RU2429495C2 - Способ определения интермодуляционных параметров случайной антенны - Google Patents
Способ определения интермодуляционных параметров случайной антенны Download PDFInfo
- Publication number
- RU2429495C2 RU2429495C2 RU2008106686/09A RU2008106686A RU2429495C2 RU 2429495 C2 RU2429495 C2 RU 2429495C2 RU 2008106686/09 A RU2008106686/09 A RU 2008106686/09A RU 2008106686 A RU2008106686 A RU 2008106686A RU 2429495 C2 RU2429495 C2 RU 2429495C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- random antenna
- frequencies
- additional transmitter
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано для определения параметров радиотехнических систем, объединенными термином «случайные антенны». Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности и достоверности результатов определения параметров случайной антенны, относящихся ко всем каналам утечки конфиденциальной информации, потенциально возможных в ней. Способ определения интермодуляционных параметров случайной антенны, включающий воздействие на случайную антенну, излучающую сигнал с частотой fc, электромагнитного излучения дополнительного передатчика с частотой f∂, характеризуется тем, что с помощью измерительного приемника определяют неизвестную частоту fc сигнала, излучаемого случайной антенной; рассчитывают минимально-возможное значение частоты дополнительного передатчика:
f∂.min=fс-fmin; если fc>f∂;
f∂.min=fс+fmin, если f∂>fc,
и максимально-возможное значение частоты дополнительного передатчика:
f∂.max=(fmax-mfc)/n;
с помощью генератора шума, подключенного к дополнительному передатчику, осуществляют внешнее воздействие на случайную антенну в полосе частот f∂.min÷f∂.mах и с помощью оконечного устройства, подключенного к измерительному приемнику, измеряют уровни плотности потока мощности П0 и Пi (или напряженности электрического поля Е0 и Еi), соответственно, на частотах fc и fi сигналов в месте расположения измерительного приемника; относительные уровни χим, интермодуляционных составляющих излучения случайной антенны рассчитываются по формулам
2 ил.
Description
Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано для определения параметров радиотехнических систем, объединенными термином «случайные антенны» (СА).
Наличие антенн (передающих, приемных, приемо-передающих) является характерным признаком любой радиосистемы и любого радиоканала. При этом под антенной понимается любое радиотехническое устройство, предназначенное для преобразования (как прямого, так и обратного) электромагнитной (ЭМ) энергии связанных волн в энергию свободно распространяющихся ЭМ волн (радиоволн).
К СА относятся излучатели ЭМ волн (источники ЭМ полей), не соответствующие либо традиционным схемам построения антенн, либо условиям, в которых принято определять их рабочие характеристики. Согласно [1-2], СА конструктивно входят в состав выходных каскадов передатчиков и входных каскадов приемников, размещаются случайным образом в случайно-неоднородных средах, представляют собой совокупность модулей стационарного и подвижного базирования, а также просто отсутствуют в явном виде - например, если. речь идет об ЭМ излучении элементов ЭВМ. Специфическими особенностями СА являются неопределенность их геометрических (число, размеры, пространственное расположение, ориентация элементов и т.д.) и электрических (уровни излучения, число каналов излучения и приема, рабочие частоты и т.д.) характеристик. Задача экспериментального определения параметров реальных многоканальных СА имеет в настоящее время важное значение для решения целого ряда прикладных задач: связанных с обеспечением электромагнитной совместимости и безопасности для окружающей среды радиосредств различного назначения, защитой конфиденциальной информации (КИ) от утечки по ЭМ каналам в инфокоммуникационных сетях [2-3] и т.д.
Известны методы определения параметров радиоэлектронных средств, характеризующие их взаимную электромагнитную совместимость [4-8]. Эти методы включают известные способы определения интермодуляционных (ИМ) характеристик [4-5], а также предложение использовать ИМ каналы для скрытной связи между абонентами с применением отражающих поверхностей с управляемыми параметрами [8]. Методический аппарат для оценки эффективности средств нелинейной радиосвязи и радиоподавления описан в [9].
