СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОБОЧНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ ОТ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ Российский патент 2015 года по МПК G01R29/08 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к разделу «Измерение электрических и магнитных величин, измерение характеристик электромагнитного поля» и может быть использовано для исследования побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) при определении информационной безопасности технических средств (ТС), объектов информатизации в рамках решения задач технической защиты информации в результате побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН).

Из существующего уровня техники известен способ измерения напряженности электромагнитного поля, который заключается в помещении в измеряемое электромагнитное поле К антенн-датчиков и регистрации напряжений на элементе нагрузки К антенн-датчиков U₁…U_K, пропорциональных напряженности воздействующего электромагнитного поля, все К антенны-датчики имеют отличительные друг от друга амплитудно-частотные характеристики, число антенн-датчиков К равняется числу источников излучения N или превышает его К≥N, напряженности всех N составляющих электромагнитного поля E₁…E_n определяют из решения системы линейных уравнений. (Патент RU 2164028, G01R 29/08, опубликовано: 10.03.2001).

Недостатками данного способа являются:

Способ осложнен тем, что для измерения напряженности электромагнитного поля необходимо множество антенн-датчиков и их число равняется или превышает К≥N, число источников излучения и может достигать десятки и сотни значений.

Способ относится к измерению напряженности электромагнитного поля больших уровней, измеряемых в (В/м), для относительно слабых электромагнитных полей способ не может быть использован.

Способ не позволяет измерять значение уровней магнитной составляющей электромагнитного поля излучения.

Также известен способ измерения напряженности электрического поля в широком пространственном диапазоне с повышенной точностью и чувствительностью. Особенностью способа является то, что датчик выполняют трехкоординатным, т.е. n=3, и его ориентируют в пространстве так, чтобы одна из составляющих вектора напряженности по одной из координатных осей датчика стала равной нулю, затем, фиксируя датчик в этом положении, поворачивают датчик вокруг найденной координатной оси до достижения равенства двух других составляющих вектора напряженности электрического поля по координатным осям датчика. При этом модуль вектора напряженности измеряемого электрического поля определяют измерением алгебраической суммы двух не равных нулю составляющих вектора напряженности электрического поля по координатным осям датчика. (Патент RU 2388003, G01R 29/08, G01R 29/12 опубликовано: 27.04.2010).

Недостатками данного способа являются:

Сложная технология проведения измерений, обусловленная фиксацией и вращением до момента получения максимального показания прибора, удерживая датчик в положении, соответствующем максимальному показанию прибора, измеряют алгебраическую сумму составляющих вектора, по которой и определяют его модуль.

Способ не позволяет измерять значение уровней магнитной составляющей электромагнитного поля излучения.

В качестве прототипа выбран способ измерения напряженности электромагнитного поля радиосигналов и устройство для его осуществления. Способ включает одновременный прием сигналов антенной решеткой (АР), состоящей из N элементов с количеством образующихся Р групп пар, определение свертки комплексно сопряженных амплитуд и по ним осуществляют Р двумерных преобразований Фурье, получают Р составляющих двумерного углового спектра и путем их перемножения получают результирующий двумерный угловой спектр. Выделяют максимальный модуль компоненты действительной части двумерного углового спектра, по которому судят о напряженности электромагнитного поля радиосигналов и определяют напряженность Е_К электромагнитного поля каждого k-го радиосигнала в соответствии с выражением

(Патент RU 2184980, G01R 29/08, опубликовано: 10.07.2002).

Недостатками способа измерения напряженности электромагнитного поля радиосигналов и устройство для его осуществления является:

Способ позволяет измерять и определять значения напряженностей радиосигналов только электрической составляющей E_K электромагнитного поля k-го радиосигнала.

Способ не позволяет измерять значение уровней магнитной составляющей электромагнитного поля излучения.

