СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО ШУМА Российский патент 2002 года по МПК H03B29/00 

Изобретение относится к средствам генерации широкополосного электромагнитного излучения в широком диапазоне частот и может быть использовано для защиты информации от утечки по радиоканалу (защита ЭВМ, блокирование подслушивающих устройств, радиотелефонов, противодействие радиоуправляемым взрывным устройствам и т.д.).

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известен способ генерирования маскирующей помехи, заключающийся в формировании шумового и маскирующего сигналов и их смешивании, при этом маскирующий сигнал формируется путем смешивания формантных сигналов, кратковременные автокорреляционные функции которых дополнительно маскируют кратковременные автокорреляционные функции вокализованных участков речевого сигнала, см. патент РФ 2154893, Н 03 В 29/00. Данный способ позволяет формировать помеху (шум) с высокими маскирующими свойствами и может быть использован для маскирования речевых сигналов в каналах утечки конфиденциальной информации в спектре речевого сигнала.

Известен способ формирования широкополосного шума, заключающийся в генерировании электромагнитного шума в звуковом, ультразвуковом и радиодиапазонах с помощью электромагнитного реле, соединенного с источником электрических разрядов, см. патент США 4613831, Н 03 В 29/00. Данный способ не обеспечивает необходимой стохастичностью частотных характеристик излучения.

Известен способ формирования широкополосного шума, заключающийся в генерировании электромагнитных импульсов с помощью искрового генератора электромагнитного излучения непостоянного спектра частот, содержащего набор электродов, подсоединенных к источникам электрических разрядов, и систему случайного замыкания электродов накоротко, которая выполнена в виде соединенной с вибрационным механизмом диэлектрической пластины с жесткими стенками, выполненной со сферическими лунками и снабженной набором безокисных металлических шаров, размещенных на пластине с возможностью свободного перемещения и имеющих радиус, соразмерный радиусу лунок, при этом электроды, подключенные к разноименным полюсам источников электрических зарядов, механически объединены с помощью дополнительно введенных оснований в подпружиненные пары, число которых выбрано равным числу лунок, в каждой из которых установлена соответствующая пара электродов, см. патент РФ 2037245, Н 01 Т 9/00.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данный способ принят за прототип настоящего изобретения.

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели, является недостаточная стохастичность частотных характеристик электромагнитного излучения искровых разрядов, недостаточная ширина полосы получаемых частот и низкая выходная мощность, отнесенная к габаритам и стоимости устройства, реализующего известный способ формирования шума.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи генерирования сверхширокополосного шума с высоким энтропийным фактором излучения, высоким коэффициентом полезного действия и высокой выходной мощностью, отнесенной к массогабаритным характеристикам и стоимости устройства, реализующего заявленный способ.

Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.

Согласно изобретению указанная выше задача решается за счет того, что способ формирования широкополосного шума, включающий генерирование электромагнитных импульсов с помощью искрового разрядника, подключенного к высоковольтному источнику электрической энергии, характеризуется тем, что элементы разрядника или отдельные их части, генерирующие разрядные импульсы, выполняют из вентильных металлов или сплавов на их основе, при этом на электрически взаимодействующих между собой поверхностях элементов разрядника или их частей формируют диэлектрический слой оксида вентильного металла, из которого выполнены элементы разрядника или их части, обеспечивают размещение элементов разрядника друг относительно друга, обеспечивающее оптимальные условия их электрического взаимодействия в виде возникновения между ними искровых разрядов, при этом обеспечивают принудительное относительное перемещение электрически взаимодействующих между собой поверхностей элементов разрядника или их частей друг относительно друга.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Кроме этого, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения либо особые условия его использования, а именно:
- вентильные металлы выбирают из ряда Аl, Та, Ti, Nb, Zr, Cd, Sn, Si, Bi, Sb, Mg, Zn, W, Те, Ag,
- принудительное относительное перемещение электрически взаимодействующих между собой поверхностей элементов разрядника или их частей друг относительно друга осуществляют в виде вращения одного или нескольких элементов разрядника друг относительно друга,
- принудительное относительное перемещение электрически взаимодействующих между собой поверхностей элементов разрядника или их частей друг относительно друга осуществляют в виде возвратно-поступательного перемещения одного или нескольких элементов разрядника друг относительно друга,
- принудительное относительное перемещение электрически взаимодействующих между собой поверхностей элементов разрядника или их частей друг относительно друга осуществляют в виде вибрации одного или нескольких элементов разрядника,
- принудительное относительное перемещение электрически взаимодействующих между собой поверхностей элементов разрядника или их частей друг относительно друга осуществляют путем аэродинамического обдува поверхностей,
- принудительное перемещение одного или нескольких элементов разрядника друг относительно друга осуществляют при помощи привода, механически связанного с одним или несколькими элементами разрядника,
- принудительное перемещение одного или нескольких элементов разрядника друг относительно друга осуществляют при помощи привода, индукционно связанного с одним или несколькими элементами разрядника.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта. В предложенном техническом решении достигаются оптимальные условия для возникновения искровых разрядов, исключается возможность микросварки между электрически взаимодействующими между собой поверхностями разрядника и их охлаждение, сверх широкая полоса генерируемых частот и высокий коэффициент полезного действия.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается успешными результатами опытной проверки заявленного способа, который может быть реализован с использованием известных технологий (электрический пробой диэлектрика) и технических средств (искровой разрядник), что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".

