Информационная безопастность. Практикум Ю. Ф. Каторин А. В. Разумовский А. И. Спивак 2013
 Скачать 2.78 Mb.
|
|
Лабораторная работа №4. Нелинейный локатор SEL SP-61/IVI «Катран» Теоретическая часть Нелинейный локатор «Катран» предназначен для выявления устройств несанкционированного получения информации, установленных не только от- крыто, но и замаскированных в строительных конструкциях, предметах мебе- ли и интерьера. Кроме того, принципы, на которых основана работа нелиней- ных локаторов, позволяют производить поиск электронных устройств, неза- висимо от их состояния, т.е. от того активизировано (включено) оно или нет. Все полупроводниковые элементы при облучении их зондирующими сигна- лами нелинейных локаторов дают характерный ответный сигнал, принимае- мый на кратных гармониках приемником локатора. Этот сигнал возникает независимо от состояния искомого электронного устройства, т.е. включено оно или нет. Таким образом, обеспечивается возможность обнаружения и определения местонахождения любых устройств, содержащих электронные компоненты: транзисторы, диоды, интегральные схемы и т.д. Большинство встречающихся предметов являются электрически линей- ными (например, металлы). Если приложить к ним напряжение (т.е. создать 63 разность потенциалов), в них будет протекать ток. Если напряжение удвоить, то и ток также удвоится. Вольтамперная характеристика (ВАХ) таких пред- метов прямую линию. Вольтамперная характеристика полупроводников, та- ких, как диоды, транзисторы, интегральные схемы, – нелинейная. Кроме того, полупроводники проводят электрический ток только в прямом направлении и поэтому их ВАХ асимметрична. Такие элементы дают при преобразовании много четных гармоник ис- ходного сигнала, в частности, вторую гармонику. МОМ (металл-окись- металл) структуры (своеобразные «коррозионные диоды») также имеют не- линейную характеристику, но, в отличие от полупроводников, она симмет- рична. Рис. 14. Обнаружен полупроводник Рис.15. Обнаружен полупроводник Величина тока здесь не зависит от полярности приложенного напряже- ния. Такие объекты при преобразовании дают много нечетных гармоник, например, третью. Увы, в реальном мире нет идеальных вольтамперных ха- рактеристик. Поэтому полупроводник всегда будет давать наряду с большой второй гармоникой слабую третью, а МОМ структура наоборот. Но в хоро- ших локаторах это не мешает надежно распознавать полупроводники и «кор- розионные диоды» или слабые контакты металлических предметов. Антенна прибора создает в контролируемой зоне мощное электромаг- нитное поле (зондирующий сигнал). При наличии в зоне контроля радиоэлек- тронного устройства любого назначения в нем происходит преобразование частоты зондирующего сигнала в высшие кратные гармоники с последующим их переизлучением в окружающее пространство – т.е. отраженный сигнал помимо основной частоты будет содержать и ее гармоники. Вторая и третья гармоники отраженного от устройства сигнала принимаются антенной и ре- гистрируются приемниками локатора. Максимальный отклик от полупровод- никовых элементов наблюдается на второй гармонике зондирующего сигна- 64 ла. При облучении окисных пленок (МОМ структур), образованных есте- ственным путем, максимальный отклик наблюдается на третьей гармонике зондирующего сигнала. Нелинейный локатор «Катран» проводит анализ откликов от облучае- мых объектов как по второй, так и по третьей гармоникам зондирующего сигнала. Это позволяет достаточно надежно идентифицировать электронные устройства и естественные окисные полупроводники. Кроме того, в приборе производится автоматическое нахождение наилучшего частотного канала приема, свободного от помех, что позволяет работать с ним даже в сложной электромагнитной обстановке. Информация о факте обнаружения выдается: в виде звукового сигнала в головных телефонах или в виде световых сигналов на индикаторах уровня красного цвета при обнаружении электронного объек- та или на индикаторах зеленого цвета при обнаружении контактной нелиней- ности (индикаторы размещены на антенном датчике). Однако нельзя полностью полагаться на автоматику: для того чтобы полупроводник или МОМ структура могли быть обнаружены, они должны быть присоединены к проводникам достаточной протяженности, соизмери- мой с длиной волны зондирующего сигнала. Эти проводники служат антен- ной, принимающей зондирующий сигнал и переизлучающей отраженные сигналы гармоник. Такими проводниками могут являться печатные провод- ники электронных плат, антенны подслушивающих устройств, ножки элек- тронных элементов, электропроводка, подведенная к выключателю и т.п. Та- кие антенны весьма несовершенны и, поэтому при переизлучении они могут иногда в некоторых направлениях искажать соотношения второй и третьей гармоник. Вследствие этого нелинейный локатор может принять электронное устройство за «коррозионный диод» и наоборот. Поэтому окончательное ре- шение о характере нелинейности принимает оператор, например, за счет усреднения нескольких полученных результатов. Примененная цифровая обработка сигнала, позволяет оптимизировать алгоритмы обработки сигналов и получить максимальную чувствительность. Это дает возможность не только обнаруживать электронные устройства, но и, при определенном навыке, определять их тип при прослушивании. «Катран» позволяет прослушивать работающие радиозакладные устройства, в том чис- ле и с закрытием передаваемой информации, и использовать эффект акусти- ческой завязки для облегчения поиска закладных устройств. Общее описание устройства Нелинейный локатор «Катран» является устройством противодействия, состоящим из следующих блоков: • приемопередающей станции; 65 • антенной системы; • аккумуляторной батареи 12 В (с зарядным устройством); • пульта управления; • блока индикации; • телескопической штанги. Приемопередающая станция генерирует зондирующий сигнал и осу- ществляет прием преобразованных сигналов-откликов от объекта. Свойством преобразовывать зондирующий сигнал обладают объекты, содержащие р-n переходы: транзисторы, диоды, интегральные схемы, которые при попадании на них зондирующего сигнала взаимодействуют с ним и переизлучают сигнал отклика. Сигнал отклика принимается антенной, обрабатывается и выводится на блок индикации. Индикация представляется в виде звуковых и световых сигналов на линейке светодиодов, расположенных на антенной системе. Технические параметры Виды излучаемого сигнала: • непрерывное излучение несущей частоты; • импульсная модуляция несущей частоты со скважностью 3, тактовая частота f = 1 кГц, длительность импульса t = 0,3 мс; • частотная модуляция несущей частоты, Fм = 1 кГц. Рис.16. Общий вид локатора «Катран» Рабочая частота (в диапазоне 890–895 МГц) выбирается автоматически после включения прибора на излучение. Установка частоты производится на 11 фиксированных частотах с шагом 0,5 МГц по минимуму помех в тракте приемника 2-ой гармоники. Максимальная мощность излучения в непрерывном режиме излучения не более 2 Вт Излучаемая мощность регулируется с помощью встроенного аттенюа- тора, имеющего четыре положения: 2 Вт; 0,6 Вт; 0,16 Вт; 0,08 Вт. 66 Реальная чувствительность радиоприемных устройств: не хуже –130 дБ. Частоты настройки радиоприемных устройств равны удвоенной и утро- енной частотам передатчика. Динамический диапазон приемного тракта: не менее 75 дБ. Время непрерывной работы от 12-вольтового литий-ионного аккумуля- тора: не менее 2,5 ч, от сети – неограниченно. Вес изделия: • телескопическая штанга с антенной и кабелем – 0,9 кг; • приемо-передающий блок с аккумулятором – 2,2 кг. Условия эксплуатации: • температура окружающей среды – от +5 до + 40° С; • атмосферное давление – не менее 450 мм. рт. ст. При работе следует помнить, что излучение зондирующего сигнала имеет линейную поляризацию и направлено перпендикулярно к плоскости антенны. Определим некоторые характеристики данного сигнала. Проникновение – сигнал легко проникает во многие материалы, такие как ткани, мебель, внутренние перегородки. Сигнал также может проходить через бетонные стены и другие строительные конструкции, но с ослаблением. Зондирующий сигнал не проходит через металл, но может проникать в ме- таллические корпуса через небольшие отверстия или места ввода проводов. Дальность обнаружения – уровень отклика увеличивается при при- ближении к объектам. Этот метод «холодно-горячо» определения дальности позволяет определить точное расположение искомых электронных устройств, даже если они скрыты от визуального наблюдения. Пеленг – направленность антенны позволяет оператору определить направление излучения ответного сигнала-отклика. Распространение – сигналы в направлении к обследуемой области и от нее распространяются прямолинейно, но часто отражаются близлежащими объектами. Эффективными отражающими объектами являются большие ме- таллические предметы, однако и обычные стены могут служить переотража- ющими экранами, обеспечивающими многолучевое распространение сигна- лов, что следует учитывать при проведении поисковых работ. Возможности нелинейного локатора «Катран» Нелинейный локатор «Катран» выполняет три основные функции. 