Автор: Исхаков Б.С., к.т.н. Каргашин В.Л., к.т.н. Юдин Л.М.
Источник: Журнал «Специальная Техника» № 5 2001 г.
В настоящее время, не смотря на запреты, действующие в соответствии с российским законодательством, вероятность утечки конфиденциальной информации, организованной с помощью технических средств является весьма высокой. Поэтому проблема предотвращения несанкционированного съема конфиденциальной речевой информации по-прежнему стоит очень остро. В настоящей статье рассмотрены способы противодействия несанкционированному съему речевой информации с помощью диктофонов, которые, с точки зрения потребителя, являются наиболее простыми устройствами, не требующим и специальной подготовки для работы с ними.
Благодаря бурному развитию электроники малогабаритные диктофоны обладают высокими эксплуатационными характеристиками, позволяющими записывать информацию с высоким качеством в самых сложных условиях акустической обстановки в автоматическом режиме. Многообразие типов диктофонов от аналоговых устройств широкого применения до профессиональных цифровых позволяет удовлетворить любые потребительские требования для проведения планируемых мероприятий.
Возможны следующие основные способы защиты от несанкционированного съема речевой информации с помощью диктофона:
Организационные меры, предотвращающие попытку вноса диктофона в помещение, могут использоваться в очень ограниченных случаях, а эффективность применения может быть весьма низкой. С учетом технологических достижений этот вид технических средств может быть закамуфлирован практически под любой предмет. Кроме того, при уважении действующего законодательства, способы обнаружения диктофона у посетителя весьма ограничены.
Обнаружение работающего диктофона тоже не простая задача. До настоящего времени не затихают дискуссии между специалистами о выборе эффективных критериев обнаружения современных диктофонов. Анализ приборов, рекомендуемых современным рынком для этой цели, показал, что вероятность обнаружения работающего диктофона значительно отличается от 100%.
Исключение возможности записи речевой информации можно осуществить несколькими путями:
На наш взгляд с точки зрения качества и цены, более эффективным способом предотвращения утечки информации в настоящее время является электромагнитное поле помехи, создаваемое специальным устройством – подавителем диктофонов.
Диктофон, как электронное устройство, можно представить в виде двух подсистем:
Подсистема преобразования акустического сигнала в электрический, как правило, состоит из:
Подсистема преобразования акустического сигнала наиболее подвержена действию внешних электромагнитных помех. Практически каждый элемент этой подсистемы может быть выведен из нормального режима работы с помощью наведенной помехи.
С выхода микрофона на усилитель поступают электрические сигналы, уровень которых, в лучшем случае, измеряется долями милливольта. Помеха при аддитивном наложении может подавить полезный сигнал.
Усилители с АРУ или с логарифмической характеристикой выполняются, как правило, с сильной обратной связью, характеризующейся постоянными времени срабатывания и восстановления. Поэтому воздействие помехи, превышающей уровень полезного сигнала, может подавить его, загружая входные каскады усилителя. Т.е. полезный сигнал может оказаться под порогом реальной чувствительности усилителя. Для этой цели наиболее эффективна импульсная помеха, коррелированная с речевым сигналом.
АЦП также подвержен действию помехи по двум путям:
Необходимо отметить, что профессиональные цифровые диктофоны имеют весьма серьезные конструктивные и схемотехнические методы защиты узлов, подверженных действию помех. Поэтому при исследовании диктофонов было отмечено ослабление действия помехи на некоторые цифровые диктофоны по сравнению с аналоговыми.
Факторы, влияющие на восприимчивость диктофона к радиоэлектронному подавлению
Диктофон представляет собой достаточно сложный с точки зрения электродинамики объект подавления. Величина сигнала помехи, наводимого на электрические цепи тракта записи диктофона, определяется напряженностью электрического поля помехи в области максимальной восприимчивости электронной схемы диктофона. Эта область находится в районе входа усилителя низкой частоты тракта записи. Потери, связанные с преобразованием электрической напряженности поля сигнала помехи в наводимую ЭДС помехи, можно оценить, представляя зону восприимчивости в виде проводника с некоторой действующей высотой. Учитывая малые физические размеры схемных элементов и соединяющих их проводников, эквивалентная ожидаемая действующая высота зоны восприимчивости много меньше длины волны облучающей диктофон помехи и по оценкам составляет примерно 0,2…1 см.
