专利名称:模拟式语音加密器的制作方法
本发明创造属于通讯装置。
在有线电和无线电的电话通讯中，通讯内容往往涉及国防、公安、军事、国民经济、科技情报、时事政治、市场信息……等方面的内容。为了保守机密，维护国家利益，使通话内容不致被窃听，就迫切需要实现保密的电话通讯。为了保密，国内外在电话通讯中采用了一种数字式保密机。例如总参53所研制的数字式保密机就是其中的一种。但是，由于数字式保密机占用频带宽、设备复杂、造价昂贵(一台少则上万元，多则几十万元人民币)，又难与目前社会上广泛使用的调频电台、单边带电台接口，因此目前多数只用于保密要求较高的场合，难于推广普及。所以，尽管我国国家经委多次要求有关国民经济的情报不得用明话通讯，国家保密局对保密通话也十分关注，但皆因没有大量廉价的保密通讯装置而难以付诸实现。
进入八十年代以后，随着微处理机的广泛应用，国外开始对模拟式的语音加密技术进行研究。但从发表的论文看，还仅处于对加密方法的理论探讨阶段，尚无产品问世。1983年，美国的贝尔实验室曾搞过一个保密通话的实验系统，进行了一些实验(见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大学也搞过一个“EVS实验系统”，作了单向式通讯实验，测量了如残余可懂度等几项指标。但不论是美国还是西德，至今未见他们有产品推出。
为了满足国家对保密通话的迫切需要，克服数字式保密机的缺点，又考虑到模拟式的语音加密具有设备简单、成本低、频带不展宽、易于接口等一系列优点，特研制出这种模拟式语音加密器。
本发明创造的要点在于它设置了A／D模数转换器9，能将模拟量的语音信号转换为数字量信号，送到微机控制系统10中进行时域置乱，从微机控制系统输出后，再经D／A数模转换器11转换成模拟量信号，去调制发射机的高频信号，发射出已经加密的模拟量信号。置乱方式是由软件程序决定的，程序可以予置。执行不同的程序，加密的方式就不同。接收机收到信号后，再按与加密相应的方法进行解密，即可得到能听懂的语言。本发明创造设置了工作种类开关K2a、K2b、K2c，从而可以选择“明话”或“加密话”两种通讯方式之一。还设置了转换开关4，模拟开关14，从而使模拟式语音加密器的大部分硬件能够在接收和发射时共用。即，这台设备既能对语音信号加密后发送，又能把收到的加密信号解密，恢复为能够听懂的话语。从而简化了设备，降低了成本。而应工作在“接收”状态还是“发射”状态，就靠这两个开关控制。此外，还设置了插座20和21，用它们可以将本加密器和目前广泛应用的各种短波单边带电台、超短波调频电台、通用、专用电话、长途电话等通讯设备直接接口，只需将插头、插座直接插上即可，十分方便，根本不必对原通讯设备进行改造或改线。本模拟式语音加密器中设置了调制信号合成电路13，它接收来自微机控制系统的同步信号和来自低通滤波器的已加密的语音信号，将它们合成后去调制发射机。这样，就可以在任意时刻保证收、发同步，不需要接收方先于发射方工作，不会产生语言解不出的现象，因此特别适合单工电台工作。在调制信号合成电路13中，用电阻R1、R2、R3组成衰减器，调整它们的阻值为最佳时，就既可以保证同步，又使混入解密信号中的同步信号最小，从而达到话音质量最好。利用电阻R7、R8分压后输出，也是组成衰减器，使输出最好理想。本模拟式语音加密器设置了指轮开关系统18，用来予置密钥，它可以自动将十进制数转换为相应的BCD码。与西德的“EVS实验系统”采用键盘、显示器等予置密钥相比，它的硬件配置简单、可靠、成本低、体积小、而且变更密钥十分容易。
