Технические характеристики генератора шума

Защита акустической (речевой) информации

Когда пассивные методы защиты не могут обеспечить необходимый уровень безопасности, применяют активные методы защиты, в частности, зашумление.

Для защиты помещений применяют генераторы шума и системы вибрационного зашумления, которые формируют шумовые, «речеподобные» и комбинированные помехи. Наиболее часто из шумовых используются следующие виды помех:

  • «белый» шум — шум с постоянной спектральной плотностью в речевом диапазоне частот;
  • «розовый» шум — шум с тенденцией спада спектральной плотности 3 дБ на октаву в сторону высоких частот;
  • шум с тенденцией спада спектральной плотности 6 дБ на октаву в сторону высоких частот;
  • шумовая «речеподобная» помеха — шум с огибающей амплитудного спектра, подобной речевому сигналу.

Наиболее эффективно информационный сигнал маскируют помехи, близкие к сигналу по спектральному составу.

Самые простые методы получения белого шума сводятся к использованию «шумящих» электронных элементов с усилением напряжения шума (различные диоды , транзисторы , лампы). Более совершенными являются цифровые генераторы шума, которые генерируют сложные колебания в виде временного случайного процесса, близкого по свойствам к процессу физических шумов. Цифровая последовательность двоичных символов в цифровых генераторах шума представляет собой последовательность прямоугольных импульсов с псевдослучайными интервалами между ними. Период повторения всей последовательности значительно превышает наибольший интервал между импульсами.

Средства создания акустических помех можно разделить на следующие виды:

  • генераторы шума в акустическом диапазоне;
  • устройства виброакустической защиты;
  • технические средства ультразвуковой защиты помещений.

Генераторы шума получили достаточно широкое распространение ввиду своей простоты и относительной дешевизны. Принцип защиты – маскировка непосредственно полезного информативного сигнала, чаще всего белым шумом с корректированной спектральной характеристикой. Следует отметить, что работа генератора шума может вызвать дискомфорт у людей, работающих в защищаемом помещении.

Наиболее эффективным активным средством защиты являются устройства виброакустической защиты. Данные устройства позволяют защититься от прослушивания с помощью проводных микрофонов, радиомикрофонов, электронных стетоскопов и т.п. Принцип защиты – внесение виброакустических шумовых колебаний в элементы конструкции здания. Типовая система виброакустической защиты состоит из генератора шума и 6-25 вибрационных излучателей. Дополнительно в состав системы могут включаться звуковые колонки (спикеры). Работает всё следующим образом. Генератор формирует шум в диапазоне звуковых частот. Передача колебаний шума на элементы конструкции производится с помощью пьезоэлектрических и электромагнитных вибраторов (излучателей) с элементами крепления. Так как уровень шума, создаваемого генератором, выше уровня речевого сигнала в твердых телах, но ниже уровня слышимости, этот тип зашумления целесообразно применять во всех случаях, когда существует возможность утечки с помощью структурного звука.

Рассмотрим систему акустических и вибрационных помех «Шорох-3» ( рис. 14.4). Система «Шорох-3» компании «Маском» пришла на смену популярных в России систем «Шорох-1М» и «Шорох-2М», производство которых на настоящий момент остановлено.

Система

Основные технические характеристики данной системы:

  1. число октавных полос в каналах – 6;
  2. число независимых каналов – 2 (на каждый блок);
  3. максимальная выходная мощность одного канала – не менее 5 В;
  4. время непрерывной работы системы без ухудшения основных характеристик – 24 часа.

Помеховый сигнал представляет собою шум с распределением плотностей вероятности мгновенных значений, соответствующим нормальному закону , со спектром частот от 175 до 11500 Гц.

Основные преимущества Шорох-3:

  • Соответствие параметров шумового сигнала требованиям нормативно-методических документов;
  • Постоянный контроль состояния нагрузки и уровня помехового сигнала;
  • Дистанционное включение и выключение системы по проводному или радио каналам связи и возможность голосового управления включением («акустопуск»);
  • Отсутствие каналов утечки информации за счёт акустоэлектрических преобразований в элементах системы;
  • Неограниченное расширение системы (увеличение модулей);
  • Применение широкого спектра вибровозбудителей и акустических излучателей;
  • Возможность оптимальной настройки системы с минимумом паразитных шумов в помещении.

Средство Шорох-3 имеет сертификат соответствия ФСТЭК России.

Рассмотрим также зарубежный виброакустический шумогенератор ANG-2000 (фирма REI, США). Внешний вид представлен на рисунке 14.5.