Дальнейшее преобразование сигнала помехи в низкочастотный АМ-сигнал происходит в результате прямого детектирования на нелинейностях, присущих любой электронной схеме. Наведенный низкочастотный сигнал помехи усиливается совместно с речевым сигналом и записывается на носитель. В зависимости от отношения помеха/сигнал на выходе усилителя записи наблюдается:
Искажение речевого сигнала может происходить при близком к единице отношении помеха/сигнал и зависит от частотно-временной структуры низкочастотного сигнала помехи и его коррелированности с речевым сигналом. Для полного подавления речевого сигнала уровень наведенной помехи должен существенно превышать напряжение речевого сигнала.
Диктофоны в пластиковом корпусе без специальных мер экранирования наиболее сильно подвержены действию помехи. Сигнал помехи непосредственно проникает к схемным элементам диктофона практически без дополнительного ослабления в материале корпуса. Диктофоны в металлических корпусах более защищены от воздействия помех за счет экранировки сигнала помехи металлическим корпусом.
Электромагнитная волна помехи при взаимодействии с металлическим корпусом диктофона практически отражается от его поверхности. Однако часть энергии наводится на стенку корпуса и проникает во внутреннюю область диктофона. Уровень высокочастотного электромагнитного поля помехи, достигшего электронных компонентов диктофона, зависит от частоты поля, элементов конструкции корпуса и свойств материала, из которого он изготовлен.
На практике довольно редко можно встретить корпус в виде сплошного экрана. Диктофон должен иметь возможность замены элементов внутреннего и подключения внешнего электропитания, ввода и вывода информации, подключения внешнего микрофона, осуществления контроля за режимами работы, смены микрокассет или электронных устройств памяти. Все это приводит к наличию в стенках корпуса отверстий, щелей, крышек, которые являются его электрическими неоднородностями. Наличие в стенках корпуса диктофона разрывов егоэлектрической однородности приводит к существенному нарушению структуры наведенных поверхностных токов и к затеканию этих токов внутрь корпуса. В результате внутри корпуса диктофона возникают зоны с повышенным уровнем напряженности электромагнитных полей.
Размеры и форма корпуса диктофона существенно влияют на уровень проникающего помехового сигнала. Чем больше площадь диктофона, тем больше уровень наводки сигнала помехи. С целью оценки эффективности экранировки внешнего поля различными типами корпусов были проведены сравнительные экспериментальные исследования восприимчивости диктофонов с пластиковыми, комбинированными и металлическими корпусами к действию внешних помех. Результаты экспериментальных исследований приведены в таблице 1.
Сравнение эффективности экранировки осуществлялось по величине плотности потока мощности электромагнитного поля сигнала помехи, требуемого для полного подавления диктофона. Излучаемая мощность подавителя была одна и та же. В качестве эталонного диктофона был взят диктофон Casio TR-15 в пластмассовом корпусе, как наиболее восприимчивый к действию внешних электромагнитных помех.
Приведенные результаты показывают, что восприимчивость к действию помех зависит как от конструкции, так и от материала корпуса диктофона. Малогабаритный диктофон Sony M909 с металлическим корпусом и аналоговым способом записи на магнитную ленту требует для своего подавления на 28 дБ большую мощность помехи, чем эталонный диктофон Casio TR-15 в пластмассовом корпусе. Цифровой диктофон U 7201, в конструкции которого приняты повышенные меры экранирования и защиты, лучше защищен от действия помех. Для его полного подавления мощность помехи по сравнению с эталонным диктофоном должна быть увеличена на 32 дБ. Диктофоны с комбинированными корпусами из пластмассы и металла занимают промежуточное положение.
Таблица 1.
Сравнительные характеристики эффективности экранирования внешней помехи корпусом различных типов диктофонов
| Тип диктофона | Casio TR-15 |
Perlcorder S302 |
L400 | Sony M909 |
U7201 |
| Относительное увеличение плотности потока мощности помехи, дБ |
0 | 3 | 10 | 28 | 32 |
Влияние несущей частоты электромагнитного облучения диктофона на его восприимчивость к помехе
Сложная структура корпуса и размеры диктофона, особенности примененной в нем элементной базы, способ и качество монтажа определяют резонансный по частоте характер действия помехи на диктофон. Как показывают экспериментальные исследования эффективности действия помехи на диктофоны в различных участках диапазона радиочастот, существуют ярко выраженные резонансные области, где действие помехи является максимальным. На рис.1 показаны характерные зависимости относительной интенсивности звука от наведенного сигнала помехи для некоторых типов диктофонов. Приведенные зависимости были получены при изменении частоты помехи в широком диапазоне частот от сотен МГц до нескольких ГГц и построены с учетом нормировки интенсивности наведенного звукового сигнала помехи относительно максимального уровня, который имеет место в низкочастотной области для каждого диктофона. Как следует из рис. 1, исследованные диктофоны имеют различные резонансные области восприимчивости. Наибольшее число таких резонансных областей наблюдается у малогабаритного диктофона Sony М909 в металлическом корпусе. При этом не наблюдается возрастания эффективности подавления диктофона при переходе к более высокочастотным резонансным областям. Это связано с тем, что, несмотря на наличие более высокочастотных резонансных областей с меньшим ослаблением помехи в корпусе диктофона, с повышением частоты возрастают потери помехи на трассе распространения. Общим для всех рассмотренных диктофонов является наличие близких по частоте резонансных областей в низкочастотной части диапазона.
