1.2.3. Демаскирующие признаки сигналов

Понятие «сигнал» достаточно емкое и в общем случае обозначает условный знак для передачи на расстояние каких-нибудь сведений и сообщен [69]. В радиоэлектронике под сигналом понимается изменяющаяся физическая величина, однозначно отображающая сообщение. Сигнал, несущий информацию о физической величине, состоянии исследуемого объекта их процесса, называется информационным [112].

В данной книге под сигналом понимается распространяющийся в пространстве носитель с информацией, содержащейся в значениях его физических параметров. К ним относятся: собственные (обусловленные тепловым движением электронов, радиоактивные) излучения объектов, отраженные объектов поля и волны, электромагнитные поля и электрический ток от созданных человеком источников сигналов. Источники сигналов с защищаем информацией могут рассматриваться как автономные объекты защиты, так в составе более сложных объектов. Классификация сигналов представлена на рис. 1.4.

Сигналы

По форме

По физической природе

По виду информации

По регулярности появления

- аналоговые

- дискретные

- акустические

- электрические

- магнитные

- электромагнитные

- корпускулярные

- материально—

вещественные

-речевые

-телеграфные

-телекодовые

-факсимильные

-телевизионные

-условные

-регулярные

-случайные

Рис. 1.4. Классификация сигналов

К аналоговым сигналам относятся сигналы, уровень (амплитуда) которых может принимать произвольные значения в определенном для сигнала интервале.

Амплитуда простого и достаточно распространенного в природе гармо­нического сигнала изменяется по синусоидальному закону:

s(t)=Asin(t+),

где А-амплитуда,

 = 2f - круговая частота колебания,

 - фаза колебания.

Частота f измеряется в Гц и называется линейной.

Большинство аналоговых сигналов имеют более сложную форму. Пери­одические (повторяющиеся через время Т_n- период) сигналы произвольной формы могут быть представлены в соответствии с формулой Фурье в виде суммы гармонических колебаний:

где Со - постоянная составляющая сигнала;

С_k - амплитуда к-ой гармоники сигнала (к=1 ,2,......n);

k и (_к - частота и фаза k-ой гармоники сигнала.

Параметры ряда Фурье вычисляются по соответствующим формулам [70]. Ряд Фурье представляет собой математическую модель периодического сигнала, также как любой цвет может быть разложен на составляющие красного, зеленого и синего цветов.

Совокупность гармонических составляющих сигнала образуют его спектр.

Амплитуда каждой спектральной составляющей характеризует энергию соответствующей гармоники основной частоты сигнала. Чем выше скорость вменения амплитуды сигнала, тем больше в его спектре высокочастотных гармоник. Разность между максимальной и минимальной частотами спектра сигнала, между которыми сосредоточено основная часть, например, 95% энергии, называется шириной спектра AF. Графическое изображение спектра периодического сигнала представлено на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Спектр периодического аналогового сигнала

Частоты составляющих спектра непериодического аналогового сигнала непрерывно меняются. При наблюдении спектра такого сигнала на экране анализатора спектра положение и уровень различных спектральных составляющих непрерывно меняются и спектр выглядит как сплошной.

В соответствии с изменением амплитуды аналогового сигнала меняете его энергия или мощность (так как мощность пропорциональна квадрату амплитуды). В зависимости от времени измерения энергии сигнала различают среднюю и мгновенную мощность. Десятичный логарифм отношения максимальной мощности сигнала к минимальной называется динамическим диапазоном сигнала. Таким образом, аналоговый сигнал описывается набором параметров, являющихся его признаками. К ним относятся:

- частота или диапазон частот;

- фаза сигнала;

- длительность сигнала;

- амплитуда или мощность сигнала;

- ширина спектра сигнала;

- динамический диапазон сигнала.

У дискретных сигналов амплитуда имеет конечный, заранее определенный набор значений. Наиболее широко применяется двоичный бинарный, дискретный сигнал: в ЭВМ, в телеграфии, при передаче данных. Информационные сигналы, циркулирующие в ЭВМ IBM PC, имеют два уровня амплитуды: низкий (L-уровень, 0 В) и высокий (Н-уровень, 5 В). Осциллограмма бинарного сигнала показана на рис. 1.6.

Рис. 1, 6. Осциллограмма бинарного сигнала

Дискретный сигнал характеризуется следующими параметрами: амплитудой А и мощностью Р, длительностью импульса _i, периодом T_п или частой F_п =l/T_n повторения импульсов (для периодических дискретных сип лов), шириной спектра сигнала ∆F_c. скважностью импульсов =Т_п/_и

Спектр дискретного периодического сигнала содержит бесконечное количество убывающих по амплитуде гармоник. Для бинарного периодического сигнала фрагмент спектра показан на рис. 1.7.

Рис. 1. 7. Спектр бинарного периодического сигнала

Он характеризуется следующими свойствами:

- форма огибающей спектра описывается функцией | sinx/x |;

- амплитуда гармоник С_k имеет нулевое значение в точках k/_и, к=1,2,...;

- в области частот спектра (0-1/_и ) располагаются -1 гармоник;

- постоянная составляющая сигнала равна А/а. Учитывая, что большая часть энергии сигнала сосредоточена в области частот 0-1/_и ширина спектра бинарного периодического сигнала приблизительно оценивается по формуле: ΔF 1/_и

При прохождении дискретных сигналов по реальным электрическим це­пям радиотехнических средств с ограниченной полосой пропускания их формa искажается и крутизна склона импульса уменьшается. Прямоугольный импульс приобретает колоколообразную форму. В результате этого размыва­лся граница между формой аналогового и дискретного сигналов. Искажения формы и уменьшение амплитуды импульсных сигналов в проводах кабелей ограничивают дальность их передачи, например, для обеспечения межмашинного обмена данными в локальных сетях.

По физической природе сигналы могут быть акустическими, электричес­кими, магнитными, электромагнитными (в радиодиапазоне - радиосигналы), корпускулярными (в виде потоков элементарных частиц) и материально вещественными, например, пахучие добавки в газ подают сигнал об его утечке.

Сигналы по виду передаваемой информации делятся на речевые, телеграфные, телекодовые, факсимильные, телевизионные, о радиоактивных излучениях и условные. Телеграфные и телекодовые сигналы используются для передачи буквенно-цифровой информации с низкой и высокой скоростью соответственно. Факсимильные и телевизионные сигналы обеспечивают передачу неподвижных и подвижных изображений. Сигналы радиоактивных излучений являются демаскирующими признаками радиоактивных веществ. Условные сигналы несут информацию, содержание которой предварительно определено между ее источником и получателем, например, горшок с цвет­ом на подоконнике в литературных произведениях о разведчиках - о провале явки.

Вид информации, содержащей в сигнале, изменяет его демаскирующие признаки: форму, ширину спектра, частотный и динамический диапазон. Например, стандартный речевой сигнал, передаваемый по телефонной линия имеет ширину спектра 300-3400 Гц, звуковой - 16-20000 Гц, телевизионный- 6-8 МГц и т. д. Произведение В= ΔF _с_с называется базой сигнала. Если В=1, то сигнал узкополосный, при В>>1 - сигнал широкополосный.

По времени проявления сигналы могут быть регулярными, время появления которых получателю информации известно, например, сигналы точного времени, и случайные, когда это время неизвестно. Статистические характеристики проявления случайных сигналов во времени могут представлять собой достаточно информативные демаскирующие признаки источников, прежде всего, об их принадлежности и режимах функционирования. Например появление в помещении радиосигнала во время ведения в нем разговоров может с достаточно высокой вероятностью служить демаскирующим признаком закладного устройства с акустическим автоматом.

По аналогии с демаскирующим объектом и с такой же целью целесообразно ввести понятие демаскирующий сигнал, факт обнаружения которой может служить информативным признаком объекта защиты. Например. побочные излучения на определенной частоте конкретной радиостанции, мог} служить в качестве ее прямого, а иногда именного признака. Во время войн по «почерку» радиста на ключе .определяли его фамилию и распознавали радиоигру, затеянную противником.