Радиоэлектронное противодействие и радиомаскировка

     2.1 Радиомаскировка 

     2.1.1. Пассивная радиомаскировка  

     Целью пассивной радиомаскировки является снижение энергии сигнала, доступного средству разведки, с целью уменьшения его заметности. Для этого есть по крайней мере несколько путей:

1. нужно проектировать защищенные системы так, чтобы они работали с возможно меньшими уровнями излучения. Такой эффект достигается за счет правильного выбора структур и свойств сигналов, а также надлежащих способов обработки сигнала в приемниках.
2. нужно использовать широкополосные сигналы (сигналы с большой базой В=DfТ>>1). Такие сигналы позволяют обеспечить большую параметрическую неопределенность для приемника средств разведки.
3. нужно снижать уровни побочных и непреднамеренных излучений радиоэлектронных систем и средств объектов разведки. Для основных излучений следует предусматривать пространственную развязку с приемниками средств разведки.

     Два первых способа, безусловно, относятся  к системной проблеме создания средств, защищенных от разведки, но выходят за рамки собственно конфликтного взаимодействия РЭР и РЭМ. Иное дело специальные способы снижения уровней непреднамеренных, побочных и вторичных (отраженных) излучений.

     Побочные излучения создаются любыми радио- и телекоммуникационными системами за счет излучений на гармониках и субгармониках несущей, на комбинационных частотах различных колебаний, используемых для формирования основного излучаемого сигнала. В радиопередатчиках побочные излучения создаются также антеннами (излучениями по боковым лепесткам диаграмм направленности) и фидерным трактом. Характерно, что все эти излучения лежат вне основной пространственно-частотной полосы излучения маскируемых от разведки сигналов.

     Непреднамеренные излучения создаются паразитными колебаниями, возникающими в электронных схемах устройств и приходятся на основную полосу спектра полезного сигнала, но тогда, когда этих излучений быть не должно. Например, при контроле и испытаниях, настройке и регулировке, регламентных работах на аппаратуре маскируемых радиоэлектронных систем и средств, при неисправностях возникающих из-за старения радиоэлементов и т.д.

     Вторичные (отраженные) излучения создаются при активном воздействии на разведываемое средство сигналами различной частоты и формы. Это могут быть отраженные от объектов разведки излучения радиолокационных станций.

     Основные  технические меры снижения побочных, непреднамеренных и вторичных излучений  при защите РЭС от средств радио- и радиотехнической разведок предусматривают: подавление паразитных генераций – источников побочных излучений, экранирование аппаратуры от внешних электромагнитных полей и для ослабления собственных излучений и фильтрацию помех.

     Подавление  источника помехи осуществляется оптимальным  конструированием электрических схем и разводкой печатных плат с учетом требований минимизации паразитных генераций, создаваемых внутренними элементами устройств и схемотехникой. Эти меры включают уменьшение числа заземленных контуров, развязку цепей электропитания, устранение излучающих проводников, реконструкцию или устранение особенно шумящих (генерирующих) цепей.

     Экранирование является конструктивным средством  ослабления любых излучений и  имеет большое значение как с  точки зрения требований по восприимчивости к помехам, так и по предотвращению излучений информационных сигналов на основных частотах и за счет паразитных генераций.

     Фильтрация  является основным и эффективным  средством подавления (ослабления) помех в цепях электропитания и заземления, в сигнальных цепях. Помехоподавляющие фильтры позволяют снизить помехи, как от внешних, так и от внутренних источников помех.

     Для маскировки от средств радиолокационной разведки нужно уменьшать уровень отраженного сигнала или, что то - же самое, снижать эффективную поверхность рассеяния цели (ЭПР). Последнее достигается как за счет использования специальных малоотражающих форм объектов разведки, так и за счет применения мер по увеличению поглощения электромагнитной энергии целями (за счет применения специальных покрытий и других способов и средств). 
 

     2.1.1.1 Экранирование 

     Экранирование является одним из основных путей снижения влияния внешних электромагнитных полей и уменьшения собственных побочных и непреднамеренных излучений при защите РЭС и кабельных линий связи от средств радио- и радиотехнической разведок, средств радиоэлектронной разведки устанавливаемых на кабельных линиях связи и вблизи излучающих разведываемых объектов.

     Экранируют  кабели, в которых циркулирует  защищаемая информация, отдельные узлы и блоки радиоэлектронной аппаратуры. Экранирование применяют и к радиоэлектронным системам целиком, создавая для этого специальные помещения, здания и сооружения. В полевых условиях для экранирования используют токопроводящие сетки и накидки.

     Теоретическое решение задачи экранирования, определение значений напряженности полей в общем случае чрезвычайно затруднительно, поэтому в зависимости от типа решаемой задачи представляется удобным рассматривать отдельные виды экранирования: электрическое, магнитостатическое и электромагнитное. Последнее является наиболее общим и часто применяемым, так как в большинстве случаев экранирования приходится иметь дело либо с переменными, либо с флуктуирующими и реже - действительно со статическими полями. Далее рассмотрены несколько таких частных случаев. 

     Физическая основа экранирования электрических полей:

     Для осуществления электростатического  экранирования используется явление электростатической индукции. Если источник электростатического поля защищен металлическим экраном, то в результате индукции на внутренней и внешней поверхности экрана произойдет разделение электрических зарядов (рис 5,а). При этом в стационарном режиме в любой момент времени внешняя поверхность экрана является носителем того же знака, что и источник (ИН). Если экран не заземлен, то рецептор наводки (РН) будет также подвержен воздействию поля источника наводки (ИН), как и при отсутствии экрана.

     Рисунок 5 

     При заземлении экрана заряд, индуцированный на внешней поверхности экрана, отводится  на корпус прибора или землю, и  поле вне экрана становится равным нулю (рис. 5,б). Таким образом, электростатическое экранирование по существу сводится к замыканию электростатического поля на поверхность металлического экрана и отводу электрических зарядов на землю (корпус прибора). Заземление электростатического экрана является необходимым элементом при реализации электростатического экранирования.

     Экранирующие  материалы  и конструкции  экранов:

     Для экранирования электрических полей  используют материалы с высокой электропроводностью. Экранировать магнитные поля более сложно, поскольку затухание из-за отражения равно нулю для некоторых сочетаний материалов и частот. С уменьшение частоты ослабление магнитного поля из-за отражения и поглощения в немагнитных материалах (например, в алюминии) падает, поэтому трудно создать магнитный экран из немагнитных материалов. На высоких частотах, где экранирование обеспечивается и поглощением и отражением, выбор материала менее критичен. Магнитные материалы обеспечивают лучшее экранирование от плоских волн за счет поглощения, в то время как электропроводящие материалы – за счет отражения.

     Хорошее качество экранирования требует очень высокой однородности экранов, т.е. постоянства их проводимости, диэлектрической и магнитной проницаемости. При надлежащем выборе параметров сплошной непрерывный металлический экран подавляет на 100 дБ и более излучения любой частоты в диапазоне от постоянного тока до видимого света. Но непрерывность экранов нарушается стыками сопрягаемых деталей и элементами конструкции (паяными и сварными швами, винтами, заклепками и отверстиями под них), а также отверстиями для ввода и вывода кабелей, вентиляции, освещения экранируемого пространства. Все эти конструктивные и технологические неоднородности нарушают качество экранирования и даже работают как антенны. Для уменьшения излучения (увеличения затухания) щелями и стыками сплошных элементов экрана, размеры и конфигурацию щелей выбирают так, чтобы они работали подобно запредельным волноводам на частотах экранируемых полей. 

     2.1.1.2 Фильтры 

     Ни  одно радиоэлектронное средство или  система, имеющие связь с «внешним миром» через специальные (антенны, линии связи) и потенциальные (внешние  технологические провода и линии) излучатели, не может быть надежно маскировано от средств радиоэлектронной разведки только электромагнитными экранами. В качестве дополнительной защиты изделий и объектов, для устранения  влияния внешних электромагнитных излучений и исключения (ослабления) собственных нежелательных излучений (далее помех) используют электрические фильтры.

     Основное  назначение  фильтров - пропускать только полезный сигнал и отсекать сигналы  побочных, непреднамеренных и вторичных  излучений в определенном частотном диапазоне, с целью предотвратить, полезные для разведки, излучения в цепи, линии, а через них и в пространство. А так же ограничить возможности радиоэлектронной разведки по снятию информации за счет переизлучений, при проникновении  случайных, или  активно навязываемых (в направлении объектов разведки) высокочастотных сигналов.

     Устанавливаются фильтры в направлении антенно-фидерных устройств и систем телекоммуникаций, в направлении систем электропитания и заземления и т.п. Межблочные фильтры устанавливаются  внутри защищаемого оборудования, межсистемные фильтры устанавливаются на объектах, в том числе в экранируемых помещениях, в местах подвода телекоммуникационных проводов, проводов питания и заземления. Затухание, вносимое фильтром, косвенно связано с затуханием, обеспечиваемым экранируемым объектом.

     Классы  помехоподавляющих фильтров:

     В соответствии с расположением полосы пропускания фильтра относительно полосы подавления помехи в частотном спектре различают четыре класса помехоподавляющих фильтров:

• фильтры нижних частот;
• фильтры верхних частот;
• полосовые фильтры;
• режекторные фильтры.

     Ниже  приведены амплитудно-частотные  характеристики основных типов помехоподавляющих  фильтров. 

Рисунок 6. Амплитудно-частотные характеристики помехоподавляющих фильтров (НЧ, полосового, ВЧ и режекторного) 

     Для решения конкретных задач по обеспечению надежности функционирования, совместимости, помехозащищенности аппаратуры чаще всего используют режекторные и полосовые фильтры. Для обеспечения помехозащищенности информационных сигналов и защиты информации обрабатываемой в технических средствах по каналам побочных электромагнитных излучений и наводок, как правило, используются широкополосные LC фильтры нижних частот, а также ферритовые помехоподавляющие изделия, комплексные кабельные изделия с элементами защиты и элементы защиты средств отображения информации (просветленные электромагнитные фильтры – экраны) и др.

     Возможно  применение активных фильтров на основе микросхем (операционных усилителей). Это может быть целесообразно в тех случаях, когда пассивные LC фильтры становятся очень громоздкими при понижении частоты среза до звуковых частот, когда даже при выборе относительно малой емкости (например, 0,01 мкФ) дроссель становится несоизмеримо большого размера и массы. В активном фильтре операционный усилитель преобразует импеданс подключаемой к нему RC цепи так, что устройство ведет себя как индуктивность.

     Таблица 1. Критерии выбора схемы помехоподавляющего фильтра