Рис. 1. Зависимость относительного уровня записанного акустического тона от несущей частоты амплитудно-манипулированной помехи для:
Частотная зависимость влияния помехи для разных типов диктофонов проявляется по-разному. Эффект действия помехи зависит от двух основных факторов:
Для диктофонов, корпуса которых обладают высокими экранирующими свойствами, эффект действия помехи определяется в основном вторым фактором. Действие помехи на диктофоны с плохой экранировкой определяется в первую очередь уровнем токов, наводимых на проводящих элементах диктофонов. Во всех случаях эта зависимость носит резко индивидуальный характер, что подтверждается результатами экспериментальных исследований (рис. 1).
Наиболее характерна зависимость влияния помехи на диктофон в металлическом корпусе Sony M909. В данном случае первый резонанс, характеризуемый наиболее высокой восприимчивостью к действию помехи, возникает на длине волны, соответствующей периметру боковой стенки диктофона. Все другие резонансы имеют меньший относительный уровень и проявляются на частотах, кратных частоте первого резонанса. Для диктофона Sanyo TRC-6200, размеры которого несколько больше размеров диктофона Sony M909, первый резонанс смещается в сторону более низких частот. Резонансы на кратных, более высоких частотах, выражены слабее, чем для диктофона Sony M909.
У диктофонов с пластмассовым корпусом Sanyo TRC-520M и с комбинированным корпусом из пластмассы и металла Perlcorder S302 частотная зависимость действия сигнала помехи формируется резонансами наведенных токов на совокупность внутренних проводящих элементов диктофонов.
Для диктофона Sanyo TRC-520M наибольший по интенсивности резонанс проявляется на частоте несколько меньшей 2 f0. Второй, но несколько слабее – на частоте 2,6 f0, третий, сильнее второго – на частоте 5 f0.
Для диктофона Perlcorder S-302 частотная зависимость помехи проявляется в широкой полосе частот (1…2) f0. Слабая резонансная область наблюдается на частотах (6,5…7) f0.
Если в низкочастотном диапазоне у разных диктофонов резонансы имеют перекрывающиеся частотные области, то в области высоких частот таких совпадений намного меньше или они просто отсутствуют. Поэтому для обеспечения подавления диктофонов в условиях отсутствия априорной информации о типе применяемого диктофона рабочий диапазон излучаемых помеховых сигналов должен перекрывать области максимальной восприимчивости всех диктофонов. Такая помеха может быть реализована с помощью многочастотного сигнала помехи или путем свиппирования по частоте в заданном диапазоне частот.
Важной характеристикой подавителя диктофонов является пространственная зона подавления, ограниченная шириной антенного луча по азимуту и углу места, а также максимальная дальность подавления. Если диктофон находится в пределах зоны подавления, то с его помощью нельзя осуществить несанкционированный съем речевой информации. В силу того, что уровень экранирования разных моделей диктофонов различаются друг от друга, максимальная дальность их подавления оказывается различной. Обычно максимальная дальность подавления диктофона определяется экспериментально для конкретного подавителя. Так как эта величина зависит от конструктивных особенностей диктофонов, то при постоянных характеристиках подавителя (излучаемая мощность и структура помехи) диктофоны с пластиковым корпусом, как и следовало ожидать, будут подавляться на больших дальностях по сравнению с диктофонами в металлических корпусах.
В таблице 2 приведены полученные экспериментально относительные величины максимальной дальности подавления аналоговых диктофонов с различными типами корпусов, нормированные к максимальной дальности подавления диктофона в пластиковом корпусе. По мере увеличения эффективности экранировки корпуса относительная дальность подавления диктофонов существенно снижается. Аналогичная картина наблюдается для цифровых диктофонов (табл. 3). Использование вынесенного микрофона или пульта дистанционного управления увеличивает дальность подавления диктофона, что особенно заметно при подавлении цифровых диктофонов с высокой эффективностью экранировки корпуса.
Таблица 2.
Относительная дальность подавления аналоговых диктофонов с разными корпусами
| № | Модель | Тип корпуса | Относительная макс. дальность зоны полного подавления, м |
| 1 | S-801 Pearlcorder Olimpus TP-35 Casio |
Пластиковый | 1 |
| 2 | TRC 520M Sanyo S 724 Pearlcorder Olimpus S 725 Pearlcorder Olimpus S 302 Pearlcorder Olimpus |
Пластиковый Металлический слабоэкранированный Металлический слабоэкранированный |
0,83 |
| 3 | L-400 Pearlcorder Olimpus | Металлический | 0,32 |
| 4 | TRC 6200 Sanyo Talkbook | Металлический с мерами экранированный | 0,16 |
| 5 | RN-Z30 National Panasonic M 909 Sony |
Металлический с повышенной экранировкой | 0,063 0,04 |
| RN-Z10 National Panasonic | 0,016 |
Примечание: * с выносным микрофоном.
Таблица 3.
Относительная дальность подавления цифровых диктофонов с разными корпусами
| Модель | Тип корпуса и способ записи | Относительная макс. |
| DMP 260 X Toshiba Olimpus D-1000 |
Основа пластик с металлическими передней и задней стенками. Электронная память | 0,83 |
| SVR –240 Sumsung | Основа пластик с металлическими передней и задней стенками. Электронная память | 0,54 |
| Dictofon Диктофон фирмы General vertertung |
Металлический. Электронная память |
0,5 |
| TCD-D7 Sony | Металлический с повышенной экранировкой на магнитную ленту | 0,21 |
| SVR S820/S410 Samsung | Электронная память | 0,21 |
| TCM 359V Sony | Электронная память | 0,18 |
| U 7102 | Металлический с повышенной экранировкой и защитой, малогабаритный. Электронная память |
0,02 |
Примечание: * с выносным микрофоном.
Особенности построения подавителей диктофонов
Для радиоэлектронного подавления диктофонов обычно используют носимую аппаратуру, размещаемую внутри атташе-кейса или портфеля, или стационарную аппаратуру, встраиваемую в предметы интерьера (стол, кресло и т.п.).
В настоящее время используются две основные схемы построения аппаратуры радиоэлектронного подавления диктофонов. В первой схеме сигнал помехи формируется на фиксированной частоте непосредственно на большом уровне мощности с помощью мощного шумового генератора. Ширина спектра помехи в таких подавителях определяется способностями выходного полупроводникового прибора к генерации мощных шумовых сигналов. Недостатком таких подавителей является ограниченные возможности по генерации шума в широкой полосе частот. Кроме того, расширение спектра помехи с целью перекрытия полного диапазона частот максимальной восприимчивости к помехам известных типов диктофонов приводит к уменьшению спектральной плотности мощности помехи и в силу этого к снижению эффективности подавления диктофонов.
Во второй схеме сигнал помехи формируется на малом уровне мощности с помощью специального формирователя помеховых сигналов с последующим усилением до требуемого уровня мощности в широкополосном усилителе мощности (рис. 2). Достоинством этой схемы построения аппаратуры является высокая универсальность по типам и режимам помех, обеспечение высокой спектральной плотности мощности помехи в заданном диапазоне частот, возможность обеспечения высокой эффективности подавления с помощью маломощных усилителей путем построения на них активной фазированной антенной решетки.
Рис. 2 Структурная схема носимого подавителя диктофонов с усилителем мощности.
В общем случае подавитель диктофонов в носимом варианте исполнения состоит из антенной системы, усилителя мощности, формирователя помех и источника питания. Антенная система подавителя диктофонов в простейшем случае может представлять собой одиночный излучатель соответствующего диапазона частот, формирующий электромагнитное поле в требуемом пространственном секторе. Телесный угол зоны подавления обычно не менее 60° . В других случаях антенная система может быть двухканальной, например, для излучения помеховых сигналов с эллиптической поляризацией. Наиболее перспективным является использование активной фазированной антенной решетки на маломощных усилителях, что позволяет наиболее эффективно решить проблему излучения помех в заданном пространственном секторе и обеспечения требуемого энергетического потенциала, в том числе при конформном построении решетки, обеспечить наилучший тепловой режим аппаратуры и в силу этого иметь высокую надежность подавления диктофонов. С целью обеспечения длительной непрерывной работы в стационарном положении или в автомобиле переносной подавитель обычно имеет возможность подключения к внешнему сетевому источнику электропитания переменного тока или к автомобильному аккумулятору.
Формирователь помех генерирует амплитудно-манипулированный высокочастотный сигнал в заданном частотном диапазоне. Амплитудная манипуляция задается микропроцессором, предварительно запрограммированным для формирования импульсной последовательности требуемой структуры.