Средства техническои разведки

диафрагмой и задней пластиной, а, следовательно, производит соответствую-

щий электрический сигнал на выходе.

Конденсаторы переменной емкости с воздушным диэлектриком являются одним из основных элементов перестраиваемых колебательных контуров ге-

нераторных систем. Они устроены так, что система пластин вдвигается в дру-

гую систему пластин, образующих конденсатор переменной емкости. На та-

кой конденсатор акустическое давление оказывается довольно просто, изме-

няя его емкость, а, следовательно, и характеристики устройства, в котором он установлен, приводя к появлению неконтролируемого канала утечки инфор-

мации [13].

Пьезоэлектрические преобразователи

Изучение свойств твердых диэлектриков показало, что некоторые из них поляризуются не только с помощью электрического поля, но и в процессе де-

формации при механических воздействиях на них. Поляризация диэлектрика при механическом воздействии на него называется прямым пьезоэлектриче-

ским эффектом. Этот эффект имеется у кристаллов кварца и у всех сегнето-

электриков. Чтобы его наблюдать, из кристалла вырезают прямоугольный па-

раллелепипед, грани которого должны быть ориентированы строго опреде-

ленным образом относительно кристалла. При сдавливании параллелепипеда одна его грань заряжается положительно, а другая — отрицательно. Оказыва-

ется, что в этом случае плотность поляризованного заряда грани прямо про-

порциональна давлению и не зависит от размеров параллелепипеда. Если сжа-

тие заменить растяжением параллелепипеда, то заряды на его гранях изменя-

ют знаки на обратные.

У пьезокристаллов наблюдается и обратное явление. Если пластину, вы-

резанную из пьезокристалла, поместить а электрическое поле, зарядив метал-

лические обкладки, то она поляризуется и деформируется, например сжимает-

ся. При перемене направления внешнего электрического поля сжатие пла-

стинки сменяется ее растяжением (расширением). Такое явление называется обратным пьезоэлектрическим эффектом.

21

Чтобы воспринять изменение заряда или напряжения, к пьезоэлек-

трическому материалу подсоединяют две металлические пластины, которые фактически образуют пластины конденсатора, емкость которого определяется соотношением С = Q/U, где Q — заряд; U — напряжение.

На практике в качестве пьезоэлектрического материала применяются кристаллы кварца, рочелиевая соль, синтетические кристаллы (сульфат ли-

тия) и поляризованная керамика (титанат бария).

Кварцевые пластины широко используются в пьезоэлектрических мик-

рофонах, охранных датчиках, стабилизаторах генераторов незатухающих ко-

лебаний. На рис. 2.11 показано устройство пьезоэлектрического микрофона.

Когда звуковое давление р отклоняет диафрагму 1, ее движение вызывает де-

формацию пьезоэлектрической пластины S, которая, в свою очередь, выраба-

тывает электрический сигнал на выходных контактах [13].

Рис. 2.11. Устройство пьзоэлектрического микрофона.

Оптические преобразователи

К оптическим преобразователям относятся приборы, преобразующие све-

товую энергию в электрическую и обратно. Простейшим прибором этого типа является светодиод — прибор, излучающий свет при пропускании через p-n

переход тока в прямом направлении. Обратный светодиоду прибор именуется фотодиодом. Фотодиод— это приемник оптического излучения, преобразую-

щий его в электрические сигналы. Кроме того, фотодиод, преобразующий свет в электрическую энергию, выступает и как источник электрической энергии

—солнечный элемент.

Более сложными оптическими преобразователями являются электронно-

оптические преобразователи СЭОЩ и передающие телевизионные трубки различного исполнения (ПЗС, видиконы и пр.).

22

В плане технических каналов утечки информации в оптических системах опасным является акустооптический эффект. Акустооптический эффект - это явление преломления, отражения или рассеяния света, вызванный упругими деформациями стеклянных отражающих поверхностей или волоконно-

оптических кабелей под воздействием звуковых колебаний.

Основным элементом оптического кабеля волоконно-оптических систем является волоконный световод в виде тонкого стеклянного волокна цилинд-

рической формы. Волоконный световод имеет двухслойную конструкцию и состоит из сердцевины и оболочки с различными оптическими характеристи-

ками (показателями преломления n1 и n2). Сердцевина служит для передачи электромагнитной энергии. Назначение oбoлочки — создание лучших усло-

вий отражения на границе сердцевина - оболочка и защита от излучения в ок-

ружающее пространство.

Передача волны по световоду осуществляется за счет отражений ее от границы сердечника и оболочки, имеющих разные показатели преломления

(n1 и n2). В отличие от обычных электрических проводов, в световодах нет двух проводников, и передача происходит волноводным методом в одном волноводе, за счет многократного отражения волны от границы раздела сред.

Наибольшее распространение получили волоконные световоды двух типов:

ступенчатые и градиентные.

В современных волоконно-оптических системах в процессе передачи ин-

формации используется модуляция источника света по амплитуде, интенсив-

ности и поляризации.

Внешнее акустическое воздействие на волоконно-оптический кабель приводит к изменению его геометрических размеров (толщины), что вызыва-

ет изменение пути движения света, т.е. к изменению интенсивности, причем пропорционально значению этого давления.

Волоконные световоды как преобразователи механического давления в изменение интенсивности света являются источником утечки акустической информации зa счет акустооптического (акустоэлектрического) преобразова-

23

ния – микрофонного эффекта, в волоконно-оптических системах передачи информации (используется также в охранных системах).

