СПОСОБ СКРЫТНОГО ПОДАВЛЕНИЯ ПОДСЛУШИВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩЕГО МИКРОФОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ Российский патент 2007 года по МПК H04K3/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам создания помех и подавления радиоэлектронных устройств. Может использоваться преимущественно для скрытного подавления подслушивающих устройств, содержащих микрофонный усилитель, в частности диктофонов.

Уровень техники. Критика первого аналога

Так, известен способ скрытного подавления подслушивающего устройства, описанный в книге [Каторин Ю.Ф., Куренков Е.В., Лысов А.В., Остапенко А.Н. Большая энциклопедия промышленного шпионажа. - СПб.: ООО "Издательство Полигон", 2000, с.752-753] и, кроме того, изложенный в патенте [RU 9354 от 16.02.1999 г., Н 04 К 3/00. Генератор помех (полезная модель)] при описании действия системы - генератора помех. Способ основан на генерировании электрического сигнала в виде хаотической (шумовой) последовательности высокочастотных импульсов, излучении их антенной, направленной на подслушивающее устройство, и наведении за счет этого в микрофонном усилителе подслушивающего устройства электрической помехи, которая после нелинейного преобразования в усилителе накладывается на преобразованный микрофоном из подслушиваемой речи информационный электрический сигнал и маскирует его. Скрытность подавления подслушивающего устройства достигается тем, что для подавления используется не воспринимаемое человеком электромагнитное излучение.

Однако эффективность данного способа и, в частности, дальность действия реализующих его устройств, существенно зависит от степени экранированности микрофонного усилителя. Так при использовании металлических корпусов, в которых монтируется радиоэлектронная часть усилителя, дальность действия может с 6...10 м снизиться до малозначимых для практики величин, составляющих, например, менее 20 см.

Критика второго аналога

В патентах [RU 2148266 от 27.04.2000 г., G 01 S 7/38. Способ функционального поражения полупроводниковых радиоэлектронных средств и устройство его реализации] и [RU 2154839 от 20.08.2000 г., G 01 S 7/38. Способ функционального поражения полупроводниковых радиоэлектронных средств] описаны способы функционального поражения полупроводниковых радиоэлектронных средств, частным случаем которых может быть и подслушивающее устройство, содержащее микрофонный усилитель. Эти способы основаны на создании высокоэнергетического электромагнитного СВЧ-излучения, которым облучают радиоэлектронные средства и выжигают их полупроводниковые элементы, что приводит к функциональному поражению средства (невозможности выполнения своих функций). Скрытность подавления (выжигания) элементов устройства достигается тем, что используется не воспринимаемое человеком электромагнитное излучение.

Однако, если приняты меры предосторожности и выжигаемые полупроводниковые элементы заэкранированы почти непроницаемыми для СВЧ-излучения металлизированными экранами, то эффективность данного способа и, в частности, дальность действия реализующих его устройств, может также снизиться до малозначимых для практики величин, составляющих, например, менее 50 см. Кроме того, при использовании этих способов возникает проблема обеспечения электромагнитной совместимости действия выжигающих средств с другой неэкранированной радиоэлектронной аппаратурой, которая может находиться в одном помещении с подслушивающим устройством и может также поражаться электромагнитным излучением, что, разумеется, недопустимо.

Критика прототипа

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу, является способ-прототип, описанный в книге [Каторин Ю.Ф., Куренков Е.В., Лысов А.В., Остапенко А.Н. Большая энциклопедия промышленного шпионажа. - СПб.: ООО "Издательство Полигон", 2000, с.750]. Этот способ скрытного подавления подслушивающего устройства, содержащего микрофонный усилитель, основан на генерировании и излучении в направлении на подслушивающее устройство достаточно мощного ультразвука, неслышимого человеческим ухом, но вызывающем перегрузку, в частности блокировку микрофонного усилителя. Это приводит к помеховым нелинейным искажениям при усилении электрических сигналов, преобразованных микрофоном из подслушиваемой речи. Перегрузка усилителя достигается за счет большой мощности ультразвука. Для этого в целях экономии мощности спектр ультразвука сосредотачивают на одной частоте, например на частоте 20 кГц, и в ходе генерации ее не изменяют. В результате ультразвук имеет вид одной гармоники. Перегрузка усилителя приводит к дополнительному усилению электрического шума, что выражается в повышении плотности шума в спектральном речевом диапазоне, который маскирует полезный информационный сигнал речи. Поскольку способ основан на воздействии через акустический приемник микрофона, то на эффективность применения способа не влияют меры по экранировке полупроводниковых элементов и металлизации корпуса подслушивающего устройства. Это несомненное достоинство способа.

