7. Побочные излучения радиэлектронных средств

7.1. Виды паразитных связей

В любом радиоэлектронном средстве (РЭС), наряду с предусмотренными схемой токопроводами (например, дорожками плат), всегда существуют многочисленные побочные пути распространения электрических, в том числе, опасных сигналов. Эти пути создаются в результате паразитных связей и наводок.

Первопричиной паразитных связей и наводок являются поля, создаваемые электрическими зарядами и токами в цепях радиоэлектронных устройств и действующие на элементы и цепи других устройств и систем.

Для функционирования радиоэлектронных устройств, в первую очередь, для электропитания, необходимо гальваническое соединение схем. Гальванические соединения (иное название – связь через общее сопротивление) создают дополнительные пути распространения сигналов одних узлов и блоков по цепям других устройств.

Для снижения уровня паразитных связей и наводок, ухудшающих качественные характеристики РЭС, применяются специальные меры. Чем жестче требования к характеристикам средств, тем весомее затраты на нейтрализацию паразитных связей и наводок.

Известны три вида паразитных связей:

емкостная связь;

индуктивная связь;

гальваническая связь.

Внутри каскадная емкостная связь образуется в результате воздействия электрических полей между любыми элементами схемы (проводами, печатными дорожками, радиоэлементами и др.) и корпусом. Величина паразитной емкости пропорциональна диэлектрической проницаемости среды, диаметру проводов и обратно пропорциональна расстоянию между проводами (см. формулу расчета емкости конденсатора). Максимальная паразитная емкость возникает между проводами катушек, в которых витки наматываются вплотную друг к другу и пропитываются лаком (технология заводского изготовления трансформаторов различного назначения).

Уровень паразитной емкостной связи между рядом расположенными РЭС (узлами, блоками, устройствами) определяется величиной их емкостей, которые называются собственными. Собственную емкость имеет любой реальный объект. Собственные емкости узлов и блоков РЭС определяются экспериментально.

Индуктивная связь образуется в результате воздействия магнитного поля одного элемента схемы на характеристики и параметры других элементов. Величина паразитной индуктивной связи зависит от взаимного расположения и конфигурации проводников, параметров протекающих по ним токов и сопротивлений цепей, и проявляется тем сильнее, чем большая часть магнитного поля тока одной цепи пронизывает проводники другой цепи.

Гальваническая связь образуется за счет использования несколькими радиотехническими устройствами общего источника питания. Общими сопротивлениями, входящими в состав нескольких цепей, могут быть внутренние сопротивления устройств питания и управления, сопротивления соединительных проводов.

Паразитные связи могут являться причиной образования неконтролируемых технических каналов утечки информации.

7. 2. Опасные излучения рэс

Под низкочастотными излучениями понимают излучения электромагнитных полей, частоты которых соответствуют звуковому диапазону. Наиболее опасные источники таких излучений (микрофоны, динамики и др.) уже рассматривались ранее.

К высокочастотным опасным излучениям относят электромагнитные поля, сформированные побочными высокочастотными сигналами. Если не приняты специальные меры, то источниками таких излучений могут служить практически любые цепи РЭС.

К основным источникам побочных излучений относят:

гетеродины радио и телевизионных приемников, опорные генераторы;

генераторы подмагничивания и стирания аудио и видеомагнитофонов;

усилители и логические элементы в режиме паразитной генерации;

ЭЛТ средств отображения информации (мониторы, кинескопы);

элементы ВЧ навязывания;

элементы компьютерных устройств.

Гетеродины радио и телевизионных приемников являются перестраиваемыми генераторами гармонических колебаний, необходимых для преобразования высокочастотных сигналов на промежуточную частоту. Опорные генераторы применяются, например, в радиоприемных устройствах некоторых систем передачи информации при фазовом детектировании сигналов.

Если элементы контура гетеродина (опорного генератора) обладают свойствами акустоэлектрических преобразователей (или в него проникают сигналы от других акустоэлектрических преобразователей), то возможна модуляция сигнала гетеродина. Мощности излучения гетеродинов бывает достаточно для прослушивания речевой информации с помощью бытового приемника в соседнем помещении.

Генераторы подмагничивания и стирания аудио и видеомагнитофонов работают в диапазоне сотен килогерц. Сигналы этих частот также могут быть модулированы за счет паразитных связей сигналом звуковой частоты.

Паразитная генерация может возникнуть в усилителях и логических элементах дискретной техники (строятся на основе усилителей) при наличии паразитной положительной обратной связи. Чем выше коэффициент усиления усилителя, тем больше вероятность его возбуждения. Опасность паразитной генерации состоит в том, что она часто возникает на частотах выше рабочего диапазона усилителя (логического элемента) и без специальных исследований не обнаруживается. В этой части диапазона у большинства усилителей присутствуют собственные шумы, которые могут явиться причиной самовозбуждения. В этой связи, не рекомендуется использовать, например, в УНЧ высокочастотные транзисторы, способные усиливать сигнал за пределами диапазона звуковых частот.

В усилителях с высоким коэффициентом усиления (например, в усилителях промежуточной частоты приемников) применяют комплекс мер для исключения паразитной генерации:

создают между каскадами определенный уровень ООС;

используют короткие экранированные провода;

разносят на максимально возможное расстояние элементы входных и выходных цепей;

используют в блоках вторичного электропитания стабилизаторы с высоким коэффициентом стабилизации;

устанавливают в цепях питания усилителей дополнительные фильтры;

экранируют платы с каскадами усилителей;

размещают усилители в одну линию и др.

Люминофор ЭЛТ средств отображения при последовательной бомбардировке электронами излучает, кроме лучей оптического диапазона, сигналы широкого спектра частот. Напряженность поля таких сигналов при последовательной развертке изображения обеспечивает возможность перехвата сигналов на удалении в десятки метров.

Использование жидкокристаллического монитора, не создающего опасных излучений, в целом не устраняет проблему защиты информации, отображаемой на экране. Последовательная (построчная) передача сигнала создает реальные условия для перехвата и восстановления изображения.

К элементам ВЧ навязывания относят радио – и механические элементы, которые обеспечивают модуляцию подводимых к ним ВЧ электрических сигналов акустическими сигналами. В первую очередь, это все нелинейные элементы, на которые поступает сигнал – переносчик информации, а также механические конструкции, изменяющие свои размеры под действием акустического сигнала. Такие конструкции, как правило, имеют тонкую проводящую пластину (мембрану), при колебании которой происходит явление модуляции высокочастотных сигналов сигналами звуковой частоты.

Так как частота ВЧ колебания формируется злоумышленником (известна ему), то модулированные ВЧ сигналы могут быть перехвачены его приемником.