RU2568041C1 - Устройство для исследования побочных электромагнитных излучений от технических средств - Google Patents

Abstract

Устройство для исследования побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) от технических средств (ТС) 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 при определении информационной безопасности технических средств (ТС), объектов информатизации в рамках решения задач технической защиты информации в результате побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН). Устройство выполняет измерение напряженности электрического Е поля излучений, при этом выделяется максимальный модуль компоненты действительной части двумерного углового спектра, по которому судят о напряженности электромагнитного поля. Для достижения технического результата измерительная система дополнена измерительными антеннами в горизонтальной и вертикальной поляризации в широком диапазоне частот, а также обеспечивается измерение магнитной составляющей ПЭМИ. Для измерения параметров полей используется поворотный диэлектрический стол, управляемый пультом дистанционного управления, и система установленных измерительных антенн. Измерительные антенны присоединены к управляемому антенному переключателю (УАП), выход которого присоединен к входу средства измерения (СИ). Исследование реализуется в автоматизированном режиме с учетом всех коэффициентов калибровки измерительных антенн. Техническим результатом 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 с горизонтальной и вертикальной поляризацией 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.

Description

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 известно устройство для измерения плотности потока энергии электромагнитного поля, которое включает две измерительных антенны, одна из которых выполнена в виде спиралевидной рамки, а другая выполнена в виде двух плоских проводящих пластин, при этом каждая антенна имеет по два выхода, которые соединены с входами соответствующих измерителей. (Патент RU 2441248, G01R 29/08, опубликовано: 27.01.2012).

Недостатками данного устройства являются следующие.

Устройство не может быть использовано для измерения напряженности электромагнитного поля в широком диапазоне частот.

Устройство относится к измерению плотности потока энергии напряженности электромагнитного поля больших уровней, измеряемых в (В/м), для относительно слабых электромагнитных полей устройство не может быть использовано.

В качестве прототипа выбрано устройство для измерения напряженности электромагнитного поля радиосигналов. Устройство выполняет одновременный прием сигналов антенной решеткой (АР), состоящей из N элементов с количеством образующихся P групп пар, определяют свертки комплексно сопряженных амплитуд и по ним осуществляют P двумерных преобразований Фурье, получают P 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. (Патент RU 2184980, G01R 29/08, опубликовано: 10.07.2002).

Недостатками устройства измерения напряженности электромагнитного поля радиосигналов являются:

устройство позволяет измерять и определять значения напряженностей радиосигналов только электрической составляющей E_k электромагнитного поля k-го радиосигнала;

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

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является устранение недостатков и осуществление 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, с горизонтальной и вертикальной поляризацией 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 устройстве выполняется одновременный прием сигналов антенной системой, выделяют максимальный модуль компоненты действительной части двумерного углового спектра, по которому судят о напряженности электромагнитного поля. Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что исследуемое техническое средство (ТС) располагают на столе поворотном диэлектрическом управляемом 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), разработанного для заявляемого устройства (заявка на изобретение №2013141850), и средства измерения (СИ) позволяет 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 составляющей спектра излучения. Отличительные признаки предлагаемого устройства: антенная система содержит 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, наличие конструктивных элементов, в частности управляемый антенный переключатель, средство измерения, в качестве которого может быть использованы анализатор спектра, измерительный приемник, селективный микровольтметр, вычислительное средство, 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 средства измерения (СИ), разъем СИ присоединен к разъему вычислительного средства, второй разъем вычислительного средства присоединен к разъему управляемого антенного переключателю (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, вычислительное средство 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 разработанной конструкции устройства 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, вычислительное средство с ПО для проведения расчетов значений напряженностей ПЭМИ и ПУ для управления управляемым антенным переключателем, чтопозволило получить технический результат, заключающийся в осуществлении 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 с горизонтальной и вертикальной поляризацией измерительных антенн, значений частот F и их уровней Н в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц.

Техническая задача состоит в разработке конструкции устройства, необходимых соединений элементов устройства, которое содержит: стол поворотный диэлектрический управляемый с пультом дистанционного управления, антенную систему, содержащую 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, вычислительное средство с ПО для проведения расчетов значений напряженностей ПЭМИ и ПУ для управления управляемым антенным переключателем.

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

Таблица 1.
Виды технического результата и их размерность.	Показатели фактические или расчетные.		Объяснение, за счет чего (отличительный признак и/или их совокупность) стало возможным улучшение показателей предложенного объекта по сравнению с прототипом.
	прототипа	заявляемого объекта.
1. Диапазон измерения (исследования) частот (кГц - ГГц)	Не указан	9 кГц - 12,5 ГГц	За счет разработанной конструкции устройства, управляемого антенного переключателя (УАП), использования элементов и их соединений.
2. Определение значения напряжен- ности Е электромагнитного поля (дБ/мкВ)	Значения рассчитываются отдельно по формуле:	Значения определяются в процессе измерений	За счет разработанной конструкции устройства, управляемого антенного переключателя (УАП), использования элементов и их соединений.
	$$E_K=\frac{2\nu Q_K}{K_K{G}_K,\beta }$$

3. Определение значения напряжен- ности Н электромагнитного поля (дБ/мкА)	Не определяются	Значения определяются в процессе измерений	За счет использования УАП, измерительной антенны для измерения магнитной составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц.
4. Погрешность измерений (дБ)	Значение не указано	Абсолютная погрешность измерения уровня средства измерений ± 0,19 дБ	За счет использования высокоточного измерительного средства.

Техническим результатом, обеспечиваемым 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 с горизонтальной и вертикальной поляризацией 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 чертежом, на котором изображено:

На фиг. 1 - схема соединений элементов устройства для исследования ПЭМИ.

Устройство для исследования побочных электромагнитных излучений от технических средств содержит: стол поворотный диэлектрический управляемый 1 с пультом дистанционного управления 2, измерительную антенну горизонтальной поляризации для измерения электрической составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 2 ГГц 4, измерительную антенну вертикальной поляризации для измерения электрической составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 2 ГГц 5, измерительную антенну горизонтальной поляризации для измерения электрической составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 1 ГГц до 12,5 ГГц 6, измерительную антенну вертикальной поляризации для измерения электрической составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 1 ГГц до 12,5 ГГц 7, измерительную антенну для измерения магнитной составляющей электромагнитного поля ПЭМИ в диапазоне частот от 9 кГц до 30 МГц 8, управляемый антенный переключатель 9, средство измерения 10, вычислительное средство 11 с ПО для проведения расчетов значений напряженностей ПЭМИ и ПУ для управления управляемым антенным переключателем.

Устройство для исследования ПЭМИ от ТС позволило 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 с горизонтальной и вертикальной поляризацией 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. Устройство работает в автоматизированном режиме. В устройстве в качестве антенн используются измерительные антенны АИ5-0, ЛПА-2, АИР3-2, в качестве коммутатора сигналов - управляемый антенный переключатель, в качестве средства измерений анализатор спектра серии PSA Е 4440А, (от 3 Гц до 26,5 ГГц) компании Agilent Technologies.

Промышленная осуществимость представленного изобретения вытекает из описания устройства для исследования ПЭМИ от ТС в статике и динамике и подтверждается фактом проведения успешных исследований ТС с достижением указанного технического результата.

Claims (2)

1. Устройство для исследования побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) от технических средств (ТС), выполняющее измерение напряженности электрического Е поля излучений, при этом выделяют максимальный модуль компоненты действительной части двумерного углового спектра, по которому судят о напряженности электромагнитного поля, отличающееся тем, что дополняют измерительную систему измерительными антеннами в горизонтальной и вертикальной поляризации в широком диапазоне частот, а также для измерения 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, используя поворотный диэлектрический управляемый стол и систему установленных измерительных антенн, причем измерительные антенны присоединены к управляемому антенному переключателю (УАП), выход которого присоединен к входу средства измерения (СИ), разъем СИ присоединен к разъему вычислительного средства, второй разъем вычислительного средства присоединен к разъему УАП, пульт дистанционного управления соединен со столом поворотным диэлектрическим управляемым, на который устанавливается исследуемое техническое средство, при этом исследование реализуется в автоматизированном режиме с учетом всех коэффициентов калибровки измерительных антенн.

2. Устройство для исследования ПЭМИ от ТС по пункту 1, отличающееся тем, что может работать в диапазоне частот от 9 кГц до 12,5 ГГц.