Анализ гармоник

Миниатюрные радиопередатчики подслушивающих устройств, в отличие от связной и вещательной аппаратуры, в которой принимаются специальные конструктивные меры подавления внеполосных излучений (экранировка, фильтрация), генерируют сигнал не только на основной частоте, но и на ее гармониках (частотах, кратных основной). Уровни излучений на гармониках у радиомикрофонов со свежими батареями обычно на 30-40 дБ меньше, чем на несущей частоте, и в пределах помещения достаточно хорошо обнаруживаются сканером. Идентификация по гармоникам облегчает автоматическое выявление микропередатчиков с любыми видами модуляции, преобразования и кодирования сигналов, которые трудно идентифицировать другими методами.

Автоматическая идентификация по гармоникам

Если в задании предусмотрено сканирование заданного диапазона с анализом гармонического состава обнаруженных излучений (обнаружение 2-ой гармоники, обнаружение 3-ей гармоники, одновременное обнаружение 2-ой и 3-ей гармоник), программа, обнаружив сигнал и измерив его несущую частоту f, настраивает приемник на частоту 2f и/или 3f, измеряет уровни гармоник при максимальной чувствительности (отключив аттенюатор) и сравнивает их с пороговым значением. В случае превышения порога программа принимает решение о наличии излучения на гармониках основной частоты и в списках обнаруженных сигналов в графах гармоник (G2 и G3) указывается измеренный уровень с пометкой “+”. Если гармоника не обнаружена - уровень указывается с пометкой “-“. Если проверка не выполнялась, например, из-за того, что частота гармоники лежит вне рабочего диапазона сканера, - графа остается пустой. Обнаружив одну из гармоник, программа помещает данные о сигнале в список “подозрительных” излучений. Если обнаружены обе гармоники

- в список “опасных” сигналов.

Гармонический анализ излучений в ручном режиме

Для анализа гармоник в ручном режиме необходимо настроить приемник на несущую частоту интересующего излучения, выбирая сигнал из списка обнаруженных или указывая значение частоты с помощью клавиатуры. В закладке Гармоники окна Анализ отображается гармонический состав излучений для панорамы спектра, которая в данный момент отображается в главном окне программы (цвет - зеленый) и, на заднем плане, диаграммы загрузки (цвет - синий), если использование последней предусматривается активным заданием. В левом окне закладки (несущая частота) отображается текущий спектр излучения с разрешением 12,5 кГц в полосе частот, центр которой совпадает с частотой настройки приемника. Программа автоматически выбирает ширину полосы, исходя из ширины спектра обнаруженного сигнала. В окнах 2-ой и 3-ей гармоники отображаются спектры с тем же разрешением и расширенной, соответственно, в два и в три раза полосой, центр которой совпадает соответственно с удвоенной и утроенной исходной частотой настройки приемника. Для повторного выполнения гармонического анализа нажмите кнопку: Перестроить. Программа измерит и отобразит текущий спектр излучения и его гармоник во всех трех окнах на фоне спектра, сохраненного в панораме (или в предыдущем цикле анализа), и диаграммы загрузки. Спектр предыдущего цикла анализа отображается красным цветом.

Акустическое зондирование

Д ля проверки источника излучения на возможность модуляции его сигнала воспроизводимыми в помещении звуковыми сигналами местная или расположенная в удаленном помещении акустическая колонка комплекса создает звуковой импульс (“щелчок”). Если сканер настроен на несущую частоту радиомикрофона с широкополосной или узкополосной частотной модуляцией, на выходе демодулятора сканера с некоторой задержкой появятся несколько звуковых импульсов, соответствующих различным путям распространения звуковой волны в помещении (изображение этих импульсов во времени дает реверберационную картину помещения.

С другой стороны, при настройке на частоту иного источника излучения на выходе демодулятора сканера наблюдается

сигнал, никак не связанный (некоррелированный) с акустическими импульсами (рис. 17). Решение о присутствии звуковых импульсов в демодулированном сигнале принимается программой автоматически в процессе корреляционной обработки демодулированных сигналов для нескольких циклов акустического зондирования. Программа вычисляет коэффициент корреляции и сравнивает его с пороговым уровнем. Коэффициент корреляции, величина которого теоретически может изменяться в пределах от -1 до +1, определяет вероятность наличия радиомикрофона в помещении. Если звуковых импульсов зондирования на выходе демодулятора приемника нет, коэффициент корреляции будет близок к нулю (значения в пределах от -0.3 до +0.3). Чем лучше совпадение форм излучаемых и принимаемых импульсов, тем меньше коэффициент корреляции отличается от единицы. При невысоком уровне акустического шума в помещении коэффициент корреляции в различных сеансах зондирования будет близок к 0.9, а звуковые импульсы отличаются хорошей воспроизводимостью формы. Повышение уровня акустического шума может снизить коэффициент корреляции до 0.8 - 0.7, однако достоверность обнаружения даже в этом случае остается высокой. Для улучшения условий обнаружения при высоком уровне акустического шума можно увеличить количество импульсов (циклов зондирования) в тесте при настройке. В ходе сканирования программа помещает в списки частоты обнаруженных станций с пометками, отражающими значение коэффициента корреляции и полосу приема. Если коэффициент корреляции вычислить не удается (такой случай возможен при отсутствии сигнала на выходе демодулятора, например, когда приемник настроен на немодулированную несущую), частота станции помечается символами “Н/С”.

Примечание: при проверке некоторых станций с характерной модуляцией, которая на слух воспринимается как специфический “рокот”, в отдельных сеансах зондирования коэффициент корреляции может быть больше порога.

Автоматическая идентификация методом акустического зондирования

Если в задании предусмотрено сканирование с идентификацией радиомикрофонов методом акустического зондирования, программа, обнаружив сигнал и измерив его несущую частоту и ширину спектра, выполняет на несущей частоте акустический тест, включив узкую полосу пропускания (режим NFM). Звуковые импульсы, число которых задается при настройке, излучаются левой колонкой акустической системы. После этого вычисляется коэффициент корреляции отклика и сравнивается с порогом, величина которого составляет 0.6. Если порог превышен, программа принимает решение об идентификации сигнала радиомикрофона. Для повышения скорости работы в автоматическом режиме звуковой тест выполняется с высокой частотой повторения акустических импульсов. Полученные результаты (коэффициент корреляции, полоса пропускания (N или W), расстояния от радиомикрофона до колонок акустической системы) заносятся в список “опасных” излучений и в другие списки. Если при тестировании через первую колонку порог не превышается, программа повторяет тест с помощью второй колонки, а затем - в широкой полосе пропускания приемника (режим WFM). Если и в этом случае результаты звукового теста отрицательны, в списки “неизвестных” и “новых” излучений заносятся только значения коэффициента корреляции. При высокой частоте повторения акустических импульсов из-за реверберации измерение расстояний от колонок до радиомикрофона иногда выполняется с ошибками. Уточнить расстояния можно, выполняя акустический тест в ручном режиме.

Анализ излучений методом акустического зондирования в ручном режиме

В ручном режиме оператор имеет возможность выполнять акустический тест отдельно для левой и правой колонок, наблюдать реверберационные картины помещения, корреляционную функцию отклика, выбирать число звуковых импульсов, переключать полосу пропускания приемника (NFM, WFM). Для проведения акустического теста необходимо настроить приемник на несущую частоту интересующего излучения, выбрав нужную запись из списка обнаруженных сигналов или введя значения частоты с клавиатуры, указать полосу пропускания, число зондирующих импульсов и нажать кнопку левой или правой колонки. В ручном режиме программа снижает частоту повторения акустических импульсов для того, чтобы избежать реверберационных помех и повысить достоверность измерений дальности. Окно реверберационной картины помещения отображает интенсивность принятого импульсного сигнала в зависимости от времени, которое пересчитано в расстояние. Вертикальная шкала градуируется в относительных единицах, а горизонтальная - в метрах. Линейка прокрутки окна позволяет наблюдать отклики на дистанциях до 30 метров. Пользователь может также измерить расстояние до любого импульса, указав на него мышью. Автокорреляционная функция отклика, отражающая зависимость коэффициента корреляции от времени служит дополнительным инструментом, облегчающим процесс идентификации сигналов в сомнительных случаях. На рисунке 44. изображены корреляционные функции откликов для радиомикрофона и внешней станции. Как известно, форма корреляционной функции одиночного импульса близка к треугольной. Присутствие нескольких отраженных импульсов в отклике вызывает появление боковых выбросов корреляционной функции той же формы.

Отметим, что акустическое зондирование позволяет автоматически идентифицировать излучения только тех подслушивающих устройств, в которых используется стандартная узкополосная или широкополосная частотная модуляция. Если обнаружен сигнал с иными параметрами модуляции или цифровым кодированием (с поднесущими, с инверсией спектра, цифровой модуляцией и т.д.), значение коэффициента корреляции обычно не достигает порогового уровня. Вместе с тем оператор может идентифицировать такой сигнал, повторив операцию акустического зондирования несколько раз. В этом случае коэффициент корреляции будет небольшим (от 0.2 до 0.4 в зависимости от типа устройства), но относительно стабильным, тогда как для внешних станций его значение случайно изменяется в пределах от -0.3 до +0.3. Сказанное не относится к микропередатчикам с цифровой модуляцией, в которых применяются специальные методы декорреляции акустического и модулирующего сигналов (скремблирование цифрового потока).

А кустическое зондирование может использоваться также для количественной оценки акустической прозрачности помещений. После настройки сканера на частоту излучения тестового радиостетоскопа, который устанавливается на внешней стороне стены исследуемого помещения, выполняется акустическое зондирование. Величина коэффициента корреляции, которая вычисляется программой комплекса RS turbo, зависит от затухания акустического сигнала и уровня помех в стене и объективно характеризует возможность утечки информации в данном канале.

Локализация радиомикрофонов

Если источник излучения идентифицирован методом акустического зондирования как радиомикрофон, компьютер определяет расстояния до него от каждой из двух колонок акустической системы, пересчитывая задержку первого принятого звукового импульса относительно излученного в расстояние. Задержка отсчитывается от точки пересечения порога на реверберационной картине помещения первым отраженным импульсом. При надлежащем выборе мест размещения колонок компьютер определит координаты источника излучения на плане помещения. Искомое местоположение скрытого радиомикрофона относительно колонок находится в окрестности точки пересечения окружностей, радиусы которых равны измеренным расстояниям. Для исключения грубых ошибок рекомендуется выполнять измерения несколько раз, причем получаемые расстояния должны быть примерно одинаковы. Для получения достоверного результата рекомендуется менять положение и ориентацию колонок. По умолчанию программа считает, что расстояние между колонками равно одному метру. Если колонки размещены иначе, пользователь должен соответственно изменить настройку программы. Операция локализации выполнятся только для тех сигналов из списков, которые идентифицированы методом акустического зондирования. Чтобы повторить акустический тест необходимо выбрать частоту приема из выпадающего списка обнаруженных частот, включить нужную полосу пропускания (NFM или WFM), ввести число зондирующих импульсов и нажать кнопку левой или правой колонки. Линейки прокрутки окна позволяют наблюдать окружности радиусом до 30 метров.

Анализатор спектра

Режим анализатора спектра в системе RS turbo представляет собой дополнительное средство идентификации сигналов, обнаруженных в автоматическом режиме сканирования диапазона. Кроме того, его можно использовать для оперативного просмотра относительно небольших участков радиодиапазона (по 8 МГц). Анализ спектра выполняется с широкой (200 кГц) или узкой (12.5 кГц) полосой анализа и полосой обзора, которая располагается симметрично относительно произвольной центральной частоты. По вертикальной оси откладываются значения уровней сигнала, измеряемые последовательным анализатором контроллера RS turbo. Измеренные уровни выводятся на экран в логарифмическом масштабе, разбитом на 255 равномерных участков. До начала работы необходимо настроить спектроанализатор, выбрав состояние аттенюатора, полосу анализа и вид отображения Центральная частота полосы обзора выбирается из нужного списка обнаруженных сигналов или вводится с клавиатуры. Если предполагается выполнить несколько циклов обзора (периодический режим), следует указать метод обработки реализаций спектров: обновление, накопление (сохранение максимальных значений) или усреднение. На экране анализатора (рис. 3.8) отображается текущий спектр (зеленым цветом) и спектр, полученный на предыдущем цикле обзора. После остановки сканирования эти спектры сохраняются до выхода из окна. В режиме спектроанализатора предусмотрена возможность настройки приемника на интересующую частоту после остановки процесса анализа. Если щелкнуть мышью в районе определенной спектральной составляющей, приемник настроится на соответствующую частоту, которая выводится на индикатор настройки окна. Полоса приема выбирается из выпадающего списка Полоса анализа. Теперь демодулированный сигнал можно прослушать.