Файл: Исследование способов защиты акустической информации от высокочастотного навязывания Ход работы.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 18
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Лабораторная работа № 1
Исследование способов защиты акустической информации от
высокочастотного навязывания и микрофонного эффекта с использованием программного обеспечения ElectronicsWorkbench
(NIMultisim)
Цели работы: практически освоить принципы защиты от утечки информации за счет микрофонного эффекта и высокочастотного навязывания. Проанализировать нелинейные свойства диода, транзистора. Произвести анализ эффективности применяемых способов защиты.
Исследование способов защиты акустической информации от высокочастотного навязывания
Ход работы:
-
Соберём схему, моделирующую микрофонную цепь телефонного аппарата в соответствии с методическими указаниями.
Рисунок 1 – Схема микрофонной цепи телефонного аппарата
-
Настроим осциллограф в соответствии с тексом методических указаний, переведём осциллограф в расширенный режим.
Рисунок 2 – Настройка осциллографа
-
Найдём период Т низкочастотного сигнала, которым модулируется высокочастотный сигнал от генератора V2 в процессе работы схемы. Вычислим частоту низкочастотных колебаний F.
Рисунок 3 – Настройка осциллографа
Используя данные осциллографа период
мс, тогда частота равна:
-
Произведём защиту телефонного аппарата от высокочастотного навязывания, подключив параллельно микрофонной цепи конденсатор С1 (10 нФ). Полученный результат представлен на рисунке 4.
Рисунок 4 – Вид сигнала при подключённом конденсаторе С1
-
Произведём расчет коэффициента ослабления D опасного сигнала (в децибелах) при использовании средств защиты по формуле:
Для расчёта коэффициента ослабления получим значение напряжения генератора высокой частоты на микрофоне (
) и значение напряжения высокочастотного сигнала на микрофоне при параллельно подключенном конденсаторе С1 (
). Полученные значения представлены на рисунке 5.
Рисунок 5 – Измерения напряжения
Используя формулу, получаем:
6) Исследуем зависимость коэффициента ослабления D опасного сигнала от ёмкости шунтирующего конденсатора С1 в диапазоне от 1 нФ до 1000 нФ.
| Значение C1 | Значение D |
| 1 нФ | 17,84 |
| 10 нФ | 21,58 |
| 100 нФ | 26,36 |
| 1000 нФ | 31,36 |
Вывод: защита от высокочастотного навязывания осуществляется за счёт использования низкочастотной модуляции, которая вызывает ослабление опасного сигнала. Осуществляет модуляцию шунтирующий конденсатор, значение ёмкости которого напрямую влияет на коэффициент ослабления D опасного сигнала.
2. Анализ нелинейных свойств полупроводникового диода.
1) Соберём схему для исследования нелинейных свойств диода. Снимем осциллограмму, полученную при работе схемы (1V). Рисунок 2.1.
Рисунок 2.1 – Схема для исследования нелинейных свойств диода
2) Произведём анализ Фурье для входного сигнала (1V). Получим следующие значения, представленные на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 – Анализ Фурье для входного сигнала (1V)
3) Произведём анализ Фурье для выходного сигнала (1V). Получим следующие значения, представленные на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 – Анализ Фурье для выходного сигнала (1V)
4) Повторим исследования при значении напряжения источника 0.2V.
Рисунок 2.4 – Схема для исследования нелинейных свойств диода (0,2V)
5) Произведём анализ Фурье для входного сигнала (0,2V). Получим следующие значения, представленные на рисунке 2.5.
Рисунок 2.5 – Анализ Фурье для входного сигнала (0,2V)
6) Произведём анализ Фурье для выходного сигнала (0,2V). Получим следующие значения, представленные на рисунке 2.6.
Рисунок 2.6 – Анализ Фурье для выходного сигнала (0,2V)
7) Повторим опыт для другой модели диода, а именно D1N1199C, представленного на рисунке 2.7.
Рисунок 2.7 – Схема для исследования нелинейных свойств диода
8) В процессе выполнения заметим, что анализ Фурье для данного диода показал значения, равные значениям ранее рассматриваемого диода. Для 1 V:
Рисунок 2.8 Измерения D1N1199C 1V.
9) Также измерения совпали при значении напряжения источника 0.2V:
Рисунок 2.9 Измерения D1N1199C 0.2V.
10) Изучим нелинейные свойства биполярного транзистора. Схема представлена на рисунке 2.10.
Рисунок 2.10 Схема с использованием биполярного транзистора MPS6613
11) Проведём анализ Фурье для транзистора MPS6513. Значения входного сигнала не меняются, поэтому для каждого транзистора представим значения только выходного сигнала на разных напряжениях источника.
Рисунок 2.11 – Измерения биполярного транзистора MPS6613
12) Приведём анализ Фурье для транзистора MPQ2222. Значения входного сигнала не меняются, поэтому представим значения только выходного сигнала на разных напряжениях источника.
Рисунок 2.12 – Измерения биполярного транзистора MPQ2222
Вывод: Причиной нелинейных искажений является то, что диоды и транзисторы обладают нелинейной вольтамперной характеристикой. Эти искажения в свою очередь вызывают появление гармоник, которых нет во входном сигнале. Нелинейные искажения вызваны нарушениями пропорциональности напряжения на входе и выходе цепи.
3. Исследование способов защиты акустической информации от микрофонного эффекта электромеханического звонка.
1) Соберём схему в соответствии с заданием методических указаний. Рисунок 3.1.
Рисунок 3.1 – Модель электромеханического звонка телефонного аппарата
2) Снимем осциллограмму во время работы данной схемы.
Рисунок 3.2 – Осциллограмма модели электромеханического звонка телефонного аппарата
3) Произведём расчет коэффициента ослабления D опасного сигнала при использовании средств защиты по приведенной в части 1 лабораторной работы формуле.
В качестве значений величин будем использовать данные из осциллограммы. Данные представлены на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3 – Ослабление паразитного сигнала блоком диодной защиты
4) Переведём переключатель S1 в верхнее положение (моделирует снятую телефонную трубку) и снимем полученную осциллограмму.
Рисунок 3.4 – Прозрачность блока диодной защиты для полезного сигнала
5) Повторим данный опыт для другой модели диода BA157GP.
Рисунок 3.5 – Модель электромеханического звонка телефонного аппарата 2
6) Произведём расчет коэффициента ослабления D опасного сигнала при использовании данного диода:
7) Переведём переключатель S1 в верхнее положение (моделирует снятую телефонную трубку) и снимем полученную осциллограмму BA157GP.
Рисунок 3.6 – Прозрачность блока диодной защиты для полезного сигнала диод BA157GP
Вывод: В схеме используются два встречно включенных диода, имеющих вольтамперную характеристику (зависимость значение протекающего по диоду электрического тока от приложенного к нему напряжения). Такие диоды имеют большое сопротивление (сотни кОм) для токов малой амплитуды и единицы Ом и менее — для токов большой амплитуды (полезных сигналов), что исключает прохождение опасных сигналов малой амплитуды в телефонную линию и практически не оказывает влияние на прохождение через диоды полезных сигналов.