專(zhuān)利名稱(chēng):模擬式語(yǔ)音加密器的制作方法
本發(fā)明創(chuàng)造屬于通訊裝置。
在有線電和無(wú)線電的電話(huà)通訊中，通訊內(nèi)容往往涉及國(guó)防、公安、軍事、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科技情報(bào)、時(shí)事政治、市場(chǎng)信息……等方面的內(nèi)容。為了保守機(jī)密，維護(hù)國(guó)家利益，使通話(huà)內(nèi)容不致被竊聽(tīng)，就迫切需要實(shí)現(xiàn)保密的電話(huà)通訊。為了保密，國(guó)內(nèi)外在電話(huà)通訊中采用了一種數(shù)字式保密機(jī)。例如總參53所研制的數(shù)字式保密機(jī)就是其中的一種。但是，由于數(shù)字式保密機(jī)占用頻帶寬、設(shè)備復(fù)雜、造價(jià)昂貴(一臺(tái)少則上萬(wàn)元，多則幾十萬(wàn)元人民幣)，又難與目前社會(huì)上廣泛使用的調(diào)頻電臺(tái)、單邊帶電臺(tái)接口，因此目前多數(shù)只用于保密要求較高的場(chǎng)合，難于推廣普及。所以，盡管我國(guó)國(guó)家經(jīng)委多次要求有關(guān)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的情報(bào)不得用明話(huà)通訊，國(guó)家保密局對(duì)保密通話(huà)也十分關(guān)注，但皆因沒(méi)有大量廉價(jià)的保密通訊裝置而難以付諸實(shí)現(xiàn)。
進(jìn)入八十年代以后，隨著微處理機(jī)的廣泛應(yīng)用，國(guó)外開(kāi)始對(duì)模擬式的語(yǔ)音加密技術(shù)進(jìn)行研究。但從發(fā)表的論文看，還僅處于對(duì)加密方法的理論探討階段，尚無(wú)產(chǎn)品問(wèn)世。1983年，美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室曾搞過(guò)一個(gè)保密通話(huà)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)S.C.Kak“Over－view of analogue sighal ehcryptioh”，IEE procee－dings vol、130、pt.F.NO.5 August 1983)。同年，西德的Erlangen大學(xué)也搞過(guò)一個(gè)“EVS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”，作了單向式通訊實(shí)驗(yàn)，測(cè)量了如殘余可懂度等幾項(xiàng)指標(biāo)。但不論是美國(guó)還是西德，至今未見(jiàn)他們有產(chǎn)品推出。
為了滿(mǎn)足國(guó)家對(duì)保密通話(huà)的迫切需要，克服數(shù)字式保密機(jī)的缺點(diǎn)，又考慮到模擬式的語(yǔ)音加密具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、頻帶不展寬、易于接口等一系列優(yōu)點(diǎn)，特研制出這種模擬式語(yǔ)音加密器。
本發(fā)明創(chuàng)造的要點(diǎn)在于它設(shè)置了A／D模數(shù)轉(zhuǎn)換器9，能將模擬量的語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，送到微機(jī)控制系統(tǒng)10中進(jìn)行時(shí)域置亂，從微機(jī)控制系統(tǒng)輸出后，再經(jīng)D／A數(shù)模轉(zhuǎn)換器11轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào)，去調(diào)制發(fā)射機(jī)的高頻信號(hào)，發(fā)射出已經(jīng)加密的模擬量信號(hào)。置亂方式是由軟件程序決定的，程序可以予置。執(zhí)行不同的程序，加密的方式就不同。接收機(jī)收到信號(hào)后，再按與加密相應(yīng)的方法進(jìn)行解密，即可得到能聽(tīng)懂的語(yǔ)言。本發(fā)明創(chuàng)造設(shè)置了工作種類(lèi)開(kāi)關(guān)K2a、K2b、K2c，從而可以選擇“明話(huà)”或“加密話(huà)”兩種通訊方式之一。還設(shè)置了轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)4，模擬開(kāi)關(guān)14，從而使模擬式語(yǔ)音加密器的大部分硬件能夠在接收和發(fā)射時(shí)共用。即，這臺(tái)設(shè)備既能對(duì)語(yǔ)音信號(hào)加密后發(fā)送，又能把收到的加密信號(hào)解密，恢復(fù)為能夠聽(tīng)懂的話(huà)語(yǔ)。從而簡(jiǎn)化了設(shè)備，降低了成本。