Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Системы сокрытия информации»




Скачать 73.12 Kb.
НазваниеПояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Системы сокрытия информации»
Дата публикации13.04.2014
Размер73.12 Kb.
ТипПояснительная записка
uchebilka.ru > Информатика > Пояснительная записка
Реферат скачан с сайта allreferat.wow.ua


Кодер-декодер речевого сигнала. Амплитудно-фазовое преобразование

Казанский государственный университет имени А.Н. Туполева Кафедра радиоэлектронных и квантовых устройств Кодер - декодер речевого сигнала Амплитудно - фазовое преобразование Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Системы сокрытия информации» Выполнили студенты . Руководитель работы Успехов в защите Казань 1997 Содержание1. Введение 32. Метод анализа устройств с АФК 43. Выбор четырехполюсника с АФК 64. Кодер на операционном усилителе с АФК 85. Расчет параметров микрофонного усилителя 146. Расчет усилителя низкой частоты 157. Схема кодирующего и декодирующего блоков 178. Аннотация 189. Литература 19Приложение 1 20 Введение Эффекты возникновения амплитудно-зависимых фазовых сдвигов в различных,работающих в нелинейных режимах, узлах приемно - усилительных трактовназывается «Амплитудно - фазовая конверсия» (АФК). АФК - от английского слова «conversion» - преобразование. По условиям эксплуатации большинства устройств в них должны бытьприменены специальные меры для устранения или ослабления АФК до значений,при которых показатели разрабатываемого устройства ухудшаютсянезначительно. Решение задачи сводится к созданию цепи, аргументыкомплексной функции, передачи которой остается постоянным в широкоминтервале изменений воздействующих на цепь факторов. Ясно, что на основеизвестных схемотехнических и конструктивно - технологических решений непредставится возможным создание такой цепи. Однако реальным являетсяустройство, фазо - инвариантное к изменениям амплитуды сигнала вограниченном интервале этих изменений и в конкретных условиях эксплуатации. В ряде случаев явление АФК является полезным и позволяет обеспечитьтребуемые показатели радиоэлектронной аппаратуры. В таких устройствахэффекты АФК принудительно необходимы, например, в модуляторах фазы, всистемах с предыскажением фазы и др. В данной работе применяется метод АФК для сокрытия речевой информациителефонного канала. Метод анализа устройств с АФК В теоретической радиотехнике известны различные методы исследования. Наиболее строгим методом, позволяющим описать устройство любого типа иоценить закономерности прохождения сигналов через него, является метод,основанный на решении нелинейных интегрально - дифференциальных уравнений,описывающих физику работы устройства. Получение решения поведениярассматриваемого устройства в широком интервале переменных, представляетсязатруднительным. Решения делаются для частных случаев и этот метод неуниверсален т.е. результаты решения не распространяются на другиеустройства. Менее строгим, но более общим является метод замены устройстваэквивалентным четырехполюсником с некоторыми характеристиками,свойственными рассматриваемому устройству. Данному четырехполюсникусоответствует определенная передаточная функция. Характеристики,определяющие передаточную функцию можно найти теоретически илиэкспериментально. При аналитическом исследовании цепей с АФК следуетиспользовать четырехполюсник, который отражает лишь основные чертыповедения устройства и не учитывает ряд побочных явлений, не играющихпринципиальной роли. (Л4) При воздействии квазигармонического колебания (1) на вход реального,т.