Панорамные приемники и их основные характеристики

Радиоприемные устройства, безусловно, являются более сложным и более надежным средством выявления радиозакладок, чем индикаторы поля и частотомеры. Однако для того, чтобы быть пригодными к решению задач поиска, они должны удовлетворять трем основным условиям:

1) иметь возможность настройки на частоту работы устройств, скрытно передающих перехваченную информацию;

2) обладать функциями выделения нужного сигнала по характерным признакам на фоне мешающих сигналов и помех;

3) обладать способностью к демодуляции различных видов сигналов.

С решением первой задачи практически каждый многократно сталкивался, настраиваясь на свою любимую радиостанцию, правда, при этом зная ее рабочую частоту. О подслушивающем устройстве, по вполне понятным причинам, известно только то, что оно, скорее всего, работает в диапазоне 20... 1500 МГц. То есть используемый приемник должен, как минимум, перекрывать весь этот частотный интервал. Однако если посмотреть на шкалу своего домашнего тюнера и сравнить его рабочие частоты с требуемыми, то легко увидеть, что даже самые дорогие первоклассные «бытовые» системы не перекрывают и сотой доли необходимого диапазона.

Следовательно, для надежного обнаружения радиозакладок нужен специальный приемник, позволяющий контролировать чрезвычайно большой набор частот, причем делать это он должен либо одновременно во всем диапазоне, либо перестраиваясь от значения к значению за предельно малый промежуток времени. Такие системы получили название панорамных.

Для решения второй задачи приемник должен иметь полосу пропускания fn(интервал частот в пределах которого ведется прием), приблизительно равную ширине спектра сигнала fcn (fn= fcn).

Спектр - это своеобразный частотный портрет электромагнитного излучения, который обычно представляют графически в декартовой системе координат в виде набора вертикальных составляющих. Их положение на оси абцисс характеризует абсолютное значение частоты, а высота - амплитуду, значение которой определяется по оси абсцисс.

Задача приемника состоит в том, чтобы «вырезать» из всего многообразия частот интервал, соответствующий спектру принимаемого сигнала и «подавлять» все, что находится за его пределами. Качество выполнения этой операции характеризуется так называемой избирательностью.

Для ясного понимания проблем, связанных с решением третьей задачи, следует иметь представление о том, что с физической точки зрения звук человеческой речи представляет собой акустические колебания воздуха, частота которых не превышает нескольких килогерц. Передавать их на большие расстояния невозможно, поэтому с помощью микрофонов эти колебания преобразуют в электрические, после чего применяют так называемую модуляцию. При осуществлении процесса модуляции сигнал звуковой частоты как бы совмещают с высокочастотным радиосигналом, и последний переносит полезную информацию в точку приема. Отсюда и название «несущая» для высокочастотного излучения. «Слияние» двух типов колебаний осуществляется за счет того, что по закону, диктуемому низкочастотным сигналом, меняется какой-нибудь параметр высокочастотного. Когда изменяется амплитуда, то модуляция называется амплитудной (AM), когда частота - частотной (FM) и т. д.

Указанное изменение (модуляция) приводит к тому, что передатчик излучает не одну частоту f0своего генератора, а целый набор, который включает в себя не только несущую, но и все частоты звукового сигнала, расположенные справа и слева от несущей в полосе fcn. Радисты обычно называют их боковыми составляющими. Общий вид спектра амплитудно-модулированного сигнала представлен на рис. 2.3.7, а.

Именно эти боковые составляющие и содержат полезную информацию. В радиоприемном устройстве избавляются от несущей, а полезный сигнал снова преобразуют в низкочастотный - его демодулируют с помощью детектора, соответствующего типу использованной модуляции. Для демодуляции АМ-сиг-нала, в принципе, достаточно иметь только одну боковую полосу, поэтому с целью уменьшения ширины спектра fcn излучения передатчика иногда применяют однополосную модуляцию (SSB). В этом случае «отрезается» правая или левая боковая составляющая (рис. 2.3.7, б). Справедливости ради надо

Рис. 2.3.7. Типовой спектр АМ-сигнала:

а - общий вид; б - однополосный сигнал; в - однополосный сигнал с ослабленной несущей

отметить, что в ряде случаев и несущая, не обладающая никакой полезной информацией, ослабляется или просто подавляется (рис. 2.3.7, в).

При частотной модуляции процесс формирования спектра немного сложнее, а его вид зависит от индекса модуляции тf- соотношения между величиной изменения частоты несущего колебания f0 и максимальным значением модулирующей частоты Fmax (mf=f0/Fmax). Если индекс тf меньше единицы (mf<1), то спектр практически не отличается от спектра АМ-сигнала (рис. 2.3.7, а). При больших индексах модуляции(тf>> 1) отличия становятся более существенными, но общая структура (наличие двух боковыхполос) остается неизменной (см. рис. 2.3.8, а).

Весьма характерным является и вид спектра радиозакладных устройств, в которых применено цифровое кодирование передаваемой информации. Огибающая спектра такого высокочастотного излучения описывается функциональной зависимостью, известной какsin х/х. Вид его на экране анализатора спектра показан на рис. 2.3.8, б.

Как было отмечено выше, полоса пропускания приемника должна соответствовать ширине спектра сигнала, однако она, в свою очередь, зависит от добротности системы и значения несущей частоты. На высоких частотах (100 МГц и выше) требуемую полосу сформировать практически невозможно и, поэтому применяют так называемое преобразование (уменьшение) частоты принятого сигнала с помощью специального генератора (гетеродина). Эта операция выполняется в специальном каскаде-смесителе, а уменьшенная частота называется промежуточной, ее значение, как правило, лежит в диапазоне 200...500 кГц.

Перестройка приемника в пределах заданной области частот осуществляется путем одновременного изменения параметров гетеродина и входных высокочастотных (ВЧ) фильтров. Такое техническое решение обеспечивает постоян-

а - частотно-модулированного сигнала при большом индексе модуляции(т,» 1); б - сигнала с цифровым кодированием передаваемой информации

ную разность между частотами гетеродина и принимаемого сигнала, равную значению промежуточной частоты. Если диапазон перестройки невелик, то сделать такую систему не представляет особой трудности, но в панорамных приемниках - это очень сложная проблема.

Судите сами, изменение частоты настройки производится путем изменения параметров элементов, входящих в состав фильтра или контура гетеродина. Эти детали так и называют «переменные», обычно это конденсаторы или их аналоги. Однако в природе нет таких радиоэлементов, которые могли бы плавно менять свою величину в очень больших пределах: теоретически можно получить отличие максимального значения от минимального в 3 или 3,5 раза, а на практике и того меньше. Поэтому наибольшая частота, на которую настроена избирательная система, тоже отличается от наименьшей не так сильно, как нам бы хотелось. Это отношение называется коэффициентом перекрытия и не превышает 2-2,5. Благодаря последнему обстоятельству весь диапазон рабочих частот приемника приходится разбивать на поддиапазоны, то есть участки, в пределах которых можно плавно изменять частоту настройки. Переход с одного поддиапазона на другой осуществляется заменой ВЧ-фильтра. В принципе, эту операцию вы многократно проделывали, переключая свой бытовой приемник, например, с СВ на УКВ, но в панорамных системах таких поддиапазонов приходиться делать более десятка и, конечно, нужны специальные алгоритмы, по которым должен вестись поиск сигнала. Мы намеренно так детально описали проблемы, возникающие при создании аппаратуры контроля, чтобы подвести вас к простому выводу - более менее гарантированное обнаружение радиозакладок можно осуществить только при использовании специальной техники.