Источник: Habrhabr
Защита переговоров. Антижучки и индикаторы поля
Примеры найденных жучков (источник фото: Интернет)
Дело было еще во Владивостоке.
Знакомые, владельцы турфирмы, рассказали, что однажды уборщица их спросила: «А почему вечером, когда все уходят, у вас сверху, на шкафу что-то мигает?». Полезли на шкаф, а там - чуть ли не автомобильный аккумулятор и рация, прикрученная синей изолентой. Вот такой суровой бывала дальневосточная прослушка.
Батарейка сотового телефона (фейк, но все равно интересно)
Неожиданная находка в мобильном телефоне, которая может ожидать каждого из нас.
В общем, - самсунг с4. Умер акк, купил новый. НО, старый акк вздулся и на нем очень красиво проступил силуэт контурной антенны - как на бирочках товаров - в магазинах, чтоб не вынесли, решил узнать что это за штуковина, благо выкинуть все равно хотел.
В качестве базы для всех радиозакладок используется портативный радар CTX4000.
Радар работает в диапазоне 1-2ГГц. Мощность внутреннего усилителя - 2 Вт, внешнего - до 1 кВт (для сравнения мощность стандартной Wi-Fi карты - 0,2 Вт). В 2008 году CTX4000 должен был быть заменен на более продвинутую версию PHOTOANGLO с расширенным до 4 ГГц диапазоном и размером с «небольшой портфель».
При включении радар создает вокруг себя (или впереди себя, зависит от типа антенны излучателя) электромагнитное поле высокой мощности на выбранной частоте. Информативный сигнал с радиозакладки модулирует это поле, а принимающая антенна радиокомплекса считывает промодулированный сигнал и с помощью фильтра выделяет из него информативный сигнал (ВЧ навязывание). Радар в этой схеме как бы организует канал связи между закладкой и принимающей антенной. Подобным образом, к примеру, работают пассивные лавинные датчики Recco, или RFID карточки.
Использование мощного внешнего несущего сигнала имеет ряд преимуществ:
размеры антенны и мощность излучателя закладки могут быть сведены к минимуму;
пассивная закладка будет потреблять значительно меньше энергии (следовательно размер батарейного блока можно так же уменьшить);
пассивная закладка включается только при облучении её сигналом определенной частоты, следовательно выявить её намного сложнее, чем обычную радиозакладку.
Жучок LOUDAUTO
Размер: примерно 1,5 сантиметра в длину без элементов питания
Чувствительный микрофон позволяет подслушивать «офисный» разговор с расстояния более 6 метров. Жучок работает от 3 вольтовой батарейки и потребляет настолько мало, что токи саморазрядки батареи могут быть больше токов потребления жучка. Собран из широкодоступных компонентов, поэтому связать его с АНБ не получится (отсюда и «кустарный» вид).
Радиометка TAWDRYYARD
Размер: 6мм
Радиометка, которая частенько используется для определения местоположения VGA кабеля с закладкой RAGEMASTER, либо любой другой цели. Легко определяется радаром с расстояния в 15 метров. Способна работать от одной стандартной часовой батарейки месяцами или годами. Сделана из общедоступных радиодеталей. Планируется встроить в нее GPS, аппаратный идентификатор и радиосканер-детектор других закладок TAWDRYYARD.
Передатчик SURLYSPAWN
Размер: 9мм
При облучении радаром передает в радиоэфир в реальном режиме времени нажатия клавиш на клавиатуре ПК или ноутбука.
Закладка для VGA кабелей RAGEMASTER
Размер: 6мм
Закладка устанавливается в разрыв красной жилы VGA кабеля.
При облучении радаром, закладка начинает излучать в эфир сигнал, содержащий текущее изображение на мониторе (только красный канал для упрощения всей схемы).
С помощью устройства NIGHTWATCH злоумышленник получает точную копию изображения у себя на мониторе.
Жучок Навального
Очень убогое оборудование, - начинают эксперты в области устройств негласного получения информации. - Когда-то такие в России выпускали серийно и их массово использовали сотрудники правоохранительных органов. Но было это много-много лет назад. Так что это мастодонт какой-то. Микрофон очень большой, провода толстые торчат во все стороны… Вот даже стыдно такое профессионалу показывать, а использовать просто не прилично. Сейчас слушают совершено другими способами.