Виброакустических шумогенератор ANG-2000

ANG — 2000 генерирует равномерный нефильтруемый шум в полосе звуковых сигналов, регулирует уровень шумовой помехи и управляет акустическими датчиками OMS — 2000 и вибрационными датчиками TRN — 2000. К одному ANG — 2000 может быть подключено от 1 до 18 датчиков TRN — 2000 и OMS — 2000.

Акустический датчик OMS — 2000 генерируют «белый» акустический шум и используются для зашумления части помещения, например стола ведения переговоров. При этом громкость шума регулируется на AMG-2000. Виброизлучатель TRN – 2000 генерирует сплошную шумовую нефильтруемую вибропомеху на ограждающие конструкции, тем самым обеспечивая противодействие таким видам подслушивающих устройств как проводные микрофоны, вмонтированные в ограждающие конструкции, контактные или прокалывающие микрофоны, радиопередатчики, установленные в электрические розетки, а также лазерные и микроволновые системы съема информации с окон строительных конструкций. Технические средства ультразвуковой защиты помещений появились сравнительно недавно. Их отличительная особенность – воздействие на микрофонное устройство и его усилитель ультразвуковым сигналом с мощностью, достаточной для блокирования усилителя или возникновения значительных нелинейных искажений. Преимуществом данных устройств является их работа в ультразвуковом диапазоне, практически незаметная для человека.

Во время работы генераторов шума и устройств виброакустической защиты возникают паразитные шумы, которые нарушают нормальные условия труда и вносят определенную долю дискомфорта в защищаемом помещении. При этом увеличение мощности помехи приводит к увеличению мощности паразитного акустического шума. Поэтому одной из основных задач производителей «зашумляющей» техники является обеспечение соответствия параметров шумового сигнала требованиям нормативно-методических документов.

Подавление диктофонов

Диктофон является одним из наиболее популярных средств для съема информации. Это обусловлено простотой использования, малыми размерами и относительной дешевизной данных устройств. Поэтому в настоящее время вопрос подавления диктофонов часто выделяют в отдельную тему при рассмотрении способов защиты информации от утечки по акустическим каналам утечки.

Для подавления диктофонов используют генераторы мощных шумовых сигналов дециметрового диапазона частот. Эти сигналы воздействуют на микрофонные цепи и усилительные устройства диктофонов и записываются на диктофон вместе с полезными сигналами. Зона, в которой устройство может подавлять диктофоны, зависит от мощности излучения, свойств антенны и типа зашумляющего сигнала. Средний радиус зоны подавления – 5 метров, ширина сектора – 30-80 градусов.

Измерительные генераторы шума Г2

предназначен для использования в качестве источника электрического шумового сигнала с равномерным спектром

Генераторы шума типа Г2 предназначены для использования в качестве источника электрического шумового сигнала с равномерным спектром, нормальным распределением мгновенных значений напряжения и регулируемым в широких пределах уровнем выхода при исследовании статистических процессов нелинейных искажений трактов, прохождении сложных сигналов, проверке различных устройств на помехоустойчивость, при проведении статистических корреляционных и других видов измерений в акустике, гидроакустике, медицине и других областях. Часто генераторы Г2 используются в автоматизированных измерительных системах, соединение с приборами АИС осуществляется через КОП.

Измерительные приборы типа Г2 — это преимущественно генераторы отечественного производства, притом часто поставляются с хранения, поскольку многие сняты с производства.

Принцип работы генератора шума

Выходной сигнал задающего генератора шума ЗГ поступает на высокочастотный полосовой усилитель ПУ с линейной в широких пределах амплитудной характеристикой.

Смеситель См и гетеродин Гет используются в качестве переносчика спектра в область низких частот. Сигналы ЗГ шума и гетеродина одновременно подаются на входы смесителя. На выходе См будет присутствовать набор комбинационных частот nfг ± mfпу (m,n=0,1,2..).Частота гетеродина fг выбирается примерно равной средней частоте fпу полосового усилителя. В результате этого низкочастотные составляющие спектра будет группироваться вблизи нуля и частоты 2f.

С помощью фильтра низких частот ФНЧ выделяют составляющие спектра группирующиеся вблизи нулевой частоты.

В качестве выходных устройств применяют калиброванные частотно- скорректированные аттенюаторы Ат.

предназначены для использования в качестве источникаэлектрического шумового сигнала с равномерным спектром и нормальным распределением мгновенныхзначений напряжения. Современные цифровые генератор шума АКИП

Генераторы шума серии АКИП-3501 предназначены для использования в качестве источника электрического шумового сигнала с равномерным спектром и нормальным распределением мгновенных значений напряжения. Источник теплового шума и промежуточный усилитель, которые установлены в генераторе, обеспечивают характеристики гауссовского белого шума. Генераторы шума АКИП-3501 могут использоваться для моделирования шума спутниковой связи, чтобы получить соответствующие значения параметра «сигнал/ шум» (SNR), а также для имитации гауссовского белого шума в области СВЧ-радиосвязи и моделирования РЭА.

