bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2024-22-2-42-54bsuir-3904Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSИсследования и разработки в области создания материалов, технологий и средств обеспечения безопасностиResearch and Development in the Field of Creating Materials, Technologies and Safety EquipmentБогушВ. А.BogushV. A.

д-р физ.-мат. наук, проф., ректор

Dr. of Sci. (Phis. and Math.), Professor, Rector

ЛыньковЛ. М.LynkouL. V.

д-р техн. наук, проф., Почетный проф. БГУИР

Dr. of Sci. (Tech.), Professor, Honorary Professor of the BSUIR

НасоноваН. В.NasonovaN. V.

д-р техн. наук, доц., вед. науч. сотр. науч.-исслед. лаб. «Материалы, технологии и средства обеспечения безопасности» (НИЛ 5.3) НИЧ

Dr. of Sci. (Tech.), Associate Professor, Leading Scientist at the Research Laboratory “Materials, Technologies and Devices for Security” (Lab. 5.3) of R&D Department

ПрищепаС. Л.PrischepaS. L.

Прищепа Сергей Леонидович, д-р физ.-мат. наук, проф., проф. каф. защиты информации

220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6

Тел.: +375 17 293-23-17

Prischepa Serghej Leonidovich, Dr. of Sci. (Phis. and Math.), Professor, Professor at Information Security Department

220013, Minsk, P. Brovki St., 6

Tel.: +375 17 293-23-17

prischepa@bsuir.byБелоусоваЕ. С.BelousovaE. S.

канд. техн. наук, доц., доц. каф. защиты информации

Cand. of Sci., Associate Professor, Associate Professor at Information Security Department

БойправО. В.BoipravO. V.

канд. техн. наук, доц., доц. каф. защиты информации

Cand. of Sci., Associate Professor, Associate Professor at Information Security Department

ДавыдовГ. В.DavydauH. V.

канд. техн. наук, доц., вед. науч. сотр. НИЛ 5.3 НИЧ

Cand. of Sci., Associate Professor, Leading Scientist at the Lab. 5.3 of R&D Department

ПоповВ. А.PapouV. A.

ст. науч. сотр. НИЛ 5.3 НИЧ

Senior Researcher at the Lab. 5.3 of R&D Department

ПотаповичА. В.PatapovichA. V.

зав. НИЛ 5.3 НИЧ

Head of the Lab. 5.3 of R&D Department

ПухирГ. А.PukhirH. A.

ст. препод. каф. защиты информации

Senior Lecturer at Information Security Department

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics2024160420242224254Copyright © Богуш В.А., Лыньков Л.М., Насонова Н.В., Прищепа С.Л., Белоусова Е.С., Бойправ О.В., Давыдов Г.В., Попов В.А., Потапович А.В., Пухир Г.А., 20242024Богуш В.А., Лыньков Л.М., Насонова Н.В., Прищепа С.Л., Белоусова Е.С., Бойправ О.В., Давыдов Г.В., Попов В.А., Потапович А.В., Пухир Г.А.Bogush V.A., Lynkou L.V., Nasonova N.V., Prischepa S.L., Belousova E.S., Boiprav O.V., Davydau H.V., Papou V.A., Patapovich A.V., Pukhir H.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3904