Жучок Венедиктова
Жучок в прокуратуре
Один из «жучков» был найден в телефонном аппарате, второй был прикреплен к проводу телевизора и включался, когда вилку втыкали в розетку. По словам Анатолия Бояркина, его кабинет примерно два раза в год проверяется сотрудниками управления ФСБ по Воронежской области на предмет прослушивающих устройств. Последняя такая проводилась примерно полгода назад, и спецслужбы ничего не нашли, и Бояркина уверили, что его кабинет вне контроля. «Но я подозревал, что мой кабинет прослушивается, - сказал прокурор, - поэтому и решил обратиться к независимым специалистам».
Под шевронами
«О жучках… Точно такие были обнаружены в конце июля под шевронами славянцев из батальона «Дружка» после обстрела его базы на Петровке. К сожалению, не помню всех подробностей. Украинский штурмовик отработал четко по шахтоуправлению, под шевронами раненого бойца случайно обнаружили жучка во время перевязки. Дружок доложил мне, оперативники обнаружили еще 5 или 6 жучков исключительно в форме, выданной в Славянске еще в конце апреля»
Будущее уже здесь
Когда не надо никаких спецустройств, а звук можно восстановить по картинке.
Выступление на TED
Как ищут прослушку
Есть активные и пассивные методы.
К активным относится нелинейный локатор, это что-то типа микроволновки, насаженной на миноискатель. Когда препод в универе ее включал, он предупреждал, что могут задымится сотовые телефоны, а у меня начинала кружиться голова немного.
К пассивным относятся детекторы или индикаторы поля. Они реагируют на беспроводную передачу. Сейчас на рынке есть три категории устройств - «игрушки» (до 10.000 руб), «для бизнеса» (10-50 тыс руб.) и профессиональные (от 100 тыс руб.)
Есть жучки, которые, как чукча, что слышат, то и передают. В таком случае их можно обнаружить режимом «поиск» (это как в кино/мультике «Охотники за привидениями» искали аномалии). Но есть и «умные» жучки, которые накапливают информацию, и в определенное время ее отсылают. В таком случае поможет только режим «мониторинг» с записью событий и последующий анализ.
немного теории про индикаторы поля
Сначала пару слов про имитаторы жучков, потом про индикаторы поля
TEST Контрольное устройство
Его использование позволяет оценить работоспособность следующих режимов:
- высокочастотного детектора-частотомера;
- анализатора проводных линий (АПЛ);
- детектора низкочастотных магнитных полей;
- детектора инфракрасных излучений.
ТЕСТ представляет собой комплект имитаторов, собранных в одном корпусе с автономным питанием.
Имитатор для оценки работоспособности высокочастотного детектора-частотомера представляет собой минирадиопередатчик с кварцевой стабилизацией частоты и возможностью отключения модулирующего сигнала, для анализатора проводных линий - генератор сигнала с заданной частотой, для детектора низкочастотных магнитных полей - источник стабильного магнитного поля и для детектора инфракрасных излучений - передатчик ИК-диапазона с заданной частотой поднесущей.
ТЕСТ позволяет оценить чувствительность тестируемого тракта, точность сопутствующих измерений (частотомера, синтезатора АПЛ), работоспособность детекторов, осциллографа, спектроанализатора и отображения результатов измерений.
Технические характеристики:
- Частота минирадиопередатчика, МГц - 270±0.01
- Частота имитатора АПЛ, МГц - 8.445
- Длина волны ИК передатчика, нМ, - в пределах 770-1100
- Поднесущая частота ИК передатчика, кГц - 100
- Частота модулирующего сигнала, кГц - 1
- Вид модулирующего сигнала - АИМ
- Напряжение питания, В - 3 (2 батареи типа АА)
- Потребляемый ток, мА, - не более 45
- Габариты, мм - 88X56X18
Эта штуковина предназначена для тестирования дорогущих профессиональных индикаторов поля, типа Пираньи
TTM-700
Про эту штуковину ничего не нашел в сети, но суровая надпись на корпусе вызывает уважение.
Антижучки
Я провел поверхностное тестирование индикаторов поля и поделюсь результатами и впечатлениями.
BugHunter
Фишки - цена (около 10 тыс руб)
Примитивный интерфейс (где толком можно только выбирать чувствительность прибора), работа только в реальном времени (что не позволяет обнаружить отложенные передачи). В моих корявых руках он либо все время верещал, либо обнаружал жучок на расстоянии 5-10 см. Подходит для учебных целей, например, для детского лагеря. Но если уж он попался в руку, то можно пройтись по стенам, дверным косякам и плинтусам на всякий случай.
