19. Побочные электромагнитные излучения и наводки. Виды побочных электромагнитных излучений и наводок.
Физическую основу случайных опасных сигналов, возникающих во время работы в выделенном помещении радиосредств и электрических приборов, составляют побочные электромагнитные излучения и наводки (ПЭМИН). Процессы и явления, образующие ПЭМИН, по способам возникновения можно разделить на 4 вида:
Частотный диапазон побочных электромагнитных излучения, сопровождающих информативные сигналы, простирается от единиц килогерц до гигагерц и выше и определяется тактовой частотой используемого средства обработки информации.
Кроме электромагнитных излучений вокруг средства обработки информации присутствуют квазистатические информационные электрические и магнитные поля, вызывающие наводки на близко расположенные кабели, телефонные провода, линии охранно-пожарной сигнализации, электросеть и т.п. Интенсивность полей в диапазоне частот от единиц до килогерц до десятков мегагерц такова, что прием сигналов может вестись за пределами контролируемой зоны при непосредственном подключении к этим линиям передачи.
Побочные преобразования акустических сигналов в электрические сигналы
Преобразователи внешних акустических сигналов в электрические сигналы называются акустоэлектрическими преобразователями. К акустоэлектрическим преобразователям относятся физические устройства, элементы, детали и материалы, способные под действием переменного давления акустической волны создавать эквивалентные электрические сигналы или изменять свои параметры. Классификация акустоэлектрических преобразователей:
На выходе активных акустоэлектрических преобразователей под действием акустической волны возникают электрические сигналы. У пассивных акустоэлектрических преобразователей тс же действия акустической волны вызывают лишь изменения параметров преобразователей.
По способам формирования электрического сигнала активные акустоэлектрические преобразователи могут быть электродинамическими, электромагнитными и пьезоэлектрическими.
Опасные сигналы в электродинамических акустоэлектрических преобразователях возникают в соответствии с законом электромагнитной индукции при перемещении провода в магнитном поле под действием акустической волны.
Электромагнитные акустоэлектрические преобразователи – Электрические сигналы индуцируются в катушках электромагнитов устройств в результате изменений напряженности создаваемых ими полей, вызванных изменениями под действием акустической волны воздушного зазора между сердечником и якорем электромагнита или статора (неподвижной части) и ротора (подвижной) части электродвигателя. (Примеры этих устройств: электромагниты электромеханических звонков и капсюлей телефонных аппаратов, шаговые двигатели вторичных часов, кнопочные извещатели ручного вызова пожарной службы охраняемого объекта и др.)
Активными акустоэлектрическими преобразователями являются также некоторые кристаллические вещества (кварц, сегнетовая соль, титанат и ниобат бария и др.), которые широко применяются в радиоаппаратуре для стабилизации частоты и фильтрации сигналов, в качестве акустических излучателей сигналов вызова в современных телефонных аппаратах вместо электромеханических звонков. На поверхности этих веществ при механической деформации их кристаллической решетки (давлении на поверхность, изгибе, кручении) возникают электрические заряды.
В пассивных акустоэлектрических преобразователях акустическая волна изменяет параметры элементов схем средств, в результате чего изменяются параметры циркулирующих в этих схемах электрических сигналов. В большинстве случаях под действием акустической волны изменяются параметры индуктивностей и емкостей электрических цепей. В соответствии с этим акустоэлектрические преобразователи называются индуктивными и емкостными.
Разновидностью индуктивного является магнитострикционный акустоэлектрический преобразователь. Магнитострикция проявляется в изменении магнитных свойств ферромагнитных веществ (электротехнической стали и ее сплавов) при их деформировании (растяжении, сжатии, изгибании, кручении).
К наиболее распространенным случайным акустоэлектрическим преобразователям относятся:
· вызывные устройства телефонных аппаратов;
· динамические головки громкоговорителей, электромагнитные капсюли телефонных трубок, электрические двигатели бытовых электроприборов;
· катушки контуров, дросселей, трансформаторов, провода монтажных жгутов, пластины (электроды) конденсаторов;
· пьезоэлектрические вещества (кварцы генераторов, виброакустические излучатели акустических генераторов помех);
· ферромагнитные материалы в виде сердечников трансформаторов и дросселей.
Опасные сигналы, образованные в результате акустоэлектрического преобразования, могут:
· распространяться по проводам за пределы контролируемой зоны;
· излучаться в пространство;
· модулировать другие сигналы.
Паразитные связи и наводки
Постоянные электрические заряды и электрический ток в элементах и цепях радиосредств и электрических приборов создают соответствующие электрические и магнитные поля, а заряды и ток переменной частоты — электромагнитные ноля. Поля распространяются в пространстве и воздействуют на элементы и цепи других технических средств и систем. Кроме того, для функционирования средств и систем необходимо обеспечить гальваническое соединение их элементов. Из-за гальванических соединений возникают дополнительные пути для распространения сигналов одних узлов и блоков по цепям других. В результате воздействия побочных полей и влияния через проводники и резисторы сигналов одних узлов и блоков на сигналы других блоков и узлов возникают паразитные связи и наводки как внутри радиоэлектронных средств, так и между рядом расположенными средствами.
Паразитные связи:
Емкостная связь образуется в результате воздействия электрического поля
Индуктивная связь образуется в результате воздействия магнитного поля
Гальваническая связь образуется через общее активное сопротивление.
Возможность утечки информации через паразитные связи и наводки зависит от многих факторов, в том числе от конфигурации, размеров и взаимного положения излучающих и принимающих токопроводящих элементов средств – эти элементы можно назвать случайными антеннами. (Примеры случайных антенн: монтажные провода, соединительные кабели, выводы радиодеталей и тд.)
Низкочастотные и высокочастотные излучения технических средств
Большую угрозу безопасности информации создают также побочные излучения радио- и электротехническими средствами электромагнитных полей, содержащих защищаемую информацию. Источниками излучений могут быть цепи, содержащие статические или динамические заряды (электрический ток), в информационные параметры которых тем или иным способом записывается защищаемая информация.
Вид излучения и характер распространения электромагнитного поля в пространстве зависит от частоты колебаний поля и вида излучателя. Различают низкочастотное и высокочастотные опасные излучения.
Под низкочастотными излучениями понимаются излучения электромагнитных полей, частоты которых соответствуют звуковому диапазону. Источниками таких излучений являются устройства и цепи звукоусилительной аппаратуры (микрофоны, усилители мощности, аудиомагнитофоны, громкоговорители и их согласующие трансформаторы, кабели между микрофонами и усилителями, усилителями и громкоговорителями, цепи, содержащие случайные акустоэлектричсскис преобразователи, телефонные аппараты и кабели внутренней АТС и др.).
К высокочастотным опасным излучениям относятся электромагнитные поля, излучаемые цепями радиоэлектронных средств, по которым распространяются высокочастотные (выше звукового диапазона) сигналы с секретной (конфиденциальной) информацией. К основным источникам побочных излучений с мощностью, достаточной для выхода сигнала за пределы контролируемой зоны, относятся:
· гетеродины радио- и телевизионных приемников;
· генераторы подмагничивания и стирания аудио- и видеомагнитофонов;
· усилители и логические элементы в режиме паразитной генерации;
· электронно-лучевые трубки мониторов и телевизоров;
· элементы ВЧ-навязывания;
· элементы компьютера, в которых циркулируют сигналы в параллельном коде.
К излучающим элементам ВЧ-навязывания относятся радио- и механические элементы, которые модулируют подводимые к ним электрические и радиосигналы:
· нелинейные элементы, на которые одновременно поступают низкочастотный электрический сигнал и высокочастотный гармонический сигнал. При этом последний модулируется первым.
· токопроводящие механические конструкции, изменяющие свой размер и переотражающие внешнее ЭМ-поле.