Наиболее близким по технической сущности является способ определения уровней побочных ЭМ излучений ИМ типа по полю [5, с.63-66, рис.3.7] (прототип предлагаемого изобретения), включающий следующие основные операции:
- воздействие на контрольный передатчик с частотой fс ЭМ излучением дополнительного передатчика с частотой ƒ∂;
- калибровка и регулировка элементов измерительного тракта;
- расчет частот ИМ составляющих ƒu2=|ƒc±ƒ∂| второго порядка; ƒu3=2ƒc±ƒ∂; ƒu3=2ƒ∂±ƒc третьего порядка, а также, при необходимости, произвольного порядка ƒi=|mƒc±nƒ∂|, где m=1; 2; 3…; n=1: 2; 3…;
- измерение уровней мощности Рс (или напряжения Uc) сигнала, создаваемого на частоте ƒc контролируемым передатчиком на входе измерительного приемника;
- измерение уровней мощности Рi, (или напряжения Ui) ИМ составляющих, создаваемых на частотах ƒi на входе измерительного приемника при совместной работе контролируемого и дополнительного передатчиков;
- расчет относительных уровней χим для сигналов (или пересчет для ЭМ полей) для всех ИМ составляющих ƒi=ƒu2; ƒu3;…|mƒc±nƒ∂| с учетом результатов калибровки и регулировки элементов измерительного тракта.
Основным недостатком способа-прототипа является невозможность одновременного выявления и оценки с его помощью всех возможных каналов утечки КИ в СА, возникающих за счет ИМ эффектов. Кроме того, относительные уровни ИМ составляющих ЭМ излучения χим определяются здесь косвенным путем: с помощью пересчета значений уровней мощности Pc и Pi (или напряжений Uc и Ui,) на частотах ƒс и ƒi сигналов на входе измерительного приемника, тогда как предпочтительным, с точки зрения снижения погрешности измерений, является прямой способ определения χим. Кроме того, в реальных СА ни частота ƒc, ни структурная схема контролируемого передатчика и его параметры заранее не известны, а подключать и калибровать какие-то элементы измерительного тракта, включая измерительный приемник непосредственно к СА (без чего нельзя определить значения χим, с помощью способа-прототипа) невозможно.
Решение проблемы состоит в том, чтобы, во-первых, вместо гармонического сигнала с частотой ƒ∂ использовать шумовой сигнал в полосе частотƒ∂.min÷ƒ∂.max с помощью подключенного к дополнительному передатчику генератора шума (noise generator) и, во-вторых, определять значения χим по результатам непосредственного измерения уровней ЭМ излучения на частотах ƒc и ƒi.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности и достоверности результатов определения параметров СА, относящихся ко всем каналам утечки КИ, потенциально возможных в ней. Дополнительным результатом является повышение эффективности процесса определения параметров СА за счет возможности его автоматизации.