Raksa 120
Фишки - портативность. Размером со спичечный коробок и удобное крепление. Прибор замаскирован под брелок автомобиля.
Позволяет обнаруживать:
- сотовые телефоны стандартов GSM900/1800, UMTS(3G), CDMA450
- беспроводные телефоны стандарта DECT
- устройства Bluetooth и Wi-Fi
- беспроводные видеокамеры
- радиопередатчики с аналоговой модуляцией (АМ, ЧМ, ФМ)
- радиопередатчики с цифровой модуляцией и непрерывной несущей (FSK, PSK и др.)
- радиопередатчики с широкополосной модуляцией с полосой до 10 МГц
Особенности:
- селективный прием радиосигналов
- высокая скорость сканирования и анализа
- обнаружение широкополосных и цифровых сигналов
- адаптация к фону в режиме охраны
- возможность поиска с вычитанием спектра
- аудиоконтроль сигналов
- измерение частоты и уровня сигнала
- журнал событий тревоги
- бесшумная индикация тревоги (вибросигнал)
- отсутствие внешней антенны
Режим охраны
Режим охраны предназначен для постоянного слежения за обнаруженными аналоговыми и цифровыми радиосигналами в автоматическом режиме (без участия оператора) и тревожной сигнализации в случае появления опасного радиосигнала, т.е. радиосигнала с уровнем, превышающим установленный порог. Режим охраны используется в тех случаях, когда первоначально источник опасного радиосигнала отсутствует или не активен. Информация о событиях тревоги сохраняется в журнале.
В режиме охраны для аналоговых сигналов осуществляется вычитание фонового спектра. Это уменьшает влияние стационарных (постоянно присутствующих) мешающих сигналов и помех. Алгоритм адаптации фонового спектра отслеживает медленные изменения уровней этих мешающих сигналов.
Режим обзора
Режим обзора предназначен для обнаружения аналоговых и цифровых радиосигналов всех типов. В этом режиме на дисплее отображается список всех текущих обнаруженных сигналов, отсортированный по частоте или типу сигнала.
Режим поиска
Режим поиска предназначен для обнаружения и определения местоположения аналоговых и цифровых радиопередатчиков. На дисплее отображается сигнал, имеющий максимальный уровень. Этот режим используется в тех случаях, когда есть возможность перемещения индикатора поля для поиска радиопередатчика.
В режиме поиска для аналогового сигнала реализована световая и звуковая индикация относительного уровня сигнала – по частоте повторения вспышек светодиода можно судить о приближении или удалении от радиопередатчика.
Режим поиска с вычитанием спектра
Режим поиска с вычитанием спектра предназначен для обнаружения и определения местоположения аналоговых радиопередатчиков. Использование этого режима имеет преимущества по сравнению с обычным режимом поиска в случае, если радиопередатчик находится в том же помещении.
В режиме поиска с вычитанием спектра определяется не абсолютный уровень аналоговых сигналов, а относительный – его разница с базовым спектром, который был измерен в начале работы в этом режиме. Известно, что при приближении или удалении от радиопередатчика, который находится внутри помещения, уровень сигнала изменяется сильнее, по сравнению с радиопередатчиком, расположенным вне помещения. Т.к. в режиме поиска с вычитанием спектра индикатор поля селективно реагирует на изменения уровня, то локальные радиопередатчики будут обнаружены с большей вероятностью.
В режиме поиска с вычитанием спектра реализована световая и звуковая индикация относительного уровня сигнала.
Мониторинг цифровых сигналов
Режим мониторинга цифровых сигналов предназначен для обнаружения сигналов сотовых телефонов стандартов GSM900/1800, UMTS(3G), CDMA450, беспроводных телефонов стандарта DECT, устройств Bluetooth, Wi-Fi и прочих импульсных сигналов в диапазоне 2,4 ГГц. В режиме мониторинга цифровых сигналов на дисплее отображается список всех цифровых сигналов и их обнаруженные уровни
Журнал событий тревоги
В журнале событий тревоги сохраняется информация об опасных радиосигналах, которые были обнаружены в режиме охраны. Максимальное число записей – 200. Если одновременно обнаружены опасные сигналы разных типов, то в журнале сохраняется информация о каждом из них. При просмотре записи на дисплее отображается время появления и исчезновения сигнала, его тип и максимальный уровень.
Технические характеристики:
- диапазон принимаемых: частот 50-3200 МГц
- типовая чувствительность: 70 мВ/м
- динамический диапазон: 50 дБ
- ширина полосы пропускания: 10 МГц
- время полного цикла сканирования: 1,5 с
- время работы в режиме охраны: 4-12 ч.
- время работы в остальных режимах: 3 ч.
- дисплей: OLED, 128 х 64
- размеры: 77 х 43 х 18 мм
- вес: 35 г
Имитатор жучков TTM-700 обычным поиском можно обнаружить на расстоянии 30-40 см, в режиме «поиска с вычитанием» на расстоянии 60-70 см.
Имитатор TEST я обнаружил с расстояния 20-25 см в режиме поиска, в режиме «поиск с вычитанием» - 35-40 см
ST 110
Фишки - крутейшая система настроек, работа без ложных срабатываний. Режим осциллографа. Совместимость с ПК.
Вообще, прибор выглядит и сделан как серьезное армейское устройство.
Два режима работы:
- поиск радиомикрофонов (жучков) в помещениях
- мониторинг радиомикрофонов на посетителях, которые приходят к вам в кабинет, либо на переговоры вне офиса.
Дополнительными режимами являются режимы «ПРОСМОТР ПРОТОКОЛА» и «ОСЦИЛЛОГРАФ».
Дополнительная ВЧ антенна расширяет диапазон частот до 7000 МГц.
Что находит?
- радиомикрофоны;
- телефонные радиоретрансляторы;
- радиостетоскопы;
- скрытые видеокамеры с передачей информации по радиоканалу;
- технические средства систем пространственного высокочастотного облучения;
- радиомаяки систем слежения за перемещением объектов;
- сотовые телефоны, радиостанции и радиотелефоны.
Режим ПОИСК:
Данный режим предназначен для оперативного поиска и определения местоположения РТС. Использование данного режима основано на визуальной оценке уровня сигналов на 32 сегментной шкале, для каждого частотного диапазона. Дополнительно используется раздельная индикация непрерывного и импульсного видов сигналов, отображение идентифицированных сигналов - GSM, DECT, BLUETOOTH и 802.11g, а так же индикация частоты стабильного сигнала.
Есть «умные жучки», против него есть режим -
Режим МОНИТОРИНГ:
Предназначен для обнаружения РТС, по заданному порогу, частоте или виду сигнала. При автономной работе сохранение информации осуществляестя в энергонезависимой памяти изделия (9 банков по 999 событий).
Обеспечена работа по расписанию.
Режим ПРОСМОТР ПРОТОКОЛА:
Предназначен для просмотра протокола событий произошедших в результате работы изделия в режиме МОНИТОРИНГ.
Обеспечена возможность сортировки событий по следующим признакам: времени наступления события, длительности события, уровню сигнала и частотному диапазону.
Режим ОСЦИЛЛОГРАФ
- Вариант установки (А - автоматическое Р - ручное) и относительное значение вертикальной развертки (от 1 до 7)
- Осциллограмма
- Значение горизонтальной развертки в пересчете на весь экран (от 1, 2,4,8, 16 и 32мс)
Работа с ПК:
- отображение в графическом виде результата работы ST 110 в режиме реального времени;
- загрузка и отображение, как в графическом, так и в текстовом формате результата работы ST 110 в режиме «Мониторинг» (протокол событий);
- полное управления ST 110 с ПК.
Имитатор жучков TTM-700 я засек на расстоянии 150 - 170 см, TEST на расстоянии 45-50 см.
Вывод
- Багхантер возможно что-то и найдет, но только в чистом эфире мощный передатчик (как в чистом поле высокое дерево), но в современных индустриальных условиях он достаточно бесполезен
- Ракса хороша с собой в кармане, при проведении переговоров
- ST-110 хорош для поиска в сложной электромагнитной обстановке и для поиска сложных для обнаружения передатчиков
Подборка схем и конструкций самодельных детекторов жучков для поиска радиозакладок. Обычно, радио подслушивающие схемы радиозакладок работают на частоте в диапазоне 30…500 МГц и имеют очень низкую мощность передатчика около 5 мВт. Порой, жучек работает в в ждущем режиме и активизируются только при появлении шума в контролируемом помещении.
В этой статье рассмотрен детектор жучков схема для поиска подслушивающих устройств. Схема детектора жучков обычно представляет из себя мостовой детектор высокочастотного напряжения, работающий в огромном диапазоне частот.
Детектор жучков. Простая схема детектора напряженности
Это простая схема прекрасно ловит радио-жучков, но только в частотном диапазоне до 500 МГц, что является существенным минусом. Антенна детектора напряженности выполнена из штыря полуметровой длины диаметром не более 5 мм и изолированного снаружи. Далее сигнал детектируется германиевым диодом VD1, и усиливается транзисторами VT1, VT2). Усиленный УПТ сигнал проходит на пороговое устройство (DD1.1) и звуковой генератор выполненный на элементах DD1.2 - DD1.4, который нагружен на пьезоизлучатель. В качестве индуктивности L1 используется низкочастотный дроссель на ферритовом кольце 2000НМ, содержащий 200 витков провода ПЭЛ 0,1.
Еще одно простое самодельное устройство для поиска радиозакладок, приводится на схеме на рисунке чуть выше. Это широкополосный мостовой детектор высоко частотного напряжения, работающий в диапазоне от 1...200 МГц и дает возможность найти "жучки" на расстоянии от 0,5 до 1 м.
Для увеличения чувствительности используется проверенный способ измерения малых переменных напряжений с помощью сбалансированного диодно-резистивного моста.
Диоды VD5, VD6 предназначены для обеспечения термостабилизации работы схемы. Трехуровневые компараторы, выполненные на элементах D1.2...D1.4 и к их выходам подсоединены светодиоды, которые используются в качестве индикатора. В качестве стабилизатора напряжения на 1,4 вольта, используются диоды VD1, VD2. Работать с устройством не очень просто и требуются практические навыки, так как схема может реагировать на некоторую бытовую технику, телевизоры и компьютеры.
Для того, чтоб упростить процесс выявления радиозакладок можно применить сменные антенны разной длины, от которых будет меняться чувствительность схемы
При первом включение прибора, нужно резистором R2 добиться свечения светодиода HL3. Это будет уровень начальной чувствительности относительно фона. Затем если мы приблизим антенну к источнику радиосигнала должны загораться и другие светодиоды в зависимости от уровня амплитуды радиосигнала.
Резистором R9 настраивают пороговый уровень чувствительности компараторов. Питается схема от девяти вольтовой батарейки, до тех пор пока она не разрядится до 6 вольт
Резисторы R2 можно взять СПЗ-36 или другие многооборотные, R9 СПЗ-19а, остальные любые; конденсаторы С1...С4 К10-17;.
Светодиоды можно использовать также любые, но с малым током потребления. Конструкция схемы зависит только от вашего воображения
Во время работы любой радио жучек излучает радиоволны, которые фиксируются антенной детектора и попадают на базу первого транзистора через высокочастотный фильтр, который выполнен на конденсаторах C1, C2 и сопротивление R1.
Отфильтрованный сигнал усиливается биполярным транзистором VT1 и через емкость C5 идет на высокочастотный первый диод. Переменное сопротивление R11 регулирует долю сигнала на диоде поступающего на операционный усилитель DD1.3. Он обладает высоким коэффициент усиления, который задается C9, R13, R17.
Если сигнал от радиозакладок отсутствует на антенне, то уровень сигнала на первом выходе ОУ DD1.3 стремится к нулю. Когда возникнет радиоизлучение усиленный сигнал с этого выхода, попадет на генератор звуковой частоты управляемый напряжением, собранный на элементах DD1.2., DD1.4 микросхемы МС3403P и третьем транзисторе. С выхода генератора импульсы усиливаются вторым транзистором и поступают на динамик.
Детектор жучков на десяти светодиодах
Основой детектора электромагнитного поля слудит микросхема LM3914, которая имеет в своем внутреннем составе десять компараторов и соответственно, столько же выходов для подсоединения светодиодов. Один из выводов каждого компаратора соединен с входом через усилитель сигнала, другой вывод подключен к резистивному делителю в точке соответствующей заданному уровню индикации.
Начало и конец резистивного делителя подключены к выводам 4 и 6. Четвертый подключен к отрицательному полюсу источника, для того чтобы обеспечивать индикацию напряжения с нуля. Шестой подсоединен к выходу опорного напряжения 1,25 вольт. Такое подключение говорит о том, что первый светодиод будет гореть при уровне напряжения 1,25 вольт. Таким образом, шаг между светодиодами будет равен 0,125.