Представлены технологии изготовления электромагнитных экранов СВЧ-диапазона на основе порошкообразного угля, фольгированных и композиционных многослойных материалов. Описаны технологические методы их изготовления, экранирующие свойства, рассмотрены основные механизмы, приводящие к усилению экранирующих свойств в зависимости от технологии изготовления, состава и чередования слоев композита. Показано, что значения коэффициента отражения электромагнитного излучения в диапазоне частот 2–17 ГГц экранов, изготовленных в соответствии с представленными технологиями, достигают (–20) дБ. Разработаны радиопоглотители c характеристикой отражения менее (–10) дБ (до (–52) дБ) в диапазоне частот 8–12 ГГц, определены электрофизические параметры, состав и содержание компонентов композиционных материалов для таких радиопоглотителей. Рассмотрены системы активной защиты речевой информации, использующие наряду с «белым» шумом комбинированные маскирующие сигналы, состоящие из «белого» шума и речеподобных сигналов. Разработаны критерии подхода к отбору дикторов и аудитории при оценке разборчивости речи для решения задач защиты речевой информации и методики экспериментальных исследований разборчивости речи на фоне маскирующих акустических шумов. Представлены технологии формирования нанокомпозитов на основе углеродных нанотрубок и наночастиц ферромагнитных материалов для увеличения степени когерентности спиновой текстуры на макроскопических расстояниях, повышения степени устойчивости изделий электронной техники к сильным магнитным полям и помехоустойчивости. Показано, что при определенных концентрациях наночастиц ферромагнетика происходит рост микромагнитных параметров, обеспечивающих высокую работоспособность активных элементов в магнитных полях. Роль углерода при этом оказывается определяющей. Приведенные результаты представляются перспективными при создании безэховых камер, перегородок, отделяющих в помещениях зоны, предназначенные для расположения приборов электронной техники, при изготовлении изделий для защиты человека от воздействия электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, формирования комбинированных маскирующих сигналов в виде «белого» шума для устройств защиты речевой информации, композитных покрытий для нивелирования воздействия постоянного магнитного поля на изделия электронной техники.

Technologies for the manufacture of microwave electromagnetic shields based on powdered carbon, foil and composite multilayer materials are presented. Technological methods for their manufacture and shielding properties are described, and the main mechanisms leading to increased shielding properties are considered depending on the manufacturing technology, composition and alternation of composite layers. It is shown that the values of the reflection coefficient of electromagnetic radiation in the frequency range 2–17 GHz for the shields considered reach a value of (–20) dB. Microwave absorbers with a reflection characteristic lower than (–10.0) dB (down to (–52.0) dB) in the frequency band 8.0–12.0 GHz are developed, and the electrophysical parameters, composition and concentration of components of the composite materials for such microwave absorbers are determined. The systems for active protection of speech information that use combined masking signals consisting of “white” noise and speech-like signals as masking signals, along with “white” noise are considered. Criteria have been developed for the approach to selecting speakers and audiences when assessing speech intelligibility to solve problems of protecting speech information and methods for experimental studies of speech intelligibility against a background of masking acoustic noise. Technologies for the formation of nanocomposites based on carbon nanotubes and nanoparticles of ferromagnetic materials are presented to increase the degree of coherence of the spin texture at macroscopic distances, increase the degree of security of electronic products to strong magnetic fields and noise immunity. It has been shown that at certain concentrations of ferromagnetic nanoparticles, micromagnetic parameters increase, ensuring high performance of active elements in magnetic fields. The role of carbon in this case turns out to be decisive. The presented results seem promising for use in the creation of anechoic chambers, partitions for separating indoor zones intended for the location of electronic devices, products for protecting humans from the effects of electromagnetic radiation in the microwave range, and the formation of combined masking signals in the form of “white” noise for devices protection of speech information, composite coatings to level out the effects of a constant magnetic field on electronic products.

