Средства акустической разведки: направленные микрофоны и лазерные акустические системы разведки

ХОРЕВ Анатолий Анатольевич, профессор, доктор технических наук

СРЕДСТВА АКУСТИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ: НАПРАВЛЕННЫЕ МИКРОФОНЫ И ЛАЗЕРНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ РАЗВЕДКИ

Направленные микрофоны

В случае если в выделенном помещении открыта (приоткрыта) форточка или фрамуга, для прослушивания ведущихся в нем разговоров могут использоваться направленные микрофоны. Разведка может вестись из соседних зданий или автомашин, находящихся на автостоянках, прилегающих к зданию.

В основном используются три вида направленных микрофонов: параболические (рефлекторные), трубчатые (интерференционные) и плоские микрофонные решетки.

Параболический микрофон (рис. 1) [1] имеет параболический отражатель, в фокусе которого размещается микрофонный капсюль с ненаправленной или однонаправленной характеристикой направленности (ХН). Такие микрофоны иногда называют рефлекторными.

Звуковые волны, пришедшие с осевого направления параболы, отражаются от отражателя и благодаря свойствам параболы после отражения концентрируются в фазе в ее фокусе, где расположен микрофонный капсюль. Звуковые волны, приходящие под углом к оси параболы, рассеиваются рефлектором, не попадая на микрофон. В рефлекторной системе ХН сильно зависит от частоты и изменяется от практически ненаправленной на низких частотах (при диаметре рефлектора меньше длины звуковой волны) до узкого лепестка на высоких частотах. Частотная характеристика чувствительности таких микрофонов имеет подъем в сторону высоких частот с крутизной порядка 6 дБ на октаву, который обычно компенсируется или электронным

методом (например, эквалайзером), или специальной конструкцией капсюля [1, 2].

Внешний вид некоторых параболических микрофонов представлен на фото 1 — 3, а основные характеристики — в табл. 1 - 3 [5 - 7, 9, 15, 17].

Наиболее простым по конструкции является направленный микрофон «Супер Ухо — 100» (фото 1) [5]. Параболический отражатель выполнен из пластика. В фокусе отражателя помещен электретный микрофон, подключенный к входу малошумящего усилителя низкой частоты. Встроенный 8-кратный бинокль позволяет точно навести микрофон на цель.

Микрофон имеет размеры 290x150x90 мм и массу 1,2 кг. Питание микрофона осуществляется от батарейки типа «крона». Время работы от внутренней батарейки — до 60 ч. Прослушивание перехватываемых разговоров осуществляется с использованием наушников. Микрофон имеет встроенный диктофон, позволяющий осуществлять запись перехваченных разговоров.

Диаграмма направленности микрофона — 10°, коэффициент усиления — 70 дБ, что обеспечивает перехват разговоров на открытой местности при низком уровне шума до 100 м. Частотный диапазон микрофона от 100 до 14 000 Гц. Качество направленного микрофона оценивается коэффициентом выигрыша в отношении «сигнал-помеха» за счет пространственной селекции Кнм, дБ.

Для параболического микрофона данный коэффициент

Рис. 1. Схема параболического направленного микрофона

Фото 1. Направленный микрофон «Супер Ухо - 100»

Кпм, дБ, рассчитывается по формуле:

Кпм * 10lg(1,2x10-4xSompxf2),

где Somp - площадь отражателя микрофона, м2; f - частота сигнала, Гц.

Как видно из формулы (1), чем больше площадь отражателя, тем больше значение коэффициента Кпш.

Следовательно, дальность перехвата разговоров во многом зависит от диаметра отражателя. Например, для одних и тех же условий при диаметре отражателя 60 см (микрофон PKI 2915) дальность перехвата разговора составляет 100 м, а при диаметре 85 см (микрофон PKI 2920) — 150 м. Параболические микрофоны чаще всего маскируются под антенны спутникового телевидения и устанавливаются на балконах домов.

Микрофоны «бегущей волны» (интерференционные), часто называемые трубчатыми микрофонами, состоят из трубки с отверстиями или прорезями, на заднем торце которой расположен ненаправленный или однонаправленный микрофонный капсюль (рис. 2) [1].

Отверстия (прорези) в трубке закрыты тканью или пористым материалом, акустическое сопротивление которого

возрастает по мере приближения к капсюлю. Обострение ХН достигается из-за интерференции парциальных звуковых волн, проходящих через отверстия трубки. При движении фронта звука параллельно оси трубки все парциальные волны приходят к подвижному элементу одновременно, в фазе. При распространении звука под углом к оси эти волны доходят до капсюля с различной задержкой, определяемой расстоянием от соответствующего отверстия до капсюля, при этом происходит частичная или полная компенсация давления, действующего на подвижный элемент. Заметное обострение ХН в таких микрофонах начинается с частоты, где длина трубки больше половины длины звуковой волны. С увеличением частоты ХН еще больше обостряется. Поэтому даже при значительной длине таких микрофонов, которая может достигать метра и даже более, ХН на частотах ниже 150 - 200 Гц определяется только капсюлем и обычно близка к кардиоиде или суперкардиоиде.

Трубчатые направленные микрофоны по сравнению с параболическими более компактные и используются в основном в случаях, когда необходимо обеспечить скрытность прослушивания разговоров. С использованием таких мик-

Таблица 1. Основные характеристики направленных параболических микрофонов PKI2915 и PKI2920

Таблица 2. Основные характеристики параболических микрофонов Super Sound Zoom и PR-1000

Характеристика Тип микрофона

PKI2915 PKI2920

Диаметр отражателя, м 0,60 0,85

Масса, кг 0,38 0,40

Дальность перехвата разговоров, м 100 150

Питание встроенный аккумулятор 9 В

Характеристика Тип микрофона

Super Sound Zoom PR-1000

Размеры, мм 290x150x90 500x500x400

Диапазон частот, кГц 0,5 - 14 0,2 - 14

Чувствительность, мВ/Па 4 20

Масса, кг 1,2 1,5

г

а

а

б

Фото 2. Внешний вид параболических направленных микрофонов

Фото 3. Внешний вид параболических направленных микрофонов

рофонов разведку можно вести как из автомобиля, так и из окна расположенного напротив здания.

Внешний вид некоторых трубчатых микрофонов представлен на фото 4 — 7, а основные характеристики — в табл. 4, 5 [6, 9, 16, 17].

К типовым трубчатым микрофонам относится направленный микрофон PKI 2925 (фото 4) [6]. Общая длина микрофона с трубкой 35 см составляет 85 см, масса — 525 г. Питание микрофона осуществляется от аккумуляторной батареи напряжением питания 3,6 В. Микрофон имеет встроенные фильтры высоких и низких частот.

Для ведения разведки используются и сверхминиатюрные микрофоны. Например, микрофон UEM-88 (фото 7) имеет размеры 229x25x13 мм и массу всего 65 г [9].

Для трубчатого микрофона коэффициент выигрыша в отношении «сигнал-помеха» за счет пространственной селек-

ции Ктм, дБ, рассчитывается по формуле:

Ктм >> 101д

где I - длина трубки, м.

Предельная максимальная дальность действия трубчатых микрофонов несколько меньше, чем параболических. Но в условиях города их возможности практически одинаковы. Так называемые «плоские» направленные микрофоны появились сравнительно недавно и представляют собой акустическую микрофонную решетку, включающую несколько десятков микрофонных капсюлей. Плоские микрофонные решетки также выпускаются в камуфлированном виде. Наиболее часто они камуфлируются под атташе-кейс, жилет или пояс.

Внешний вид некоторых плоских микрофонов представлен на фото 8 — 10, а их основные характеристики — в табл. 6 [11, 14],

Оконное стекло

Рис. 2. Схема трубчатого (интерференционного) микрофона

Таблица 3. Основные характеристики параболических микрофонов Spectra G50 и Big Ears BE3K

Характеристика Тип микрофона

Spectra G50 Big Ears BE3K

Размеры, мм 500x500x400 750x750x400

Диапазон частот, кГц 0,1 - 15 0,1 - 15

Чувствительность, мВ/Па 31 50

Масса, кг 2 2,5

Таблица 4. Характеристики направленных трубчатых микрофонов

Характеристика Тип микрофона

YKN AT-89 UEM-88

Частотный диапазон, Гц 500 - 10 000 60 - 12 000 200 - 15 000

Максимальный коэффициент усиления, дБ 66 93 50

Чувствительность, мВ/Па 20 70

Размеры, мм 310x30 355x70 229x25x13

Масса, г 130 473 65

Напряжение питания, В 3 9 1xAAA

Время работы от аккумулятора, ч 30 4 - 6 100

Дальность перехвата разговоров, м 100 100

Фото 4. Внешний вид трубчатого направленного микрофона PKI2925

Оконное стекло

Делитель луча

Ф-

Детектор

Фото 5. Внешний вид трубчатого направленного микрофона YKN

Лазер

Рис. 4. Вариант схемы построения ЛАСР с использованием сплиттера (делителя) пучка

Фото 6. Внешний вид трубчатого направленного микрофона БеппйеІБвт МКН 70 Р48

Фото 8. Микрофонная решетка фирмы G.RA.S

м

ММ 11111 ІIIII 11111

11111 I 1111

Фото 7. Миниатюрный направленный микрофон ИЕМ-88 Фото 9. Плоский направленный микрофон 40ТА

Коэффициент выигрыша в отношении «сигнал-помеха» за счет пространственной селекции для микрофонных решеток Кплм, дБ, рассчитывается по формуле, аналогичной

Кплм >> 101д

где Яа - площадь приемной апертуры микрофона, м2. Максимальная дальность действия направленных микрофонов в условиях города не превышает 100 — 150 м, за городом при низком уровне шумов дальность разведки может составлять до 500 м и более.

Лазерные акустические системы разведки

Если окна и форточки в выделенном помещении будут закрыты, прослушать разговоры, ведущиеся в нем, с использованием направленных микрофонов невозможно. Одна-

ко в этом случае возможно прослушивание разговоров с использованием лазерных акустических систем разведки (ЛАСР), иногда называемых «лазерными микрофонами». Существуют несколько схем построения ЛАСР [3, 13].

На рис. 3 изображен простейший вариант подобной системы. Луч лазера падает на стекло окна под некоторым углом. На границе стекло - воздух происходит модуляция луча звуковыми колебаниями. Отраженный луч улавливается фотодетектором, расположенном на оси отраженного луча, и осуществляется амплитудная демодуляция отраженного излучения. Система довольно простая, но требует тщательной юстировки и на практике используется довольно редко.

Второй способ, использующий сплиттер (делитель) пучка, несколько сложнее, но он позволяет совместить лазер и де-

Таблица 5. Характеристики трубчатых микрофонов

Характеристика Тип микрофона

AT4071A MKH 70 P48 KMR 82і MFC800

Диапазон частот, кГц 0,03 - 20 0,05 - 20 0,02 - 20 0,02 - 20

Чувствительность, мВ/Па 89,1 50 21 18

Размеры, мм 395x21x21 410x25x25 395x21x21 500x25x250

Масса, г 155 180 250 350

¿4

•і ф.

а

б

Фото 11. Лазерная акустическая система разведки Б!М^ЛМ!С: а - упакованная в кейсе; б - в развернутом состоянии

Таблица 6. Основные характеристики микрофонных решеток

Характеристика Тип микрофона

40TA SPS-980

Количество микрофонов 64 36

Диапазон частот, кГц 0,05 - 6,6 0,02 - 20

Чувствительность, мВ/Па 50 (4) 50

Динамический диапазон, дБА 32 (40) - 134 (174) 30 - 128

Размеры решетки, мм 175x175 01000

тектор (рис. 4). Отпадает необходимость в тщательной юстировке системы. Применение сплиттера позволяет свести падающий и отраженный луч в одну точку.

В целях повышения чувствительности используется интерференционная схема, представленная на рис. 5а. Интерферометр, представленный на этом рисунке, имеет плечи равной длины и называется «Dual Beam LASER Mic».

Главный принцип этой схемы — дифференциальный метод измерения акустической вибрации. Участок оконного стекла, с которого снимается вибрация, имеет малый размер, следовательно, резко ослабляется синфазная помеха,

вызываемая низкочастотными колебаниями стекла, например, из-за ветра или уличных шумов.

Приемник излучения может иметь свою оптическую систему, как показано на рис. 5б.

Принцип работы ЛАСР для систем с разделением луча (Single Split beam) можно представить следующим образом: когерентный луч лазера расщепляется разделительным стеклом (особое стекло со специальным покрытием толщиной в десятки нанометров пропускает 50% и отражает 50% света определенной длины волны) на 2 части: опорный луч и излучаемый. При отражении излучаемого луча от оконного

Telescope Photo

eye piece lens Detector

Beam

Splitter

Objective Lens

790 nm Optical Bandpass Filter

focusing

shim

790 nm LASER Diode

Product I.F. Receiver

Detector

Audio Output

а

-ff-

-p-

Beam

Collimation

Lens

-it—I Distant -л—I window Glass

Retarder  Plate

790 nm Optical Bandpass

Filter Beam

Splitter

Detector

790 nm LASER Diode

ÍIIÜDDII '

CCD Array (Len-less

Interference Camera)

LASER

Collimating

Lens

LASER

б

Фото 10. Микрофонная решетка

Рис. 5. Варианты интерференционных схем построения ЛАСР ,тгл mo поп

BSWA-ihCM SrS-УоО

Фото 12. Лазерная акустическая система разведки Laser-3500

Фото 13. Лазерная акустическая система разведки PKI3100

Таблица 8. Основные характеристики лазерных акустических систем разведки

Характеристика Тип системы

LASR-2000 Laser-3500 МR-7800

Лазерный передатчик

Тип лазера полупроводниковый

Длина волны, мкм 0,75 - 0,84 1,75 - 1,84 0,77 - 0,84

Мощность излучения, мВт 5 5 25

Фокусное расстояние объектива, мм 135 135 135

Питание, В 8x1,5

Время работы, ч 50 40 40

Приемник лазерного излучения

Тип приемника малошумящий PIN-диод; ближний ИК

Фокусное расстояние объектива, мм 500 500 500

Питание, В 9 12 12

Время работы, ч. 15 - 30 15 - 50 40 - 60

Примечание камуфлируется под стандартную зеркальную камеру; габариты 470x380x220 мм; масса 10,5 кг без батарей и треног

Таблица 7. Основные характеристики лазерных акустических систем разведки

Характеристика Тип системы

SIM-LAMIC Laser-3000 3100)

Лазерный передатчик

Тип лазера Полупроводниковый

Длина волны, мкм 0,82 0,88

Мощность излучения, мВт 5 10

Рассходимость луча, мрад 0,5

Фокусное расстояние объектива, мм 135 135

Питание, В 8x1,5

Время работы, ч 50 50

Приемник лазерного излучения

Тип приемника малошумящий РШ-диод

Длина волны, мкм ближний ИК

Фокусное расстояние объектива, мм 500 135

Питание, В 12 4x1,5

Время работы, ч. 50 - 100 50

Примечание камуфлируется под стандартную зеркальную камеру; передатчик и приемник устанавливаются на треноге; не требует юстировки размеры приемо-передающего блока 130x220x60 мм; масса 1,6 кг; усилительный блок

стекла или триппель-призмы, установленной на нем, происходит его модуляция звуковой частотой. Отраженный промодулированный луч направляется на фоторезистор, где интерферирует с опорным лучом. Сигнал с фоторезистора после специальной обработки усиливается и подается для прослушивания на головные телефоны или записывается на цифровой диктофон.

Применение последних интерференционных схем возможно только в том случае, если луч лазера отражается в направлении его источника. А это возможно, если ЛАСР и облучаемое окно находятся на одной высоте и оконное стекло расположено перпендикулярно лучу лазера или на оконном стекле установлена триппель-призма. Во всех остальных случаях в направлении на детектор отражается

незначительное количество диффузно рассеянного излучения и дальность ведения разведки резко снижается.

В целях обеспечения скрытности работы в ЛАСР используются лазеры, работающие в ближнем инфракрасном, не видимом глазу диапазоне длин волн (0,75 — 1,1 мкм).

Внешний вид некоторых ЛАСР приведен на фото 11 — 13, а их характеристики — в табл. 7, 8 [6, 8 — 10, 16 — 18].

К типовой лазерной акустической системе разведки относится система SIM-LAMIC (фото 11), которая состоит из передатчика, на основе полупроводникового лазера мощностью 5 мВт, работающего в диапазоне 0,82 мкм (фокусное расстояние объектива 135 мм), и приемника лазерного излучения на основе малошумящего PIN-диода (фокусное расстояние объектива 500 мм), закамуфлированного под стандартную зеркальную камеру. Передатчик и приемник устанавливаются на специальных треногах. При переноске вся система размещается в обычном кейсе [17]. Аналогичная система, но работающая в диапазоне длин волн от 1,75 — 1,84 мкм, представлена на фото 12 [12].

В системе PKI 3100 [6, 10] в отличие от SIM-LAMIC лазер и приемник оптического излучения размещены в одном при-емо-передающем блоке (модуле) (фото 13). Мощность ла- ки при приеме диффузно отраженного излучения не пре-

зера 10 мВт, длина излучения 0,88 мкм, расходимость луча вышает нескольких десятков метров. При приеме зеркаль-

лазера 0,5 мрад. При такой расходимости размер пятна ла- но отраженного луча дальность разведки может составлять

зерного излучения на расстоянии 100 м составит 5 см. несколько сот метров, а при использовании триппель-призм

Дальность действия лазерных акустических систем развед- она может превышать 500 м.

Литература

1. Вахитов Ш. Современные микрофоны, и их применение/ М.: Радио, 1998, № 11 и 12 [Электронный ресурс]. — Режим, доступа: http://chipinfo.ru/literature/radio/199811/p16_18.html.

2. Каторин Ю.Ф., Куренков Е.В., Лысов А.В., Остапенко А.Н. Большая энциклопедия промышленного шпионажа. — Спб.: ООО «Издательство Полигон», 2000. — 856 с.

3. Лазерный микрофон. Опубликовано: 12.07.2001. [Электронный ресурс]. — Режим, доступа: http://daily.sec.ru.

4. Лысов А.В. Лазерные микрофоны. - универсальное средство разведки или очередное поветрие моды? Опубликовано 19.07.2000. [Электронный ресурс]. — Режим, доступа: http://daily.sec.ru.

5. Микрофон направленного действия с биноклем ««Супер Ухо — 100». [Электронный ресурс]. — Режим, доступа: http:// www.se.455.ru/index.php.

6. Anti terror equipment: catalog. — Germany: PKI Electronic Intelligence, 2008. — 116 р. + [Электронный ресурс]. — Режим доступа:http://www.pki-electronic.com/index.php?Catalogue.

7. Audio spy microphones [Электронный ресурс]. — Режим, доступа: http://www.gia-servizi.com/prodotti/indexen.htm.

8. Audio Surveillance [Электронный ресурс]. — Режим, доступа: http://www.gcomtech.com/default.aspx.

9. Audio Surveillance [Электронный, ресурс]. — Режим, доступа: http://www.brickhousesecurity.com/covert-audio-surveillance. html.

10. Audio surveillance [Электронный ресурс]. — Режим, доступа: http://www.pki-electronic.com/index.php?Audio_ Surveillance.

11. BSWA Technology: product Catalogue. - China, BSWA Technology Co., Ltd, 2008. — 29 р. + [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.bswa-tech.com.

12. Laser-3500 Laser Room. Monitoring System. [Электронный ресурс]. — Режим, доступа: http://www.spyzones.com/laser. html.

13. Laser microphone [Электронный ресурс]. — Режим, доступа: http://cxem.net/ik/ik2.php.

14. Microphone array [Электронный ресурс]. — Режим, доступа: http://www.gras. dk/redir/?Id=252&lang=uk.

15. Рarabolic-microphones SME PR-1000 [Электронный ресурс]. — Режим, доступа: http://mineroff-nature.com

16. Ricevitori e Mini Registratori Audio [Электронный ресурс]. — Режим, доступа: http://www.selavio.com/prodotti/ricevitori-audio.

17. Special Equipment. - Germany: SIM Security & Electronic System, gmbh, 2006. — 65 р.

18. Spy equipment [электронный ресурс]. — Режим, доступа: http://www.brickhousesecurity.com/spy-gear.html.

ООО «ВАРУС»

Широкий спектр услуг по защите информации

125319, Россия, Москва, Часовая ул., д. 6/2 Тел.: +7-495-708-15-52/53, Факс:+7-495-708-15-68 ¡nfo@ooovarus.ru http://www.ooovarus.ru