению к сигналу искомого радиомикрофона, поэтому его чувствительность и дальность обнаружения целиком и полностью определяются уровнем электромагнитного фона в помещении и, как правило, невелики.
Модификацией предыдущего способа является так называемый способ «акустозавязки» (А.А.Хорев. Поиск электронных устройств перехвата информации с использованием индикаторов электромагнитного поля. Специальная техника, 2008 г.,
1, 2), заключающийся в том, что регистрируемый с помощью широкополосного приемника радиосигнал подвергают простейшей (амплитудной или частотной) демодуляции, после чего демодулированный низкочастотный сигнал прослушивают с помощью акустического преобразователя (динамика, головных телефонов и т.п.). По мере приближения к радиомикрофону, вследствие акустической обратной связи между его микрофоном и динамиком поискового устройства, в последнем прослушивается характерный свист, тон, громкость которого изменяются при перемещении поискового устройства.
Практика показывает, что эффект «акустозавязки» возникает только в отношении тех радиомикрофонов, в которых используются обычные виды модуляции - амплитудная и частотная. Причем в случае частотной модуляции эффект обусловлен наличием "паразитной" амплитудной модуляции в частотно модулированном сигнале. Однако для высококачественных передатчиков (например, с кварцевой стабилизацией частоты), имеющих небольшие пределы изменения несущей и соответственно низкий уровень сигнала на выходе детектора поискового устройства, эффект "акустозавязки" достаточно слаб, вплоть до его полного отсутствия.
Кроме того, способ «акустозавязки» непригоден для поиска радиомикрофонов с закрытым или маскированным радиоканалом, в которых для закрытия, (маскирования) радиоканала применяются методы инверсии, спектра, цифровые методы передач и сложные нестандартные виды модуляции.
Таким образом, недостатком способа «акустозавязки» является узкая область его применимости, в частности способ эффективен только при поиске радиомикрофонов невысокого качества, в которых используются стандартные типы модуляции несущей.
Известен способ обнаружения скрытых радиомикрофонов (патент RU
2099870, МПК G01S 11/00, опубликован 20.12.1997), включающий излучение в ограниченное пространство акустического сигнала, прием, по меньшей мере, в двух точках ограниченного пространства и в одной точке за его пределами радиосигналов, их демодуляцию, фильтрацию, Фурье-преобразование и последующее сравнение спектров сигналов, полученных в двух точках ограниченного пространства, с выделением спектральных составляющих с максимальными относительно друг друга и относительно уровня ложной тревоги интенсивностями, сравнение выделенных спектральных составляющих со спектральными составляющими сигнала, полученного за пределами ограниченного пространства, с окончательным выделением тех из них, интенсивности которых больше или равны интенсивности спектральных составляющих сигнала, полученного за пределами ограниченного пространства, последующий прием тех радиосигналов, частота которых соответствуют частотам окончательно выделенных спектральных составляющих, при этом акустический сигнал излучают в течение времени Т, фильтрацию принятого радиосигнала с помощью Фурье-преобразования производят, по меньшей мере, два раза на интервале Т, а о наличии микрофона судят по сохранению частотного положения спектральных составляющих демодулированного сигнала на интервале Т и их отсутствию за пределами этого интервала.
Сущность известного способа заключается в том, что в обследуемое пространство излучают пробный акустический сигнал и принимают модулированное им радиоэхо от скрытого радиомикрофона. Принятый радиосигнал после соответствующей обработки подвергают корреляционному анализу и по степени корреляции спектра принятого радиосигнала со спектром излученного акустического сигнала судят о наличии скрытого микрофона с радиопередатчиком.
Основной недостаток известного способа заключается в его низкой эффективности обнаружения радиопередатчиков с нестандартными видами модуляции радиосигнала (импульсная и кодоимпульсная модуляции, цифровые способы передачи и т.п.).
Задачей изобретения является разработка способа селективного обнаружения скрытых радиопередатчиков с любым типом модуляции радиосигнала.
Техническим результатом предлагаемого способа является его селективность относительно нелегально установленных радиопередатчиков, помехоустойчивость к фоновым радиосигналам, высокая и независимая от типа модуляции радиоканала эффективность поиска.
Результат изобретения достигается за счет того, что в способе обнаружения скрытых радиопередатчиков, включающем прием радиосигнала вне ограниченного пространства, его усиление, детектирование и последующее корреляционное сравнение с известным опорным сигналом, по результатам которого принимают решение о наличии скрытого радиопередатчика, в процессе поиска путем коммутации элементарных антенн пассивной антенной системы на массивное основание воздействуют на электромагнитное поле в пределах ограниченного пространства, при этом в качестве известного опорного сигнала используют сигнал управления коммутацией антенн.
Физические принципы, на которых базируется предлагаемый способ обнаружения скрытых радиопередатчиков, заключаются в следующем.
Общеизвестно, что антенные системы являются неотъемлемыми составными частями современных приемопередающих радиотехнических средств.
