5.2.2. Индикаторы электромагнитного излучения
Промышленные приборы обнаружения радиозакладок, кратко рассмотренные в предыдущем разделе, стоят достаточно дорого (800— 1500 USD) и могут оказаться вам не по карману. В принципе, использование специальных средств оправдано лишь тогда, когда специфика вашей деятельности может привлечь внимание конкурентов или криминальных группировок, и утечка информации может привести к фатальным последствиям для вашего бизнеса и даже здоровья. Во всех остальных случаях опасаться профессионалов промышленного шпионажа не приходится и нет необходимости тратить огромные средства на специальную аппаратуру. Большинство ситуаций может свестись к банальному подслушиванию разговоров начальника, неверного супруга или соседа но даче.
При этом, как правило, используются радиозакладки кустарного производства, обнаружить которые можно более простыми средствами — индикаторами радиоизлучений. Изготовить эти приборы без труда можно самостоятельно. В отличии от сканеров, индикаторы радиоизлучений регистрируют напряженность электромагнитного поля в конкретном диапазоне длин волн. Чувствительность их невысока, поэтому обнаружить источник радиоизлучения они могут только в непосредственной близости от него. Низкая чувствительность индикаторов напряженности поля имеет и свои положительные стороны — существенно уменьшается влияние мощных радиовещательных и других промышленных сигналов на качество обнаружения. Ниже мы рассмотрим несколько простых индикаторов напряженности электромагнитного поля КВ, УКВ и СВЧ диапазонов.
Простейшие индикаторы напряженности электромагнитного поля
Рассмотрим простейший индикатор напряженности электромагнитного поля в диапазоне 27 МГц. Принципиальная схема прибора приведена на рис. 5.17.
Рис. 5.17. 
Он состоит из антенны, колебательного контура L1C1, диода VD1, конденсатора С2 и измерительного прибора.
Работает устройство следующим образом. Через антенну на колебательный контур поступают ВЧ колебания. Контур отфильтровывает колебания диапазона 27 МГц из смеси частот. Выделенные колебания ВЧ детектируются диодом VD1, благодаря чему на выход диода проходят только положительные полуволны принимаемых частот. Огибающая этих частот представляет собой НЧ колебания. Остатки ВЧ колебании фильтруются конденсатором С2. При этом через измерительный прибор потечет ток, который содержит переменную и постоянную составляющие. Измеряемый прибором постоянный ток примерно пропорционален напряженности поля, действующей в месте приема. Этот детектор можно выполнить в виде приставки к любому тестеру.
Катушка L1 диаметром 7 мм с подстроечным сердечником имеет 10 витков провода ПЭВ-1 0,5 мм. Антенна выполнена из стальной проволоки длиной 50 см.
Чувствительность прибора можно значительно повысить, если перед детектором установить усилитель ВЧ. Принципиальная схема такого устройства представлена на рис. 5.18.
Рис. 5.18. 
Эта схема, по сравнению с предыдущей, имеет более высокую чувствительность передатчика. Теперь излучение может быть зафиксировано на расстоянии несколько метров.
Высокочастотный транзистор VT1 включен по схеме с общей базой и работает в качестве селективного усилителя. Колебательный контур L1C2 включен в его коллекторную цепь. Связь контура с детектором осуществляется через отвод от катушки L1. Конденсатор СЗ отфильтровывает высокочастотные составляющие. Резистор R3 и конденсатор С4 выполняют функцию фильтра НЧ.
Катушка L1 намотана на каркасе с подстроечным сердечником диаметром 7 мм проводом ПЭВ-1 0,5 мм. Антенна выполнена из стальной проволоки длиной около 1 м.
Для высокочастотного диапазона 430 МГц можно также собрать очень простую конструкцию индикатора напряженности поля. Принципиальная схема такого прибора приведена на рис. 5.19,а. Индикатор, схема которого показана на рис. 5.19,б, позволяет определить направление на источник излучения.
Рис. 5.19. 
Индикатор напряженности поля диапазона 1.. 200 МГц
Проверить помещение на наличие подслушивающих устройств с радиопередатчиком можно при помощи несложного широкополосного индикатора напряженности поля со звуковым генератором. Дело в том, что некоторые сложные «жучки» с радиопередатчиком включаются на передачу только тогда, когда в помещении раздаются звуковые сигналы. Такие устройства трудно обнаружить при помощи обычного индикатора напряженности, нужно постоянно разговаривать или включить магнитофон. Рассматриваемый детектор имеет собственный источник звукового сигнала.