  • Диапазон частот шумового сигнала: до 415 МГц (АКИП-3501/1)/ 1,5 ГГц (АКИП-3501/2)/ 1,8 ГГц (АКИП-3501/3)
  • Источник-имитатор аналогового шума
  • Макс. выходной уровень: 0 дБ (АКИП-3501/1)
  • Минимальный шаг регулировки амплитуды 0,1 дБ (АКИП-3501/1)
  • Широкая область применения (ВЧ-тестирование, отладка распределенных систем связи)
  • Простота и удобство в эксплуатации
  • Малогабаритный
Читайте также  Тип генератора синхронный или щеточный

Компания Мир Приборов - поставка измерительных приборов, освещения

Интернет-магазин контрольно-измерительных приборов и освещения » Мир приборов «

Ознакомьтесь с нашим ассортиментом в каталоге

Решения для жизни и работы!

Представленная информация на сайте носит справочный характер и не является публичной офертой.
Технические параметры (спецификация) и комплект поставки товара могут быть изменены производителем без предварительного уведомления.

г. Санкт-Петербург , Комендантский пр., д. 4 к. 2,
стр. А, офис 0В2 , 197227
График работы с 9:30 до 19:00

Высокоэффективный генератор шума на базе стабилизатора напряжения

Генераторы шума используются не только как средства измерения для генерации сложных некоррелированных сигналов, но и как формирователи случайных процессов, например для генерации последовательности случайных чисел. Так, автор статьи использовал эти устройства в качестве узлов электронных музыкальных инструментов и генерации последовательностей случайных чисел для различных автоматов компании TCSJOHNHUXLEY [1, 2].

Как правило, если не брать во внимание программные методы синтеза шумовых сигналов, генераторы шума основаны на трех типах первичных источников шумового сигнала. Это обратносмещенные p-n-переходы биполярных транзисторов, стабилитроны или специальные шумовые диоды. Недостатком всех этих «традиционных» источников шума является низкий уровень шумового сигнала, а специальные шумовые диоды, несмотря на их неоспоримые достоинства по сравнению с остальными традиционными источниками шума, еще и весьма дороги. Для примера широко применяемый шумовой диод 2Г401В [3] имеет при нормальных климатических условиях гарантированную спектральную плотность напряжения 30 мкВ/√Гц. И это один из самых эффективных генераторов шума. В отличие от специально разработанных шумовых диодов уровень шума конкретного стабилитрона мало предсказуем и может быть определен только опытным путем [4].

Еще одним недорогим генератором шума, как это ни странно, являются компенсационные стабилизаторы напряжения. Причем в отличие от обратносмещенных p-n-переходов биполярных транзисторов и стабилитронов многие ИМС таких стабилизаторов и источников опорного напряжения нормируются как по спектральной плотности напряжения в полосе частот, так и по среднеквадратичному напряжению шума или размаху амплитуды напряжения шумов. Например, для ИМС LM2931-5.0 типовое среднеквадратичное напряжение шумов в диапазоне частот от 10 Гц до 100 кГц равно 500 мкВ (выходной конденсатор СOUT = 100 мкФ) [5].

Пример такого варианта исполнения генератора шума с использованием LM2931-5.0 как стабилизатора и источника шумового сигнала приведен в [6]. Однако и такие генераторы шума, хоть и выигрывают в стабильности и качестве генерации шума (в низкочастотном диапазоне он может быть приравнен к белому шуму), нуждаются в дополнительном усилителе, что приводит к удорожанию схемы в целом.

В ходе опытно-конструкторских работ автор статьи случайно обнаружил не описанный ранее феномен в поведении компенсационных генераторов, который позволяет получить значительно более высокий уровень среднеквадратичного напряжения шума. Этот эффект не был известен разработчикам компаний ON Semiconductor и Texas Instruments. (Это подтвердил автору статьи инженер компании по применению стабилизаторов напряжения Гонг Ксан (Gong Xun)). Соответственно, он не был учтен в руководящих материалах, и его не показывают программы компьютерного моделирования, например, такая мощная программа, как Multisim компании National Instruments.

Эффект характерен для любых ИМС компенсационных стабилизаторов напряжения и даже ИМС опорного напряжения, таких как ADR425ARZ.

Автор статьи проверял этот феномен на следующих ИМС: LM2931-5.0, L78L15ABU, SPX1117M3-L и т. д. Наилучший результат был получен на образцах ИМС LM2931-5.0, самый низкий уровень шумов дали образцы ADR425ARZ.

На рис. 1 представлена простая схема такого необычного генератора. Генератор в диапазоне не менее чем до 100 кГц производит шумовой сигнал со среднеквадратичным напряжением в сотни милливольт и не нуждается в дополнительных усилителях для большинства применений. ИМС стабилизатора напряжения обеспечивает одновременно генерацию шумов и питание всей схемы устройства (например, дополнительных фильтров, цепей управления, исполнительных цепей и т. п.). В отличие от схемы, представленной в [6], предлагаемая схема не требует подборки выходного конденсатора и не изменяет стандартную схему включения стабилизатора по выходу.

Схема простого генератора шума

Рис. 1. Схема простого генератора шума

В противоположность схеме [6] источник шума — это не выходная, а входная цепь стабилизатора напряжения DA1. Сопротивление R2 использовано как нагрузка для выделения шумового сигнала. При указанном номинале R2 среднеквадратичное напряжение шума на выходе схемы составляет около 800 мВ.

Номинал сопротивления R2 рассчитывается как:

Формула

где VIN — минимальное напряжение питания схемы (+12 В для примера на рис. 1); VS — максимальное выходное напряжение стабилизатора DA1 (VS = 5,19 В здесь и далее, согласно [5]); VDV — минимально допустимое падение напряжения на DA1 (VDV = 0,2 В); IOUT — максимальный ток нагрузки по шине +5 В (допустим, что от ИМС питается внешний фильтр с током потребления 2,5 мА); Iq — собственный максимальный ток потребления DA1 (Iq = 1 мА); VPN — ожидаемая максимальная амплитуда шумового сигнала (положим, VPN = 0,6 В).

Таким образом, в рассматриваемом варианте в качестве резистора для выделения шума можно использовать резистор номиналом 1,5 кОм. Для получения максимально широкого спектра шума величина емкости С1 должна быть минимально допустимой для используемого типа ИМС стабилизатора.

Еще одной особенностью схемы является цепь запуска DA1. Она необходима только лишь для ИМС типа LM2931-5.0. Дело в том, что согласно спецификации LM2931-5.0 при включении она в течение времени не менее 40 мс нуждается в начальном токе не менее чем 26 мА. В противном случае эта ИМС не будет функционировать должным образом. Начальный ток для инициации LM2931-5.0 обеспечивается каскадом на транзисторе VT1. Цепь запуска не требуется при использовании других типов стабилизаторов напряжения, например серии L78Lxx, SPX1117 и т. д. Но они, как показали исследования, генерируют меньшие уровни шумового напряжения.

В схему, представленную на рис. 1, можно включить дополнительный фильтр, который может быть запитан непосредственно от ИМС DA1. Если стабилизатор не имеет нагрузки, то в этом случае желательно нагрузить его на некоторое сопротивление, которое обеспечит при выключении разряд выходной емкости С3 и тем самым защитит стабилизатор от переполюсовки. Достаточным будет резистор номиналом 3,3 кОм. Фотография экрана осциллографа, показывающая характер шумов предлагаемой схемы, приведена на рис. 2.

Характер шума ИМС LM2931-5.0

Рис. 2. Характер шума ИМС LM2931-5.0 (Vp-p = 0,6 В, R2 = 1,2 кОм)

В качестве добавочного фильтра рекомендуется использовать фильтр на базе специализированной ИМС LTC1563-2CGN [7] производства Linear Technology Corp. Автор статьи неоднократно использовал эту микросхему, и ее работа не вызывала никаких нареканий. ИМС LTC1563-2CGN позволяет достаточно просто конфигурировать на ней фильтры высоких порядков без помощи внешних частотозадающих конденсаторов и с малым током потребления. Бесплатная программа для расчета фильтров выложена на сайте компании. Можно воспользоваться и другими техническими решениями, например программой Analog Filter Wizard от Analog Devices, Inc. [8].

В заключение предлагаем посмотреть на некоторые результаты исследований поведения ИМС стабилизаторов различных видов. Исследования проводились в одинаковых режимах:

  • разность напряжений на входе и выходе ИМС — 2,8 В;
  • ток нагрузки — 1,6 мА (или холостой ход);
  • сопротивление нагрузки для выделения шума — 1,5 кОм (620 Ом).

Испытывались экземпляры ИМС типа SPX1117M3-L (в режиме выходного напряжения 5 В), L78L15ABU и LM2931-5.0.

В результате исследований установлено, что образцы ИМС SPX1117M3-L дают напряжение шумов на уровне Vp-p = 0,2 В; L78L15ABU — Vp-p = 0,1 В; LM2931-5.0 — Vp-p = 0,8 В. При этом LM2931-5.0 давали наибольшую полосу спектра частот — не менее чем 100 кГц. Наименьшую полосу дали стабилизаторы L78L15ABU. Есть предположение, что наибольший уровень шума дают стабилизаторы с малым допустимым падением напряжения типа LDO (low-dropout regulator) и сверхмалым допустимым падением напряжения Very LDO.

Читайте также  Транзистор в генераторе синусоидальных колебаний

Сопротивление нагрузки для выделения шумового сигнала на его уровень влияет мало. Различие между уровнем шумового сигнала при изменении сопротивления с 1,5 кОм на 620 Ом было незначительным.

Наибольшее влияние оказывает разность между входным и выходным напряжением. Итак, можно утверждать:

1.13.2. Принцип действия генераторов шума

Не все методы защиты от утечки информации, которые актуальны при рассмотрении защиты помещения, будут эффективны при защите салона автомобиля. В качестве примера можно привести микрофоны, укомплектованные устройствами передачи информации по оптическому каналу в ИК-диапазоне длин волн.

Во-первых, они требуют очень тонкой настройки, что при оперативной разведке затруднительно, во-вторых, они требуют отсутствия помех на пути луча, что обеспечить на улицах города сложно. Также затруднительно использование лазерных микрофонов для снятия информации со стекол автомобиля (по тем же причинам).

Остаются микрофоны с передачей информации по радиоканалу, стетоскопы с передачей информации по радиоканалу, диктофоны и высокочастотное навязывание.

Как правило, среди генераторов шума наиболее популярны устройства, создающие «розовый» или «белый» шум (разумеется, шум нельзя видеть в цветовой гамме).

Для оценки разборчивости речи речевой диапазон целесообразно разбивать на полосы, имеющие одинаковый коэффициент (разборчивость речи). В непрофессиональных системах используют семь октавных полос. Погрешность в расчетах значительно зависит от вида шума и при словесной разборчивости 30–80 % составляет 1–2% для «речеподобной» помехи и 3–5% для «белого» и «розового» шума, а также 15 % для шума с тенденцией спада спектральной плотности 6 дБ на октаву в сторону высоких частот.

Результаты моделирования зависимости словесной разборчивости от интегрального отношения сигнал/шум в пяти октавных полосах на наиболее важном звуковом диапазоне (180-5600 Гц) при различном виде шумовых помех представлены на рис. 1.25.

Рис. 1.25. Зависимость словесной разборчивости W от интегрального отношения сигнал/шум q в полосе частот 180-5600 Гц: 1 – «белый» шум; 2 – «розовый» шум; 3 – шум со спадом спектральной плотности 6 дБ на октаву в сторону высоких частот;4 – шумовая «речеподобная» помеха

Критерии эффективности защиты речевой информации во многом зависят от целей, преследуемых при организации защиты, к примеру скрыть смысловое содержание или скрыть тематику разговора.

Процесс восприятия речи в шуме сопровождается потерями составных элементов речевого сообщения. Так, при прослушивании фонограммы перехваченного речевого сообщения (с использованием защиты) возможно установить факт наличия речи, но нельзя установить предмет разговора. Практический опыт показывает, что выяснить основное содержание перехваченного разговора невозможно при словесной разборчивости менее 60–70 %, а краткое содержание – при словесной разборчивости менее 40–50 %. При словесной разборчивости менее 20–30 % затруднено установление даже предмета ведущегося разговора.

В табл. 1.6 приведены значения отношения сигнал/шум в октавных полосах, при которых словесная разборчивость составляет 20 %, 30 % и 40 %.

Таблица 1.6. Значения отношений сигнал/шум, при которых обеспечивается требуемая эффективность защиты акустической информации

По результатам, приведенным в табл. 1.6, видно, что наиболее эффективными являются «розовый» шум и шумовая «речеподобная» помеха. При их использовании для скрытия тематики разговора необходимо обеспечить превышение уровня помех над уровнем скрываемого сигнала в точке возможного размещения датчика на 8, 8 и 9 дБ соответственно. Для «белого» шума и шума со спадом спектральной плотности 6 дБ на октаву это значение составляет соответственно 10 и 13 дБ.

Для выбора генератора виброакустического зашумления необходимо выяснить уровень фонового шума. К примеру, уровень шума вне салона автомобиля будет равен 30–35 дБ.

Среднее значение звукоизоляции для одинарного стекла или герметичной металлической двери равно 30 дБ.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Много шума из ничего (Much Ado About Nothing)

Много шума из ничего (Much Ado About Nothing) Комедия (1598)Действие происходит в городе Мессина на Сицилии. Гонец сообщает губернатору Леонато о прибытии в город после победоносного завершения войны дона Педро, принца Арагонского, со свитой. Рассказывая о сражении, посланец

Приоритета и прямого действия международного права принцип

Приоритета и прямого действия международного права принцип ПРИОРИТЕТА И ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ МЕЖДУНАРОДНОГО ПРАВА ПРИНЦИП — в конституционном праве ряда государств принцип, согласно которому общепризнанные принципы и нормы международного права являются составной

7. ПРИНЦИП НЕЗАВИСИМОСТИ. ПРИНЦИП ГЛАСНОСТИ

7. ПРИНЦИП НЕЗАВИСИМОСТИ. ПРИНЦИП ГЛАСНОСТИ Согласно ст. 4 Закона о прокуратуре прокуратура осуществляет свою деятельность независимо от федеральных органов государственной власти, органов государственной власти субъектов РФ, органов местного самоуправления, иных

Много шума из ничего (Much ado about nothing) Комедия(1598)

Много шума из ничего (Much ado about nothing) Комедия(1598) Действие происходит в городе Мессина на Сицилии. Гонец сообщает губернатору Леонато о прибытии в город после победоносного завер­шения войны дона Педро, принца Арагонского, со свитой. Рассказы­вая о сражении, посланец

Шум против шума

Шум против шума Помните, как старику Хоттабычу в самолете надоел шум двигателей и он попросту выключил их? Ничего хорошего из этого не вышло. Хорошо, что Волька уговорил мага сделать все, как было, до того, как самолет упал на землю. Ну а если серьезно, как укротить шум?

Стрельба без шума

Стрельба без шума Глуши, брат, глуши. Специальные операции, как правило, стараются проводить тихо. Поэтому такое большое значение получило применение оружия с глушителями. Их, эти самые глушители, иной раз делают даже самостоятельно. Например, в фильме "Брат" показано,

Вдали от шума городского

Вдали от шума городского Первоисточник — стихотворение (1834) русского поэта Федора Николаевича Глинки (1786—1880), которое стало словами широко популярной в России XIX в. песни «Не слышно шума городского»: Не слышно шума городского, На Невской башне тишина, И на штыке у

Много шума из ничего

Много шума из ничего С английского: Much ado about nothing.Название комедии (1600) Уильяма Шекспира (1564—1616), которое стало поговоркой в этом переводе Татьяны Львовны Щепкиной-Куперник (1874-1952).Иронически: о большом волнении, суете по незначительному поводу, о шумных, эмоциональных, но в

2.5.1. Принцип действия

2.5.1. Принцип действия В электрических сетях с двухсторонним питанием и в кольцевых сетях обычные токовые защиты не могут действовать селективно. Например, в электрической сети с двумя источниками питания (рис. 2.15), где выключатели и защиты установлены с обеих сторон

1.13. Генератор шума как средство защиты от несанкционированного съема информации («прослушки»)

1.13. Генератор шума как средство защиты от несанкционированного съема информации («прослушки») Для несанкционированного добывания информации обычно используется широкий арсенал технических средств, из которых малогабаритные технические средства отражают одно из

1.13.3. Генератор акустического «белого» шума

1.13.3. Генератор акустического «белого» шума Технически эффективным является применение активных средств виброакустического зашумления, которые обеспечивают высокую эффективность при относительно небольших материальных затратах и несложности установки.Устройство

2.1. Генератор шума на нескольких микросхемах

2.1. Генератор шума на нескольких микросхемах Ниже рассмотрим устройство широкополосного шумового генератора, оптимизированного для задач защиты от аудиохулиганов, слушающее радио/телепередачи на предельных уровнях громкости. При качественных транзисторах и

Технические характеристики генератора шума

Шумовым сигналом называется совокупность одновременно существующих электрических колебаний, частбты и амплитуды которых носят случайный характер. Типичным примером шумового сигнала являются электрические флуктуации. Генераторы шума вырабатывают шумовые измерительные радиотехнические сигналы с нормированными статистическими характеристиками.

Генераторы шума применяются в качестве источников флуктуационных помех при исследовании предельной чувствительности радиоприемных и усилительных устройств, в качестве калиброванных источников мощности при измерении напряженности поля или шумов внеземного происхождения, в качестве имитаторов полного сигнала многоканальной аппаратуры связи, для измерения нелинейных искажений и частотных характеристик радиоустройств с- помощью анализатора спектра с постоянной полосой пропускания.

Рис. 4-19. Упрощенная структурная схема генератора шумовых сигналов

Основным требованием к генераторам шума является равномерность спектрального состава шумового сигнала в возможно большей полосе частот, от до («белый» шум), а практически — от единиц герц до десятков гигагерц. Такой измерительный сигнал позволяет исследовать устройство или систему одновременно во всем диапазоне рабочих частот. В реальных генераторах «белый» шум получить невозможно, по для любого устройства, полоса пропускания которого во много раз меньше спектра шумового сигнала, последний можно считать «белым».

Читайте также  Адрес ооо ремонт генераторов

По диапазону генерируемых частот генераторы шума делятся на низкочастотные (20 Гц — 20 кГц и 15 Гц — 6,5 МГц); высокочастотные сверхвысокочастотные (500 МГц — 12 ГГц).

Обобщенная структурная схема генератора шума (рис. 4-19) состоит из источника шума ИШ, широкополосного усилителя и аттенюатора Измеритель выхода ИВ позволяет контролировать уровень выходного сигнала в единицах напряжения (иа низких частотах) или в единицах спектральной плотности мощности шума. К источнику шума предъявляются следующие требования: равномерность спектральной плотности мощности в заданной полосе частот; достаточное выходное напряжение (мощность) шумового сигнала; неизменность и воспроизводимость характеристик шума во времени и при изменении внешних влияний; заменяемость после истечения гарантийного срока работы без нарушения выходных параметров генератора. Наибольшее распространение в качестве источников шума получили резисторы, вакуумные

и полупроводниковые дноды, фотоэлектронные умножители и газоразрядные лампы.

Шум, возникающий в резисторе, обусловлен хаотическим тепловым движением электронов, которое прекращается только при абсолютном нуле. Среднеквадратическое значение напряжения шумового сигнала резистора Определяется еледующей формулой:

где постоянная Больцмана; температура, сопротивление резистора, Ом, при нормальной температуре эквивалентная полоса пропускания, в которой определяется напряжение, Гц.

Если нагрузить шумящий резистор другим, равным ему по сопротивлению, то на втором резисторе выделится мощность

Отсюда можно определить спектральную плотность мощности шума

Спектральная плотность мощности шума резистора при нормальной температуре равна Произведение удобно использовать в качестве единицы спектральной плотности мощности. Например, означает, что температура шумящего резистора в пять раз выше нормальной и спектральная плотность равна

Из выражения можно найти сопротивление резистора: отсюда следует, что активные элементы, в которых возникают шумы, можно замещать эквивалентным шумящим резистором, шумовое сопротивление которого при нормальной температуре равно:

Вакуумный диод, работающий в режиме насыщения, является источником шума вследствие случайного характера процесса термоэлектронной эмиссии. Среднеквадратическое значение шумового тока диода определяется известным выражением где заряд электрона ток насыщения, полоса пропускания устройства, на вход которого поступает ток насыщения диода, Гц. Вакуумные диоды, например типа генерируют шум в диапазоне частот Напряжение и уровень спектральной плотности мощности на выходе генератора регулируется изменением тока накала диода.

В качестве источника шума широко используются полупроводниковые диоды; низкочастотные и высокочастотные, работающие в диапазоне 20 Гц — 20 кГц и 60-80 МГц соответственно. Последние часто используются и в низкочастотных генераторах шума (путем гетеродинного переноса частот).

Газоразрядные трубки являются источниками шума в диапазоне сверхвысоких частот — от до Шум обусловлен беспорядочным движением электронов в ионизированном газе (плазме). Под влиянием приложенного электрического поля они движутся с высокой скоростью, поэтому мощность шума достигает относительно больших значений. Спектральная плотность мощности равна где — «электронная температура», зависящая от состава газа и его давления. Значение достигает нескольких десятков тысяч кельвинов.

Рассмотрим особенности построения генераторов шумовых сигналов в зависимости от диапазона частот.