Согласно теории антенн в облучаемом антенной пространстве выделяют ближнюю, промежуточную и дальнюю радиоволновые зоны. В каждой из перечисленных зон электромагнитное поле, создаваемое антенной системой, ведет себя по-разному и описывается достаточно сложными выражениями и зависимостями, полностью установленными лишь для небольшого числа так называемых элементарных антенн (четверть и полуволновой диполи, рамочной антенны и т.п.). Не вдаваясь в подробности теории антенн, отметим следующее:
- промежуточная зона, являющаяся переходной между ближней и дальней зонами, в нашем случае интереса не представляет и упомянута лишь для полноты картины;
- ближняя зона, не имея четкой границы, простирается примерно на расстояние, равное нескольким длинам волн (по разным данным, в зависимости от критерия - от 5 до 20);
- электромагнитное поле в ближней зоне имеет сложную структуру, зависимость поля от расстояния носит нерегулярный характер. Любые проводящие предметы, помещенные в ближнюю зону антенны, способны серьезно изменять электромагнитное поле в пределах зоны, особенно сильно поле может изменяться в тех случаях, когда размеры проводящих предметов и/или расстояния между ними и антенной кратны рабочей длине волны радиопередающего устройства (четверть, половина длины волны и т.д.). При этом изменения поля в ближней зоне соответствующим образом изменяют характер поля в дальней зоне;
- дальняя зона представляет собой область пространства за промежуточной зоной, в которой поле уже сформировано окончательно в виде плоской электромагнитной волны, характеристики которой изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния от излучающей системы.
Исходя из вышесказанного, можно утверждать, и это подтверждено экспериментально, что появление в ближней зоне антенны радиопередатчика любых проводящих объектов вызывает изменение поля, особенно ярко выраженное при совпадении их линейных размеров с рабочей длиной волны передатчика или величиной, кратной ей (половина, четверть). При этом проводящий объект фактически становится частью антенной системы, существенно влияет на характеристики электромагнитного поля в ближней зоне, что, в свою очередь, влечет изменение электромагнитного поля радиопередающего устройства в дальней зоне. Таким образом, дополнительно к основной внутренней модуляции радиопередатчика происходит своеобразная внешняя модуляция излучаемого им радиосигнала.
Если в ближней зоне антенны искомого радиопередатчика изменять по определенному закону параметры антенной системы, то приемник, расположенный в дальней зоне, будет принимать сигнал, дополнительно модулированный по амплитуде в соответствии с законом изменения параметров антенной системы. Важно подчеркнуть, что указанное воздействие, произведенное на антенну как конечный элемент передающего тракта радиопередатчика, будет проявляться независимо от типа модуляции несущей и способов изменения (маскировки) информационного сигнала в самом передатчике.
Сигналы других радиопередающих устройств, расположенных вне ближней зоны антенной системы искомого передатчика, подвергаться дополнительной модуляции не будут, что позволяет идентифицировать их как неопасные и не принимать во внимание.
В вариантах реализации способа воздействие на антенну радиопередатчика можно осуществлять путем ввода в ближнюю зону проводящих элементов с линейными размерами, близкими к рабочей длине волны передатчика, или изменением по известному закону их параметров.
На практике осуществить быстрое и закономерное введение/ удаление проводящих элементов в ближнюю зону и обратно, по-видимому, невозможно, поэтому в предлагаемом способе реализована вторая из вышеуказанных возможностей.
Условимся называть совокупность проводящих элементов, предназначенных для осуществления воздействия, пассивной антенной системой (ПАС), а отдельные элементы - элементарными антеннами. В качестве элементарных антенн возможно использование, например, линейных четвертьволновых вибраторов, длины и количество которых определяются рабочим диапазоном частот искомых радиопередатчиков. Воздействие на антенну искомого радиопередающего устройства производят коммутацией по определенному закону элементарных антенн ПАС на массивное металлическое основание, также являющееся составной частью ПАС. Коммутацию осуществляют, например, с помощью СВЧ-диодов управляемыми сигналами микроконтроллера.
В процессе поиска ПАС с непрерывно коммутируемыми антеннами медленно перемещают в ограниченном пространстве обследуемого помещения, при этом приемник стационарно располагают в произвольной точке ограниченного пространства или вблизи него.
В вариантах реализации способа в качестве сигнала, управляющего коммутацией, возможно использование периодического сигнала, который можно формировать непосредственно в приемнике независимо от сигнала управления и осуществлять синхронное детектирование. В этом случае приемник и ПАС могут быть выполнены в виде отдельных автономных блоков.
Если сигнал управления коммутацией непериодический или имеет вид другой сложной функции времени, то осуществляют мгновенное сравнение принимаемого приемником и коммутирующего ПАС сигналов и вычисляют функцию их взаимной корреляции. В этом случае необходима электрическая связь приемника радиосигнала с коммутатором, так как одновременно с коммутацией элементарных антенн ПАС коммутатор должен выдавать на устройство анализа приемника опорный сигнал, с которым сравнивают принятый и демодулированный сигнал радиопередатчика.
На чертеже приведена схема, иллюстрирующая один из вариантов экспериментальной проверки работоспособности предлагаемого способа.
Обозначения на схеме: 1 - ограниченное пространство (зона поиска) возможного нахождения скрытого радиопередатчика 2, приемник радиосигнала - 3, установленный в произвольной точке вблизи зоны поиска, 4 - широкополосный усилитель, 5 - детектор, 6 - усилитель низкой частоты, 7 - устройство сравнения (анализа), 8 - устройство индикации, 9 - пассивная антенная система (ПАС), содержащая элементарные антенны 10 и массивное основание 11 с коммутатором 12.
Опытный образец устройства, реализующего предлагаемый способ, конструктивно состоял из двух автономных переносных блоков. Первый блок 9, включающий ПАС и коммутатор 12, медленно перемещали в пределах зоны нахождения предполагаемого несанкционированного радиопередатчика (1-5 м). Второй блок 3 - приемное устройство, содержащее приемную антенну, широкополосный усилитель 4, детектор 5, усилитель низкой частоты 6, устройство анализа 7 и устройство индикации 8, располагали стационарно в дальней зоне (в соседнем помещении). На этапе экспериментальной проверки в качестве устройства анализа использовали анализатор спектра, а устройством индикации служил подключенный к его выходу осциллограф. Критерием обнаружения являлось появление в спектре принятого и детектированного радиосигнала передатчика частотных составляющих управляющего сигнала коммутатора.
В качестве ПАС использовалось четыре четвертьволновых вибратора, коммутируемых на металлическое основание. Длина вибраторов составляла 25, 19, 12, 8 см, что обеспечивало оптимальное перекрытие поискового диапазона частот 250-1500 МГц.
В качестве управляющего сигнала коммутатора использовался меандр частотой 30 кГц, которым производилась одновременная коммутация всех четырех элементарных антенн на период времени
16,5 мкс с последующей паузой на такой же интервал.
Тестовый радиопередатчик, который использовался в экспериментах в качестве искомого объекта, содержал последовательно соединенные микрофон, усилитель НЧ, устройство инверсии спектра, выходной сигнал которого модулирует генератор несущей радиочастоты. Осуществлялась частотная модуляция несущей с девиацией частоты около 200 кГц, что характеризует тестовый радиопередатчик как широкополосный. Его рабочая частота составляла около 470 МГц и была выбрана как наиболее часто используемая в скрытых радиопередатчиках. Мощность передатчика - 5 мВт.
Прежде всего, при выключенных ПАС и тестовом радиопередатчике было включено приемное устройство. Убедившись по наличию на экране осциллографа случайных шумовых сигналов в его работоспособности, подали питающее напряжение на тестовый радиопередатчик. При этом на экране осциллографа наблюдался детектированный сигнал несущей частоты передатчика, представляющий собой постоянный уровень с небольшим зашумлением.
После подачи питающего напряжения на коммутатор ПАС на экране осциллографа наблюдались пилообразные импульсы с частотой 30 кГц.
Таким образом, появление при включении ПАС в спектре принятого радиосигнала частотной составляющей сигнала коммутатора подтверждает тот факт, что под воздействием ПАС несущая частота тестового радиопередатчика модулируется по амплитуде в соответствии с сигналом коммутатора.
Далее, путем медленного перемещения блока ПАС определялась зависимость амплитуды частотной составляющей сигнала коммутатора в принимаемом сигнале.
Установлено, что для радиопередатчика мощностью 5 мВт с рабочей частотой 470 МГц дальность уверенного обнаружения составила 4 м, для передатчика мощностью 5 мВт с рабочей частотой 1200 МГц - 2 м. Ложных обнаружений в пределах указанных расстояний не было.
Следует отметить, что в случае использования корреляционного сравнения принятого и детектированного радиосигнала с сигналом управления коммутацией дальность обнаружения может существенно повыситься.
В сущности, в предлагаемом способе, так же как и в способе-прототипе, осуществляют преобразование спектра радиосигнала искомых радиопередающих устройств путем добавления в него новых известных частот с последующей их идентификацией в принимаемых радиосигналах.
Новым в предлагаемом техническом решении является способ преобразования спектра, заключающийся во внешней модуляции сигнала радиопередатчика путем воздействия по известному закону на его антенную систему.
По сравнению с известными способами поиска скрытых радиопередатчиков предлагаемый способ имеет ряд преимуществ, заключающихся в следующем.
Прежде всего, так как воздействие на спектр осуществляется в ближней зоне передающей антенны, то способ обеспечивает уникальную селективность относительно близко расположенных радиопередатчиков и помехоустойчив к сигналам других радиоисточников.
Другим достоинством предлагаемого способа, обусловленным тем, что изменение спектра осуществляется путем воздействия на конечный элемент радиопередатчика - антенну, является то, что он обеспечивает возможность поиска и обнаружения любых, независимо от типа применяемой в них модуляции, радиопередатчиков.
Наконец, возможность осуществления внешней модуляции радиосигнала передатчика по любому, в том числе достаточно уникальному закону, обеспечивает низкий уровень фона при поиске и, как следствие, высокую чувствительность поиска.
