CC BY
63
ЗАСОБИ ЗАХИСТУ 1НФОРМАЦП
УДК 681.5.015
1М1ТАТОР ЗАКЛАДНОГО ПРИСТРОЮ ДЛЯ НЕЛ1Н1ЙНОГО
РАД1ОЛОКАТОРА
Зтченко М.В, Зтъковсъкий Ю.Ф.
Запропонована навантажена на нелттний елемент плоска стралъна антена, як единий ¡мтатор закладного пристрою для нелшшного радюлокатора. Досл1дження тдтвердили ¡дентифтацт закладного пристрою, як електронного об 'екту, при впливг завад.
Пошук впроваджених закладних пристро1в, що не використовують ра-дюканал для передачi iнформацii, а також радiозакладок, що перебувають у пасивному (не випромшюючому) сташ, традицiйними засобами виявлен-ня як панорамш радiоприймачi, аналiзатори спектра або детектори поля, в цьому випадку, е неефективним [1].
Робота нелшшного радюлокатора (НР) заснована на опромшенш об'ек-та спектрально чистим НВЧ-сигналом i на здатностi об'екта до прямого спектрального перетворення зондувального сигналу й перевiдбиттю його на гармошках частоти зондування. ВАХ нелшшного елемента можна роз-
2 3
горнути в степеневий ряд г = г0 + а1и + а2и + ази + ..., де г0 - струм спокою в робочш точщ, а1 - крутiсть ВАХ в робочш точцi, а2 - перша похь дна крутостi, а3 - друга похщна крутостi й т.д. При впливi на нелiнiйний елемент гармоншного сигналу ^ио^^О, де и0 - амплiтуда сигналу, ю=2л/ - кругова частота сигналу, вiдгук нелшшного елемента буде мати вигляд:
1 3
I в1дг = (г0 + 2 а и 02) + ( а 1и 0 + 4 а зи 03)со8( ю * ) +
+ 1 а2и2 соб(2Ю*) + 1 ази03 ООБ(3Ю*) + ...
НР зазвичай працюе в умовах завад, як створюються металевими контактами, що являють собою квазшелшшш елементи з нестiйким р-п-переходом, викликаним наявнiстю окислiв на поверхш металiв. У фiзицi напiвпровiдникiв подiбнi структури вiдомi як «метал - окисел - метал» (МОМ-структури). Розрiзнення об,ектiв двох класiв — електронних i зава-дових пов'язане з паршстю i непарнiстю початкових вольт-амперних характеристик нашвпровщниюв двох клашв. У реальнiй пошуковiй ситуацii на кшцевий результат також впливають радютехшчт властивостi шуканих i завадових об'екпв на частотах сигналу зондування i його гармонiйних складових. Ршення задачi розрiзнення (iдентифiкацii) об,ектiв пошуку апаратурою нелiнiйноi радiолокацii може бути сформульоване тшьки в статистичному сенсi [2].
Алгоритм щентифшаци за сшввщношенням рiвнiв другоi i третьоi гар-
мошк характерний для бшьшосл сучасних НР, як1 мають два канали при-йому у вщображеному сигналi, але слiд зазначити, що такий алгоритм ефе-ктивний тшьки у разi iдентичностi i калiбрування обох каналiв прийому за коефщентом передачi сигналу.
На сьогодшшнш день нема единого iмiтатора закладного пристрою (ЗП), вщносно якого оператор виконував би процедуру налагодження НР. У випадку юнування такого пристрою, фахiвець, у момент налагодження, мав би уявлення щодо можливостей такого засобу пошуку, а це в свою чергу дозволило б при атестацп примщень щодо захисту шформацп, оби-рати оптимальне обладнання за критерiями - якiсть, цiна i надiйнiсть. Дана робота присвячена дослщженню унiверсального пасивного iмiтатора ЗП для НР, котрий повинен задовольняти наступним вимогам: 1) ч^ко вид^-тися на фош наявних напiвпровiдникових чи МОМ структур; 2) iмiтувати за габаритними розмiрами реально дiючi ЗП; 3) мати задовшьну технологь чшсть i високу вiдтворюванiсть внутрiшнiх параметрiв.
Серед значного числа робiт, присвячених теоретичному i експеримен-тальному дослщженню антен з нелiнiйним навантаженням, бшьшють ос-новну увагу придiляють аналiзу характеристик дротяних антен - електрич-них або магнiтних вiбраторiв. Вщомо, що так1 антени е резонансними i тим самим на !'х основi iмiтатори не придатнi для чiткого розпiзнавання як еле-ктронш об'екти, на фонi наявних нашвпровщникових чи МОМ структур.