Таким образом, заявленное решение удовлетворяет всем установленным законом условиям патентоспособности изобретения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема реализации заявленного способа с использованием механического привода одного или нескольких элементов разрядника, на фиг.2 - схема реализации заявленного способа с использованием индукционного привода одного или нескольких элементов разрядника. Элементы разрядника 1 и 2 выполнены из одного из вентильных металлов или из сплава на его основе, а их электрически взаимодействующие между собой поверхности покрыты слоем оксида 3 того же вентильного металла. Элемент 1 разрядника либо непосредственно соединен с приводом 4 (фиг. 1), либо его перемещение обеспечивается за счет электромагнитного привода 5, индукционно взаимодействующим с постоянным магнитом 6 в теле элемента 1 (фиг.2). Элементы разрядника 1 и 2 подсоединены к источнику электрической энергии 7.

Способ реализуют следующим образом.

Генерирование электромагнитных импульсов осуществляют с помощью искрового разрядника. Генерирующие разрядные импульсы элементы разрядника 1 и 2 или отдельные их части выполняют из одного или нескольких вентильных металлов из ряда Al, Ta, Ti, Nb, Zr, Cd, Sn, Si, Bi, Sb, Mg, Zn, W, Те, Ag или из сплавов на их основе. На электрически взаимодействующих между собой поверхностях элементов 1 и 2 разрядника или их частях формируют диэлектрический слой 3 оксида того же вентильного металла, из которого выполнены элементы 1 и 2 разрядника или их части. Формирование слоя 3 может быть осуществлено путем работы разрядника в предварительном тренировочном режиме, во время которого слой 3 оксида вентильного металла достигает необходимой толщины.

Обеспечивают размещение элементов 1 и 2 разрядника друг относительно друга, обеспечивающее оптимальные условия их электрического взаимодействия в виде возникновения между ними искровых разрядов. В заявленном способе искровые разряды осуществляются в виде многочисленных пробоев многослойных диэлектрических структур (воздух, слои оксидов вентильных металлов и приграничные слои на поверхности вентильных металлов). Кроме того, обеспечивают принудительное относительное перемещение электрически взаимодействующих между собой поверхностей элементов 1 и 2 разрядника или их частей друг относительно друга с помощью механически воздействующего на них привода 4 либо с помощью индукционного привода 5, взаимодействующего с укрепленным на элементах разрядника постоянным магнитом 6. Элементы 1 и 2 разрядника подключены к высоковольтному источнику электрической энергии 7.

Принудительное относительное перемещение электрически взаимодействующих между собой поверхностей элементов 1 и 2 разрядника или их частей друг относительно друга может быть осуществлено в виде вращения одного или нескольких элементов разрядника друг относительно друга, либо в виде возвратно-поступательного перемещения одного или нескольких элементов разрядника друг относительно друга, либо в виде вибрации одного или нескольких элементов разрядника, либо путем аэродинамического обдува поверхностей элементов разрядника.