本发明创造结构简单合理，所做出的样机体积仅为180×120×65MM3，重量仅800克。成本低廉，一台只需200元左右，仅为数字式保密机的几十分之一甚至几百分之一。它使用方便，不需对原调频电台、单边带电台等通讯设备作任何改装就能与之接口。与数字式保密机相比，它解密后的话音质量好，能清楚地分辨出发话人是谁。占用频带窄，为300－3KHZ。它所用的电源可由电台接口直接提供，功耗也很低。本模拟式语音加密器可使用的密钥数为100个，完全可满足一般部门对语言加密的要求。若能在全国普遍推广使用，则不但解决了长期以来通话易失密的问题，保护了国家利益，而且经济效益也相当可观，据粗略估算，至少可获利1000万元。
附图1是模拟式语音加密器的结构框图，图中K1是电源开关。K2a、K2b、K2c是工作种类开关，它们扳上去为“加密话”位置，扳下去则为“明话”(非加密话)位置，即用这三个开关可以选择通话是否加密。1是稳压电源，当工作在“加密话”位置时，由它向加密器的各单元供电。2是话音放大器，3是限幅器，它们可以保证无论发话人的声音是大是小，距话筒是近是远，都不至造成发射机调制信号变化过大。4是转换开关，当发射时它“接通”；当接收时它“断开”。5是低通滤波器，它将话音的带宽限制在3KHZ。6是带阻滤波器，能够滤除接收到的同步信号。7是采样保持电路。8是模拟开关，当上一次A／D采样转换结束后，它“接通”。9是A／D模数转换器，它能将模拟量的语音信号转换为数字量信号。10是微机控制系统，通过程序软件按照予定的密钥在这里进行加密或解密。11是D／A数模转换器，它能将已被微机控制系统置乱的数字量信号转变为模拟量信号。12是低通滤波器，它把已加密的模拟量的语音信号的带宽限制在3KHZ以内。13是调制信号合成电路，它将同步信号与已加密的语音信号合成后再去调制发射机。至此，就完成了语音信号的加密。14是模拟开关，当接收时，它“接通”，发射时它“断开”。15是音频功率放大器，它将解密后的话音信号放大到足够的音量。16是带通滤波器，它分离出接收到的同步信号。17是同步信号解调电路，用来控制微机系统的工作，以保证解密信号与加密信号同步。这样，同一台加密器就既能对语音信号加密后发送，又能把收到的加密信号解密，恢复为能够听懂的、正常的语音信号。18是指轮开关系统，用来予置密钥。19是微机控制系统和工作指示电路，通过面板上的指示灯来指示微机控制系统及收发同步工作是否正常。20是插座，通过带插头的电缆线与电台相联接；21是插座，通过带插插头的电缆线与送受话器相联接。这两个插座均按电台标准接线。
附图2是调制信号合成电路13的结构框图，图中A接至低通滤波器12的输出端。B接至微机控制系统10的同步信号输出端。22是衰减器，它把同步信号衰减到适当的数值，并起匹配作用。23是加法器，它把加密后的语音信号与同步信号合成在一起。24是衰减器，它使合成后的调制信号达到适当的数值，以保证发射机达到额定的调制度。
附图3是调制信号合成电路13的电原理图，图中电阻R1、R2、R3组成衰减器22。25是运算放大器，它与电阻R4、R5、R6，电容C2一起组成加法器。C1为耦合电容。电阻R7和R8组成衰减器。
本模拟式语音加密器已经研制成功，经与宝鸡无线电厂的JZD－36型电台和新疆无线电一厂的JBD－5型超短波电台联机试验，效果甚佳。作为本发明创造的最佳实施例，是将其各部件和微机控制系统安装在两块印刷电路板和一块面板上，然后一起装在一个铝板机箱内。整个体积仅180×120×65mm3，重量仅800克。所用的工作种类开关K2a、K2b、K2c是一组三刀两掷波段开关。所用的元器件或为国内产品，或能在国内市场买到，因此一台的成本只有200元左右。所说的指轮开关系统18是采用两位指轮开关和一片8位锁存器构成的。