1. Обнаружение: предупреждение оператора о нахождении в поле зре- ния антенны электронного устройства. Обнаружение происходит, если уровень отклика превышает определен- ный порог. При этом начинается свечение одного или нескольких светодио- дов в любой из линеек устройства индикации. А также в динамике (головных 67 телефонах) появляется звуковой сигнал: щелчки или тон. Наличие любого из видов индикации информирует оператора о необходимости более тщательно- го обследования данной зоны. 2. Локализация местонахождения: позволяет оператору точно опре- делить местонахождение электронного устройства. Локализация осуществляется путем оценки уровня и пеленга сигнала отклика. При приближении к объекту поиска уровень сигнала отклика воз- растает. При этом увеличивается громкость звукового сигнала или частота щелчков, а также засвечивается большее количество светодиодов на устрой- стве индикации. Определение направления излучения отклика осуществляет- ся путем изменения угла антенного луча и определения направления макси- мального сигнала. 3. Идентификация: облегчает оператору распознавание естественных и искусственных полупроводников. Идентификация осуществляется путем анализа откликов переотражен- ных объектами в зоне облучения. Эти сигналы обладают отличительными ха- рактеристиками, позволяющими идентифицировать объекты. При проведении идентификации принято различать следующие классы объектов: Электронные устройства – все полупроводниковые приборы, входя- щие в состав электронных устройств. Они, как правило, переизлучают отклик на частотах четных гармоник зондирующего сигнала, который на несколько порядков выше по уровню, чем отклик на нечетных гармониках. Устройство «Катран» позволяет анализировать отклики на второй и на третьей гармони- ках. Помеховые объекты – контакты металлов создают помехи проведению поисковых работ. Они, как правило, переизлучают отклик на нечетных гар- мониках с уровнем существенно большим, чем на четных гармониках зонди- рующего сигнала. Это явление часто связывают с контактами ржавчины и ме- таллов, хотя оно может иметь место и при контакте полированных металлов. Обычными примерами таких контактов являются: мебельные пружины, зам- ки, выключатели освещения, скрепки для бумаг и т.п. Уровень таких сигна- лов постоянно изменяется, а при прослушивании возникает характерный по- трескивающий звук. В сомнительных случаях для идентификации обнаруженного объекта оператор использует и двухстрочный индикатор и звуковой сигнал. Вначале оператор оценивает соотношение уровней второй и третьей гармоник отра- женного сигнала (уровень второй гармоники превышает уровень третьей при преобразовании на электронном устройстве). Далее, изменяя положение ан- тенны на расстоянии 5–20 см от объекта, оператор сравнивает получаемые при разных положениях уровни сигнала, т.к. в некоторых случаях (направле- 68 ниях облучения) МОМ структура может дать отклик аналогичный отклику электронного устройства. Для более четкого распознавания оператор просту- кивает подозрительные зоны рукой или специальным резиновым молотком. На сигнал отклика от электронного устройства такое простукивание не влия- ет, поэтому показания на индикаторе не изменяются и в головных телефонах (динамике) не слышно потрескивания. «Коррозионные диоды» при механиче- ском воздействии дают неустойчивые, нестабильные показания на индикато- ре (сигнал отклика может даже исчезать), а в головных телефонах (динамике) будет прослушиваться характерный треск. Третьим способом распознавания объектов при проведении поисковых работ является слуховой контроль структуры принимаемого на второй гармо- нике сигнала отклика. Для этого в приемнике устройства «Катран» отключа- ется внутренняя модуляция принимаемого сигнала. В этом случае, если обна- руженное электронное устройство отключено, в головных телефонах (дина- мике) будет слышен обычный шум приемного тракта. Если же подслушива- ющее устройство включено, то в головных телефонах будут слышны звуки, регистрируемые и передаваемые данным устройством. Например, при прослушивании таймеров взрывных устройств будут слышны сигналы с тактовой частотой таймера. При прослушивании подслу- шивающего устройства будут слышны звуки из помещения, в котором оно установлено. Однако следует помнить, что при облучении датчиков охранной сигнализации, реагирующих на звук разбития стекла, тоже возможно про- слушивание помещения (например, датчик «Стекло-1»). Работа с нелинейным локатором «Катран» От оператора, работающего с нелинейным локатором «Катран», не тре- буется специального образования в области электроники, но он должен быть тренирован для постепенного развития «шестого чувства», позволяющего находить даже хорошо замаскированные сложные подслушивающие устрой- ства. Нижеприведенные операции носят рекомендательный характер, и будут весьма полезны для получения начальных навыков работы. 