Однако существенный недостаток способа заключается в том, что для обеспечения искусственной перегрузки усилителя, вплоть до его блокирования, требуется весьма большая мощность ультразвукового колебания. На практике при использовании малогабаритных ультразвуковых генераторов с относительно ограниченной мощностью это приводит к относительно малой дальности действия аппаратуры, реализующей способ, т.е. к относительно малой дальности подавления подслушивающего устройства.

Технический результат изобретения

Техническим результатом изобретения является увеличение дальности подавления подслушивающего устройства за счет использования нового, энергетически более экономичного принципа создания помехи на основе преднамеренно вызываемых интермодуляционных искажений третьего порядка.

Способ достижения технического результата изобретения

Указанный результат достигается тем, что в способе скрытного подавления подслушивающего устройства, основанном на генерировании ультразвукового колебания и излучении его в направлении на подслушивающее устройство, ультразвук генерируют в виде бигармонического колебания, частоты f₁ и f₂ которого выбирают из условия попадания в спектральный диапазон речи комбинационной частоты f₃, равной |2f₁-f₂|, если f₂>f₁, и |2f₂-f₁|, если f₂<f₁, и изменяют одну из частот f_1,2 или обе частоты хаотически так, чтобы частота f₃ хаотически изменялась в пределах спектрального диапазона речи.

Сущность изобретения

Сущность изобретения заключается в том, что для подавления предлагается использовать новый, энергетически более экономичный принцип создания помехи на основе преднамеренных интермодуляционных искажений третьего порядка. Для этого ультразвук генерируют в виде достаточно мощного колебания специальной формы, имеющего спектр из двух гармоник с частотами f₁ и f₂. При прохождении такого колебания через микрофонный усилитель из-за нелинейного режима усиления, вызванного большой мощностью усиливаемого колебания, на выходе усилителя возникают интермодуляционные колебания различных порядков. Наиболее мощное колебание имеет третий порядок и частоту f₃, равную |2f₁-f₂|, если f₂>f₁, и |2f₂-f₁|, если f₂<f₁. Путем подбора частот f₁ и f₂ можно обеспечить попадание комбинационной частоты f₃ в спектральный диапазон речи (обычно это частоты 0,2...10 кГц). Например, выбрав f₁=19 кГц и f₂=37 кГц (это ультразвуковой диапазон), будет f₃=1 кГц (это частота спектрального диапазона речи). Для "размывания" спектра помехи с частоты f₃ по всем частотам речевого диапазона изменяют одну из частот f_1,2 или обе частоты по хаотическому закону так, чтобы в результате частота f₃ хаотически изменялась в пределах спектрального диапазона речи. В результате этих операций на спектр информационного электрического сигнала, преобразованного в микрофонном усилителе из подслушиваемого акустического речевого сигнала, накладывается спектр интермодуляционной помехи. В конечном итоге это приводит к подавлению подслушивающего устройства.

На основе результатов, приведенных в справочнике [Бадалов А.Л., Михайлов А.С. Нормы на параметры электромагнитной совместимости РЭС. - М.: Радио и связь, 1990. С.217-221], а также собственных экспериментальных данных (см. ниже раздел "Экспериментальная проверка способа") можно утверждать, что в целях подавления подслушивающего устройства использование интермодуляционной помехи, порождаемой сложным бигармоническим ультразвуковым колебанием, может быть существенно экономичней, чем использование блокирующего ультразвукового колебания в виде одной простой гармоники. Это выражается в том, что при фиксированной дальности до подслушивающего устройства требуется меньшая мощность генерируемого ультразвукового колебания для создания помеховой спектральной компоненты в спектре речи с заданным уровнем мощности. Данный вывод означает, что в противоположном случае, когда фиксирован уровень мощности генерируемого ультразвукового колебания, дальность, на которой помеховые компоненты имеют один и тот же заданный уровень, будет больше в заявляемом способе, чем в способе-прототипе. В результате дальность подавления в заявляемом способе будет больше, чем в способе-прототипе.