е. нелинейного, четырехполюсника на его выходе появляется рядспектральных составляющих. Отличительной способностью цепей с АФК являетсяизменение фазы составляющих в зависимости от амплитуды входноговоздействия. [pic] (1) X(t), ((t) - изменяются по закону передаваемой информации Выходной сигнал представляется: [pic] (2) где Yn(t)- медленно изменяющиеся амплитуда n-й гармоники (n(t) - фаза гармоники Явление АФК сводится к тому, что (n(t) отличается от входной функции((t) не только на детерминированный угол (0, характеризующий фазовуюпостоянную устройства, но и на угол ([X(t)], зависящий от уровня входногосигнала: [pic] (3) Амплитуды выходного и входного сигналов связаны нелинейнойзависимостью: Yn(t)=Yn[X(t)] (4) отражающей амплитудную нелинейнейность Выражение (2) можно записать: y(t)=Y[X(t)]expinw0t (5) где Yn[X(t)]=Yn[X(t)]expi([X(t)] - комплексная амплитуда выходногосигнала, характеризующая комплексную нелинейность тех устройств, в которыхамплитудная нелинейность и АФК проявляются в главной мере при одних и техже уровнях входного колебания X(t). Устройства, в которых АФК пренебрежимомала, полностью характеризуется функцией Yn[X(t)], а устройства с АФК -функцией ([X(t)] (Л4). Выбор четырехполюсника с АФК Выберем в качестве четырехполюсников: -для кодера компрессор речевых сигналов; -для декодера экспандер речевого сообщения; Компрессор речевых сигналов действует по принципу усилителя снелинейной отрицательной обратной связью (ООС). Это означает, чтонелинейные элементы, сопротивление которых изменяется в соответствии суровнем усиливаемого сигнала, входят в цепь ООС, охватывающей как отдельныекаскады, так и усилитель в целом. Для обеспечения требуемого закона изменения коэффициента усиления,необходимо определенным образом выбрать способ включения нелинейныхэлементов и режимы их работы. Рассмотрим причины АФК в усилителях с нелинейной обратной связью. Наосновании известных соотношений: [pic] [pic] определяющих комплексный коэффициент усиления усилителя с обратнойсвязью. На рис.1 построена векторная диаграмма для случая гармоническогосигнала, позволяющая судить о закономерностях изменениях показанийусилителя в зависимости от глубины ООС. Рис.1 На рис.1 векторная диаграмма, определяющая коэффициент усиленияусилителя с ООС, здесь: [pic]; Кос - модуль коэффициента усиления; (ос-фазовый сдвиг,создаваемый усилителем с ООС. [pic]- не комплексный коэффициент усиления усилителя без ООС. ( -коэффициент передачи канала обратной связи, предполагаемой действительнойвеличиной, т.е. рассматривается усилитель с частотно-независимой ООС. Из диаграммы следует, что с увеличением глубины ООС, вносимыйусилителем фазовый сдвиг- уменьшается. [pic][pic] (7) Но поскольку в усилителе глубина ООС растет с увеличением уровнясигнала (компрессор): (=F2(Uвхм) (8) то связь фазового сдвига с изменением уровня входного сигнала приW=const: [pic] (9) В экспандере процесс изменения ООС обратный: [pic] (10) т.е. для малых амплитуд усиления мало, а для больших амплитуд усилениевелико. Кодер на операционном усилителе с амплитудно - фазовой конверсией Эквивалентная схема кодера (декодера) приведена на рис. 2 Рис.2 Коэффициенты усиления идеального усилителя: [pic] (11) Для кодера выберем: [pic] Z2=R1 Коэффициент передачи кодера: [pic] (12) Цепь с сопротивлением Z2 представлена на рис. 3. Сопротивление Rвводится для работы усилителя с малым уровнем сигнала. [pic] Для декодера берем: [pic] Рис. 3 Коэффициенты передачи декодера: [pic](13) Принципиальные схемы кодера и декодера a) Рис.4 б) а) кодер б) декодер Коэффициенты передачи для схемы рис.4 Кодер: [pic] Коэффициент передачи для декодера где: R3=R5; R4=R6; C1=c2 [pic] (19) Сопротивление R1 выбирается из max тока через диод [pic]Ig=IR1 IR1=Uвх/R1=R1=Uвх/IR1 при Ig=0.1 mA; Rg=26/0.1=260 Om; при Uвх=0.1B; R1=0.1/0.1=1 Kom; Выберем коэффициент в (15) К0=10, тогда R3=R1*K0=1.0*10=10Kom Выберем сопротивление R4=100 ом, от случайных больших воздействий напряжения защищающей диоды VD1 и VD2. Возьмем конденсатор С1 исходя из его реактивного сопротивления на частоте 300 Гц. Xc1=2(R4+Rgmin)=2(100+260)=720 Om [pic] Выберем ближайший номинал конденсатора С1: КМ6 - М750-25-0.68 10% Расчетные значения модуля и аргумента коэффициента передачи кодера,рассчитанные по программе Koder AFK, см. Приложение 1, приведены в таблице1. Таблица значений коэффициента передачи кодера от амплитуды входного сигнала, вычисленных по программе Koder AFK Таблица 1.