Схема работает в режиме «Точка», то есть определенному уровню напряжения соответствует свечение одногосветодиода. Если же этот контакт подключить к плюсу источника питания, то индикация будет осуществлятся в режиме «Столбик», будет светиться светодиод заданного уровня и все ниже. Изменяя значение R1 можно регулировать чувствительность детектора. В качестве антенны можно взять кусок медной проволоки.
Данный ВЧ детектор был изготовлен практически из подручных деталей с целью проверки наличия и местоположения передающих ВЧ устройств.
Схема ВЧ детектора (Рис. 1) состоит из самого детектора на германиевых ВЧ диодах VD1 и VD2, которые для увеличения чувствительности «подперты» небольшим током через резистор R1, компаратора DA1 на операционном усилителе типа КР140УД1208 (УД1208), порог которого устанавливается резистором R2, и стабилизаторов опорных напряжений на стабилитроне VD3, диоде VD4 и интегральном стабилизаторе ST. Решение застабилизировать напряжения пришло в процессе эксплуатации, так как по мере разряда батареи питания GB1 «уплывал» порог переключения компаратора DA1. К выходу компаратора DA1 через эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 подключен светодиод VD6 для световой и пьезоизлучатель Q1 с внутренним генератором для звуковой индикации.
Остановимся на деталях: транзистор VT1 - n-p-n маломощный кремниевый, например КТ315, КТ503, КТ3102, с любым буквенным индексом. Операционный усилитель DA1 - любой, способный работать при напряжении питания от 6 В. Диоды VD1 и VD2 - ВЧ германиевые, например 1Д507, Д310, Д311, Д18, от них зависит верхняя граница чувствительности прибора. Стабилитрон VD3 на напряжение стабилизации 3 - 4 В, например КС130, КС133, КС139, КС433, КС439. Светодиод VD5 яркий зеленого цвета с падением напряжения 2 - 2,5 В. Антенна изготовлена из отрезка коаксиального кабеля длиной 100 мм. Пьезоакустический излучатель Q1 типа KPX-1209 c внутренним генератором. Питается устройство от батареи типа «Крона». Движок резистора R2 выводим на лицевую панель для установки порога срабатывания компаратора перед началом поиска.
Настройка: после проверки правильности монтажа, подключаем питание и измеряем указанные на схеме напряжения. Резистором R2 выставляем порог, при котором гаснет светодиод VD6.Поиск места расположения передатчика состоит в постепенном уменьшении чувствительности ВЧ-детектора резистором R2 по мере приближении к передатчику.
Изготовленный ВЧ детектор «реагирует» на работающий мобильный телефон с 2-х метров в режиме разговора, и с 4-х метров в режиме набора номера, на переносную УКВ ЧМ радиостанцию (145 МГц, 1 Вт) с 5 - 7-ми метров, и на работающий передатчик в режиме несущей на 1200 МГц 0,5 Вт с 3 - 4-х метров. Ток потребления от батареи в режиме ожидания составляет 14 мА, в режиме индикации - 20 мА.
Внешний вид устройства (Рис. 2).
Скачать схему в форматах gif и splan:
(скачувань: 101)
UR5YW, Мельничук Василий , г. Черновцы, Украина.
Детектирование ЧМ-сигналов может производиться с помощью описанных выше схем АМ-детекторов после преобразования изменения частоты в изменение амплитуды.
Для этого преобразования могут использоваться любые цепи с линейно изменяющейся АЧХ, например, \(LC\)-контур, расстроенный относительно частоты ЧМ сигнала так, что середина левого или правого ската его АЧХ совпадает с несущей частотой сигнала. Упрощенная схема и диаграммы работы ЧМ-детектора с такой цепью приведены на рис. 3.6-8.
Рис. 3.6-8. Упрощенная схема ЧМ-детектора с одиночным контуром (а) и диаграммы его работы (б)
Для улучшения характеристик детектора вместо одиночного контура может использоваться сбалансированная пара \(LC\)-контуров (рис. 3.6-9). Детектор содержит два резонансных контура, два диода и два фильтра НЧ, выполненных на \(RC\)-цепочках. Резонансные контуры несколько расстроены относительно несущей частоты ЧМ сигнала.
Рис. 3.6-9. Упрощенная схема ЧМ-детектора с двумя контурами (а) и диаграммы, поясняющие его работу (б)
Описанные простейшие решения ЧМ-детекторов имеют достаточно ограниченное применение. Шире известны т.н. детектор-дискриминатор и дробный детектор (детектор отношений ), в них схемы включения входных контуров и детектирующих диодов несколько сложнее, но обеспечивают лучшие характеристики.
Пример схемы частотного детектора-дискриминатора (также его иногда называют дифференциальным детектором ) приведен на рис. 3.6-10.
Рис. 3.6-10. Схемы детектора-дискриминатора (а) и векторные диаграммы, поясняющие принцип его работы (б)
В этой схеме имеется два резонансных индуктивно связанных контура \(L1C1\) и \(L2C2\), которые настраиваются точно на частоту сигнала ПЧ. Напряжения, снимаемые с противоположных ветвей контура \(L2C2\), выпрямляются на диодах \(VD1\), \(VD2\) и затем подаются на нагрузку в виде сопротивлений \(R1\), \(R2\) (конденсаторы \(C6\), \(C7\) шунтируют нагрузку по радиочастоте, предотвращая проникновение в последующие каскады радиочастотной составляющей). При совпадении частоты входного сигнала \(U_{вх}\) с резонансной частотой контура \(L2C2\) сигнал \(U_2\), снимаемый с этого контура, на 90° опережает входной сигнал (заметим, что напряжение подводимое в среднюю точку \(L2\) равно \(U_{вх}\)). Поскольку выпрямленные напряжения \(U_{R1}\), \(U_{R2}\), действующие на резисторах \(R1\), \(R2\), пропорциональны напряжениям \(U_3\), \(U_4\) (рис. 3.6‑10б), то результирующее напряжение на выходе детектора, равное разности \(U_{R1}\) – \(U_{R2}\), при резонансной частоте будет равно нулю (\(U_{вых} = U_{R1} – U_{R2} = 0\)). При изменении частоты сигнала будет наблюдаться фазовый сдвиг между входным сигналом и сигналом, выделяемым на контуре \(L2C2\), отличный от 90°. Из-за этого выпрямленные напряжения \(U_{R1}\) и \(U_{R2}\) окажутся различными и на выходе детектора появится сигнал соответствующего знака и амплитуды.
Основными свойствами детектора-дискриминатора являются:
- высокая линейность передаточной характеристики, однако чувствительность к амплитудным помехам очень высока, поэтому необходимо применение ограничителя амплитуды на входе детектора;
- оба контура детектора настраиваются на частоту несущей входного сигнала;
- при равенстве частоты входного сигнала частоте настройки резонансных контуров напряжение на выходе детектора равно нулю.
Степень нелинейных искажений и крутизна характеристики детектора определяется фактором связи между контурами. В пределах заданной максимальной девиации частоты ЧМ сигнала характеристика детектора должна быть линейной. Расширить полосу пропускания (крутизна при этом будет снижаться) можно, зашунтировав один или оба контура резисторами с небольшими сопротивлениями, т.е. снизив добротности контуров.
На низких частотах (465 кГц и ниже) может применяться простой детектор-дискриминатор, схема которого приведена на рис. 3.6-11.
Рис. 3.6-11. Простой детектор-дискриминатор для низких частот (465 кГц и менее)
Работа этого детектора происходит следующим образом. Сигнал ПЧ ограничивается диодами \(VD1\), \(VD2\) и подается на последовательный колебательный контур \(L1C3\), настроенный точно на промежуточную частоту. Напряжения, снятые с конденсатора и катушки контура, выпрямляются диодами \(VD3\), \(VD4\) и в противофазе складываются на выходе. При резонансе эти напряжения равны, и выходное напряжение детектора равно нулю. При изменении частоты сигнала соотношение напряжений изменяется. Это приводит к появлению выходного напряжения соответствующего знака.
В высококачественных связных приемниках с высоким значением промежуточной частоты (более 5...9 МГц) часто применяются кварцевые-дискриминаторы. В них вместо традиционных \(LC\)-контуров используются кварцевые резонаторы на соответствующие частоты. Это позволяет добиться высокой стабильности и симметричности амплитудно-частотной характеристики детектора. Примеры таких детекторов приведены на рис. 3.6-12 и 3.6-13.
Рис. 3.6-12. ЧМ детектор с кварцевым дискриминатором
Рис. 3.6-13. ЧМ-детектор с дискриминатором на двух кварцах
В схеме детектора на рис. 3.6‑12 используется один кварцевый резонатор \(BQ1\), через который сигнал ПЧ подается на один из диодов детектора. На другой диод сигнал ПЧ поступает через конденсатор \(C1\) с емкостью, равной параллельной емкости кварца. Продетектированные напряжения складываются в противоположной полярности на выходе дискриминатора. На частотах, близких к частоте последовательного резонанса, сопротивление кварца мало, и высокочастотное напряжение на диоде \(VD2\) больше, чем на \(VD3\). На выходе при этом появляется продетектированное напряжение положительной полярности. На частотах, близких к частоте параллельного резонанса, сопротивление кварца велико и выходное напряжение отрицательно. Ширина дискриминационной характеристики детектора примерно соответствует расстоянию между частотами последовательного и параллельного резонансов кварца. Ее можно увеличить почти вдвое, если вместо конденсатора \(C1\) включить другой кварц с частотой последовательного резонанса, равной частоте параллельного резонанса кварца \(BQ1\). Похожее решение реализовано в схеме на рис. 3.6-13.
Пример схемы дробного детектора с симметричным заземлением нагрузки (резисторы \(R5\) и \(R6\)) относительно диодов \(VD1\), \(VD2\) приведен на рис. 3.6-14. Такой детектор также часто называют симметричным детектором отношений .
Рис. 3.6-14. Схема дробного ЧМ-детектора (детектор отношений)
Эквивалентные добротности контуров \(Q_э\) выбираются в пределах 50...75 (на частотах более 6 МГц). При этом для хорошего подавления амплитудной модуляции и достижения малых нелинейных искажений необходимо, чтобы конструктивная добротность \(Q_к\) была в два-три раза больше \(Q_э\). Индуктивность обмотки \(L2\) выбирают в пределах \({0,25...0,5} \cdot L1\), а добротность - 40...60. Коэффициенты связи между обмотками: \(k_{св 12} \approx 40/Q_э\), \(k_{св 13} \approx 0,5/Q_э\).
На рис. 3.6-15...3.6-18 приводится несколько конкретных реализаций диодных ЧМ детекторов (детекторов отношений), применяемых в бытовых и связных приемниках.
Рис. 3.6-15. Детектор отношений для узкополосной ЧМ
Рис. 3.6-16. Простой детектор отношений для бытового приемника
Практически каждый начинающий радиолюбитель пробовал собрать радиожучок. На нашем сайте есть немало схем, многие из которых содержат всего один транзистор, катушку и обвязку - несколько резисторов и конденсаторов. Но даже столь простую схему будет нелегко правильно настроить не имея специальных приборов. Про волномер и ВЧ частотомер говорить не будем - как правило начинающие радиолюбители ещё не обзавелись такими сложными и дорогими приборами, но собрать простой детектор ВЧ не просто надо, а обязательно надо.
Ниже показаны детали, для него.
Данный детектор позволяет определить, идёт ли излучение высокой частоты, то есть генерирует ли передатчик хоть какой нибудь сигнал. Конечно он не покажет частоту, но для этого можно воспользоваться обычным ФМ радиоприёмником.
Конструкция ВЧ детектора может быть любой: навесной монтаж или небольшая пластмассовая коробочка, куда поместится стрелочный индикатор и другие детали, а антенну (кусочек толстого провода 5-10 см) выведем наружу. Конденсаторы могут применяться любых типов, допустимо отклонения номиналов деталей в очень широких пределах.
Детали детектора радиочастотных излучений:
- Резистор 1-5 килоом;
- Конденсатор 0,01-0,1 микрофарад;
- Конденсатор 30-100 пикофарад;
- Диод Д9, КД503 или ГД504.
- Стрелочный микроамперметр на 50-100 микроампер.
Сам индикатор может быть любым, даже если он на большой ток или напряжение (вольтметр), просто открываем корпус и убираем шунт внутри прибора, превращая его в микроамперметр.
Если вы не знаете характеристик индикатора, то чтоб узнать на какой он ток, просто подключите к омметру сначала на заведомо известный ток (где указана маркировка) и запомните процент отклонения шкалы.
А потом подключите неизвестный стрелочный прибор и по отклонению стрелки станет понятно, на какой ток он расчитан. Если индикатор на 50 мкА дал полное отклонение, а неизвестный прибор при том же напряжении - половину, значит он на 100 мкА.
Для наглядности собрал детектор ВЧ сигнала навесным монтажом и провёл измерения излучения от свежесобранного ФМ радиомикрофона.
При питании схемы передатчика от 2В (сильно севшая крона), стрелка детектора отклоняется на 10% шкалы. А при свежей батарейке 9В - почти половину.