而應(yīng)工作在“接收”狀態(tài)還是“發(fā)射”狀態(tài)，就靠這兩個(gè)開(kāi)關(guān)控制。此外，還設(shè)置了插座20和21，用它們可以將本加密器和目前廣泛應(yīng)用的各種短波單邊帶電臺(tái)、超短波調(diào)頻電臺(tái)、通用、專(zhuān)用電話(huà)、長(zhǎng)途電話(huà)等通訊設(shè)備直接接口，只需將插頭、插座直接插上即可，十分方便，根本不必對(duì)原通訊設(shè)備進(jìn)行改造或改線。本模擬式語(yǔ)音加密器中設(shè)置了調(diào)制信號(hào)合成電路13，它接收來(lái)自微機(jī)控制系統(tǒng)的同步信號(hào)和來(lái)自低通濾波器的已加密的語(yǔ)音信號(hào)，將它們合成后去調(diào)制發(fā)射機(jī)。這樣，就可以在任意時(shí)刻保證收、發(fā)同步，不需要接收方先于發(fā)射方工作，不會(huì)產(chǎn)生語(yǔ)言解不出的現(xiàn)象，因此特別適合單工電臺(tái)工作。在調(diào)制信號(hào)合成電路13中，用電阻R1、R2、R3組成衰減器，調(diào)整它們的阻值為最佳時(shí)，就既可以保證同步，又使混入解密信號(hào)中的同步信號(hào)最小，從而達(dá)到話(huà)音質(zhì)量最好。利用電阻R7、R8分壓后輸出，也是組成衰減器，使輸出最好理想。本模擬式語(yǔ)音加密器設(shè)置了指輪開(kāi)關(guān)系統(tǒng)18，用來(lái)予置密鑰，它可以自動(dòng)將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的BCD碼。與西德的“EVS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”采用鍵盤(pán)、顯示器等予置密鑰相比，它的硬件配置簡(jiǎn)單、可靠、成本低、體積小、而且變更密鑰十分容易。
本發(fā)明創(chuàng)造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，所做出的樣機(jī)體積僅為180×120×65MM3，重量?jī)H800克。成本低廉，一臺(tái)只需200元左右，僅為數(shù)字式保密機(jī)的幾十分之一甚至幾百分之一。它使用方便，不需對(duì)原調(diào)頻電臺(tái)、單邊帶電臺(tái)等通訊設(shè)備作任何改裝就能與之接口。與數(shù)字式保密機(jī)相比，它解密后的話(huà)音質(zhì)量好，能清楚地分辨出發(fā)話(huà)人是誰(shuí)。占用頻帶窄，為300－3KHZ。它所用的電源可由電臺(tái)接口直接提供，功耗也很低。本模擬式語(yǔ)音加密器可使用的密鑰數(shù)為100個(gè)，完全可滿(mǎn)足一般部門(mén)對(duì)語(yǔ)言加密的要求。若能在全國(guó)普遍推廣使用，則不但解決了長(zhǎng)期以來(lái)通話(huà)易失密的問(wèn)題，保護(hù)了國(guó)家利益，而且經(jīng)濟(jì)效益也相當(dāng)可觀，據(jù)粗略估算，至少可獲利1000萬(wàn)元。
附圖1是模擬式語(yǔ)音加密器的結(jié)構(gòu)框圖，圖中K1是電源開(kāi)關(guān)。K2a、K2b、K2c是工作種類(lèi)開(kāi)關(guān)，它們扳上去為“加密話(huà)”位置，扳下去則為“明話(huà)”(非加密話(huà))位置，即用這三個(gè)開(kāi)關(guān)可以選擇通話(huà)是否加密。1是穩(wěn)壓電源，當(dāng)工作在“加密話(huà)”位置時(shí)，由它向加密器的各單元供電。2是話(huà)音放大器，3是限幅器，它們可以保證無(wú)論發(fā)話(huà)人的聲音是大是小，距話(huà)筒是近是遠(yuǎn)，都不至造成發(fā)射機(jī)調(diào)制信號(hào)變化過(guò)大。4是轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，當(dāng)發(fā)射時(shí)它“接通”；當(dāng)接收時(shí)它“斷開(kāi)”。5是低通濾波器，它將話(huà)音的帶寬限制在3KHZ。6是帶阻濾波器，能夠?yàn)V除接收到的同步信號(hào)。7是采樣保持電路。8是模擬開(kāi)關(guān)，當(dāng)上一次A／D采樣轉(zhuǎn)換結(jié)束后，它“接通”。9是A／D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它能將模擬量的語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)。10是微機(jī)控制系統(tǒng)，通過(guò)程序軟件按照予定的密鑰在這里進(jìn)行加密或解密。11是D／A數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它能將已被微機(jī)控制系統(tǒng)置亂的數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量信號(hào)。12是低通濾波器，它把已加密的模擬量的語(yǔ)音信號(hào)的帶寬限制在3KHZ以?xún)?nèi)。13是調(diào)制信號(hào)合成電路，它將同步信號(hào)與已加密的語(yǔ)音信號(hào)合成后再去調(diào)制發(fā)射機(jī)。至此，就完成了語(yǔ)音信號(hào)的加密。14是模擬開(kāi)關(guān)，當(dāng)接收時(shí)，它“接通”，發(fā)射時(shí)它“斷開(kāi)”。15是音頻功率放大器，它將解密后的話(huà)音信號(hào)放大到足夠的音量。16是帶通濾波器，它分離出接收到的同步信號(hào)。17是同步信號(hào)解調(diào)電路，用來(lái)控制微機(jī)系統(tǒng)的工作，以保證解密信號(hào)與加密信號(hào)同步。這樣，同一臺(tái)加密器就既能對(duì)語(yǔ)音信號(hào)加密后發(fā)送，又能把收到的加密信號(hào)解密，恢復(fù)為能夠聽(tīng)懂的、正常的語(yǔ)音信號(hào)。18是指輪開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，用來(lái)予置密鑰。19是微機(jī)控制系統(tǒng)和工作指示電路，通過(guò)面板上的指示燈來(lái)指示微機(jī)控制系統(tǒng)及收發(fā)同步工作是否正常。20是插座，通過(guò)帶插頭的電纜線與電臺(tái)相聯(lián)接；21是插座，通過(guò)帶插插頭的電纜線與送受話(huà)器相聯(lián)接。這兩個(gè)插座均按電臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)接線。
附圖2是調(diào)制信號(hào)合成電路13的結(jié)構(gòu)框圖，圖中A接至低通濾波器12的輸出端。B接至微機(jī)控制系統(tǒng)10的同步信號(hào)輸出端。22是衰減器，它把同步信號(hào)衰減到適當(dāng)?shù)臄?shù)值，并起匹配作用。23是加法器，它把加密后的語(yǔ)音信號(hào)與同步信號(hào)合成在一起。24是衰減器，它使合成后的調(diào)制信號(hào)達(dá)到適當(dāng)?shù)臄?shù)值，以保證發(fā)射機(jī)達(dá)到額定的調(diào)制度。
附圖3是調(diào)制信號(hào)合成電路13的電原理圖，圖中電阻R1、R2、R3組成衰減器22。25是運(yùn)算放大器，它與電阻R4、R5、R6，電容C2一起組成加法器。C1為耦合電容。電阻R7和R8組成衰減器。
本模擬式語(yǔ)音加密器已經(jīng)研制成功，經(jīng)與寶雞無(wú)線電廠的JZD－36型電臺(tái)和新疆無(wú)線電一廠的JBD－5型超短波電臺(tái)聯(lián)機(jī)試驗(yàn)，效果甚佳。作為本發(fā)明創(chuàng)造的最佳實(shí)施例，是將其各部件和微機(jī)控制系統(tǒng)安裝在兩塊印刷電路板和一塊面板上，然后一起裝在一個(gè)鋁板機(jī)箱內(nèi)。整個(gè)體積僅180×120×65mm3，重量?jī)H800克。所用的工作種類(lèi)開(kāi)關(guān)K2a、K2b、K2c是一組三刀兩擲波段開(kāi)關(guān)。所用的元器件或?yàn)閲?guó)內(nèi)產(chǎn)品，或能在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)買(mǎi)到，因此一臺(tái)的成本只有200元左右。所說(shuō)的指輪開(kāi)關(guān)系統(tǒng)18是采用兩位指輪開(kāi)關(guān)和一片8位鎖存器構(gòu)成的。
權(quán)利要求
1.一種能夠?qū)崿F(xiàn)保密通話(huà)的通訊裝置，由電源開(kāi)關(guān)K1、工作種類(lèi)開(kāi)關(guān)K2a、K2b、K2c、穩(wěn)壓電源1、話(huà)音放大器2、限幅器3、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)4、低通濾波器5、帶阻濾波器6、采樣保持電路7、模擬開(kāi)關(guān)8、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器9、微機(jī)控制系統(tǒng)10、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器11、低通濾波器12、調(diào)制信號(hào)合成電路13、模擬開(kāi)關(guān)14、音頻功率放大器15、帶通濾波器16、同步信號(hào)解調(diào)電路17、指輪開(kāi)關(guān)系統(tǒng)18、微機(jī)控制系統(tǒng)的工作指示電路19、插座20和21所組成，其特征在于所說(shuō)的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器9接收經(jīng)由2、3、4、5、6、7、8送來(lái)的模擬量語(yǔ)音信號(hào)，它的輸出端直接接至微機(jī)控制系統(tǒng)10，微機(jī)控制系統(tǒng)10的輸出端直接接至D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器11，這樣就能對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行時(shí)域置亂。
2.一種按照權(quán)利要求
1所說(shuō)的通訊裝置，其特征在于它設(shè)有工作種類(lèi)開(kāi)關(guān)K2a、K2b、K2c，(其聯(lián)接如附圖1所示)，利用開(kāi)關(guān)的兩個(gè)擲可以選擇“加密話(huà)”位置或“明話(huà)”位置。
3.一種按照權(quán)利要求
1所說(shuō)的通訊裝置，其特征在于它含有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)4和模擬開(kāi)關(guān)14，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)4一端和限幅器3相聯(lián)，另一端和低通濾波器5相聯(lián)；模擬開(kāi)關(guān)14一端和工作種類(lèi)開(kāi)關(guān)K2b的一擲相聯(lián)，另一端和低通濾波器5相聯(lián)，它們的設(shè)置使本通訊裝置的大部分硬件能夠在接收和發(fā)射時(shí)共用。
4.一種按照權(quán)利要求
1所說(shuō)的通訊裝置，其特征在于它含有兩個(gè)插座20和21(其聯(lián)接如附圖1所示)，利用它們可將本通訊裝置和需加密的電臺(tái)、電話(huà)等通訊設(shè)備直接接口。
5.一種按照權(quán)利要求
1所說(shuō)的通訊裝置，其特征在于它所包含的調(diào)制信號(hào)合成電路13由加法器23、衰減器22和24所組成；調(diào)制信號(hào)合成電路的一個(gè)輸入端B端和微機(jī)控制系統(tǒng)10相聯(lián)接，另一個(gè)輸入端A端和低通濾波器12相聯(lián)接，輸出端和工作種類(lèi)開(kāi)關(guān)K2c的一擲相聯(lián)接，從而能將同步信號(hào)和已加密的語(yǔ)音信號(hào)合成，而后去調(diào)制發(fā)射機(jī)。
6.一種按照權(quán)利要求
1和5所說(shuō)的通訊裝置，其特征在于所說(shuō)的調(diào)制信號(hào)合成電路13中的衰減器22由電阻R1、R2、R3組成，R1的一端(B端)和微機(jī)控制系統(tǒng)10相聯(lián)接，另一端和R2、R3相聯(lián)接，R2的另一端接地，R3的另一端和另一個(gè)輸入端A端聯(lián)在一起然后接至耦合電容C1。
7.一種按照權(quán)利要求
1、5所說(shuō)的通訊裝置，其特征在于所說(shuō)的調(diào)制信號(hào)合成電路13中的另一個(gè)衰減器24由電阻R7和R8組成，R7的一端與運(yùn)算放大器25的輸出端相聯(lián)，另一端與R8相聯(lián)同時(shí)作為整個(gè)調(diào)制信號(hào)合成電路13的輸出端，R8的另一端接地。
8.一種按照權(quán)利要求
1所說(shuō)的通訊裝置，其特征在于它設(shè)有指輪開(kāi)關(guān)系統(tǒng)18，并直接和微機(jī)控制系統(tǒng)10相聯(lián)，用來(lái)予置密鑰。
9.一種按照權(quán)利要求
1所說(shuō)的通訊裝置，其特征在于它設(shè)有微機(jī)控制系統(tǒng)的工作指示電路19，用來(lái)指示微機(jī)控制系統(tǒng)的工作是否正常。
專(zhuān)利摘要
模擬式語(yǔ)音加密器是一種通訊裝置。使用它可以給有線電和無(wú)線電的電話(huà)通訊加密，從而使通話(huà)內(nèi)容無(wú)法被竊聽(tīng)，保守了機(jī)密，維護(hù)了國(guó)家利益。它體積小，重量輕(僅800克左右)，成本低廉，每臺(tái)造價(jià)約200元左右，僅為數(shù)字式保密機(jī)的幾十分之一至幾百分之一。此外，它還具有頻帶不展寬、解密后話(huà)音質(zhì)量好等突出優(yōu)點(diǎn)。使用也極為方便，只要把插頭插入插座即可，不需要對(duì)原通訊設(shè)備進(jìn)行任何改裝。它的推廣普及將從根本上解決我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)通話(huà)失密的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04M1/68GK86209022SQ86209022
公開(kāi)日1988年3月16日 申請(qǐng)日期1986年11月11日
發(fā)明者徐佑民, 陳陵, 鄒理和, 劉衛(wèi)東, 羅向陽(yáng) 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan