3.3.3. Демаскирующие признаки сигналов

Понятие «сигнал» достаточно емкое и в общем случае обоз­начает изменяющуюся физическую величину, однозначно отобра­жающую сообщение. Часто люди для передачи конфиденциальной информации обмениваются условными сигналами, используя для этого различные предметы, надписи, слова, звуки. Например, не­знакомые люди при встрече обмениваются условными фразами. В радиоэлектронике под сигналом понимается изменяющаяся физи­ческая величина.

По существу сигнал представляет распространяющийся в про­странстве носитель с информацией, содержащейся в значениях его физических параметров. К сигналам относятся: собственные (обус­ловленные тепловым движением электронов, радиоактивные) из­

лучения объектов, отраженные от объектов поля и волны, электро­магнитные поля и электрический ток от созданных человеком ис­точников сигналов. Информация, содержащая в любом сигнале, представлена значениями его информационных параметров. Классификация сигналов представлена на рис. 3.2.

	Сигналы

По регулярности появления

• аналоговые

• дискретные

• акустические

• электрические -магнитные

• электромагнитные

• корпускулярные

• матернально-

• речевые

• телеграфные

• телекодовые

• факсимильные

• телевизионные

• условные

• регулярные

• случайные

Рис. 3.2. 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(cot + ф),

где А — амплитуда; ю = 2 тс f — круговая частота колебания; ср — фаза колебания.

Частота f измеряется в Гц и называется линейной.

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

^s(^t) = C₀ + £^c_k^cos(^kft).^t-^<P_li)' к=1

где С₀ — постоянная составляющая сигнала; С_к — амплитуда к-й гармоники сигнала (k= 1, 2,..., n); ktOj и <р_к— частота и фаза к-й гармоники сигнала; ю, — основная (1-й гармоники), частота.

Параметры ряда Фурье вычисляются по соответствующим формулам, например [8]. Ряд Фурье представляет собой математи­ческую модель периодического сигнала, так же как любой цвет мо­жет быть разложен на составляющие красного, зеленого и синего цветов. Совокупность гармонических (спектральных) составляю­щих сигнала образует его спектр.

Амплитуда каждой спектральной составляющей характеризу­ет энергию соответствующей гармоники основной частоты сигна­ла. Чем выше скорость изменения амплитуды сигнала, тем больше в его спектре высокочастотных гармоник. Разность между макси­мальной и минимальной частотами спектра сигнала, между кото­рыми сосредоточена основная часть, например 95% энергии, назы­вается шириной спектра AF. Пример графического изображения спектра периодического сигнала представлен нас рис. 3.3.

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

Весьма удобной и широко применяемой является комплекс­ная форма записи ряда Фурье, которая в соответствии с формулой Эйлера определяет тригонометрические функции через показа­тельные: cos х = (e^jx + е ~^jx) / 2 и sin х = (e^jx - е ~^jx) / 2j. Представление сигнала в виде ряда Фурье в комплексной форме имеет вид:

k=n

s(t) = C*e^Jkm''. Как следует из приведенного выражения, спектр в

к=-п

комплексной форме, называемый линейчатым, симметричен отно­сительно нуля, а С* = 1/2 С_к для к Ф 0.

С_к

■										| | ( f= (о/2п
др

Рис. 3.3. Пример спектра периодического аналогового сигнала

В соответствии с изменением амплитуды аналогового сигна­ла меняется его энергия или мощность, пропорциональная квадра­ту амплитуды. В зависимости от времени измерения энергии сиг­нала различают среднюю и мгновенную мощность. Десятичный логарифм отношения максимальной мгновенной мощности сигна­ла к минимальной называется динамическим диапазоном сигна­ла. Динамический диапазон речи диктора радио и телевидения со­ставляет 25-30 дБ, вокального ансамбля — 45-65 дБ, а симфони­ческого оркестра достигает 70-95 дБ.

Аналоговый сигнал описывается набором параметров, являю­щихся его признаками. К ним относятся:

• частота или диапазон частот;

• амплтуда или мощность сигнала;

• фаза сигнала;

• длительность сигнала;

• вид модуляции;

• 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. 3.4.

8(t)

A

Рис. 3.4. Осциллограмма бинарного сигнала

Дискретный сигнал характеризуется следующими параметра­ми: амплитудой А и мощностью Р, длительностью импульса т , пе­риодом Т_п или частотой F = 1 / Т повторения импульсов (для пе­риодических дискретных сигналов), шириной спектра сигнала AF_c, скважностью импульсов а = Т_п / т_и.

Спектр дискретного периодического сигнала содержит бес­конечное количество убывающих по амплитуде гармоник. Вид спектра для бинарного периодического сигнала иллюстрируется рис. 3.5.

Со-

f=k/T_n

кого сигнала приблизительно оценивается по формуле: AF_h ~ 1 /т_и. Ширина спектра телеграфного сигнала в виде двоичной последо­вательности, ограниченного третьей гармоникой, оценивается ве­личиной AF_t ~ 1,5 v, где v — скорость передачи в бодах (двоичных символах в секунду). Например, ширина спектра телеграфного сигнала, передаваемого со скоростью 50 Бод, приблизительно рав­на 75 Гц.

При прохождении дискретных сигналов по реальным электри­ческим цепям радиотехнических средств в силу их частотно-из­бирательных свойств и ограниченной полосы пропускания спектр сигналов изменяется, в результате чего искажается их форма и уменьшается крутизна импульсов. Прямоугольный импульс при­обретает колоколообразную форму. В результате этого размывает­ся граница между формами 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 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-цифро- вой 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 цветком на подоконнике в лите­ратурных произведениях о разведчиках — о провале явки.

Вид информации, содержащейся в сигнале, изменяет его де­маскирующие признаки: форму, ширину спектра, частотный и динамический диапазон. Например, стандартный речевой сиг­нал, передаваемый по телефонной линии, имеет ширину спектра 300-3400 Гц, звуковой — 16-20000 Гц, телевизионный — 6-8 МГц и т. д. Произведение В = AF_c Т. называется базой сигнала. Если В я 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 которого может служить информативным признаком объекта защиты. Например, побочные излучения на определен­ной частоте конкретной радиостанции могут служить в качестве ее прямого, а иногда именного признака. Во время войны по «по­черку» работы на ключе опознавали радиста и выявляли радиоиг­ру, затеянную противником.