Лабораторная работа №.5 «Изучение средств блокирования работы мобильной связи. Изучение микрофонов»

Цель работы

• Изучить средства блокирования работы мобильной связи;

• Изучить различные разновидности микрофонов.

Общие положения

а) Изучение средств блокирования работы мобильной связи

В лабораторной работе средства блокирования мобильной связи будут рассмотрены на примере прибора «Мозаика-3» (рисунок 15). Его описание приведено ниже.

Рисунок 15 – «Мозаика - 3»

Изделие 'Мозаика-3' предназначено для блокирования работы подслушивающих устройств, использующих каналы систем мобильной связи стандартов GSM-900/1800, E-GSM, AMPS/DAMPS, CDMA, NMT-450 и блокирования работы телефонов названных систем мобильной связи в пределах выделенных помещений, предназначенных для ведения переговоров, проведения совещаний. Используется в целях предотвращения утечки информации за пределы выделенного помещения через подслушивающие устройства указанного выше типа, через включенный телефон мобильной связи, а также для обеспечения рабочей обстановки во время проведения переговоров, совещаний.

Отличительные особенности:

Изделие излучает в диапазоне работы систем мобильной связи, мощность излучения в других диапазонах незначительна. Изделие имеет небольшую мощность излучения (меньше мощности мобильных телефонов!), блокирование каналов систем мобильной связи осуществляется за счёт применения специального вида модуляции. Изделие не оказывает влияния на работу других технических средств: бытовой электронной техники (теле-, видео-, аудио-, и др.), компьютеров, оргтехники.

Зона эффективного действия изделия зависит от расстояния до ближайшей базовой станции сети мобильной связи и составляет от 3 до 15 м. Для регулировки мощности излучения (для установки оптимальной мощности в зависимости от площади защищаемой территории) имеется регулятор на лицевой панели изделия. Для охвата большей площади необходимо использовать несколько изделий, разнесенных по защищаемой территории.

Изделие конструктивно исполнено в виде законченного блока в пластмассовом корпусе, имеет небольшие габариты и возможность дистанционного отключения режима 'Излучение' с помощью системы проводного ДУ. Технические характеристики «Мозаики 3» представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики «Мозаики 3»

Наименование показателя	Значения
	Диапазон 1	Диапазон 2	Диапазон 3
1. Диапазон рабочих частот	462-468 МГц	860-960 МГц	1805-1880 МГц
2. Мощность излучения	не более 400 мВт/диапазон
3. Радиус действия	3 - 15 м (зависит от расстояния до ближайшей базовой станции)
4. Питание изделия	от сети 220 В

б) Изучение микрофонов

Микрофон — устройство, позволяющее преобразовывать звук в электрический сигнал и служащее первичным звеном в цепочке звукозаписывающего тракта.

Типы микрофонов:

• Динамический микрофон;

• Конденсаторный микрофон;

• Электретный микрофон;

• Угольный микрофон.

Динамический микрофон — наиболее распространенный тип конструкции микрофона. Он представляет собой мембрану, соединённую с лёгкой катушкой индуктивности, которая помещена в сильное магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом. Колебания давления воздуха (звук) воздействуют на мембрану и приводят в движение катушку. Когда катушка пересекает силовые линии магнитного поля, в ней наводится ЭДС индукции. ЭДС индукции пропорциональна как амплитуде колебаний мембраны, так и частоте колебаний.

Динамический микрофон практически аналогичен по конструкции динамической головке (динамику, громкоговорителю). Это, в сущности, «обращение» динамика: вместо подачи напряжения на катушку динамика для создания звука, мы снимаем с этой катушки напряжение, созданное внешним звуком. В ранней радиолюбительской практике динамики нередко использовались в качестве динамического микрофона. Конечно, настоящий динамический микрофон конструктивно несколько отличается от динамика: у него другая конструкция мембраны, катушка содержит большее количество витков и намотана гораздо более тонким проводом.

В отличие от конденсаторных, динамические микрофоны не требуют фантомного питания.

