Повітряне середовище поширення мовних сигналів

Характеристики середовищ поширення мовної інформації в каналах її витоку

Канали витоку мовної інформації при передаванні лініями зв’язку

Наразі для організації абонентського зв’язку використовують, в основному, КХ, УКХ, радіорелейні, тропосферні та космічні канали зв’язку, телефонний радіозв’язок, кабельні та оптоволокняні лінії. В залежності від виду каналу зв’язку, канали перехоплення поділяють на електромагнітні, електричні, індукційні.

Електромагнітнівипромінювання передавачів засобів зв’язку, модульовані інформаційним сигналом, перехоплюються засобами радіорозвідки.

Такий канал широко використовується для прослуховування приміщень, де ведуться розмови з використанням мобільних телефонів, або якщо використовуються радіорелейні та супутникові засоби зв’язку.

Електричні канали перехоплення інформації, котра передається через лінії зв’язку, передбачають безпосередньо підключення апаратури перехоплення до цієї лінії. Найпростіше підключення – паралельне. Часто використовують, також, пристрої узгодження. Найчастіше контактний спосіб використовують для підключення до коаксіальних ліній, або НЧ кабелів зв’язку.

Якщо в кабелі підтримувати підвищений тиск повітря для фіксації порушення цілісності оболонки, використовують пристрої компенсації тиску.

Якщо перехоплення здійснюється від телефонної лінії з використанням радіопередавача для передавання даних до станції спостереження, такий пристрій називають телефонним закладним пристроєм.

Індукційний канал передбачає безконтактне знімання інформації з провідних ліній зв’язку за рахунок створення навкруги провідної лінії електромагнітного поля з переважно магнітною складовою при проходженні струмів від мовного сигналу через дроти. Індукційні давальники (індуктори) краще працюють з симетричними ВЧ кабелями.

Наразі індуктори можуть перехоплювати сигнали кабелів навіть з екранованих кабелів з відстані 1-10 мм.

При цьому сигнал перехоплення можна отримати при наявності кабелю вміщеного в металеву броньовану ізоляцію з сталевої стрічки або електричний екран. Іноді для безконтактного перехоплення використовують рамкові електричні НЧ антени, але при наявності на дротах електричних екранів такі антени не є ефективними.

Індукційні датчики частіш використовують для знімання сигналів з симетричних кабелів як НЧ, так і ВЧ.

Як було зазначено раніше у випадку, коли джерелом інформації є голосовий апарат людини як первинне джерело акустичних коливань, тоді інформація поширюється у вигляді хвиль стиснення та розрідження у повітрі, тобто продовжних хвиль.

Джерелом звуку може бути будь-яке тіло що коливається. Швидкість поширення звуку залежить від пружних властивостей середовища поширення. У повітрі, як і будь якому іншому газовому середовищі, - від відношення теплоємності с_р при сталому тискові до теплоємності с_v при сталому об’ємі χ= с_р/ с_v, а також від щільності газу ρ (кг/м³) та тиску Р (Н/м²).

с = √(χ •Р/ ρ)

У повітрі при температурі 15⁰С швидкість звуку дорівнює 340 м/c. При інших температурах:

с= 331,3√(1+αt) м/c

де α=1/273 – коефіцієнт розширення газу, t – температура за Цельсієм.

Таким чином, при збільшенні температури швидкість підвищується. В різних газах швидкість звуку різна.

Гучність звуку є величиною енергії, котра переноситься звуковою хвилею через площадку 1 см² за 1 секунду, і це є силою (інтенсивністю) звуку (Вт/м²). Загасання звуку здійснюється пропорційно квадрату відстані від точкового джерела.

Якщо звук поширюється в трубі (коридорі), він практично мало загасає. Діапазон, у котрому людина сприймає звук за потужністю складає 10^-6-10⁶ мкВт/м². Особливість сприйняття звуку людиною полягає у тому, що якщо інтенсивність (сила) звуку підвищується в геометричній прогресії, то інтенсивність (гучність) сприйняття людиною підвищується в арифметичній прогресії. Тобто, гучність для людського вуха пропорційна десятинному логарифму фізичної інтенсивності.

Для порівняння інтенсивності звуків користуються величиною бел. Якщо інтенсивність (сила) одного звуку в 10 разів більша за інший, тоді рівень такого звуку на 1 бел вищий за інший. За нуль є прийнятим поріг чутливості людини - 10^-6 мкВт/м². Поріг людської розбірливості звуків складає десяту частину бела, тобто децибел.

Довжина звукової хвилі залежить від швидкості розповсюдження звуку в середовищі. Для прикладу: с_{повітря}= 340 м/с ; с_води= 1490 м/с; с_{цеглини}=2300 м/с; с_бетон=3700 м/с; с_сталь=5200 м/с.

Вимірювання тиску Р, котре створює звукова хвиля, здійснюється в Паскалях [Па]. Один Па це тиск, котрий створюється силою в 1Н, діючою на площу 1м. Тобто: Р = 1Н/1м² = 1 Па =1/100000 Атм.

Прийнято проводити вимірювання у відносних одиницях, децибелах [дБ]. L_дБ=20lg(P/P₀), де Р₀=2•10^-5 Па Ця величина відповідає мінімальному звуковому тиску, котрий сприймається людським вухом. Смугу частот звукової хвилі прийнято вимірювати в октавах. Октавою є смуга частот, у котрій верхня гранична частота в 2 рази більша нижньої: ∆f = f_в-f_н=1 окт, при f_в=2 f_н

Центральні частоти стандартних октавних смуг відповідають такому ряду:

2, 4, 8, 16, 31.5, 63, 125, 250, 500 [Гц], 1, 2, 4, 8, 16 [кГц].

Мовний сигнал є складний частотно і амплітудно модульований шумовий процес. Він характеризується статистичними параметрами: діапазон частот; рівень сигналу; динамічний діапазон. Вважається, що частотний діапазон мови складає величини, від 70 до 7000 Гц.