Реферат: Разработка и исследование модели отражателя-модулятора (WinWord zip-1Mb)
Реферат: Разработка и исследование модели отражателя-модулятора (WinWord zip-1Mb)
задание на дипломную работу
реферат
Рассматривается модель переизлучающей системы в виде
электрического вибратора, параллельно входным зажимам которого включён
нелинейный элемент, осуществляющий модуляцию переизлучённой волны в
соответствии с законом изменения модулирующего напряжения, приложенного к этому
нелинейному элементу.
В качестве нелинейного элемента, в первом случае, используется
полупроводниковый диод, моделью которого является нелинейный резистор, во
втором – варикап, упрощенной моделью которого является нелинейная ёмкость.
Наличие нелинейного элемента, в общем случае, приводит к появлению в вибраторе
токов высших гармоник падающей волны, что приводит к излучению на кратных
частотах модулированных сигналов.
Задачей анализа является нахождение токов основной и высших
гармоник вибратора, позволяющих рассчитать параметры модуляции, как первой, так
и высших гармоник тока, а также средние амплитуды напряжённости поля в точке
приёма каждой из гармоник.
Для выполнения анализа предложена модель вибратора в виде
электрической цепи. Эта модель справедлива, в первом приближении, как для
основной, так и для высших гармоник тока вибратора. Таким образом,
электродинамическая задача сводится к задаче анализа нелинейной электрической
цепи, решение которой предполагается выполнить с применением ПЭВМ.
Содержание
задание на дипломную работу......................................................................... 2
реферат............................................................................................................................. 3
Содержание................................................................................................................... 4
ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................................................... 5
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ОТРАЖАТЕЛЯ – МОДУЛЯТОРА............................. 7
1.1. Физические принципы работы............................................................................ 8
1.2. Некоторые сведения о работе сотовой связи GSM.
Основные параметры зондирующего сигнала................................................................................................................................ 8
1.3. Основные параметры модулирующего сигнала............................................ 9
2. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ДАННОЙ ТЕМЕ................................................... 11
2.1. Распределение тока по вибратору.................................................................... 11
2.2. Расчёт входного сопротивления вибратора................................................... 12
2.3. Диаграмма направленности симметричного вибратора............................. 16
2.4. Схема замещения нелинейного резистора..................................................... 19
2.5. Схема замещения нелинейной ёмкости......................................................... 19
3. СОСТАВЛЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОТРАЖАТЕЛЯ – МОДУЛЯТОРА 20
3.1. Построение математической модели вибратора.......................................... 22
3.1.1. Анализ возможного вида схемной функции.............................................. 22
3.1.2. Построение схемной функции...................................................................... 24
3.1.3. Нахождение коэффициентов схемной функции........................................ 25
3.1.4. Синтез электрической цепи............................................................................ 25
3.2. Составление математической модели модулирующей части.................. 26
3.3. Построение общей математической модели отражателя –
модулятора 27
4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МОДУЛЯТОРА НА ДИОДЕ................................. 28
5. МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВА НА ПЭВМ.................................................... 34
5.1. Исходные данные для программы................................................................... 34
5.2. Схема эксперимента........................................................................................... 35
5.3. Блок-схема программы...................................................................................... 35
5.4. Результаты работы программы......................................................................... 36
6. РАСЧЁТ МОЩНОСТИ СИГНАЛА НА ВЫХОДЕ ПРИЁМНОЙ АНТЕННЫ... 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................................. 40
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК............................................................................ 42
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Основные расчётные формулы для вычисления
коэффициентов.............................................................................................................................................. 43
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.............................................................................................................. 44
перечень документов дипломной работы.............................................. 74
ВВЕДЕНИЕ
Информация – это, во-первых, знание относительно нового типа,
пригодное для дальнейшего использования, во-вторых, знание, производство,
хранение и применение которого действительно становится всё более важной для
общества, деятельность которого порождает соответствующие ему технико-организационные
структуры. Одной из таких структур являются организации, занимающиеся
несанкционированным получением информации, с целью извлечения прибыли, т.е.
шпионажем.