权利要求
1.一种能够实现保密通话的通讯装置，由电源开关K1、工作种类开关K2a、K2b、K2c、稳压电源1、话音放大器2、限幅器3、转换开关4、低通滤波器5、带阻滤波器6、采样保持电路7、模拟开关8、A/D模数转换器9、微机控制系统10、D/A数模转换器11、低通滤波器12、调制信号合成电路13、模拟开关14、音频功率放大器15、带通滤波器16、同步信号解调电路17、指轮开关系统18、微机控制系统的工作指示电路19、插座20和21所组成，其特征在于所说的A/D模数转换器9接收经由2、3、4、5、6、7、8送来的模拟量语音信号，它的输出端直接接至微机控制系统10，微机控制系统10的输出端直接接至D/A数模转换器11，这样就能对语音信号进行时域置乱。
2.一种按照权利要求
1所说的通讯装置，其特征在于它设有工作种类开关K2a、K2b、K2c，(其联接如附图1所示)，利用开关的两个掷可以选择“加密话”位置或“明话”位置。
3.一种按照权利要求
1所说的通讯装置，其特征在于它含有转换开关4和模拟开关14，转换开关4一端和限幅器3相联，另一端和低通滤波器5相联；模拟开关14一端和工作种类开关K2b的一掷相联，另一端和低通滤波器5相联，它们的设置使本通讯装置的大部分硬件能够在接收和发射时共用。
4.一种按照权利要求
1所说的通讯装置，其特征在于它含有两个插座20和21(其联接如附图1所示)，利用它们可将本通讯装置和需加密的电台、电话等通讯设备直接接口。
5.一种按照权利要求
1所说的通讯装置，其特征在于它所包含的调制信号合成电路13由加法器23、衰减器22和24所组成；调制信号合成电路的一个输入端B端和微机控制系统10相联接，另一个输入端A端和低通滤波器12相联接，输出端和工作种类开关K2c的一掷相联接，从而能将同步信号和已加密的语音信号合成，而后去调制发射机。
6.一种按照权利要求
1和5所说的通讯装置，其特征在于所说的调制信号合成电路13中的衰减器22由电阻R1、R2、R3组成，R1的一端(B端)和微机控制系统10相联接，另一端和R2、R3相联接，R2的另一端接地，R3的另一端和另一个输入端A端联在一起然后接至耦合电容C1。
7.一种按照权利要求
1、5所说的通讯装置，其特征在于所说的调制信号合成电路13中的另一个衰减器24由电阻R7和R8组成，R7的一端与运算放大器25的输出端相联，另一端与R8相联同时作为整个调制信号合成电路13的输出端，R8的另一端接地。
8.一种按照权利要求
1所说的通讯装置，其特征在于它设有指轮开关系统18，并直接和微机控制系统10相联，用来予置密钥。
9.一种按照权利要求
1所说的通讯装置，其特征在于它设有微机控制系统的工作指示电路19，用来指示微机控制系统的工作是否正常。
专利摘要
模拟式语音加密器是一种通讯装置。使用它可以给有线电和无线电的电话通讯加密，从而使通话内容无法被窃听，保守了机密，维护了国家利益。它体积小，重量轻(仅800克左右)，成本低廉，每台造价约200元左右，仅为数字式保密机的几十分之一至几百分之一。此外，它还具有频带不展宽、解密后话音质量好等突出优点。使用也极为方便，只要把插头插入插座即可，不需要对原通讯设备进行任何改装。它的推广普及将从根本上解决我国长期以来通话失密的问题。
文档编号H04M1/68GK86209022SQ86209022
公开日1988年3月16日 申请日期1986年11月11日
发明者徐佑民, 陈陵, 邹理和, 刘卫东, 罗向阳 申请人:西安交通大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan