Принцип дії подібних пристроїв досить простий і зрозумілий. Мікрофон розміщений у фокусі відбивача параболічної форми (див. Рис. 45). Звукові хвилі 3 з осьового напрямку, відбиваючись від параболічного дзеркала 2, підсумовуються в фазі в фокальній точці 1 (на мікрофоні). Виникає посилення звукового поля. Чим більше діаметр дзеркала рефлектора, тим більше посилення може забезпечити пристрій. Якщо напрямок приходу звуку не осьовий, то додавання відбитих від різних частин параболічного дзеркала звукових хвиль, що приходять в фокус, дасть менший результат, оскільки не всі складові будуть у фазі. Ослаблення тим сильніше, чим більше кут приходу звуку по відношенню до осі. Створюється, таким чином, кутова вибірковість по прийому.
Мал. 45. Параболічний спрямований мікрофон
Як правило, фірмами-виробниками поставляється в комплекті блок посилення з системою автоматичного регулювання посилення і виходами на навушники і магнітофон, іноді акустичні фільтри. При роботі параболічну антену з мікрофоном можна тримати в руках або закріпити на тринозі.
Як приклади спрямованих мікрофонів з параболічним відбивачем розглянемо кілька систем.
Портативний параболічний приймач РЯО-200 призначений для дистанційного прийому звукових хвиль. Має високу чутливість і гострої діаграмою спрямованості параболічного дзеркала. Обладнаний додатковим регульованим фільтром, що дозволяє здійснювати частотну селекцію сигналу по ширині та становищу її спектра на осі частот. Паспортна дальність - 1 км. Очевидно ця величина наведена для найкращих умов прийому: тиха відкрита місцевість, ніч, людина говорить у повний голос. Є можливість підключення до магнітофона. живлення
- від вбудованого акумулятора або зовнішнього зарядного пристрою від мережі 220 В. Діаметр дзеркала - 60 і 75 см (якість прийому поліпшується зі збільшенням діаметра дзеркала).
Значення коефіцієнта спрямованої дії (КНД) антени в залежності від діаметра дзеркала і частоти прийнятого акустичного сигналу наведені в табл. 5.
Інший спрямований мікрофон (типу А-2) має параболічний відбивач діаметром 43 см, забезпечений підсилювачем і навушниками. Паспортна дальність дії на відкритій місцевості також заявлена близько 1км (!). Коефіцієнт посилення електронного блоку - не менше 80 дБ. Є система автоматичного регулювання посилення з динамічним діапазоном вхідних сигналів 40 дБ.
Параболічні спрямовані мікрофони РК375 і РК390 (виробництво Німеччини) мають наступні параметри.
РК375: габарити - 0 600x300 мм, маса - 1,2 кг, коефіцієнт посилення - 90 дБ, харчування - 5 В, автономність - 75 годин.
РК390, відповідно: 0 130x100 мм, 1,1 кг, 70 дБ, 9 В, 50 годин. Паспортна дальність - до 50 м (пунктуальності німців можна позаздрити).
Особливості оперативного застосування спрямованих мікрофонів такі, що людина без спеціальної підготовки не зможе їх таємно використовувати, так як необхідно не тільки правильно розташуватися щодо об'єкта розвідки та джерел шумів, але при цьому і самому не бути виявленим. Особливо в разі використання спрямованих мікрофонів з параболічними відбивачами через їх істотних розмірів. Зарубіжні фахівці рекомендують застосовувати такі мікрофони тільки в умовах обмеженої видимості і при відносно низьких рівнях навколишніх шумів, наприклад, вночі. При цьому чесно інформують, що акустичний телескоп може не вловлювати звуки на великому (заявленому) відстані, якщо він використовується в місцях з підвищеним рівнем фонового шуму. Зовнішній вигляд деяких типів спрямованих мікрофонів представлений на рис. 46-49.
Мал. 46. Параболічний стаціонар ний мікрофон з навушниками
Мал. 47. Параболічний переносний мікрофон з навушниками
Мал. 48. Параболічний ручний мікрофон
Мал. 49. Трубчастий мікрофон закамуфльований під парасольку 2.6. Особливості застосування спрямованих мікрофонів
На дальність дистанційній записи впливають не тільки параметри мікрофонів, а й умови, в яких застосовуються ці пристрої, слід знати деякі особливості використання спрямованих мікрофонів.
На відкритій місцевості
До відкритої місцевості зазвичай відносять ділянки, що не мають яскраво виражених огороджувальних конструкцій, які створюють замкнутий обсяг. Як правило, це вулиці, площі, стадіони, двори, парки, зали літніх кафе, пляжі і т. П. До роботи на відкритих майданчиках відносять і прослуховування розмов, які ведуться в приміщеннях, якщо перехоплення ведеться через відкрите вікно, кватирку або опущене скло автомобіля .
Основними обмеженнями на ведення негласного знімання інформації в таких умовах є загасання, яке відчуває сигнал при його поширенні, і високий рівень фонових шумів. Величина загасання обумовлюється рядом факторів, які залежать як від характеристик самого звуку, так і від властивостей середовища поширення. Всі їх ділять на дві великі групи.
До першої групи входять чинники, пов'язані з законами поширення акустичних хвиль. А саме:
• при поширенні в необмеженому середовищі від джерела кінцевих розмірів інтенсивність звуку зменшується обернено пропорційно квадрату пройденої відстані;
• неоднорідності середовища (краплі дощу, гілки дерев та інші перешкоди) викликають розсіювання звукових хвиль, що приводить до ослаблення сигналу в «основному» напрямку;
• на поширення звуку в атмосфері впливають турбулентності, розподілу температури і тиску, сила і швидкість вітру, які викликають викривлення звукових променів, а іноді взагалі порушують передачу звуку.
Якщо параметри обох шарів близькі один до одного, то фактично вся енергія переходить з одного середовища в іншу і ф! «Ф2. Коли ж параметри різні, має місце викривлення звукових променів. Саме з цієї причини оператор часто змушений розміщувати мікрофон якомога вище над поверхнею землі, щоб забезпечити максимальну дальність перехоплення акустичних сигналів.
Друга група пов'язана з фізичними процесами в речовині - незворотними переходами звуковий енергії в інші форми (головним чином в тепло). Можна виділити наступні фактори, що визначають ступінь поглинання звукових хвиль:
• поглинання звуку зростає пропорційно квадрату частоти (тому коливання з частотами вище 1000 Гц загасають особливо швидко);
• ступінь поглинання зростає при зменшенні відносної вологості повітря (так, наприклад, при вологості 50% акустичні сигнали з частотою 10 кГц загасають тільки на 14 дБ на кожні 100 м, а при зменшенні вологості до 15% загасання зростає вдвічі і досягає 28 дБ; вітер , дощ і сніг можуть додати ще 8-10 дБ на кожні 100 м).
Строго кажучи, відкритих просторів, в яких звукові хвилі поширювалися б безперешкодно в усіх напрямках, практично немає, так як, завжди мають місце відображення від земної поверхні, стін найближчих будівель, предметів і т. П. Однак ці переотражения можна врахувати, а іноді і просто знехтувати ними, якщо вони незначні через високий коефіцієнта поглинання (наприклад, від снігового покриву).
У табл. 6 наведено рівні гучності різних шумів в залежності від дальності джерела. Порівнюючи наведені значення з рівнем звичайної мови, який становить 65-75 дБ, роблять висновок про ступінь впливу акустичних перешкод на якість перехоплення.
Джерело шуму і місце його вимірювання
Рівень гучності, дБ
З вищесказаного випливає, що на дальність фіксації мовної інформації на відкритій ділянці місцевості впливають такі чинники: напрямок і сила вітру, температура і вологість повітря, характер рельєфу, наявність будівель, рослинність, рівні фонових шумів. Дальність ведення розвідки збільшується, якщо вітер дме з боку джерела звуку, вночі і рано вранці, в похмуру погоду, особливо після дощу, у водній поверхні, в горах, взимку (при відсутності снігопаду). Звук поглинається (стає слабкішим) в жарку сонячну погоду, під час снігопаду, дощу, в лісі, чагарнику і на місцевості з піщаним ґрунтом, при наявності штучних і природних перешкод.
Слід ще раз підкреслити, що наведені цифри відносяться до ідеальної обстановці і відкритого простору, а в реальних міських умовах практично неможливо проводити знімання інформації з відстаней, що перевищують 10-15 м на галасливій вулиці, 15-25 м - в решті випадків. У заміських умовах - це 30-100 м. В принципі, необхідно запам'ятати просте правило: якщо оператор чує мова своїм вухом, але не може розібрати лише окремі слова, то за допомогою гарного спрямованого мікрофона можливо здійснити перехоплення і звукозапис розмови; в іншому випадку ніякої спрямований мікрофон не допоможе.
Відмінною особливістю застосування спрямованих мікрофонів в приміщеннях є більш складне звукове поле корисного сигналу, що представляє із себе суперпозицію складової «прямого» звуку, створеної звуковими хвилями, які не зазнали жодного відображення, і складових, створених кількома відбитими звуковими хвилями. Поле відбитих звукових хвиль майже завжди близько до дифузного.
Акустичні шуми в приміщеннях так само, як і на відкритій місцевості, істотно обмежують динамічний діапазон прийнятої інформації, знижують розбірливість мови. Ці шуми створюються як людьми, так і вібраціями, проникаючими в приміщення ззовні (з вулиці або з сусідніх приміщень). Рівні шумів, що створюються людьми, залежать від їх кількості в приміщенні, гучності розмов і т. Д. Рівні шумів (вібрацій), що проникають зовні, визначаються звукоізоляцією приміщення і рівнями зовнішніх шумів.
У табл. 7 наведені санітарні норми допустимих рівнів акустичних шумів, характерних для різних типів приміщень. Наведені цифри дозволяють скласти уявлення про умови перехоплення мовної інформації за допомогою спрямованих мікрофонів. Тут доречно ще раз нагадати, що рівень звичайної мови на відстані 1 м становить 65-75 дБ.
Для сну та відпочинку
Для розумової роботи без власних джерел шуму (конструкторські бюро, кімнати програмістів, лабораторії для теоретичних робіт та обробки експериментальних даних)
Виробничі приміщення, гаражі, механічні майстерні
У загальному випадку кращу якість перехоплення інформації в приміщенні забезпечується при розміщенні спрямованого мікрофона робочої віссю на джерело сигналу (людини або групу людей), а тилом до джерел акустичних перешкод. При цьому оператор повинен прагнути зайняти максимально тихе місце (уникаючи кути, де особливо багато перевідбиттів сигналів) в зоні дії прямого звуку.