3.4.1. Защита питающих цепей радиоэлектронной аппаратуры

Сетевой фильтр

Сетевые фильтры обеспечивают защищенность электронного устройства не только от внешних помех, но и от разного рода сигналов, генерируемых устройствами, которые могут служить источником утечки информации.

К числу защищаемых устройств относят самую разнообразную аппаратуру: компьютеры, приемники диапазона длинных и средних волн, радиотрансляционные приемники и др. Сетевой фильтр включают между энергетической сетью и устройством потребителя.

На рис. 3.25 представлена принципиальная схема сетевого фильтра, рассчитанного на мощность нагрузки 100 Вт.

Он обеспечивает питание одновременно двух потребителей.

В данном фильтре использованы два способа подавления помех: фильтрация режекторным дросселем Др1, Др2 и экранирование сетевой обмотки трансформатора Т1 и выходной обмотки трансформатора Т2. Электростатическим экраном сетевой обмотки трансформатора Т1 и выходной обмотки трансформатора Т2 служат магнитопроводы и низковольтные обмотки трансформаторов, расположенные поверх высоковольтных и соединенные с общим проводом фильтрам устройств-потребителей. Так как направление намотки обмоток и индуктивность дросселей Др1 и Др2 одинаковы, а токи через обмотки Др1 и Др2 противофазны, то сумма магнитных полей этих обмоток равна нулю и результирующее сопротивление дросселей переменному току промышленной частоты равно активному сопротивлению обмоток. Следовательно, падение напряжение на дросселях Др1, Др2 практически равно нулю.

В устройстве использованы два готовых трансформатора Т1 и Т2 типа ТПП296-127/220-50. Режекторный дроссель Др1, Др2 выполнен на ферритовом кольцевом магнитопроводе марки М4000 размером К65х32х8. Две обмотки наматываются в два провода, одновременно, проводом МГШВ-0,5 и содержат по 20 витков каждая. Намотка должна быть в один слой. Марка феррита и размер сердечника могут быть другими, но индуктивность дросселей должна быть около 1,5 мГн. Конденсаторы С1 и С2 должны быть рассчитаны на напряжение более 400 В.

3.4.2. Устройство для автоматической записи телефонных разговоров

Телефонный адаптер

Для анализа утечки информации по открытым каналам телефонной связи необходимо иметь записи телефонных разговоров всех сотрудников фирмы. Прослушивание записей позволяет установить характер и источник утечки информации и сделать соответствующие выводы.

Для записи телефонных разговоров используются устройства, автоматически подключающие записывающие устройства при снятии трубки телефонного аппарата. Принципиальная схема такого телефонного адаптера представлена на рис. 3.26.

Когда телефонная трубка не поднята, в телефонной линии присутствует напряжение около 60 В. Через делитель, собранный на резисторах R1-R3, оно поступает на затвор полевого транзистора VT1 типа КП10ЗМ и запирает его. Это приводит к закрытию транзистора VT2 типа КТЗ15 и транзистора VT3 типа КТ814. Реле К1 типа РЭС22 обесточено и его контакты К1.1-К1.4 разомкнуты.

При поднятии телефонной трубки в линии устанавливается напряжение 5-15 В, что ведет к открыванию транзистора VT1 и, следовательно, транзисторов VT2 и VT3. Срабатывает реле К1, которое контактами К1.3 и К1.4 подает питание 220 В на магнитофон, предварительно включенный на запись, и одновременно контактами K1.1 и К1.2 подключает телефонную линию через конденсаторы С1 и С2 ко входу магнитофона. Начинается запись разговора на магнитофон. Запись прекращается после опускания телефонной трубки на рычаг телефонного аппарата. Конденсатор СЗ сглаживает пульсации и шумы, наводимые в линии, которые могут вызвать ложные срабатывания устройства.

При подключении устройства к линии необходимо соблюдать полярность питания. В устройстве можно использовать любой силовой трансформатор, понижающий напряжение до 12 В и рассчитанный на ток нагрузки более 0,1 А или готовый сетевой адаптер с теми же параметрами. Реле РЭС22 можно заменить на два реле типа РЭС9

Адаптер для диктофона

В настоящее время для записи звуковой информации широкое распространение получили импортные диктофоны со встроенной системой VОX, т.е. с системой управления голосом. Это позволяет более экономно расходовать пленку, т.к. при отсутствии сигнала двигатель диктофона выключен и потребление тока устройством минимально. Ниже приведены две схемы адаптеров для работы с диктофонами. Первая схема приведена на рис. 3.27.

Эта схема предельно проста, т. к. содержит всего одну деталь - трансформатор Т1, включаемый в разрыв линии. Трансформатор Т1 самодельный. Для его изготовления используется обмотка реле РЭС15 или РЭС49. Штатная обмотка реле выполняет роль II - обмотки трансформатора. Поверх нее намотана I - обмотка, которая содержит 400-500 витков провода ПЭВ 0,1. Витки обмотки скреплены клеем "Момент".

Адаптер подключается в разрыв любого из проводов линии без соблюдения полярности.

Вторая схема (рис. 3.28), в отличие от первой, не имеет трансформатора, что облегчает ее изготовление.

Ток, протекающий в линии при разговоре, проходит через резистор R1, вызывая на нем падение напряжения. Напряжение звуковой частоты проходит через конденсатор С1 и поступает на вход VОX диктофона. Для уменьшения высокочастотных наводок линии можно подключить конденсатор С2, обозначенный на схеме пунктирной линией.

3.4.3. Генераторы акустического шума

Акустические генераторы шума используются для зашумления акустического диапазона в помещениях и в линиях связи, а также для оценки акустических свойств помещений.

Под "шумом" в узком смысле этого слова часто понимают так называемый белый шум, характеризующийся тем, что его амплитудный спектр распределен по нормальному закону, а спектральная плотность мощности постоянна для всех частот.

В более широком смысле под шумом, по ассоциации с акустикой. понимают помехи, представляющие собой смесь случайных и кратковременных периодических процессов. Кроме белого шума выделяют такие разновидности шума, как фликкер-шум и импульсный шум. В генераторах шума используется белый шум, так как даже современны ми способами обработки сигналов этот шум плохо отфильтровывает ся. Ниже приводятся несколько схем различных генераторов шума.

Генератор белого шума

Самым простым методом получения белого шума является использование шумящих электронных элементов (ламп, транзисторов, различных диодов) с усилением напряжения шума. Принципиальная схема несложного генератора шума приведена на рис. 3.29.

Источником шума является полупроводниковый диод - стабилитрон VD1 типа КС168, работающий в режиме лавинного пробоя при очень малом токе. Сила тока через стабилитрон VD1 составляет всего лишь около 100 мкА. Шум, как полезный сигнал, снимается с катода стабилитрона VD1 и через конденсатор С1 поступает на инвертирую щий вход операционного усилителя DA1 типа КР140УД1208. На не инвертирующий вход этого усилителя поступает напряжение смещения, равное половине напряжения питания с делителя напряжения выполненного на резисторах R2 и R3. Режим работы микросхемы определяется резистором R5, а коэффициент усиления - резистором R4. С нагрузки усилителя, переменного резистора R6 , усиленное напряжение шума поступает на усилитель мощности, выполненный на микросхеме DA2 типа К174ХА10. Работа этого усилителя подробно описана в главе 2. С выхода усилителя шумовой сигнал через конденсатор С4 поступает на малогабаритный широкополосный громкоговоритель В1. Уровень шума регулируется резистором R6.

Стабилитрон VD1 генерирует шум в широком диапазоне частот от единиц герц до десятков мегагерц. Однако на практике он ограничен АЧХ усилителя и громкоговорителя. Стабилитрон VD1 подбирается по максимальному уровню шума, так как стабилитроны представляют собой некалиброванный источник шума. Он может быть любым с напряжением стабилизации менее напряжения питания.

Микросхему DA1 можно заменить на КР1407УД2 или любой операционный усилитель с высокой граничной частотой коэффициента единичного усиления. Вместо усилителя на DA2 можно использовать любой УЗЧ.

Для получения калиброванного по уровню шума генератора используют специальные шумящие вакуумные диоды. Спектральная плотность мощности генерируемого шума пропорциональна анодному току диода. Широкое распространение получили шумовые диоды двух типов 2ДЗБ и 2Д2С. Первый генерирует шума полосе до 30 МГц, а второй - до 600 МГц. Принципиальная схема генератора шума на шумящих вакуумных диодах приведена на рис. 3.30.

Резистор R1 типа МЛТ-0,25. Резистор R2 проволочный, он используется совместно с диодом 2ДЗБ. Питание генератора осуществляется от специального блока, схема которого приведена на рис. 3.31.

Цифровой генератор шума

Цифровой шум представляет собой временной случайный процесс, близкий по своим свойствам к процессу физических шумов и называется поэтому псевдослучайным процессом. Цифровая последовательность двоичных символов в цифровых генераторах шума называется псевдослучайной последовательностью, представляющей собой последовательность прямоугольных импульсов псевдослучайной длительности с псевдослучайными интервалами между ними. Период повторения всей последовательности значительно превышает наибольший интервал между импульсами. Наиболее часто применяются последовательности максимальной длины - М-последовательности, которые формируются при помощи регистров сдвига и сумматоров по модулю 2, использующихся для получения сигнала обратной связи.

Принципиальная схема генератора шума с равномерной спектральной плотностью в рабочем диапазоне частот приведена на рис. 3.32.

Этот генератор шума содержит последовательный восьмиразрядный регистр сдвига, выполненный на микросхеме К561ИР2, сумматор по модулю 2 (DD2.1), тактовый генератор (DD2.3, DD2.4) и цепь запуска (DD2.2), выполненные на микросхеме К561ЛП2.

Тактовый генератор выполнен на элементах DD2.3 и DD2.4 по схеме мультивибратора. С выхода генератора последовательность прямоугольных импульсов с частотой следования около 100 кГц поступает на входы "С" регистров сдвига DD1.1 и DD1.2, образующих 8-разpядный pегистpа сдвига. Запись инфоpмации в pегистpа пpоисходит по входам "D". На вход "D" pегистpа DD1.1 сигнал поступает с элементa обратной связи сумматора по модулю 2 - DD2.1. При вккочении питания возможно состояние регистров, когда на всех выходах присутствуют низкие уровни. Так как в регистрах М-последовательности запрещено появление нулевой комбинации, то в схему введена цепь запуска генератора, выполненная на элементе DD2.2. При включении питания последний формирует на своем выходе уровень логической единицы, который выводит регистр из нулевого состояния. На дальнейшую работу генератора цепь запуска не оказывает никакого влияния. Сформированный псевдослучайный сигнал снимается с 8-го разряда регистра сдвига и поступает для дальнейшего усиления и излучения. Напряжение источника питания может быть от 3 до 15 В.

В устройстве использованы КМОП микросхемы серии 561, их можно заменить на микротомы серий К564, К1561 или К176. В последнем случае напряжение питания должно быть 9 В.

Правильно собранный генератор в налаживании не нуждается. Изменением тактовой частоты можно регулировать диапазон частот шума и интервал между спектральными составляющими для заданной неравномерности спектра.