Принудительное относительное перемещение электрически взаимодействующих между собой поверхностей элементов 1 и 2 разрядника или их частей друг относительно друга обеспечивает гарантированное возникновение максимально возможного числа достаточно мощных электрических разрядов между ними, а кроме того? исключает возможность микросварки между этими поверхностями и обеспечивает их охлаждение.

Пробой многослойной диэлектрической структуры, включающей воздушный промежуток, слои оксида вентильного металла и приграничные слои вентильного металла, обеспечивает разрядный импульс высокой мощности с коротким фронтом, что приводит к широкой полосе генерируемых частот и высокой средней выходной мощности за счет высокой мощности импульса и высокой частоты следования импульсов. Это объясняется тем, что оксиды вентильных металлов обладают высокой диэлектрической прочностью и малым временем восстановления своих диэлектрических характеристик после очередного пробоя (для алюминия -10^-6 - 10^-8 с).

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества:
- генерирование сверхширокополосного шума,
- высокий коэффициент полезного действия,
- высокий энтропийный фактор излучения,
- экологическая чистота генерируемого излучения, обусловленная тем, что характеристики генерируемого высокоэнтропийного сигнала максимально приближены к характеристикам теплового излучения.

Изобретение относится к средствам генерации широкополосного электромагнитного излучения в широком диапазоне частот и может быть использовано для защиты информации от утечки по радиоканалу. Способ формирования широкополосного шума основан на генерировании электромагнитных импульсов с помощью искрового разрядника, подключенного к высоковольтному источнику электрической энергии, в котором элементы разрядника или отдельные их части выполняют из вентильных металлов или их сплавов на их основе, при этом на электрически взаимодействующих между собой поверхностях элементов разрядника или их частей формируют диэлектрический слой оксида вентильного металла и обеспечивают принудительное относительное перемещение электрически взаимодействующих между собой поверхностей, элементов разрядника или их частей относительно друг друга. Достигаемый технический результат - высокий кпд, высокий энтропийный фактор излучения. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ формирования широкополосного шума, включающий генерирование электромагнитных импульсов с помощью искрового разрядника, подключенного к высоковольтному источнику электрической энергии, отличающийся тем, что элементы разрядника или отдельные их части, генерирующие разрядные импульсы, выполняют из вентильных металлов или сплавов на их основе, при этом на электрически взаимодействующих между собой поверхностях элементов разрядника или их частей формируют диэлектрический слой оксида вентильного металла, из которого выполнены элементы разрядника или их части, обеспечивают размещение элементов разрядника друг относительно друга, обеспечивающее оптимальные условия их электрического взаимодействия в виде возникновения между ними искровых разрядов, при этом обеспечивают принудительное относительное перемещение электрически взаимодействующих между собой поверхностей элементов разрядника или их частей друг относительно друга. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вентильные металлы выбирают из ряда Аl, Та, Ti, Nb, Zr, Cd, Sn, Si, Bi, Sb, Mg, Zn, W, Те, Ag. 3. Способ по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что принудительное относительное перемещение электрически взаимодействующих между собой поверхностей элементов разрядника или их частей друг относительно друга осуществляют в виде вращения одного или нескольких элементов разрядника друг относительно друга. 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что принудительное относительное перемещение электрически взаимодействующих между собой поверхностей элементов разрядника или их частей друг относительно друга осуществляют в виде возвратно-поступательного перемещения одного или нескольких элементов разрядника друг относительно друга. 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что принудительное относительное перемещение электрически взаимодействующих между собой поверхностей элементов разрядника или их частей друг относительно друга осуществляют в виде вибрации одного или нескольких элементов разрядника. 6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что принудительное относительное перемещение электрически взаимодействующих между собой поверхностей элементов разрядника или их частей друг относительно друга осуществляют путем аэродинамического обдува поверхностей. 7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что принудительное перемещение одного или нескольких элементов разрядника друг относительно друга осуществляют при помощи привода, механически связанного с одним или несколькими элементами разрядника. 8. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что принудительное перемещение одного или нескольких элементов разрядника друг относительно друга осуществляют при помощи привода, индукционно связанного с одним или несколькими элементами разрядника.