На органы
разведки возлагаются задачи по контролю за соблюдением государственных и военных
тайн, выявлению незаконной экономической практики и действий, наносящих ущерб
государственным интересам, выполнению экономических соглашений, по оценке
запасов сырьевых ресурсов, возможных прорывов в технологии.
Аналогично
разведслужбам сбором информации, только в более скромных масштабах, занимаются
практически все корпорации, так как это является непременным условием их
выживания в жёсткой конкурентной борьбе.
Целью
данной работы является моделирование системы перехвата речевой информации с
помощью отражателя – модулятора, которая реально используется или может быть
использована в России.
Система является полуактивным отражателем – модулятором,
работающим на частотах портативных абонентских станций сотовой связи. Основой
системы является полуволновой вибратор (для зондирующего сигнала), в котором
параллельно зажимам подключён варикап или диод, с параллельно или
последовательно включённым микрофоном (рис 1.1). Напряжение с микрофона меняет
ёмкость варикапа или сопротивление диода, тем самым, изменяя входное
сопротивление вибратора, следовательно, амплитуду и фазу отражённой волны при
зондировании вибратора внешним электромагнитным полем. Размеры вибратора и
параметры согласующих элементов системы подобраны, таким образом, что вся
система резонирует на внешнее излучение частот сотовых станций и кратных им.
Рис
1.1. Структура системы перехвата.
Главное достоинство такого вида модулятора – невозможность
обнаружения при отсутствии внешнего облучения.
В соответствии с постановкой задачи необходимо рассчитать
зависимость параметров модуляции отражённого сигнала на кратных гармониках от
мощности зондирующего сигнала как функцию расстояния от источника зондирующего
сигнала до вибратора и от вибратора до приёмника. При этом необходимо учесть
возможность экранировки пространства между источником зондирующего сигнала и
отражателем – модулятором.
1. ОБЛАСТЬ
ПРИМЕНЕНИЯ ОТРАЖАТЕЛЯ – МОДУЛЯТОРА.
Отражатель – модулятор, в том или ином исполнении, используется
достаточно давно для перехвата речевой информации. Принцип работы основан на
зависимости параметров нелинейного элемента от состояния воздушной среды,
которое в свою очередь определяется наличием в окружающем пространстве звуковых
волн. С помощью звуковых волн люди общаются между собой, поэтому именно в
канале связи «человек – воздушное пространство - человек» происходит перехват
информации с помощью отражателя - модулятора.
Отражатель – модулятор (закладка) размещается в помещении, где
происходят интересующие разведывательную сторону разговоры. При этом закладка
может быть специально создана, или представлять собой устройство,
непреднамеренно расположенное в помещении, с ярко выраженной нелинейностью,
параметры которой значительно зависят от звуковых колебаний, например,
радиоприёмник с воздушным конденсатором.
Почему отражатель – модулятор получил широкое применение при
несанкционированном доступе к речевой информации? Наверное, первое его
достоинство состоит в возможности съёма информации с помещения, куда нет
прямого доступа, а с помощью высокочастотного навязывания этот доступ получить
можно. В этом случае мы видим пример использования какого-либо предмета или
устройства в качестве отражателя модулятора. Бывают случаи, когда мы всё-таки
можем получить доступ на короткий промежуток времени, тогда появляется случай сделать
в помещении ранее изготовленную закладку. Эта закладка обладает преимуществом,
поскольку её параметры соответствуют оптимальным для перехвата.
С развитием этой области, подобной утечке информации появились
адекватные меры противодействия, из-за её плохой скрытности, связанной с
необходимостью значительного облучения помещения высокочастотным сигналом
(зондирующий сигнал). Зондирующий сигнал может быть легко обнаружен
стандартными методами регистрации электромагнитного поля. Обеспечить
необходимую скрытность помогло предложение, заключающиеся в применении
электромагнитных волн, используемых в системах сотовой связи, в качестве
зондирующего сигнала.
Рассмотрим физические принципы работы отражателя – модулятора.
Специально созданная закладка представляет собой антенну –
вибратор, к входным зажимам которого подключен нелинейный элемент (варикап,
диод и т.п.) и микрофон или стетоскоп. Электродвижущая сила, возникающая на
концах микрофона или стетоскопа, меняет параметры нелинейного элемента.
Подразумевается, что входное сопротивление закладки согласовано
на частоте зондирующего сигнала с сопротивлением модулирующего звена. Это
условие является необходимым для максимальной передачи энергии зондирующего
сигнала, в энергию отражённых сигналов с частотами, кратными частоте
зондирующего. Итак, закладка облучается высокочастотным гармоническим сигналом,
поскольку её сопротивление согласовано с сопротивлением модулирующей части, то
половина энергии падающей электромагнитной волны, остаётся в вибраторе
(антенне), т.е. излучается обратно, а вторая половина поглощается в
модулирующей части [1].
Главным элементом модулирующей части является нелинейность. Из
теоретических основ радиотехники известно, что при прохождении гармонического
сигнала через нелинейную цепь, спектр выходного сигнала обогащается
гармониками, с частотами кратными входному. В модулирующей части появляются
гармоники основной частоты, причём, если параметры нелинейного элемента зависят
от состояния внешнего воздушного пространства, то и параметры этих гармоник
(амплитуда и фаза) зависят от звуковых колебаний распространяющихся в воздушном
пространстве. Поскольку модулирующая часть представляет собой двухполюсник, то
токи с кратными частотами начинают протекать в вибраторе. Отсюда следует, что
токи частот, кратных основной (и чьи параметры зависят от звуковых колебаний,
распространяющихся в подслушиваемом помещении), излучаются в свободной
пространство, поэтому существует возможность их приёма и обработки.
В соответствии с рекомендацией СЕРТ 1980 г., касающейся
использования спектра частот подвижной радиосвязи в диапазоне частот 890 – 960
МГц, стандарт GSM на цифровую общеевропейскую (глобальную) сотовую систему
подвижной связи предусматривает работу передатчиков в двух диапазонах частот:
890 – 960 МГц (для передатчиков подвижных станций - MS), 935 – 960 МГц (для
передатчиков базовых станций - BTS).
В стандарте GSM выбрана гауссовская частотная манипуляция с
минимальным частотным сдвигом (GMSK). Обработка речи осуществляется в рамках
принятой системы прерывистой передачи речи (DTX), которая обеспечивает
включение передатчика только при наличии речевого сигнала и отключение
передатчика в паузах и конце разговора.
В табл. 1.1. сведены основные сведения о системе сотовой связи
GSM [3].
Таблица 1.1.
Основные характеристики стандарта GSM
Частоты передачи подвижной станции
и приёма базовой станции, МГц |
890 – 915 |
Частоты приёма подвижной станции и
передачи базовой станции, МГц |
935 – 960 |
Дуплексный разнос частот приёма и передачи, МГц |
45 |
Скорость передачи сообщения в радиоканале, кбит/с |
270, 833 |
Ширина полосы канала связи, кГц |
200 |
Максимальное количество каналов связи |
124 |
Максимальное количество каналов, организуемых в
базовой станции |
16 – 20 |
Вид модуляции |
GMSK |
Индекс модуляции |
ВТ 0,3 |
Ширина полосы предмодуляционного гауссовского
фильтра, кГц |
81,2 |
Количество скачков по частоте в секунду |
217 |
Временное разнесение в интервалах
TDMA кадра (передача/приём) для подвижной станции |
2 |
Вид речевого кодека |
PRE/LTP |
Максимальный радиус соты, км |
До 35 |
Для исследования отражателя - модулятора речевой сигнал (модулирующее
колебание) берётся в виде гармонического колебания с частотой 3 кГц. Это
обусловлено отсутствием применения каких-либо особенностей человеческой речи
при перехвате информации данным способом.
2.
ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ДАННОЙ ТЕМЕ
Для моделирования отражателя – модулятора необходимо
проанализировать литературу по этой теме. Из-за закрытости этой темы,
литературу на прямую связанную с ней, найти трудно, поэтому приходится
рассматривать моделирование элементов отражателя- модулятора по отдельности. Первый
элемент, который мы рассмотрим, будет симметричный вибратор.
Все основные характеристики симметричного вибратора
определяются размерами провода вибратора и распределением тока вдоль него.
Поэтому расчёт симметричного вибратора начинается с выяснения закона
распределения тока.
Страницы: 1, 2, 3, 4
|