При слабом закреплении волокон в разъемном соединителе световодов проявляется акустический эффект модуляции света акустическими полями.

Акустические волны вызывают смещение соединяемых концов световода от-

носительно друг друга, таким образом осуществляется амплитудная модуля-

ция излучения, проходящего по волокну.

Это свойство находит практическое применение в гидрографах с колеб-

лющимися волоконными световодами, глубина модуляции зависит от двух параметров, зависящих от давления, а также от конструкторских свойств.

Чувствительность

где - сдвиг фазы, вызываемый изменением давления .

24

1.3. Излучатели электромагнитных колебаний.

Большинство электрических и электронных устройств являются системами электромагнитных полей широкого частотного спектра. Известно, что поле вблизи излучающей антенны имеет ближнюю и дальние зоны. В ближней зоне поле имеет ярко выраженный магнитный или электрический характер. В дальней зоне поле имеет электромагнитный характер и распространяется в виде электромагнит-

ной волны. Так как границы зон существенно зависят от длины волны, то излучате-

ли электромагнитного поля делят на НЧ, ВЧ и оптические.

НЧ излучатели - звукоусилительные устройства различного назначения и ис-

полнения. В ближней зоне таких устройств наиболее сильно магнитное поле, пере-

хватить которое можно с помощью селективной антенны и усилителя звуковых частот.

ВЧ излучатели - ВЧ автогенераторы, модуляторы, усилители, генерирую-

щие за счет паразитных связей ВЧ колебания. Типичным элементом каждого супер-

гетеродинного приемника является гетеродин.

ПрС - преселектор (избавляет от зеркальных частот);

ПрЧ - преобразователь частоты.

Излучение гетеродина может перехватываться на расстоянии до 2-х км.

Звуковая модуляция осуществляется на нескольких метрах. Основной преобра-

зователь - конденсатор переменной емкости. Пусть есть избирательный LC

усилитель (гетеродин). Для настройки на перестраивают преселек-

25

тор и гетеродин. Перестраиваемым элементом LC-контура гетеродина является конденсатор переменной емкости .

Под воздействием звуковых колебаний будет изменяться расстояние меж-

ду пластинами , это приводит к изменению (частотн. ).

Кроме конденсаторов акустическому воздействию подвержены катушки ин-

дуктивности, монтажные провода значительной длины. В аппаратуре звукозаписи источником излучения является генератор стирания \подмагничивания, частота ко-

торого может быть промодулирована акустическим сигналом за счет нелинейных элементов в усилителе записи и наличии общих цепей питания. Упрощенная схема типового магнитофона:

ГС - головка стирания ГЗ - головка записи ГВ - головка воспроизведения ГСП - генератор стирания подмагничивания, f— 50-420 кГц.

В случае работающего магнитофона в помещении, колебания самого маг-

нитофона, речь могут модулировать ВЧ сигнал ГСП на нелинейных элементах

26

усилителей. При перехвате излучаемого генератором сигнала можно провести

демодуляция и выделить интересующий сигнал.

27

1.4Паразитные связи и наводки

Элементы цепи, тракты, соединительные провода и линии связи любых электронных систем и устройств постоянно находятся под воздействием соб-

ственных (внутренних) и сторонних электромагнитных полей различного про-

исхождения, индуцирующих в них э.д.с. и токи. Такое воздействие называется электромагнитное влияние. Так как это влияние образуется по непредсказуе-

мым путям, то говорят о паразитных связях и наводках, которые тоже могут привести к появлению каналов утечки информации. Основными видами пара-

зитных связей являются: 1) емкостные 2) индуктивные 3) электромагнитные 4)

электромеханические 5) связи через ИП и цепи заземления.

Рассмотрим двухкаскадный резистивный усилитель:

1) паразитная-емкостная связь

На высоких частотах возможно самовозбуждение усилителя. Например,

для этой схемы наиболее опасной является емкость Свых/вх. Так как каждый каскад поворачивает фазу на 180° то сигналы на выходе 2-го как и на входе 1-

го синфазны, т.е. образуется цепь положительной ОС и усилитель переходит в режим автогенератора (при достаточно Свых/вх=0,01 пФ).

2) Паразитные индуктивные связи обусловлены наличием взаимоин-

дукции между проводниками и деталями усилителя. Особо опасны связи меж-

ду выходным и входным трансформаторами в трансформаторных усилителях.

Для усилителя с малым усилением опасна индуктивная связь входного транс-

форматора с трансформатором источника питания. Расположение трансфор-

28

маторов в нескольких десятках сантиметров от трансформатора ИП влечет на-

ведение во входном трансформаторе э.д.с в несколько мВ , которая во много раз может превышать допустимую. Особенно это касается микрофонных уси-

лителей (малое Rвх).

3) паразитные электромагнитные связи могут привести к самовозбуж-

дению отдельных каскадов звуковых и широкополосных усилителей на десят-

ках и сотнях МГц. Эти связи возникают между проводниками усилительных элементов, которые образуют колебательную систему с распределенными па-

раметрами.

4) электромеханические связи проявляются в устройствах, корпус кото-

рых имеет жесткую механическую связь с громкоговорителем вследствие микрофонного эффекта появляются паразитные электрические колебания и паразитные ОС.

Обратная связь в усилителях

ОС - передача части сигналов с выхода усилителя на его вход. Существу-

ют различные виды ОС: по току или напряжению, последовательная или па-

раллельная, положительная или отрицательная. Обычно в усилителях приме-

няется ООС. Существуют усилители и без специально созданный цепей ОС.

29