Предлагаемый способ определения интермодуляционных параметров случайной антенны, включающий воздействие на случайную антенну, излучающую сигнал с частотой ƒс электромагнитного излучения дополнительного передатчика с частотой ƒ∂; расчет частот интермодуляционных составляющих излучения случайной антенны ƒi=|mƒc±nƒ∂|, где m=1; 2; 3…; n=1; 2; 3…; измерение уровней мощности Рс (или напряжения Uc) сигнала, создаваемого на частоте ƒc случайной антенной на входе измерительного приемника; измерение уровней мощности Рc, (или напряжения Ui) интермодуляционных составляющих излучения случайной антенны, создаваемых на частотах ƒi на входе измерительного приемника при совместной работе случайной антенны и дополнительного передатчика и расчет относительных уровней χим для всех интермодуляционных составляющих излучения случайной антенны с частотами ƒi=|mƒc±nƒ∂| по формулам
где Кc и Ki - значения коэффициентов передачи по мощности измерительного тракта, соответственно, на частотах ƒc и ƒi; при этом с помощью измерительного приемника определяют неизвестную частоту ƒc сигнала, излучаемого случайной антенной; рассчитывают минимально-возможное значение частоты дополнительного передатчика:
f∂.min=fс-fmin; если fc>f∂;
f∂.min=fс+fmin, если f∂>fc,
и максимально-возможное значение частоты дополнительного передатчика:
f∂.max=(fmax-mfc)/n;
с помощью генератора шума, подключенного к дополнительному передатчику, осуществляют внешнее воздействие на случайную антенну в полосе частот ƒ∂.min÷ƒ∂.max и с помощью оконечного устройства, подключенного к измерительному приемнику, измеряют уровни плотности потока мощности П0 и Пi, (или напряженности электрического поля E0 и Ei), соответственно, на частотах ƒc и ƒi сигналов в месте расположения измерительного приемника; относительные уровни χим интермодуляционных составляющих излучения случайной антенны рассчитываются по формулам
На Фиг.1 приведена структурная схема аппаратурной реализации прототипа - известного способа определения уровней побочных излучений ИМ типа по полю (см. [5], с.63, рис.3.7), где l - дополнительный передатчик; 2 - направленный ответвитель; 3 - контролируемый передатчик; 4 - фильтр; 5 - аттенюатор; 6 - измерительный приемник; 7 - экранированная камера.
На Фиг.2 приведена структурная схема реализации предлагаемого способа определения параметров СА, где l - дополнительный передатчик; 2 - генератор шума; 3 - исследуемая СА; 4 - измерительный приемник; 5 - оконечное устройство.
Предлагаемый способ осуществления следующим образом.
Рассмотрим отличия предлагаемого способа от способа-прототипа. В способе-прототипе на первом этапе на контролируемом передатчике 3 (см. Фиг.1) устанавливают выбранную частоту ƒс; на дополнительном передатчике 1 - частотуƒ∂ с заданной расстройкой Δƒ=ƒc-ƒ∂ (знак и значения расстройки Δƒ определяют значения ИМ частот 2-го порядка fu2 и 3-го порядка ƒu3). Измерительный приемник 6 настраивают на частоту ƒc и производят калибровку измерительного тракта, включающего направленный ответвитель 2, фильтр 4 и аттенюатор 5, размещенные в экранированной камере 7 (результатом калибровки является значение коэффициента передачи по мощности на частоте ƒc измерительного тракта Кс). Затем включают контролируемый передатчик 3 и на частоте ƒc производят измерение мощности Рc (или напряжения U0) сигнала на входе измерительного приемника 6, после чего контролируемый передатчик 3 выключают.
На втором этапе определяют частоты ИМ составляющих второго порядка:
Fu2=fc+f∂=2f∂+Δf; fu2=fc-f∂=Δf; если fc>f∂;
Fu2=fc+f∂=2fc+Δf; fu2=f∂+fc=Δf; если f∂>fc;
и частоты ИМ составляющих третьего порядка:
Fu3=2fc+f∂=2f∂+fс+Δf; fu3=2fc-f∂=fc+Δf; если fc>f∂;
Fu3=2f∂+fc=2fc+f∂+Δf; fu3=2f∂-fc=f∂+Δf; если f∂>fc.
На частотах ИМ составляющих 2-го порядка ƒu2 и 3-го порядка ƒu3 производят калибровку измерительного тракта, включающего направленный ответвитель 2, фильтр 4 и аттенюатор 5, размещенные в экранированной камере 7 (результатом калибровки является значение коэффициента передачи по мощности на i-ой частоте ƒi; где i=1÷4, измерительного тракта Кi).
На третьем этапе включают контролируемый передатчик 3 на частоте ƒc и дополнительный передатчик 1 на частоте ƒ∂ одновременно. Измерительный приемник 6 поочередно настраивают на частоты ИМ составляющих ƒi и каждый раз измеряют мощность Pi (или напряжение Ui) сигнала на входе измерительного приемника 6, после чего относительные уровни ИМ составляющих ЭМ излучения χим рассчитывают по формулам
Применительно к условиям решаемой задачи: исследованию эффективности реальных СА, способ-прототип обладает следующими недостатками.
1. Любого единственного значения расстройки Δƒ (любого единственного значения частоты внешнего воздействия на СА - в обозначениях прототипа это частота ƒ∂) недостаточно для того, чтобы выявить все возможные каналы утечки КИ в СА, возникающие за счет ИМ эффектов.
2. Относительные уровни ИМ составляющих ЭМ излучения χим в прототипе определяются путем пересчета значений уровня мощности Рс и Рi (или напряжения Uc и Ui) на частотах ƒс и ƒi сигналов на входе измерительного приемника 6 с учетом результатов предварительной калибровки измерительного тракта Кс; Кi, что связано с ростом погрешности определения χим (ввиду влияния погрешности измерения указанных величин) по сравнению с определением значения χим, непосредственным путем - по результатам измерения уровней ЭМ излучения на частотах ƒс и ƒi.
3. В исследуемой СА принципиально невозможно устанавливать необходимые значения ƒс; подключать и калибровать элементы измерительного тракта (направленный ответвитель, фильтр, аттенюатор); подключать измерительный приемник непосредственно к СА - без чего определить значения χим с помощью способа-прототипа невозможно.
Поэтому в предлагаемом изобретении предлагается, во-первых, вместо гармонического сигнала с частотой ƒ∂ использовать шумовой сигнал в полосе частот ƒ∂.min÷ƒ∂.max путем подключения к дополнительному передатчику генератора шума и, во-вторых, определять значения χим по результатам непосредственного измерения уровней ЭМ излучения на частотах ƒc и ƒi.
В предлагаемом способе на первом этапе с помощью измерительного приемника 4 и оконечного устройства 5 определяется частота ƒc сигнала, излучаемого СА 3 (см. Фиг.2), и так как полоса частот ƒmin÷ƒmax измерительного приемника 4 известна, на основании равенств
fmin=fc-f∂; если fc>f∂;
fmin=f∂-fc; если f∂>fc,
определяется ƒ∂.min - минимально-возможное значение частоты дополнительного передатчика 1:
f∂.min=fc-fmin; если fc>f∂;
f∂.min=fc+fmin; если f∂>fc.
Максимально-возможное значение частоты ƒ∂ при этом ищется из условия
fmax=mfc+nf∂;
откуда следует
f∂.max=(fmax-mfc)/n.
На втором этапе с помощью генератора шума 2, подключенного к дополнительному передатчику 7, осуществляют внешнее воздействие на СА 3 в пределах полосы частот ƒ∂.min÷ƒ∂.max. При этом с помощью оконечного устройства 5, подключенного к измерительному приемнику 4, фиксируют и измеряют уровни плотности потока мощности П0 и Пi, (или напряженности электрического поля E0 и Еi) на частотах ƒc и ƒi сигналов в месте расположения измерительного приемника 4.
На третьем этапе относительные уровни ИМ составляющих ЭМ излучения χим рассчитывают по формулам
В отличие от прототипа предлагаемый способ, во-первых, позволяет определить все возможные каналы утечки КИ в СА, которые могут быть обнаружены в полосе ƒmin÷fmax измерительного приемника 4. Во-вторых, необходимость в калибровке элементов измерительного тракта отпадает, поскольку для определения χим используются измеренные значения уровней плотности потока мощности П0 и Пi (или напряженности электрического поля E0 и Еi) на частотах ƒc и ƒi в месте расположения измерительного приемника 4, а не уровней мощности Р0 и Рi (или напряжения Uo и Ui) сигналов в измерительном тракте приемника 4 (в прототипе - приемника 6). В-третьих, измерительный приемник 4 и оконечное устройство 5 могут быть выполнены в виде единого устройства - например анализатора частотного спектра сигнала (производства Rode & Schwarz и др.) с цифровым выходом. В-четвертых, при реализации оконечного устройства 5 в виде панорамного видеоиндикаторного прибора результат исследования СА может быть получен как в виде спектрограммы - графика частотной зависимости χим (ƒ), так и на всех его представляющих интерес дискретных точках χим (ƒi), что обеспечивает дополнительные сервисные удобства при интерпретации полученных результатов.
Предлагаемый способ универсален, прост и эффективен, он удобен для реализации и позволяет наглядно контролировать структуру исследуемых ЭМИ путем визуального анализа спектрограмм. Поскольку оконечное устройстве 5 может иметь цифровой выход для подключения ЭВМ, процесс определения χим(ƒ) и χим(ƒi) легко поддается автоматизации.
Источники информации
1. Маслов О.Н. Случайные антенны // Электросвязь, №7, 2006. - С.12-15.
2. Кечиев Л.Н., Степанов П.В. ЭМС и информационная безопасность в системах телекоммуникаций. М.: ИД «Технологии», 2005. - С.320.
3. Маслов О.Н., Шашенков В.Ф. Защита информации: аспект электромагнитной совместимости и безопасности // Вестник связи. 2005. №2. - С.65-72.
4. Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем. Под ред. Быховского М.А. М.: Эко-Трендз, 2006. - 376 с.
5. Бадалов А.Л., Михайлов А.С. Нормы на параметры электромагнитной совместимости РЭС. Справочник. М.: Радио и связь, 1990. - 272 с.
6. Бубнов Г.Г., Никулин С.М., Серяков Ю.Н. и др. Коммутационный метод измерения характеристик ФАР. М.: Радио и связь, 1988. - 120 с.
7. Воронин Е.Н., Шашенков В.Ф. Микроволновая селективная голография. М.: Радио и связь, 2003. - 535 с.
8. Способ радиосвязи и системы его реализации // Головков А.А., Волобуев А.Г, Чаплыгин А.А. и др. Патент RU 2271065 C1 от 09.06.2004, опубл. 27.02.2006, бюлл. №6.
9. Алиев Д.С., Авдеев В.Б., Ваганов Е.С., Ваганов М.С., Панычев С.Н. Методический аппарат для оценки эффективности средств нелинейной радиосвязи и радиоподавления // Телекоммуникации, №7, 2007. - С.35-40.
Claims (1)
- Способ определения интермодуляционных параметров случайной антенны, включающий воздействие на случайную антенну, излучающую сигнал с частотой fc, электромагнитного излучения дополнительного передатчика с частотой f∂, расчет частот интермодуляционных составляющих излучения случайной антенны fi=|mfc±nf∂|, где m=1, 2, 3…; n=1, 2, 3…; измерение уровней мощности Рс (или напряжения Uc) сигнала, создаваемого на частоте fc случайной антенной на входе измерительного приемника; измерение уровней мощности Рi (или напряжения Ui) интермодуляционных составляющих излучения случайной антенны, создаваемых на частотах fi на входе измерительного приемника при совместной работе случайной антенны и дополнительного передатчика, и расчет относительных уровней χим для всех интермодуляционных составляющих излучения случайной антенны с частотами fi=|mfc±nf∂| по формулам
где Кс и Кi - значения коэффициентов передачи по мощности измерительного тракта соответственно на частотах fc и fi, отличающийся тем, что с помощью измерительного приемника определяют неизвестную частоту fc сигнала, излучаемого случайной антенной; рассчитывают минимально возможное значение частоты дополнительного передатчика:
f∂.min=fс-fmin; если fc>f∂;
f∂.min=fс+fmin, если f∂>fc,
и максимально возможное значение частоты дополнительного передатчика:
f∂.max=(fmax-mfc)/n,
с помощью генератора шума, подключенного к дополнительному передатчику, осуществляют внешнее воздействие на случайную антенну в полосе частот |f∂.min÷f∂.max| и с помощью оконечного устройства, подключенного к измерительному приемнику, измеряют уровни плотности потока мощности П0 и Пi (или напряженности электрического поля Е0 и Еi) соответственно на частотах fc и fi сигналов в месте расположения измерительного приемника; относительные уровни χим интермодуляционных составляющих излучения случайной антенны рассчитываются по формулам
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008106686/09A RU2429495C2 (ru) | 2008-02-20 | 2008-02-20 | Способ определения интермодуляционных параметров случайной антенны |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008106686/09A RU2429495C2 (ru) | 2008-02-20 | 2008-02-20 | Способ определения интермодуляционных параметров случайной антенны |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008106686A RU2008106686A (ru) | 2009-08-27 |
RU2429495C2 true RU2429495C2 (ru) | 2011-09-20 |
Family
ID=41149393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008106686/09A RU2429495C2 (ru) | 2008-02-20 | 2008-02-20 | Способ определения интермодуляционных параметров случайной антенны |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2429495C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2502195C2 (ru) * | 2011-09-02 | 2013-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ГОУВПО ПГУТИ) | Устройство для информационной защиты распределенной случайной антенны |
-
2008
- 2008-02-20 RU RU2008106686/09A patent/RU2429495C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2502195C2 (ru) * | 2011-09-02 | 2013-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ГОУВПО ПГУТИ) | Устройство для информационной защиты распределенной случайной антенны |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008106686A (ru) | 2009-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101297901B1 (ko) | 전력선의 부분 방전의 검출 및 감시 | |
CN104267265A (zh) | 一种基于射电天文仪器设备电磁辐射的评估系统及方法 | |
US9210598B1 (en) | Systems and methods for measuring passive intermodulation (PIM) and return loss | |
US10237765B1 (en) | Passive intermodulation (PIM) measuring instrument and method of measuring PIM | |
CN110702999A (zh) | 一种强电磁脉冲屏蔽效能测试系统及方法 | |
CN101349729B (zh) | 一种电磁兼容发射测试方法 | |
CN102752061B (zh) | 毫米波衰减测量系统锁相放大器参考信号产生装置及方法 | |
CN107959515B (zh) | 多天线噪声功率的测量方法和装置 | |
JP6034978B2 (ja) | Hf信号伝送路における欠陥位置を特定する方法 | |
US20130033270A1 (en) | Electromagnetic interference test sytem with self-checking function and self-checking method | |
RU2429495C2 (ru) | Способ определения интермодуляционных параметров случайной антенны | |
RU2374655C2 (ru) | Способ определения параметров случайной антенны | |
CN109254207B (zh) | 一种线缆电磁辐射分析方法及系统 | |
RU2372623C1 (ru) | Способ оценки эффективности случайной антенны | |
CN115078854A (zh) | 一种矩形脉冲调制周期信号辐射场场强测量方法 | |
CN102955085A (zh) | 一种射频泄漏测试方法 | |
RU2393493C1 (ru) | Способ определения затухания сигнала в распределенной случайной антенне | |
RU2761478C1 (ru) | Способ автоматизированного измерения уровней электромагнитных излучений в элементах конструкции экранированного сооружения в требуемой полосе частот | |
Jakubowski | A study on the calibration of an HPM meter based on a D-dot sensor and logarithmic RF power detector | |
Kayano et al. | Experimental and Theoretical Studies on Communicable Distance for Medical Telemeters between Hospitals Located with a Distance of 1,300 Meters | |
Mingtai et al. | Test technique for passive inter-modulation distortion | |
Lundback et al. | A digital directional coupler with applications to partial discharge measurements | |
RU2537849C1 (ru) | Оценочно-корреляционный компенсационный обнаружитель сигнала | |
Przesmycki et al. | Shielding effectiveness measurement of the anechoic chamber | |
CN117833941A (zh) | 多同频设备发射互调抑制评估方法、装置、设备及介质 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA94 | Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees) |
Effective date: 20100214 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20100407 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130221 |