Таким образом, предлагаемая форма генерируемого ультразвукового колебания, а также операция изменения частот f_1,2 и режим их изменения приводят к увеличению дальности подавления подслушивающего устройства, что является следствием использования нового, энергетически более экономичного принципа создания помехи на основе преднамеренно вызываемых интермодуляционных искажений третьего порядка.

Обоснование соответствия критерию охраноспособности "новизна"

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ скрытного подавления подслушивающего устройства, содержащего микрофонный усилитель, включающий генерирование ультразвука в виде бигармонического колебания, частоты f₁ и f₂ которого выбирают из условия попадания в спектральный диапазон речи комбинационной частоты f₃, равной |2f₁-f₁|, если f₂>f₁, и |2f₂-f₁|, если f₂<f₁, изменение одной из частот f_1,2 или обеих частот хаотически так, чтобы частота f₃ хаотически изменялась в пределах указанного спектрального диапазона, и излучение этого ультразвука в направлении на подслушивающее устройство с целью увеличения дальности подавления подслушивающего устройства за счет использования нового, энергетически более экономичного принципа создания помехи на основе преднамеренно вызываемых интермодуляционных искажений третьего порядка.

Обоснование соответствия критерию охраноспособности "изобретательский уровень"

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная последовательность операций и генерирование ультразвукового сигнала в предлагаемом виде и с параметрами, выбранными по указанным условиям, приводят к увеличению дальности подавления подслушивающего устройства за счет использования нового, энергетически более экономичного принципа создания помехи на основе преднамеренно вызываемых интермодуляционных искажений третьего порядка.

Обоснование соответствия критерию охраноспособности "промышленная применимость"

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, поскольку для его реализации могут быть использованы стандартные ультразвуковое и радиоэлектронное оборудования и приспособления, выпускаемые промышленностью и имеющиеся на рынке.

Пример выполнения

На фиг.1 приведена структурная схема варианта реализации способа и применяемых для этого устройств. Здесь обозначено:

1 - генератор акустических колебаний ультразвукового диапазона,

2 - динамик, подключенный к генератору,

3 - излученная акустическая волна,

4 - подслушивающее устройство, например диктофон (представлено в увеличенном виде в правом верхнем углу на фиг.1),

5 - микрофон, встроенный в подслушивающее устройство,

6 - микрофонный усилитель подслушивающего устройства,

7 - человек-носитель подслушивающего устройства.

Реализация способа состоит в следующем. С помощью генератора 1 генерируют ультразвуковое колебание, имеющего вид бигармонического колебания, частоты f₁ и f₂ которого выбирают из условия попадания в спектральный диапазон речи комбинационной частоты f₃, равной |2f₁-f₂|, если f₂>f₁, и |2f₂-f₁|, если f₂<f₁. Например, можно взять f₁=19 кГц и f₂=37 кГц. Тогда f₃=|2·19-37|=1 кГц. Затем изменяют одну из частот f_1,2 или обе частоты хаотически так, чтобы частота f₃ хаотически изменялась в пределах указанного спектрального диапазона. Например, если f₁ хаотически меняется в пределах 18,6...23,5 кГц, а частота f₂=37 кГц остается фиксированной, то комбинационная частота f₃ будет хаотически меняться в пределах 0,2...10 кГц, "накрывая" тем самым спектральный диапазон речи.

Для иллюстрации процесса "накрытия" на фиг.2,а-в показаны характерные спектры колебаний:

а) спектр исходного бигармонического колебания, состоящего из гармоник 19 и 37 кГц, и сплошной спектр речи (от 0,2 до 10 кГц);

б) появление помехового интермодуляционного колебания с частотой 1 кГц;

в) "размывание" спектра помехового интермодуляционного колебания в пределах 0,2...10 кГц путем хаотического изменения одной из гармоник исходного бигармонического колебания в пределах 18,6...23,5 кГц и "накрытие" полученным помеховым спектром спектра речи.

Сформированное указанным образом ультразвуковое колебание с помощью динамика 2, подключенного к генератору, излучают в виде ультразвуковой акустической волны 3 в направлении на подслушивающее устройство 4, которое находится, например, в кармане одежды человека-носителя 7. Ультразвуковая акустическая волна вместе с подслушиваемой речью принимается микрофоном 5, встроенным в подслушивающее устройство, преобразуется им в электрический сигнал и в таком виде усиливается в микрофонном усилителе 6. В процессе усиления из-за наличия нелинейности в характеристике усилителя возникает интермодуляционное колебание со сплошным спектром, накрывающим спектр речи. В результате этого подслушивающее устройство оказывается подавленным. Скрытность воздействия ультразвука на подслушивающее устройство достигается тем, что он неслышим человеческим ухом.