Розглянемо плоску сшральну антену, побудовану за принципом автоматичного вщсжання струму [3]. Плечi плоско!' двозаходово!' спiралi Архiме-
да описуються рiвняннями: Р1(ф) = аф + Ь; Р2(ф) = а(ф-л) + Ь,
де Р , ф - полярш координати; а i Ь - постшш величини. Антена вико-нуеться у виглядi двох провщниюв (рис. 1), котрi можуть мати плоску форму i бути виконаними друкованим способом на тонкому лисп високочас-тотного дiелектрика. Вщстань мiж провiдниками Ар i ширина провщниюв
А постiйнi за кутом ф , причому Ар = А (принцип доповнення).
У випадку протифазного збудження рiзниця фаз струмiв в сусщтх про-
вiдниках спiралi в точках Р i Р (рис. 1) буде дорiвнювати: АФ = ФР - Фр = 2р Р + л, де 1 - довжина робочо! хвилi.
Значення радiусiв рп (при котрих АФ = 2 лп , де п = 1,2...; струми в
сусiднiх провiдниках в точках Р i Р синфазнi) знаходимо з рiвняння:
2лр = (2п -1)1, п = 1,2... (1)
Зпдно з (1) на колах з периметром, рiвним непарному числу довжин хвиль, струми в сусщтх провщниках спiралi знаходяться у фазi i можуть iнтенсивно випромiнювати електромагштш хвилi.
Активна область плоско! архiмедовоi стрально!' антени у режимi протифазного збудження умовно може бути замшена одним витком радiуса
— А
РП — 2п 3 розподшом електрично! компоненти е^валентного струму за законом бiжучо! хвилi: 1 j п — 10
exp(-jj) . Периметр цього ек-вiвалентного витка дорiвнюe довжинi хвилi.
Рис1. Плоска двозаходова стральна антена
Рис. 2. Дiаграми направленостi стрально! антени при протифазному збудженш
Для розрахунку характеристик направленост компонент електричного поля ЕЭ i Еj (початок сферично! системи координат сшвпадае з центром страл^ використовуються наступнi формули: Eq (Э, j) — jA [ Jn-1 (n sin 9) + Jn+1 (n sin 9)] cos 9 exp(-jnj);
Ej(9, j) — A [ Jn- (n sin 0) - Jn+\ (n sin 0)] cos 0 exp(-jn j), (2)
де A - ампштудна константа, Jn±1 (x) - функцiя Беселя (для протифазного збудження n — 1).
На рис. 2 показаш розраховаш дiаграми направленостi (ДН). Оскшьки антена симетрична, ДН побудованi лише для верхнього правого квадранта. Просторов! ДН мають вид tí л обертання навколо вiсi антени. Оскшьки наведене справедливе для будь-яко! довжини хвилi l, протифазна спiральна антена буде ча-стотно-незалежною як за вхщним iмпе-дансом, так i за характеристикою направ-леностi, за умови, що робоча частота пе-ревищуватиме деяке граничне значення (залежить вiд зовнiшнього дiаметру антени). Тому, знаючи частоту зондування НР (за звичай в межах 600...900 МГц), можна створити ímítatop на ochobí плоско! антени сшрального типу. Рис.3
Функцюнування в дiапазонi вiд 600 МГц до 2.7 ГГц здатна забезпечити
плоска двозаходова сшральна антена розмiрами 40x40 мм, що виконана з фо-льгованого текстолпу i навантажена на дiод типу КД-522 - в) на рис. 3. Осо-бливiстю такого iмiтатора е простота конструкцii i висока технолопчшсть.
Для пiдтвердження ефективностi представленого iмiтатора були прове-денi експериментальш дослiдження трьох зразкiв. Максимальна потуж-нiсть сигналу зондування становила 0.5 Вт на частой 848 МГц, а чутли-вiсть приймачiв не перевищувала -150 дБ/Вт. Дослiдження проводилися за схемою, представленою на рис. 3. Результати дослщження симетричного вiбратора, навантаженого на дiод КД 522 - а) на рис. 3, у виглядi пстограм спiввiдношень рiвнiв гармонiк в дБ, наведенi на рис. 4, 5, де А - послаб-лення зондуючого сигналу, В - чутливють приймачiв другоi i третьоi гар-монiк, (дат позначення використаш i на рис. 6 - 9).
30 25 20 15 10 5 0
1 [зШ
Г
1 — —
© © ©
Рис. 4. Гармошки, вимiрянi в точках 1,2,3 при А=0 дБ, В=0 дБ
Рис. 5. Гармошки, вимiрянi в точках 4,5,6 при А=-5 дБ, В=0 дБ.
16 14 12 10 8 6 4 2 О
!вВ
Рис. 6. Гармошки, вимiрянi в точках 1,2,3 при А=-5 дБ, В=0 дБ.
251 ю
15 10 5
® т 3 а [31 а
0 -
(5) ®
Рис. 7. Гармошки, вимiрянi в точках 4,5,6, при А=-5 дБ, В=0 дБ.
Рис. 8. Гармошки, вимiрянi в точках Рис. 9. Гармошки, вимiрянi в точках 1,2,3 при А=-10 дБ, В=-30 дБ. 4,5,6 при А=-10 дБ, В=-20 дБ
На рис. 6, 7 представлеш дослщження iмiтатора у виглядi дiода КД 522 без технолопчних виводав - б) на рис. 3. На рис. 8, 9 наведет результати досль
дження плоско! сшрально! антени, навантажено! на дiод КД 522 - в) на рис. 3.
Зпдно результат дослiдження чггка iдентифiкацiя ЗП як електронного об'екта (рiвень друго! гармонiки значно перевишуе рiвень третьо!), незва-жаючи на послаблення зондуючого сигналу i суттеве зменшення чутливос-тi приймачiв друго! i третьо! гармонiк, вiдбулася лише у випадку досль дження плоско! сшрально! антени, навантажено! на нелшшний елемент. Значний вплив оточуючих нашвпровщникових i МОМ структур шдтвер-джуе хибна щентифжащя напiвпровiдникового елемента (дюда КД 522 без технологiчних виводiв) як завадового об'екта.
Висновки
Ефективна методика порiвняння нелiнiйних радiолокаторiв пов'язана з впровадженням единого iмiтатора закладного пристрою.
Бшьшють нелiнiйних радiолокаторiв функцюнують на фiксованих частотах, без можливост перебудови. Як наслiдок, на частотах прийому мо-жуть бути присутшми випромiнювання стороннiх радiоелектронних засо-бiв i МОМ структур. I якщо навiть рiвнi сигналiв, що заважають, невелик!, !х може бути досить для порушення нормально! роботи радiолокаторiв, тому що чутливють прийомних пристро!в дуже велика, лежить у межах вщ
10 15 до 10 11 Вт, а це в свою чергу порушить об'ектившсть визначення техшчних можливостей.
Виршенням проблеми може бути використання властивост закладного пристрою перевипромшювати достатньо велик1 р1вш гармонiк пор!вняно з гармонiками оточуючих нашвпровщникових i МОМ структур. Плоска дво-заходова спiральна антена, навантажена на нелшшний елемент, за рахунок широкосмуговост дае можливють ч!тко! щентифжацп електронного об'екта, при цьому шюдливий вплив оточуючих напiвпровiдникових i МОМ структур мiнiмiзуеться, про що св^ать результати дослiдження.
Л1тература
1. Хорев А. А. Защита информации от утечки по техническим каналам. Ч.1: Технические каналы утечки информации. М.: Гостехкомиссия, 1998.-311 с.
2. Хорошко В.А., Чекатков А.А. Методы и средства защиты информации.
К.:"Юниор", 2003.-504с.
3. Марков Г. Т., Сазанов Д.М. Антенны. М.: «Энергия », 1975.- 366с._
Ключов1 слова: нелшшний локатор, засоби захисту шформацп, захист шформацп
Зинченко М.В., Зиньковский Ю.Ф. Имитатор закладного устройства для нелинейного радиолокатора Предложена, в качестве единого имитатора закладного устройства для нелинейного радиолокатора, плоская спиральная антенна, нагруженная на нелинейный элемент. Исследования подтвердили идентификацию закладного устройства, как электронного объекта, в условиях влияния помех. Zintchenko M.V., Zinkovskiy J.F. The simulator of the mortgage device for nonlinear radio locator Is offered, as the uniform simulator of the mortgage device for nonlinear radio locator, flat spiral aerial loaded on a nonlinear element. The researches have confirmed identification of the mortgage device as electronic object, in conditions of influence of handicaps.