Способ не учитывает поляризацию при измерении напряженности электромагнитного поля радиосигналов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является: Осуществление возможности измерения напряженности электромагнитного поля побочных электромагнитных излучений электрических Е и магнитных Н составляющих ПЭМИ при их исследовании, с определением значений частот F и их уровней Е в широком диапазоне частот от 9 кГц до 12,5 ГГц в горизонтальной и вертикальной поляризации измерительных антенн, значений частот F и их уровней Н в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в известном способе проводят прием сигналов антенной системой, выделяют максимальный модуль компоненты действительной части двумерного углового спектра, по которому судят о напряженности электромагнитного поля.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что исследуемое техническое средство (ТС) располагают на столе поворотном диэлектрическим управляемым с пультом дистанционного управления, вращение которого может управляться с пульта дистанционного управления в разные стороны на 360 градусов, что позволяет выявлять максимумы и минимумы электромагнитных излучений при исследовании ПЭМИ. Наличие антенной системы, состоящей из пяти измерительных антенн, управляемого антенного переключателя (УАП) и средства измерения (СИ) позволяют измерить максимальные и минимальные значения уровней ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 12,5 ГГц электрической Е и магнитной Н составляющих спектра излучения в горизонтальной и вертикальной поляризации, а также измерить максимальные и минимальные значения уровней ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц магнитной Н составляющих спектра излучения. Отличительные признаки предлагаемого способа: антенной системой, содержащей измерительную антенну горизонтальной поляризации измеряют электрическую составляющую электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 2 ГГц, измерительной антенной вертикальной поляризации измеряют электрическую составляющую электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 2 ГГц, измерительной антенной горизонтальной поляризации измеряют электрическую составляющую электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 1 ГГц до 12,5 ГГц, измерительной антенной вертикальной поляризации измеряют электрическую составляющую электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 1 ГГц до 12,5 ГГц, рамочной измерительной антенной измеряют магнитную составляющую электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц, причем измерения электрической и магнитной составляющих электромагнитных полей (ЭМП) производят относительно 1 мкВ в полосах частот: 0,2 кГц для диапазона частот от 9 до 150 кГц, 9 кГц для диапазона частот от 150 кГц до 30 МГц, 120 кГц свыше 30 МГц, наличие конструктивных элементов, в частности управляемый антенный переключатель, средство измерения, в качестве которого может быть использованы анализатор спектра, измерительный приемник, селективный микро вольтметр, компьютер, стол поворотный диэлектрический управляемый с пультом дистанционного управления, наличие связи между указанными элементами, а именно измерительные антенны присоединены к управляемому антенному переключателю, выход которого присоединен к входу СИ, USB вход СИ присоединен к USB разъему компьютера, второй USB разъем компьютера присоединен к USB разъему УАП, пульт дистанционного управления соединен со столом поворотным диэлектрическим управляемым, на который устанавливается исследуемое техническое средство, что в совокупности позволило выполнить поставленную задачу.

Кроме того, компьютер содержит программное обеспечение (ПО) для проведения расчетов значений напряженностей ПЭМИ с учетом всех коэффициентов калибровки измерительных антенн, а также программу управления (ПУ) для управления управляемым антенным переключателем, образуя систему отображения и хранения результатов исследования и управления процессом измерений.

Технический результат достигается за счет того, что в разработке способа используется стол поворотный диэлектрический управляемый с пультом дистанционного управления, антенная система, содержащая измерительную антенну горизонтальной поляризации для измерения электрической составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 2 ГГц, измерительную антенну вертикальной поляризации для измерения электрической составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 2 ГГц, измерительную антенну горизонтальной поляризации для измерения электрической составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 1 ГГц до 12,5 ГГц, измерительную антенну вертикальной поляризации для измерения электрической составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 1 ГГц до 12,5 ГГц, измерительную антенну для измерения магнитной составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц, управляемый антенный переключатель, средство измерения, компьютер с ПО для проведения расчетов значений напряженностей ПЭМИ и ПУ для управления управляемым антенным переключателем, что позволило получить технический результат, заключающийся в возможности измерения напряженности электромагнитного поля ПЭМИ электрических Е и магнитных Н составляющих ПЭМИ при их исследовании с определением значений частот F и их уровней Е в широком диапазоне частот от 9 кГц до 12,5 ГГц в горизонтальной и вертикальной поляризации измерительных антенн, значений частот F и их уровней Н в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного способа, состоит в осуществлении возможности измерения напряженности электромагнитного поля побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) электрических Е и магнитных Н составляющих ПЭМИ при их исследовании с определением значений частот F и их уровней Е в широком диапазоне частот от 9 кГц до 12,5 ГГц в горизонтальной и вертикальной поляризации измерительных антенн, значений частот F и их уровней Н в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц.

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом показано в таблице 1.

Техническим результатом, обеспечивающим приведенной совокупностью признаков является осуществление возможности измерения напряженности электромагнитного поля ПЭМИ электрических Е и магнитных Н составляющих ПЭМИ при их исследовании, с определением значений частот F и их уровней Е в широком диапазоне частот от 9 кГц до 12,5 ГГц в горизонтальной и вертикальной поляризации измерительных антенн, значений частот F и их уровней Н в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц, при этом определяют максимальные и минимальные значения электрических Е и магнитных Н составляющих ПЭМИ.

Сущность изобретения поясняется фотографией, на которой изображено:

На фиг. 1 - Комплект оборудования для исследования ПЭМИ от ТС.

Комплект оборудования содержит: измерительную антенну горизонтальной поляризации для измерения электрической составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 1 ГГц до 12,5 ГГц 1, исследуемое техническое средство 2, измерительную антенну вертикальной поляризации для измерения электрической составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 1 ГГц до 12,5 ГГц 3, пульт дистанционного управления поворотным столом 4, управляемый антенный переключатель 5, средство измерения - анализатор спектра 6, измерительную антенну горизонтальной поляризации для измерения электрической составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 2 ГГц 7, измерительную антенну вертикальной поляризации для измерения электрической составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 2 ГГц 8, стол поворотный диэлектрический управляемый 9, измерительную антенну для измерения магнитной составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц 10, компьютер 11 с ПО для проведения расчетов значений напряженностей ПЭМИ и ПУ для управления управляемым антенным переключателем.

Представленный способ исследования ПЭМИ от ТС позволил осуществление возможности измерения напряженности электромагнитного поля ПЭМИ электрических Е и магнитных Н составляющих ПЭМИ при их исследовании, с определением значений частот F и их уровней Е в широком диапазоне частот от 9 кГц до 12,5 ГГц в горизонтальной и вертикальной поляризации измерительных антенн, значений частот F и их уровней Н в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц, при этом определяют максимальные и минимальные значения электрических Е и магнитных Н составляющих ПЭМИ.

Способ реализуется в автоматизированном режиме, управляемый компьютером с ПО для проведения расчетов значений напряженностей ПЭМИ и ПУ для управления управляемым антенным переключателем.

Промышленная осуществимость представленного изобретения вытекает из описания способа исследования ПЭМИ от ТС и подтверждается фактом проведения успешных исследований ТС с достижением указанного технического результата.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к разделу «Измерение электрических и магнитных величин, измерение характеристик электромагнитного поля» и может быть использовано для исследования ПЭМИ при определении информационной безопасности ТС, объектов информатизации в рамках решения задач технической защиты информации в результате побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН). Принимают сигналы антенной системой. Выделяют максимальный модуль компоненты действительной части двумерного углового спектра, по которому судят о напряженности электромагнитного поля, образующегося в результате работы ТС при обработке информации, с регистрацией значений частот и определением напряженности E_K электромагнитного поля излучений. Проводят дополнительные измерения напряженности электрического Е и магнитного Н полей излучений ПЭМИ, уровней гармонических составляющих спектра ПЭМИ, используя измерительные антенны в горизонтальной и вертикальной поляризации в широком диапазоне частот, а также измерение магнитной составляющей ПЭМИ. Определяют максимумы и минимумы значений напряженности электрического Е и магнитного Н полей путем их поиска вращением исследуемого ТС на 360 градусов в разных направлениях. Технический результат заключается в возможности измерения напряженности электромагнитного поля ПЭМИ электрических Е и магнитных Н составляющих ПЭМИ при их исследовании с определением значений частот F и их уровней Е в широком диапазоне частот от 9 кГц до 12,5 ГГц в горизонтальной и вертикальной поляризации измерительных антенн, значений частот F и их уровней Н в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц, при этом определяют максимальные и минимальные значения электрических Е и магнитных Н составляющих ПЭМИ. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ исследования побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) от технических средств (ТС), заключающийся в приеме сигналов антенной системой, при этом выделяют максимальный модуль компоненты действительной части двумерного углового спектра, по которому судят о напряженности электромагнитного поля, образующегося в результате работы ТС при обработке информации, с регистрацией значений частот и определением напряженности E_K электромагнитного поля излучений, отличающийся тем, что проводят дополнительные измерения напряженности электрического Е и магнитного Н полей излучений ПЭМИ, уровней гармонических составляющих спектра ПЭМИ, используя измерительные антенны в горизонтальной и вертикальной поляризации в широком диапазоне частот от 9 кГц до 12,5 ГГц, а также измерение магнитной составляющей ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц, определение максимумов и минимумов значений напряженности электрического Е и магнитного Н полей путем их поиска вращением исследуемого ТС на 360 градусов в разных направлениях, используя поворотный диэлектрический управляемый стол с пультом дистанционного управления, управляемый антенный переключатель, средство измерения - анализатор спектра, компьютер и систему установленных измерительных антенн, причем измерительные антенны присоединены к управляемому антенному переключателю (УАП), выход которого присоединен к входу средства измерения - анализатору спектра, USB вход средства измерения присоединен к USB разъему компьютера, второй USB разъем компьютера присоединен к USB разъему УАП, пульт дистанционного управления соединен со столом поворотным диэлектрическим управляемым, на который устанавливается исследуемое техническое средство, при этом способ реализуется в автоматизированном режиме, управляемом компьютером с программным обеспечением (ПО) для проведения расчетов значений напряженностей ПЭМИ с учетом всех коэффициентов калибровки измерительных антенн, а также компьютер содержит программу управления (ПУ) для управления управляемым антенным переключателем, образуя систему отображения и хранения результатов исследования и управления процессом измерений.

2. Способ исследования побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) от ТС по п.1, отличающийся тем, что способ может быть использован как на открытой измерительной площадке, так и на альтернативной измерительной площадке.