Результаты экспериментальной проверки реализации способа

Заявляемый способ проверен экспериментально при следующих параметрах генерируемых акустических сигналов: f₁=8 кГц, f₂=15 кГц, f₃=1 кГц. Взятые частоты f₁ и f₂ были несколько ниже ультразвукового диапазона частот, что было вызвано слабой отдачей динамиков, использованных в эксперименте, на ультразвуковых частотах. Однако для подтверждения факта образования интермодуляционной помехи третьего порядка и оценки ее энергетической эффективности принадлежность колебаний к ультразвуковом диапазону не имела особого значения. Ультразвук нужен был лишь для обеспечения неслышимости воздействия и, следовательно, его скрытности. Кроме того, в эксперименте для простоты не проводилось никакого дополнительного хаотического изменения частот гармоник f₁ и f₂, поскольку измерения на фиксированных частотах были вполне достаточными для решения вопроса в принципе.

Вначале определялся спектр в области звуковых частот (до 10 кГц) при действии по способу-прототипу достаточно мощного блокирующего колебания с относительной мощностью А=-6 дБ (0,25 раз) на частоте f=15 кГц (фиг.3,а). Затем определялся спектр в области тех же звуковых частот (до 10 кГц) при действии по заявляемому способу бигармонического колебания, у которого относительные мощности гармоник составляли А₁=-9 дБ (0,125 раз) на частоте f₁=8 кГц и A₂=-9 дБ (0,125 раз) на частоте f₂=15 кГц (фиг.3,б). Суммарная мощность этих двух гармоник была равна мощности одной гармоники по способу-прототипу (фиг.3,а): 0,125 раз + 0,125 раз = 0,25 раз.

Как видно из фиг.3,б, на частоте f₃=1 кГц возникает интермодуляционное колебание с относительной мощностью А₃=-51 дБ. Из фиг.3,а видно, что в способе-прототипе такое колебание на частоте 1 кГц отсутствует, что обусловлено недостаточной мощностью исходного блокирующего колебания на частоте f=15 кГц. Для того чтобы начал действовать способ-прототип, нужна гораздо большая мощность этого блокирующего колебания.

Тем самым экспериментально доказано, что интермодуляционное колебание энергетически более выгодно для создания помехи в спектре речи, например, на частоте 1 кГц, чем блокирующее колебание. Данный вывод означает, что в противоположном случае, когда фиксирован уровень мощности генерируемого колебания с частотой f=15 кГц, дальность, на которой создаваемые помеховые компоненты имеют один и тот же заданный уровень, будет больше в заявляемом способе, чем в способе-прототипе.

Таким образом, доказано, что дальность подавления в заявляемом способе будет заведомо больше, чем в способе-прототипе.

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат заключается в увеличении дальности подавления подслушивающего устройства за счет использования энергетически экономического принципа создания помехи на основе преднамеренно вызываемых интермодуляционных искажений третьего порядка. По способу скрытного подавления подслушивающего устройства, содержащего микрофонный усилитель, генерируют ультразвук в виде бигармонического колебания, частоты f₁ и f₂ которого выбирают из условия попадания в спектральный диапазон речи комбинационной частоты f₃, равной |2f₁-f₂|, если f₂>f₁, и |2f₂-f₁|, если f₂<f₁, изменяют одну из частот f_1,2 или обе частоты хаотически так, чтобы частота f₃ хаотически изменялась в пределах спектрального диапазона речи, и излучают сформированное ультразвуковое колебание в направлении на подслушивающее устройство, в микрофонном усилителе которого возникает интермодуляционная помеха, накрывающая по спектру речевой сигнал. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ скрытного подавления подслушивающего устройства, содержащего микрофонный усилитель, основанный на генерировании ультразвукового колебания и излучении его в направлении на подслушивающее устройство, отличающийся тем, что ультразвук генерируют в виде бигармонического колебания, частоты f₁ и f₂ которого выбирают из условия попадания в спектральный диапазон речи комбинационной частоты f₃, равной |2f₁-f₂|, если f₂>f₁, и |2f₂-f₁|, если f₂/f₁.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменяют одну из частот f_1,2 или обе частоты хаотически так, чтобы частота f₃ хаотически изменялась в пределах спектрального диапазона речи.