Принципиальная схема индикатора показана на рис. 5.20.
Рис. 5.20. 
В качестве поискового элемента использована объемная катушка L1. Ее достоинство, по сравнению с обычной штыревой антенной, заключается в более точной индикации места установки передатчика. Сигнал, наведенный в этой катушке, усиливается двухкаскадным усилителем высокой частоты на транзисторах VT1, VT2 и выпрямляется диодами VD1, VD2. По наличию постоянного напряжения и его величине на конденсаторе С4 (в режиме милливольтметра работает микроамперметр М476-Р1) можно определить наличие передатчика и его местоположения.
Комплект съемных катушек L1 позволяет находить передатчики различной мощности и частоты в диапазоне от 1 до 200 МГц.
Генератор звука состоит из двух мультивибраторов. Первый, настроенный на частоту 10 Гц, управляет вторым, настроенным на частоту 600 Гц. В результате чего формируются пачки импульсов, следующие с частотой 10 Гц. Эти пачки импульсов поступают на транзисторный ключ VT3, в коллекторной цепи которого включена динамическая головка В1, размещенная в направленном боксе (пластмассовая труба длиной 200 мм и диаметром 60 мм).
Для более удачных поисков желательно иметь несколько катушек L1. Для диапазона до 10 МГц катушку L1 нужно намотать проводом ПЭВ 0,31 мм на пустотелой оправке из пластмассы или картона диаметром 60 мм, всего — 10 витков; для диапазона 10—100 МГц каркас не нужен, катушка наматывается проводом ПЭВ 0,6…1 мм, диаметр объемной намотки около 100 мм; число витков — 3…5; для диапазона 100–200 МГц конструкция катушки такая же, но она имеет всего один виток.
Для работы с мощными передатчиками можно использовать катушки меньшего диаметра.
Заменив транзисторы VT1, VT2 на более высокочастотные, например КТ368 или КТ3101, можно поднять верхнюю границу частотного диапазона обнаружения детектора до 500 МГц.
Индикатор напряженности поля диапазона 0,95…1,7 ГГц
В последнее время в составе радиозакладок все чаще используются передающие устройства сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона. Это обусловлено тем, что волны этого диапазона хорошо проходят через кирпичные и бетонные стены, а антенна передающего устройства имеет малые габариты при большой эффективности ее использования. Для обнаружения СВЧ излучения радиопередающего устройства, установленного в вашей квартире, можно использовать прибор, схема которого приведена на рис. 5.21.
Рис. 5.21. 
Основные характеристики индикатора:
Диапазон рабочих частот, ГГц…………….0,95—1,7
Уровень входного сигнала, мВ…………….0,1–0,5
Коэффициент усиления СВЧ сигнала, дБ…30 — 36
Входное сопротивление, Ом………………75
Потребляемый ток не более, мЛ………….50
Напряжение питания, В…………………….+9 — 20 В
Выходной СВЧ сигнал с антенны поступает на входной разъем XW1 детектора и усиливается СВЧ усилителем на транзисторах VT1 — VT4 до уровня 3…7 мВ. Усилитель состоит из четырех одинаковых каскадов, выполненных на транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером, с резонансными связями. Линии L1 — L4 служат коллекторными нагрузками транзисторов и имеют индуктивное сопротивление 75 Ом на частоте 1,25 ГГц. Разделительные конденсаторы СЗ, С7, C11 имеют емкостное сопротивление 75 Ом на частоте 1,25 ГГц.
Такое построение усилителя позволяет добиться максимального усиления каскадов, однако неравномерность коэффициента усиления в рабочей полосе частот достигает 12 дБ. К коллектору транзистора VT4 подключен амплитудный детектор на диоде VD5 с фильтром R18C17. Продетектированный сигнал усиливается усилителем постоянного тока на ОУ DA1. Его коэффициент усиления по напряжению равен 100. К выходу ОУ подключен стрелочный индикатор, показывающий уровень выходного сигнала. Подстроенным резистором R26 балансируют ОУ так, чтобы компенсировать начальное напряжение смещения самого ОУ и собственные шумы СВЧ усилителя.
На микросхеме DD1, транзисторах VT5, VT6 и диодах VD3, VD4 собран преобразователь напряжения для питания ОУ. На элементах DD1.1, DD1.2 выполнен задающий генератор, вырабатывающий прямоугольные импульсы с частотой следования около 4 кГц. Транзисторы VT5 и VT6 обеспечивают усиление по мощности этих импульсов. На диодах VD3, VD4 и конденсаторах С13, С14 собран умножитель напряжения. В результате на конденсаторе С14 формируется отрицательное напряжение — 12 В при напряжении питания усилителя СВЧ +15 В. Напряжения питания ОУ стабилизированы на уровне 6,8 В стабилитронами VD2 и VD6.
Элементы индикатора размещены на печатной плате из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Плата заключена в латунный экран, к которому припаяна по периметру. Элементы находятся со стороны печатных проводников, вторая, фольгированная сторона платы служит общим проводом.
Линии L1 — L4 представляют собой отрезки медного посеребренного провода длиной 13 и диаметром 0,6 мм. которые впаяны в боковую стенку латунного экрана на высоте 2,5 мм над платой. Все дроссели — бескаркасные с внутренним диаметром 2 мм, намотаны проводом ПЭЛ 0.2 мм. Отрезки провода для намотки имеют длину 80 мм. Входным разъемом XW1 служит кабельный (75 Ом) разъем С ГС.
В устройстве применены постоянные резисторы МЛТ и полстроечные СП5-1ВА, конденсаторы КД1 (С4, С5, С8-С10, С12, С15, С16) диаметром 5 мм с отпаянными выводами и КМ, КТ (остальные). Оксидные конденсаторы — К53. Электромагнитный индикатор с током полного отклонения 0.5…1 мА — от любого магнитофона.
Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К176ЛА7, К1561ЛА7, К553УД2 — на К153УД2 или КР140УД6, КР140УД7. Стабилитроны — любые кремниевые с напряжением стабилизации 5,6…6,8 В (КС156Г, КС168А). Диод VD5 2А201А можно заменить на ДК-4В, 2А202А или ГИ401А, ГИ401Б.
Налаживание устройства начинают с проверки цепей питания. Временно отпаивают резисторы R9 и R21. После подачи положительного напряжения питания +12 В измеряют напряжение на конденсаторе С14, которое должно быть не менее -10 В. В противном случае по осциллографу убеждаются в наличии переменного напряжения на выводах 4 и 10 (11) микросхемы DD1.
Если напряжение отсутствует, убеждаются в исправности микросхемы и правильности монтажа. Если переменное напряжение присутствует, проверяют исправность транзисторов VT5, VT6, диодов VD3, VD4 и конденсаторов С13, С14.
После налаживания преобразователя напряжения припаивают резисторы R9, R21 и проверяют напряжение на выходе ОУ и подстройкой сопротивления резистора R26 устанавливают нулевой уровень.
После этого на вход устройства подают сигнал напряжением 100 мкВ и частотой 1,25 ГГц с генератора СВЧ. Резистором R24 добиваются полного отклонения стрелки индикатора РА1.
Индикатор СВЧ излучений
Прибор предназначен для поиска СВЧ излучении и обнаружения маломощных СВЧ-передатчиков выполненных, например, на диодах Ганна. Он перекрывает диапазон 8…12 ГГц.
Рассмотрим принцип работы индикатора. Простейшим приемником, как известно, является детекторный. И такие приемники диапазона СВЧ, состоящие из приемной антенны и диода, находят свое применение для измерения СВЧ мощности. Самым существенным недостатком является низкая чувствительность таких приемников. Чтобы резко повысить чувствительность детектора, не усложняя СВЧ головки, используется схема детекторного СВЧ приемника с модулируемой задней стенкой волновода (рис. 5.22).
Рис. 5.22. 
СВЧ головка при этом почти не усложнилась, добавился только модуляторный диод VD2, a VD1 остался детекторным.
С некоторым приближением можно считать, что когда диод VD2 закрыт, он не влияет на процессы в волноводе, а когда открыт — полностью закорачивает волновод, т. е. играет роль короткозамкнутой задней стенки.
Рассмотрим процесс детектирования. СВЧ сигнал, принятый рупорной (или любой другой, в нашем случае — диэлектрической) антенной, поступает в волновод. Поскольку задняя стенка волновода короткозамкнута, в волноводе устанавливается режим стоячих воли. Причем, если детекторный диод будет находиться на расстоянии полуволны от задней стенки, он будет в узле (т. е. минимуме) поля, а если на расстоянии четверти волны — то в пучности (максимуме). То есть, если мы будем электрически передвигать заднюю стенку волновода на четверть волны (подавая модулирующее напряжение с частотой 3 кГц на VD2), то на VD1, вследствие перемещения его с частотой 3 кГц из узла в пучность СВЧ поля, выделится НЧ сигнал с частотой 3 кГц, который может быть усилен и выделен обычным усилителем НЧ.
Таким образом, если на VD2 подать прямоугольное модулирующее напряжение, то при попадании в СВЧ поле с VD1 будет снят продетектированный сигнал той же частоты. Этот сигнал будет противофазен модулирующему (это свойство с успехом будет использовано в дальнейшем для выделения полезного сигнала из наводок) и иметь очень малую амплитуду.
То есть вся обработка сигнала будет производиться на НЧ, без дефицитных СВЧ деталей.
Схема обработки приведена на рис. 5.23. Питается схема от источника 12 В и потребляет ток около 10 мА.
Рис. 5.23. 
Резистор R3 обеспечивает начальное смещение детекторного диода VD1.
Принятый диодом VD1 сигнал усиливается трехкаскадным усилителем на транзисторах VT1 — VT3. Для исключения помех питание входных цепей осуществляется через стабилизатор напряжения на транзисторе VT4.
На микросхеме DD2 собран генератор импульсов частотой 3 кГц, которыми через резистор R22 модулируется диод VD2. Модулирующее напряжение в прямой (вывод 8 DD2) и инверсной (вывод 9 DD2) фазах через R8 поступает на резистор R11 «Чувствительность». Этим резистором устанавливается такая фаза и амплитуда компенсирующего напряжения на движке R11, чтобы свести к нулю наводки на диод VD1. В самом деле, на VD1 так или иначе будет наведено (через паразитные связи) модулирующее напряжение 3 кГц (все-таки на VD2 почти 1 В, а полный сигнал снимается с VD1 и имеет амплитуду 1 мкВ и менее).
Но вспомним, что полезный сигнал (от СВЧ поля) с диода VD1 и модулирующее напряжение на диоде VD2 противофазны. Именно поэтому движок R11 можно установить в такое положение, при котором наводки будут подавлены.
Подключите осциллограф к выходу ОУ DA2 и, вращая ползунок резистора R11, вы увидите, как происходит компенсация.
С выхода предварительного усилителя VT1—VT3 сигнал поступает на выходной усилитель на микросхеме DA2. Обратите внимание на то, что между коллектором VT3 и входом DA2 стоит RC-пспочка R17C3 (или С4 в зависимости от состояния ключей DD1) с полосой пропускания всего 20 Гц(!). Это так называемый цифровой корреляционный фильтр. Мы знаем, что должны принять прямоугольный сигнал частотой 3 кГц, в точности равной модулирующей, и в противофазе с модулирующим сигналом. Цифровой фильтр как раз и использует это знание — когда должен приниматься высокий уровень полезного сигнала, подключается конденсатор СЗ, а когда низкий — С4. Таким образом, на СЗ и С4 за несколько периодов накапливаются верхнее и нижнее значения полезного сигнала, в то время как шумы со случайной фазой отфильтровываются. Цифровой фильтр улучшает соотношение сигнал/шум в несколько раз, соответственно повышая и общую чувствительность детектора. Становится возможным уверенно обнаруживать сигналы, лежащие ниже уровня шума (это общее свойство корреляционного приема).
С выхода DA2 сигнал через еще один цифровой фильтр R5C6 (или С8 в зависимости от состояния ключей DD1) поступает на интегратор-компаратор DA1, напряжение на выходе которого при наличии полезного сигнала на входе (VD1) становится равным примерно напряжению питания. Этим сигналом включается светодиод HL2 «Тревога» и головка ВА1. Прерывистое тональное звучание головки ВА1 и мигание светодиода HL2 обеспечивается работой двух мультивибраторов с частотами около 1 и 2 кГц, выполненными на микросхеме DD2, и транзистором VT5, шунтирующим базу VT6 с частотой работы мультивибраторов.
Конструктивно прибор состоит из СВЧ головки и платы обработки, которая может быть размещена как рядом с головкой, так и отдельно.