|Uвх |К |FK,рад |Uвых ||0,001 |7,23 |-0,0072 |-0,008 ||0,011 |2,193 |-0,222 |-0,022 ||0,021 |1,398 |-0,442 |-0,028 ||0,031 |1,128 |-0,609 |-0,034 ||0,041 |1,003 |-0,733 |-0,04 ||0,051 |0,935 |-0,826 |-0,046 ||0,061 |0,894 |-0,897 |-0,054 ||0,071 |0,867 |-0,953 |-0,061 ||0,081 |0,849 |-0,997 |-0,068 ||0,091 |0,836 |-1,033 |-0,075 ||0,101 |0,826 |-1,063 |-0,082 | Таким образом: R2=R3=R5=10 Kom; R4=R6=100 Om; C1=C2=0.65 мкф; R1=R7=R8=1 Kom; DA1,DA2 - КР140УД14 Данная схема закрытия речевой информации в законченном виде приведенана рис.5 Рис.5 Структурная схема устройства закрытия речевой информации. Рис.6 Принципиальная схема кодера В точке а усилителя напряжение приблизительно равно 0, т.к. коэффициентусиления О.У. велико - 105. Для того, чтобы Ua=0 токи через R1 и цепь Rg,C, R приблизительно одинаковы. Входное сопротивление источника сигналавелико и ток в R1 не протекает. IR1=Irg,C,R (20) Напряжение на выходе кодера: [pic] (21) Ток I в формуле (21) при условии (20): I=Uвх/R1 (22) Перепишем выражение (21) с учетом (22) [pic] (23) рис. 7 Принципиальная схема декодера Для схемы на рис.7 Напряжение на входе, при Ua=0 [pic] (24) Решив уравнение (16) относительно I получим зависимость: I=F(Uвх.дек) (25) Выходное напряжение на выходе декодера рис. 7 : Uвых.дек=R1F(Uвх.дек)=R1I (26) Выходным напряжением декодера является напряжение кодера: Uвх.дек= Uвых.дек. Таким образом схема рис. 7 Решает обратную задачу нахождения тока от значения формул (25) и (26). На основании формул (22) и (26) выходное напряжение декодера: [pic] Расчет параметров микрофонного усилителя Выберем микрофон типа МД-62. Микрофон имеет параметры: Диапазон рабочих частот: 120-10000 Гц Номинальное сопротивление нагрузки: 250 Ом Чувствительность: 88 Дб Определим напряжение на нагрузке: 88Дб=80Дб+8Дб=6,31*10-3 Мощность в нагрузке: [pic] Определим коэффициент усиления микрофонного усилителя для нормальной работы кодера. Напряжение на входе кодера Uвх=0-1.1 В. [pic] Используем схему с двумя каскадами усиления, построенных на ОУ: К=К1К2=100(50=5000 Схема усилителя приведена на рис. 8 Рис. 8 Принципиальная схема микрофонного усилителя В данном усилителе применим ОУ типа КР140УД14 (л3) Сопротивление R1 определяется из условия согласования микрофона (номинальное сопротивление нагрузки) R1=250 Ом Сопротивление R2 определяется из коэффициента усиления каскада: R2=K(R1=100(250=25 кОм. Сопротивление R3: [pic] Номинальный ток нагрузки КР140УД14 Iн=20 мА; Максимальное входное напряжение микросхемы Uмах=13 В; Сопротивление в цепи нагрузки - R4 [pic] Сопротивление R5 при К=50 R5=K(R4=50(620=31 кОм Ближайшее сопротивление 30 кОм Сопротивление R6 = 620 Ом. Для декодерного блока рис. Микрофонный усилитель будет иметь такую же принципиальную схему, но в цепи обратной связи включают переменное сопротивление. Переменное сопротивление служит для изменения коэффициента усиления микрофонного усилителя декодера, чтобы получить уровень входных сигналов 0.082 В на входе декодера. Расчет усилителя низкой частоты Выберем громкоговоритель типа 0.5 ГД-11 с параметрами: (Л2) Полоса рабочих частот: 150 ( 7000 Гц; Сопротивление звуковой катушки : 5 Ом; Размеры: 102-50 мм; Масса: 150 гр. В качестве усилителя НЧ применим микросхему К174УН7 (Л3). Ее параметры: Рвых ( 4.5 Вт на нагрузке 4 Ом при напряжении питания 15 В. Схема включения микросхемы приведена на рис. 9 . Выходная мощность усилителя регулируется потенциометром R1. Конденсаторы: С1 = 100 пФ; С2 = 500 пФ; С3 = 100 пФ = С5; С4 = 2700 пФ; С6 = 510 пФ; С7 = 0.1 мкф; С8 = 100 пФ. Сопротивления: R1 = R3 = 100 Ом; R2 = 56 Ом; R4 = 1 Ом; R5 = 4 Ом. Рис. 9 Усилитель мощности К174УН7 схема электрическая, принципиальная. Аннотация В данной работе требовалось сконструировать устройство для кодирования и декодирования сигнала по принципу амплитудно - фазового преобразования. Данное (разработанная нами устройство) полностью отвечает данным требованиям. В частности прибор может быть подключен к телефонной линии и исключить возможность подслушивания телефонного разговора третьими лицами. У этого прибора - большое будущее т.к. многие деловые люди могут заинтересоваться данной разработкой. Литература 1. Амплитудно - фазовая конверсия /Крылов Г.М., Пруслин В.З., Богатырев Е.А. и др. Под ред. Г.М. Крылова. - М.: Связь, 1979.-256 с., ил. 2. Бодиловский В.Г., Смирнова М.А. Справочник молодого радиста. Изд. 3-е переработ. И доп. М.,»Высшая школа», 1975 г. 3. Цифровые и интегральные микросхемы: Справочник/ С.В. Якубовский, Л.Н.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др.; под ред. С.В. Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990.-496 с. Ил. 4. Фолкенбери Л.М. Применение операционных усилителей/ под ред. Гальперина, 1985 - 572 с. Приложение 1 Программа расчета коэффициента передачи кодера с АФК на операционном усилителе. 1 REM KODER AFK 10 R1= 20 R3= 30 R4= 40 C1= 50 F= 60 WC1= 70 FOR U=0.001 TO 0.11 STEP 0.01 80 RD=26E-3*R1/U 90 K0=R3/R1 100 A=RG+R4 110 B=1/WC1 120 C=RG+R3+R4 130 K=K0*SQR((A^2+B^2)/(C^2+B^2)) 140 FK=ATN(B/C)-ATN(B/A) 150 PRINT K; TAB 17; FK 160 NEXT U-----------------------КККос(кКос(ос(ос(1(1(ос(ос(к1/Кос1/К1/Кос1/КZ2Z1-+-Z3VD1R2R2CVD2RC1VD1R4VD2R3R1DA1R2VD3R8R6C2VD4DA2R5R7Umax=0.2mBUвых=0-0.082ВUвх=0-0.1B КодерУМ1A1ВА1BM1А) Кодирующий блокUвх=0-0.082ВUвых=0-1ВА2УМ2 ДекодерВА2ВМ2Б) Декодирующий блокRgCRR1 aR1aRCRgR2R5R1R4DADAR6R3R3C5UпитC1Вх1241UВЫХ8R1 К174УН79C651067С8C2R5R4C4R2C7C3

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Системы сокрытия информации» iconПояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Информатика»

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Системы сокрытия информации» iconПояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «информатика»

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Системы сокрытия информации» iconПояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Вычислительный практикум»

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Системы сокрытия информации» iconПояснительная записка к курсовой работе по дисциплине: «Алгоритмические...

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Системы сокрытия информации» iconПояснительная Записка к Курсовой Работе по Дисциплине «Информатика. Основы Программирования»

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Системы сокрытия информации» iconПояснительная записка к курсовой работе Тема: «кодирование и передача...

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Системы сокрытия информации» iconПояснительная записка к курсовой работе по дисциплине "Информатика"...

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Системы сокрытия информации» iconПояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «архитектура»...

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Системы сокрытия информации» iconПояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Моделирование систем»
Эвм. Проводится анализ этой системы и формализация ее в терминах q-схем, а также приведена программа моделирующего алгоритма и математическое...

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Системы сокрытия информации» iconПояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Объектно-ориентированное...
Целью работы является создание программной системы, которая реализует действия выполняемые пользователем почтового отделения с использованием...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<