1. Установить максимальный уровень излучения зондирующего сигна- ла. 2. Произвести контроль помещения на наличие мощных помеховых объектов, как коррозионных, так и электронных (в основном электронная и радио техника). Контроль производиться при сканировании помещения ан- тенной локатора с расстояния до предметов около 1 метра. Назначение таких предметов должно быть точно установлено, и они должны быть удалены из обследуемой зоны (при этом необходимо учитывать, что внутри этих устройств также могут быть установлены подслушивающие приборы и их 69 требуется проверить с помощью рентгеновской аппаратуры или хотя бы вскрыть и осмотреть изнутри визуально). Следует учитывать, что мощные помеховые объекты могут распола- гаться в соседних помещениях, а также выше или ниже этажом, поэтому по возможности следует осмотреть все прилегающие помещения. (где индика- тор). 3. После удаления из проверяемого помещения всех мощных помехо- вых объектов необходимо повторить осмотр всех стен, потолков, мебели и других предметов с расстояния примерно 15–20 см. Там, где это можно сде- лать, проведите антенной по всем поверхностям и отметьте подозрительные места. 4. Простучите подозрительные места, обращая внимание на потрески- вание в головных телефонах (динамике) и нестабильность показаний свето- диодного индикатора «Уровень», что характерно для металлических предме- тов. Выключатели, лампы дневного света, скрепки, мебельные пружины – наиболее часто встречающиеся металлические предметы, дающие характер- ные отклики. 5. Некоторые ложные сигналы, переизлучаемые объектами на второй гармонике, удается распознать путем сравнения с сигналами, переизлучае- мыми аналогичными предметами. Если сигналы, переизлучаемые обоими предметами, идентичны, то маловероятно, что в них одновременно имеются подслушивающие устройства. 6. Если в поле антенны одновременно находятся «коррозионные дио- ды» и электронные устройства и уровень откликов от них одинаков, то на двухстрочном индикаторе «Уровень» будут иметь место нестабильные пока- зания. Если это не помогает осуществить идентификацию, то необходимо произвести разборку и визуальный осмотр подозрительного места или пред- мета. 7. При работе локатора существует зависимость между расстоянием обнаружения и рабочей частотой. Когда дистанция между антенной и объек- том равна половине длине волны излучаемой частоты, при приеме возникает эффект «нулевого расстояния», что приводит к резкому снижению чувстви- тельности прибора. Поэтому зазор нужно постоянно менять в небольших пределах. Кроме того, для компенсации влияния на качество приема поляри- зации сигнала (которая является линейной) необходимо постоянно совершать антенной круговые движения вокруг обследуемого объекта. 70 Порядок выполнения работы 1. По техническому описанию прибора и настоящему пособию изучить устройство, технические характеристики, инструкцию по эксплуатации нели- нейного локатора «Катран» и меры безопасности при работе с ним. 2. Руководствуясь инструкцией по эксплуатации, подготовить прибор к работе, произвести проверку его работоспособности, настройку и юстировку. 3. Обеспечить удаление из зоны действия локатора мощных помеховых объектов. 4. Провести обследование эталонных объектов: интегральной микро- схемы, металлического предмета, МОМ структуры и элемента, содержащего одновременно полупроводник и МОМ структуру. Выявить и тщательно за- фиксировать их отличительные признаки, пользуясь всеми возможностями нелинейного локатора. 5. Провести обследование контрольных образцов, скрытых в специаль- ных коробочках и провести их идентификацию. 6. Составить отчет о проделанной работе, который должен включать: описание нелинейного локатора, принципа его действия, характеристик и ос- новных приемов работы; данные, полученные при исследовании эталонных образцов; результаты идентификации контрольных образцов с подробным обоснованием принятого решения. 7. Отчет составляется персонально каждым студентом, и полученные в нем результаты подлежат защите у преподавателя. |