экранирование СВЧ-излучениярадиопоглотителикоэффициент отражениямногослойный композитдвумерные магнитные композитыактивная защита речевой информацииmicrowave radiation shieldingradio absorbersreflection coefficientmultilayer compositetwo dimensional magnetic compositesactive protection of speech informationReferencesAyad, H. Electromagnetic Shields Based on Powdered Coal-Containing Materials / H. Ayad, O. Boiprav, L. Lynkou. Minsk: Bestprint, 2020.Ayad H., Boiprav O., Lynkou L. (2020) Electromagnetic Shields Based on Powdered Coal-Containing Materials. Minsk, Bestprint Publ.Бойправ, О. В. Перспективные слоистые гибкие радиопоглощающие материалы на основе порошкообразного угля / О. В. Бойправ, В. А. Богуш // Перспективные материалы. 2023. № 8. С. 15–26. DOI: 10.30791/1028-978X-2023-8-15-26.Boiprav O. V., Bogush V. A. (2023) Advanced Layered Flexible Radio-Absorbing Materials Based on Powdered Charcoal. Perspektivnye Materialy. (8), 15–26. DOI: 10.30791/1028-978X-2023-8-15-26 (in Russian).Charcoal-Containing Building Materials for Electromagnetic Radiation Shielding / O. V. Boiprav [et al.] // Magazine of Civil Engineering. 2023. Vol. 117, Iss. 1. DOI: 10.34910/MCE.117.9.Boiprav O. V., Belousova E. S., Ahmetdinova E. S., Bogush N. V. (2023) Charcoal-Containing Building Materials for Electromagnetic Radiation Shielding. Magazine of Civil Engineering. 117 (1). DOI: 10.34910/MCE.117.9.Негорючее композиционное покрытие на основе глинозема для изготовления радиопоглощающих конструкций / Д. И. Пеньялоса Овальес [и др.] // Приборы. 2020. Т. 6, № 240. С. 39–43.Penaloza Ovalles D. I., Boiprav O. V., Tumilovich M. V., Gusinsky A. V., Pasrobka G. S., Lynkou L. M. (2020) Non-Combustible Composite Coating Based on Electrocorundum Powder for Electromagnetic Shields. Devices. 6 (240), 39–43 (in Russian).Boiprav, O. V. Multifunctional Composite Charcoal-Containing Microwave and X-ray Radiation Absorbers / O. V. Boiprav, V. A. Bogush, N. N. Grinchik // Journal of Advanced Materials and Technologies. 2023. Vol. 8, Iss. 4. P. 294–303. DOI: 10.17277/jamt.2023.04.pp.294-303.Boiprav O. V., Bogush V. A., Grinchik N. N. (2023) Multifunctional Composite Charcoal-Containing Microwave and X-ray Radiation Absorbers. Journal of Advanced Materials and Technologies. 8 (4), 294–303.Белоусова, Е. С. Экспериментальное обоснование технологии изготовления угленаполненных поглотителей электромагнитного излучения / Е. С. Белоусова, О. В. Бойправ, С. Э. Саванович // Электромагнитные волны и электронные системы. 2022. № 5. С. 21–27. DOI: 10.18127/j5604128-202205-03.Belousova E. S., Boiprav O. V., Savanovich S. E. (2022) Experimental Substantiation of Manufacturing Technologies of Charcoal-Containing Electromagnetic Absorbers. Journal Electromagnetic Waves and Electronic Systems. (5), 21–27. DOI: 10.17277/jamt.2023.04.pp.294-303 (in Russian).Электромагнитные экраны на основе алюминия, его оксидов и углеродных волокон. Технологии, конструкции и свойства / Х. Д. А. Абдулхади [и др.]. Минск: Бестпринт, 2021.Abdulhadi H. D. A., Al-Mashatt E. A. A., Bogush V. A., Boiprav O. V., Lynkou L. M., Mukhurov N. I., et al. (2021) Electromagnetic Screens Based on Aluminum, its Oxides and Carbon Fibers. Technologies, Designs and Properties. Minsk, Bestprint Publ. (in Russian).Boiprav, O. V. Improved Technology of Frequency-Selective UHF Electromagnetic Shields Containing Helical Elements / O. V. Boiprav, N. V. Bogush // Modern Electronic Materials. 2022. Vol. 8, Iss. 4. P. 157–164. DOI: 10.3897/j.moem.8.4.100653.Boiprav O. V., Bogush N. V. (2022) Improved Technology of Frequency-Selective UHF Electromagnetic Shields Containing Helical Elements. Modern Electronic Materials. 8 (4), 157–164. DOI: 10.3897/j.moem.8.4.100653.Flexible Double-Layered Microwave Absorbers Based on Foiled Materials with Mechanically Treated Surface / O. Boiprav [et al.] // New Materials, Compounds and Applications. 2023. Vol. 7, Iss. 2. P. 100–110.Boiprav O., Hasanov M., Bogush V., Lynkou L. (2023) Flexible Double-Layered Microwave Absorbers Based on Foiled Materials with Mechanically Treated Surface. New Materials, Compounds and Applications. 7 (2), 100–110.Электрофизические свойства слоев сотовой сэндвич-структуры для радиопоглотителей микроволнового излучения / А. Ф. Ильющенко [и др.] // Порошковая металлургия. 2023. № 46. С. 134–139.Il’yushchenko A. F., Baraj S. G., Lecko A. I., Reutenok Yu. A., Zhuk E. V., Krumin D. G., et al. (2023) Electrophysical Properties of Layers of a Honeycomb Sandwich Structure for Microwave Absorbers. Powder Metallurgy. (46), 134–139 (in Russian).Сотовые сэндвич-структуры для поглощения электромагнитного излучения и радиопоглотители на их основе / А. Ф. Ильющенко [и др.] // Порошковая металлургия. 2021. № 44. С. 165–172.Il’yushchenko A. F., Baraj S. G., Zhuk E. V., Nasonova N. V. (2021) Honeycomb Sandwich Structures for Electromagnetic Radiation Absorption and Microwave Absorbers Based on Them. Powder Metallurgy. (44), 165–172 (in Russian).Новые технологии создания экранов электромагнитного излучения на основе модифицированных порошковых, наноструктурированных и пленочных материалов / Л. М. Лыньков [и др.] // Доклады БГУИР. 2019. № 2. С. 85–99.Lynkou L. M., Bogush V. A., Borbot’ko T. V., Nasonova N. V., Belousova E. S., Boiprav O. V. (2019) New Technologies for Creation of Electromagnetic Radiation Shields Based on Modified Powder, Nanostructured and Film Materials. Doklady BSUIR. (2), 85–99 (in Russian).Использование жаростойкого сплава в качестве поглотителя ЭМИ микроволнового диапазона / А. Ф. Ильющенко [и др.] // Порошковая металлургия. 2019. № 42. С. 27–35.Il’yushchenko A .F., Baraj S. G., Zhuk E. V., Nasonova N. V., Puhir G. A. (2019) Using a Heat-Resistant Alloy as a Microwave Absorber. Powder Metallurgy. (42), 27–35 (in Russian).Seitkulov, Y. N. The Base of Speech Structural Units of Kasakh Language for the Synthesis of Speech-Like Signals / Y. N. Seitkulov, H. V. Davydau, A. V. Patapovich // Proceeding of the IEEE 12th International Conference on Application of Information and Communication Technologies. 2018. DOI: 10.1109/ICAICT.2018.8747120.Seitkulov Y. N., Davydau H. V., Patapovich A. V. (2018) The Base of Speech Structural Units of Kasakh Language for the Synthesis of Speech-Like Signals. Proceeding of the IEEE 12th International Conference on Application of Information and Communication Technologies. DOI: 10.1109/ICAICT.2018.8747120.Seitkulov, Y. N. Algoritym of Forming Speech Base Units Using the Method of Dynamic Programming / Y. N. Seitkulov, H. V. Davydau, A. V. Patapovich // Journal of Theoretical and Applied Information Technology. 2018. Vol. 96, No 23. P. 7928–7941.Seitkulov Y. N., Davydau H. V., Patapovich A. V. (2018) Algoritym of Forming Speech Base Units Using the Method of Dynamic Programming. Journal of Theoretical and Applied Information Technology. 96 (23), 7928–7941.Speech Information Security Assessing in Case of Combined Masking Signals / Y. N. Seitkulov [et al.] // Journal of Theoretical and Applied Information Technology. 2020. Vol. 98, No 16. P. 3270–3281.Seitkulov Y. N., Boronbayev S. N., Tashatov N. N., Davydau H. V., Patapovich A. V. (2020) Speech Information Security Assessing in Case of Combined Masking Signals. Journal of Theoretical and Applied Information Technology. 98 (16), 3270–3281.Method for Speech Intelligibility Assessment with Combined Masking Signals / Y. N. Seitkulov [et al.] // Journal of Theoretical and Applied Information Technology. 2020. Vol. 98, No 8. P. 1173–1186.Seitkulov Y. N., Boronbayev S. N., Yergaliyeva B. B., Davydau H. V., Patapovich A. V. (2020) Method for Speech Intelligibility Assessment with Combined Masking Signals. Journal of Theoretical and Applied Information Technology. 98 (8), 1173–1186.Impact of Aligned Carbon Nanotubes Array on the Magnetostatic Isolation of Closely Packed Ferromagnetic Nanoparticles / A. L. Danilyuk [et al.] // Carbon. 2018. No 139. P. 1104–1116. DOI: 10.1016/j.carbon.2018.08.024.Danilyuk A. L., Kukharev A. V., Cojocaru C. S., Le Normand F., Prischepa S. L. (2018) Impact of Aligned Carbon Nanotubes Array on the Magnetostatic Isolation of Closely Packed Ferromagnetic Nanoparticles. Carbon. (139), 1104–1116. DOI: 10.1016/j.carbon.2018.08.024.Microwave Absorption in Nanocomposite Material of Magnetically Functionalized Carbon Nanotubes / V. A. Labunov [et al.] // Journal of Applied Physics. 2012. Vol. 112, No 2. DOI: 10.1063/1.4737119.Labunov V. A., Danilyuk A. L., Prudnikava A. L., Komissarov I., Shulitski B. G., Speisser C., et al. (2012) Microwave Absorption in Nanocomposite Material of Magnetically Functionalized Carbon Nanotubes. Journal of Applied Physics. 112 (2). DOI: 10.1063/1.4737119.Atdayev, A. Interaction of Electromagnetic Radiation in the 20–200 GHz Frequency Range with Arrays of Carbon Nanotubes with Ferromagnetic Nanoparticles / A. Atdayev, A. L. Danilyuk, S. L. Prischepa // Beilstein Journal of Nanotechnology. 2015. Vol. 6. P. 1056–1064. DOI: 10.3762/bjnano.6.106.Atdayev A., Danilyuk A. L., Prischepa S. L. (2015) Interaction of Electromagnetic Radiation in the 20–200 GHz Frequency Range with Arrays of Carbon Nanotubes with Ferromagnetic Nanoparticles. Beilstein Journal of Nanotechnology. 6, 1056–1064. DOI: 10.3762/bjnano.6.106.Danilyuk, A. L. Long-Range Exchange Interaction Between Ferromagnetic Nanoparticles Embedded in Carbon Nanotubes / A. L. Danilyuk, A. V. Kukharev, S. L. Prischepa // IEEE Transactions on Magnetics. 2022. Vol. 58, Iss. 2. DOI: 10.1109/TMAG.2021.3102403.Danilyuk A. L., Kukharev A. V., Prischepa S. L. (2022) Long-Range Exchange Interaction Between Ferromagnetic Nanoparticles Embedded in Carbon Nanotubes. IEEE Transactions on Magnetics. 58 (2). DOI: 10.1109/TMAG.2021.3102403.Anisotropy of Assemblies of Densely Packed Co-Alloy Nanoparticles Embedded in Carbon Nanotubes / S. L. Prischepa [et al.] // IEEE Magnetic Letters. 2019. Vol. 10. DOI: 10.1109/LMAG.2019.2933380.Prischepa S. L., Danilyuk A. L., Kukharev A. V., Cojocaru C. S., Kargin N. I., Le Normand F. (2019) Anisotropy of Assemblies of Densely Packed Co-Alloy Nanoparticles Embedded in Carbon Nanotubes. IEEE Magnetic Letters. 10. DOI: 10.1109/LMAG.2019.2933380.CVD Graphene Sheets Electrochemically Decorated with “Core-Shell” Co/CoO Nanoparticles / V. G. Bayev [et al.] // Applied Surface Science. 2018. No 440. P. 1252–1260. DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.01.245.Bayev V. G., Fedotova J. A., Kasiuk J. V., Vorobyova S. A., Sohor A. A., Komissarov I. V., et al. (2018) CVD Graphene Sheets Electrochemically Decorated with “Core-Shell” Co/CoO Nanoparticles. Applied Surface Science. (440), 1252–1260. DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.01.245.Low-Temperature Magnetic Ordering in Co Core/CoO Shell Nanoparticles on the Copper Surface / A. L. Danilyuk [et al.] // Current Applied Physics. 2023. No 56. P. 79–84. DOI: 10.1016/j.cap.2023.10.003.Danilyuk A. L., Nazarenska E. S., Vorobyova S. A., Fedotova J. A., Prischepa S. L. (2023) Low-Temperature Magnetic Ordering in Co Core/CoO Shell Nanoparticles on the Copper Surface. Current Applied Physics. (56), 79–84. DOI: 10.1016/j.cap.2023.10.003.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.