一、引言

　　多年來通信保密一直是有關(guān)部門研究的重要課題，近些年來，隨著我國經(jīng)濟水平的提高，通信事業(yè)也在不斷發(fā)展，人們對信息的獲得意識越來越強烈。為防止某些通訊內(nèi)容的泄露，語音加密顯得日益重要起來。目前用戶迫切需要的是一些造價低廉、安裝方便，能在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)保密的裝置。本文闡述的利用雙邊帶調(diào)制實現(xiàn)語音加密，即滿足了這方面的要求。

二、工作原理

　　所謂雙邊帶調(diào)制（DSB）即載波抑制的調(diào)幅調(diào)制，它的載波被抑制，包絡(luò)與調(diào)制前的信號不同，利用這一點即可實現(xiàn)信號的加密。加密時，將發(fā)話方語音信號調(diào)制在一個單音頻信號上，從而產(chǎn)生一個經(jīng)過DSB調(diào)制的音頻信號（該信號在聽覺上類似于單音信號），因DSB信號載波被抑制，故受話方必須對音頻信號進(jìn)行還原，即恢復(fù)載波，此時要求解密方必須提供一個同頻率的參考信號，方可還原出發(fā)話方的真正語音。

　　線性調(diào)制的一般模型是通過一個乘法器將調(diào)制信號與正弦波信號相乘，然后對其輸出進(jìn)行適當(dāng)?shù)木€性濾波得到，只要將載波信號與被調(diào)制信號相乘，即可實現(xiàn)雙邊帶調(diào)制，此時線性濾波器中的沖激響應(yīng)是常數(shù)。由于實際乘法器的非線性作用，輸出信號含有高次諧波分量，為了對上、下邊頻外的信號進(jìn)行清除，我們加入濾波器，因此雙邊帶調(diào)制信號的實際調(diào)制采用由乘法器和濾波器組成的平衡調(diào)制器。

　　平衡調(diào)制器可用模擬乘法器實現(xiàn)，也可用集成平衡調(diào)制器，如MC1496，本文采用理想的開關(guān)乘法器實現(xiàn)平衡調(diào)制。即用方波信號控制一個模擬雙向開關(guān)，對調(diào)制信號周期性地切換于差動放大器的兩輸入端，進(jìn)行同相和反相放大，從而產(chǎn)生調(diào)制。調(diào)制前信號是一正弦波，通過與方波信號相乘，即交替地乘上（+1）和（-1）可得調(diào)制輸出信號。如圖1（a）所示。從圖中可看出調(diào)制輸出信號含有諧波分量。為消除諧波信號，在開關(guān)乘法器的濾波器中，我們在中心頻率處適當(dāng)?shù)剡x取了有一定帶寬的帶通濾波器，經(jīng)濾波器濾后波形如圖1（b）所示，可見諧波信號大大減弱。

　 另外，實際加密電路中，載頻的選定是至關(guān)重要的，它是決定信號能否還原的關(guān)鍵。一般無線電通信中語音帶寬為300-3000Hz，為了應(yīng)用，調(diào)制信號應(yīng)位于音頻范圍的低端。假定傳輸中無失真恢復(fù)8KHz。與音頻的差為5KHz。當(dāng)然載頻也不能太低，當(dāng)載頻落在3KHz以內(nèi)時，輸出調(diào)制信號的頻譜將發(fā)生“折疊”，使信號無法還原，故載頻應(yīng)取在3KHz與5KHz之間，本文選取4KHz.

三、加密與解密電路的實現(xiàn)

　　加密電路的框圖如圖2所示，這里要求輸入的語音信號應(yīng)大于200mv。該信號可由話筒和前置放大器產(chǎn)生。語音信號經(jīng)300-3000Hz的帶通濾波器，把語音信號的頻率限定在3KHz。否則語音信號有可能高于載波頻率。在實際調(diào)試中，我們采用有源濾波器，模擬雙向開關(guān)和運放組成開關(guān)乘法器，在4KHz載頻作用下，模擬開關(guān)高速轉(zhuǎn)換從而產(chǎn)生調(diào)制信號。DSB濾波器為一帶通濾波器，其中心頻率為4KHz，帶寬為6KHz。

　　平衡調(diào)制部分結(jié)構(gòu)由AD7512和運算放大器LF366構(gòu)成。方波輸入正半周，運放反相輸入端接語音信號，同相輸入端接地，實現(xiàn)反相放大。方波輸入為負(fù)半周時運放同相輸入端接語言信號，反相輸入端接地，實現(xiàn)同相放大。

　　4KHz信號發(fā)生器由555時基IC及兩個JK觸發(fā)器組成。555時基IC組成方波發(fā)生器，其振蕩頻率為16KHz。振蕩頻率可以通過外接電阻改變。兩個JK觸發(fā)器構(gòu)成四分頻電路，555產(chǎn)生的信號經(jīng)過四分頻獲得4KHz的方波輸出，送到平衡調(diào)制器作為載波信號。

　　雙邊帶調(diào)制信號的還原同樣可用開關(guān)乘法器實現(xiàn)。圖3即為解密電路結(jié)構(gòu)框圖，因載波被抑制，必須用振蕩器產(chǎn)生參考信號，且接收方的頻率應(yīng)與發(fā)送方一致，否則將嚴(yán)重失真或無法還原。本文采用晶振作震蕩器，經(jīng)分頻獲得4KHz信號，這樣，解密輸出信號失真小。被解密的音頻信號送入1KHz-7KHz濾波器濾出其它頻率，然后送入開關(guān)乘法器。與4KHz參考信號相乘，還原出語音信號。后面所接濾波器用以濾除發(fā)送與接收雙方載頻相位不完全一致可能產(chǎn)生的尖峰脈沖。

　　從以上分析可以看出，利用雙邊帶調(diào)制可以實現(xiàn)語音信號的解密，通過對電路的實際調(diào)試也證實該電路方案是可行的。從而為保密通信提供了一種新方法。

四、結(jié)束語　　

　　上述加密與解密電路可用于電臺、小型對講機及電話線路作模擬加密處理用。同時，如果將電路集成化，并通過置換不同載波（3.5-4.5KHz）?？色@得“密鑰”功能 ，因此，這種對語音信號發(fā)送前進(jìn)行加密處理，接收后再進(jìn)行解密，從而有效地增加了通信的保密性，且由于其設(shè)計簡單、價格便宜，對我國一些民用領(lǐng)域具有一定的實際意義。