Конденсаторный микрофон представляет собой конденсатор, одна из обкладок которого выполнена из эластичного материала (обычно полимерная плёнка с нанесённой металлизацией), которая при звуковых колебаниях изменяет ёмкость конденсатора. Если конденсатор заряжен, то изменение ёмкости конденсатора приводит к изменению напряжения, которое и является полезным сигналом с микрофона. Для работы такого микрофона между обкладками должно быть приложено поляризующее напряжение (обычно 48 вольт). Конденсаторный микрофон имеет очень высокое выходное сопротивление. В связи с этим, в непосредственной близости к микрофону (внутри его корпуса) располагают предусилитель с высоким (порядка 1 ГОм) входным сопротивлением, выполненный на электронной лампе или полевом транзисторе. Как правило, напряжение для поляризации и питания предусилителя подаётся по сигнальным проводам (фантомное питание).

Конденсаторные микрофоны обладают весьма равномерной амплитудно-частотной характеристикой и обеспечивают высококачественное звучание, в связи с чем широко используются в студиях звукозаписи, на радио и телевидении. Недостатками их являются высокая стоимость, необходимость во внешнем питании и высокая чувствительность к ударам и климатическим воздействиям — влажности воздуха и перепадам температуры, что не позволяет использовать их в полевых условиях.

Существует тип конденсаторного микрофона — электретный микрофон, который свободен от большинства перечисленных недостатков.

Принцип действия электретного конденсаторного микрофона основан на способности некоторых диэлектрических материалов (электретов) сохранять поверхностную неоднородность распределения заряда в течение длительного времени.

Тонкая плёнка из гомоэлектрета помещается в зазор конденсаторного микрофона (т.е. конденсатора, у которого одна из обкладок (мембрана) имеет возможность перемещаться под действием внешнего акустического сигнала) либо наносится на одну из обкладок. Это приводит к появлению некоторого постоянного заряда конденсатора. При изменении ёмкости вследствие смещения мембраны на конденсаторе появляется переменное напряжение, соответствующее акустическому сигналу.

В отличие от динамических микрофонов, имеющих низкое сопротивление катушки (несколько Ом, кОм), электретный микрофон имеет очень высокое сопротивление (несколько сотен кОм или МОм), что вынуждает подключать их к усилителям с высоким входным сопротивлением. В конструкцию некоторых электретных микрофонов входит предусилитель («преобразователь сопротивления», «согласователь импеданса») на полевых транзисторах или на миниатюрных радиолампах с выходным сопротивлением в единицы кОм. Однако, такие микрофоны требуют внешнего источника электропитания.

Угольный микрофон — один из первых типов микрофонов. Угольный микрофон содержит угольный порошок, размещённый между двумя металлическими пластинами и заключённый в герметичную капсулу. Стенки капсулы или одна из металлических пластин соединяется с мембраной. При изменении давления на угольный порошок изменяется площадь контакта между отдельными зёрнышками угля, и, в результате, изменяется сопротивление между металлическими пластинами. Если пропускать между пластинами постоянный ток, напряжение между пластинами будет зависеть от давления на мембрану.

Любой микрофон состоит из двух систем: акустико-механической и механоэлектрической.

Свойства акустико-механической системы сильно зависят от того, воздействует ли звуковое давление на одну сторону диафрагмы (микрофон давления) или на обе стороны, а во втором случае от того, симметрично ли это воздействие (микрофон градиента давления) или на одну из сторон диафрагмы действуют колебания, непосредственно возбуждающие ее, а на вторую — прошедшие через какое-либо механическое или акустическое сопротивление или систему задержки времени (асимметричный микрофон градиента давления).

Большое влияние на характеристики микрофона оказывает его механоэлектрическая часть.

Первым получил распространение угольный микрофон, который и до сих пор используют в телефонии. Действие его основывается на изменении сопротивления между зернами угольного порошка при изменении давления на их совокупность.

Порядок выполнения

а) Изучение средств блокирования работы мобильной связи:

1) Подключите прибор к сети.

2) Включите выключатель на передней панели.

3) Проверьте уровень сигнала на сотовом телефоне.

4) Проверьте дальность действия прибора. Результаты отразите в таблице. Постройте график.

5) Сделайте сравнительный анализ аналогов изучаемого прибора (не менее 5). Результаты отразите в таблице.

б) Изучение микрофонов:

1) Изучите устройство описанных выше микрофонов. Опишите принцип их работы в отчете.

2) Сравните качество звучания разных типов микрофонов. Сделайте выводы.

Контрольные вопросы

а) Какие средства блокирования мобильной связи вы знаете? Назовите основные их характеристики.

б) В каких сферах жизни используются различные типы микрофонов. Почему?

в) Что представляет собой динамический микрофон?

г) Что представляет собой угольный микрофон?

д) Из каких двух систем состоит любой микрофон?