Отчёт по лабораторной высокочастотное навязывание. лб_1. Исследование способов защиты акустической информации от высокочастотного навязывания Ход работы
![]()
|
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 ![]() ![]() 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 ( ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 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. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
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. Диод — это двухполюсный электронный компонент, который проводит ток преимущественно в одном направлении (асимметричная проводимость); он имеет низкое (в идеале нулевое) сопротивление в одном направлении и высокое (в идеале бесконечное) сопротивление в другом. Данные свойства основаны на ассиметричной проводимости диодов. |