Низкочастотный генератор шума строится по схеме прямого усиления шумовых сигналов, получаемых от полупроводникового диода в диапазоне Усиление сигнала осуществляется транзисторным усилителями, между которыми сключепы полосовые фильтры, формирующие поддиапазоны частот 250—3500 Гц и 40—12 000 Гц. Выходной усилитель мощности с переключаемой обратной связью обеспечивает выход сигнала на нагрузки 6, 60 и 600 Ом. Предусмотрен ступенчатый аттенюатор до и вольтметр, шкала которого проградуирована в среднеквадратических значениях напряжения. Неравномерность спектра «белого» шума не более

Низкочастотный генератор шума работающий в диапазоне видеочастот (15 Гц — 6,5 МГц), строится на принципе переноса спектра источника шума из области высоких частот в рабочий диапазон методом гетеродииироваиия. Источник шума — полупроводниковый диод вырабатывает шум в диапазоне частот до

Рис. 4-20. Генератор шумовых сигналов на вакуумном диоде: а — схема; конструкция

Полосовой усилитель с полосой соединен со смесителем, на второй вход которого подано напряжение гетеродина, работающего на частоте . В результате на выходе смесителя получаются два сигнала разностных частот, лежащих выше и ниже частоты гетеродина. Частотный диапазон каждого из них Оба сигнала суммируются и поступают на фильтры нижних частот, формирующие рабочие полосы поддиапазонов или Низкочастотные составляющие Гц подавляются в последующем видеоусилителе, с выхода которого сигнал поступает на ступенчатый аттенюатор и вольтметр. Выходное сопротивление 50 и 600 Ом. Выходное напряжение регулируется в пределах плавно и ступенями через при внешней нагрузке не менее

Высокочастотный генератор шума работает на насыщенном вакуумном диоде типа (рис. 4-20), заключенном в коаксиальную конструкцию, оканчивающуюся разъемом для соединения с нагрузкой. Этот генераторный блок соединен экранированными проводами с блоком питания и управления, в котором размещены стабилизированные источники питания цепи накала и цепи анода диода модулирующий генератор и миллиамперметр, шкала которого градуируется в единицах

Мощность шума диода где сопротивление резистора нагрузки диода, тепловым шумом которого можно пренебречь. Отсюда следует, что спектральная плотность мощности прямо пропорциональна току эмиссии диода:

Пределы регулирования реостатом накала диода выходной спектральной плотности мощности При необходимости уменьшения спектральной плотности между выходом генератора и входом исследуемого устройства включают аттенюаторы коаксиальной конструкции с одним значением ослабления. Выходное сопротивление генератора определяется диаметрами коаксиального разъема и в большинстве случаев равно 75 Ом.

Сверхвысокочастотные генераторы шумовых сигналов работают на газоразрядных трубках. Для частот от до это генераторы коаксиальной конструкции и с коаксиальными выходными разъемами, для частот выше волноводной конструкции. Генератор коаксиальной конструкции (рис. 4-21, а) представляет собой цилиндрическую металлическую камеру, в центре которой помещается газоразрядная трубка. Вокруг трубки располагается металлическая спираль, охватывающая столб плазмы и являющаяся элементом связи горящей трубки с коаксиальной линией.

Рис. 4-21. Генератор шумовых сигналов на газоразрядных трубках 1 — согласующий резистор; 2 — спираль связи; 3 — газоразрядная трубка; 4 — согласующая нагрузка; 5 — предельный волновод

Один конец спирали соединен с поглощающим (согласующим) резистором, второй — с выходным разъемом. Выходное сопротивление генератора определяется волновым сопротивлением коаксиальной линии, т. е. диаметром и шагом спирали, и составляет 50 или 75 Ом. Перекрытие по частоте ие превышает 4; спектральная плотность мощности шума не регулируется и указывается в паспорте генератора в пределах от 20 до Имеются генераторы со вторым выходом через направленный ответвитель; здесь спектральная плотность составляет

Генератор шума волноводной конструкции представляет собой отрезок прямоугольного волновода (рис. 4-21, б) с газоразрядной трубкой, пересекающей его широкую стенку под углом Такое расположение обеспечивает согласование горящей трубки с волноводом. Один конец отрезка волновода оканчивается стандартным фланцем для подключения внешней согласованной нагрузки, а в другом помещена клиновидная внутренняя согласующая нагрузка. Спектральная плотность мощности шума составляет Имеются генераторы со вторым выходом через направленный ответвитель; в этом случае спектральная плотность мощности равна Перекрытие по частоте не более 1,5. Анодный и катодный концы трубки выступают за пределы волновода и могут излучать шумовую мощность и создавать помехи. Для уменьшения этих помех концы трубки экранируются предельными волноводами,

В качестве образцовых генераторов шума в диапазоне СВЧ применяют тепловые генераторы, работающие при высокой или низкой

температуре. Источник шума представляет собой стержневой или клиновидный резистор, помещенный в коаксиальную или волноводиую линию, нагреваемый до 460 °С (733 К). При такой температуре спектральная плотность мощности составляет Для обеспечения постоянства температуры резистора применяется термостат с автоматическим управлением. В низкотемпературном генераторе резистор погружается в жидкий азот или гелий; спектральная плотность мощности азотного генератора гелиевого

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: