CN105827357B - 一种录音屏蔽器及录音屏蔽方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种录音屏蔽器及录音屏蔽方法，包括电源单元、控制单元、调制单元、噪声单元、高频发射单元、无线射频单元、功放单元、PTZ单元和电磁脉冲单元。本发明录音屏蔽器采用超低频发射，直接阻塞声传感器的接收端，使其饱和后无法提取和恢复所接收到的声频信号，而同时又不会给人体和环境带来危害。选取有效的噪声源，对噪声源采用多种调制方式，使调制后的噪声源无规律可寻，并采用行之有效发射方式，以达到发射距离尽量远、频谱覆盖范围尽量大、饱和效果尽量好等要求。

Description

一种录音屏蔽器及录音屏蔽方法

技术领域

本发明涉及监测或监控电通信的装置技术领域，主要涉及一种录音屏蔽器及录音屏蔽方法。

背景技术

当前随着科学技术的飞速发展，电子产品的普及，以及电子产品的小型化，个人以及公共的信息安全受到的威胁也越来越大。某些不法分子通过手机、录音笔或者其它专业性比较强的微型窃听设备，非法窃取个人隐私、商业秘密甚至于国家机密，从而使个人、企业蒙受经济损失，更甚至者使得国家的安全受到威胁。

现在大多数的录音设备都是通过声电传感器来采集语音信号的，声音的传播是一种机械波，是靠振动在空气中传播的。声电传感器通过感应这种振动来采集信号的；如果在录音设备工作过程中，通过某种装置使声电传感器的振动片感应到一种无规律的类似白噪声的振动，而且又不被人耳听到，使得录音设备只能录到一种噪音，而人说话的声音已经被彻底干扰也不能被分离出来；从而有效的达到录音干扰的效果。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新的录音屏蔽器及录音屏蔽方法，可以对录音设备进行有效的干扰，使其不能正常的实现录音。

本发明的技术方案如下：

一种录音屏蔽器，其中，包括电源单元、控制单元、调制单元、噪声单元、高频发射单元、无线射频单元、功放单元、PTZ单元和电磁脉冲单元；所述电源单元与其他需要供电的单元相连，用于为其他需要供电的单元提供电源；所述控制单元和噪声单元的输出端分别与调制单元的输入端相连，控制单元用于生成载波信号并将载波信号发送至调制单元，噪声单元用于生成噪声；所述调制单元的输出端分别与高频发射单元、无线射频单元、功放单元的输入端相连，所述调制单元用于将载波信号加入噪声，对噪声进行调制；高频发射单元用于接收调制单元输出的波形并发射高频噪声信号，所述无线射频单元用于接收调制单元输出的波形并发射无线射频噪声信号；功放单元的输出端分别与PTZ单元和电磁脉冲单元的输入端相连，功放单元用于接收调制单元输出的波形并进行功率放大后发送给PTZ单元和电磁脉冲单元，PTZ单元用于接收功放单元的波形并发射低频噪声信号，电磁脉冲单元用于接收功放单元的波形并发射电磁脉冲干扰信号。

所述的录音屏蔽器，其中，控制单元为单片机，生成的载波信号包括正弦波、三角波、方波和窄脉冲信号中一种或多种。

所述的录音屏蔽器，其中，调制单元的调制方式包括幅度调制、频率调制、相位调制中的一种或多种。

所述的录音屏蔽器，其中，压电陶瓷换能器的谐振频率设在16KHz以上。

所述的录音屏蔽器，其中，电磁脉冲单元的主频设置在10KHz～20KHz之间。

所述的录音屏蔽器，其中，电磁脉冲单元的辐射半径设置为5米。

所述的录音屏蔽器，其中，噪声单元为白噪声发生器。

所述的录音屏蔽器，其中，噪声单元与滤波器相连，用于生成粉红噪声。

一种录音屏蔽方法，其中，所述录音屏蔽方法是基于如上所述的录音屏蔽器实现的，包括以下步骤：

噪声单元生产噪声，并将噪声发送至调制单元；

控制单元生成载波信号，并将载波信号发送至调制单元；

调制单元将载波信号加入噪声，对噪声进行调制；

经调制后的噪声分三部分分别发送至高频发射单元、无线射频单元、功放单元；

高频发射单元接收调制单元输出的波形并发射高频噪声信号，无线射频单元接收调制单元输出的波形并发射无线射频噪声信号，功放单元接收调制单元输出的波形并进行功率放大后发送给PTZ单元和电磁脉冲单元，PTZ单元接收功放单元的波形并发射低频噪声信号，电磁脉冲单元接收功放单元的波形并发射电磁脉冲干扰信号。

有益效果：本发明录音屏蔽器采用超低频发射，直接阻塞声传感器的接收端，使其饱和后无法提取和恢复所接收到的声频信号，而同时又不会给人体和环境带来危害。选取有效的噪声源，对噪声源采用多种调制方式，使调制后的噪声源无规律可寻，并采用行之有效发射方式，以达到发射距离尽量远、频谱覆盖范围尽量大、饱和效果尽量好等要求。

附图说明

图1为本发明录音屏蔽器的功能框图。

图2为滤波器电路图。

图3为白噪声和粉红噪声的时域波形。

具体实施方式

本发明提供一种录音屏蔽器及录音屏蔽方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所提供的录音屏蔽器，如图1所示，包括电源单元、控制单元、调制单元、噪声单元、高频发射单元、无线射频单元、功放单元、PTZ单元(压电陶瓷换能单元)和电磁脉冲单元；所述电源单元与其他需要供电的单元相连，为其他需要供电的单元提供电源；所述控制单元和噪声单元的输出端分别与调制单元的输入端相连，控制单元用于生成载波信号并将载波信号发送至调制单元，噪声单元用于生成噪声；所述调制单元的输出端分别与高频发射单元、无线射频单元、功放单元的输入端相连，所述调制单元用于将载波信号加入噪声，对噪声进行调制；高频发射单元用于接收调制单元输出的波形并发射高频噪声信号，所述无线射频单元用于接收调制单元输出的波形并发射无线射频噪声信号；功放单元的输出端分别与PTZ单元和电磁脉冲单元的输入端相连，功放单元用于接收调制单元输出的波形并进行功率放大后发送给PTZ单元和电磁脉冲单元，PTZ单元用于接收功放单元的波形并发射低频噪声信号，电磁脉冲单元用于接收功放单元的波形并发射电磁脉冲干扰信号。所述控制单元为单片机，可产生正弦波、三角波、方波和窄脉冲信号等任意一种信号。

噪声分为白噪声、粉红噪声、蓝色噪声等，本发明录音屏蔽器选择随机噪声作为干扰噪声源，随机噪声通常被称为白噪声。当干扰过程功率密度给定时，白噪声具有最大的掩蔽特性，其概率分布函数为多维正态分布。因此，在本发明实施例中所述噪声单元为白噪声发生单元。

为了有效地利用干扰资源，希望将噪声频谱限制在一定的范围内，然而任何一种噪声源(包括本发明录音屏蔽器选用的白噪声)，虽然其频谱范围很宽，而恰恰在本发明录音屏蔽器希望的低频范围其功率谱密度却很低。为了获得满意的低频噪声，可将噪声频率搬移，使其变为从10Hz开始的低频噪声。

具体地，本发明录音屏蔽器采用超低频发射，直接阻塞声传感器的接收端，使其饱和后无法提取和恢复所接收到的声频信号，而同时又不会给人体和环境带来危害。选取有效的噪声源，对噪声源采用多种调制方式，使调制后的噪声源无规律可寻，并采用行之有效发射方式，以达到发射距离尽量远、频谱覆盖范围尽量大、饱和效果尽量好等要求。

对白噪声这种噪声源采用三种干扰调制方式：幅度调制、频率调制、相位调制，且调制方式及其组合是随机的，无规律的，使传感器饱和，即声传感器接收的语音信号被干扰阻塞后无法提取和恢复。本发明录音屏蔽器中噪声调制的载波信号可采用正弦波、三角波、方波和窄脉冲信号等任意一种信号。对噪声的调制采用幅度、频率和相位的混合调制方式，同时采用三种调制方式可获得最佳的干扰效果。干扰频谱相对于载频对称，干扰频带等于调制频谱带宽的两倍。调制深度加大的情况下，当出现限幅和过度调制时，由于有组合分量，干扰频谱略为扩宽。这样，幅度调制噪声频谱完全由调制噪声的频谱确定。

关于换能器，作为极低频发射装置的压电陶瓷换能器，其工作频率最好在低频2KHz～5KHz处，因为这段频带的语音最丰富，但这段频带也是人耳最敏感的部分，为了减少对人体的刺激，本发明录音屏蔽器把压电陶瓷换能器的谐振频率设在16KHz以上。

关于干扰信号的发射方法，采用的低频电磁脉冲，其中大部分能量集中在100KHz以下，主频在10KHz～20KHz之间，并且其发射能量较低，不会对人体产生危害。

关于电磁脉冲对微电子设备、器件的干扰和影响，电磁脉冲场的干扰阈值约为1.3KV/m，损伤阈值约为40KV/m。本设备中所采用的低频电磁脉冲，考虑到对周围电气、电子设备的影响，其发射功率较小，因而辐射范围有限，辐射半径大约5米左右。

关于辐射天线的参数，辐射天线参数为加强电磁脉冲源的辐射效果，需采用天线。而天线的带宽一般在中心频率两侧取半功率点所对应频率的差值(即高频率与低频率的差值)。电场强度和辐射功率的计算：

取声传感器的半径为1.5mm，则距离辐射源5m处声传感器上接收的辐射功率P5：

P₅＝πr²×P_w＝3.675×10^-6(W)。

声传感器的不失真最大输出电压为4.2V，输入阻抗>5MΩ，则声传感器上的输出功率P_out≤3.528×10^－6(W)，所以有：P_out＜P5，本设备的辐射范围在5米左右。

若要增强辐射效果，可以提高辐射功率，或适当增加天线长度。还可以选用其它辐射效果更好、频带更宽的天线。通过辐射天线的选取及其辐射场的计算，表明电偶极子天线在垂直于极轴的平面上辐射效果最强，而在极轴上场强为零。并且提高天线的辐射功率可扩大噪声干扰样机的辐射范围和效果。

本发明录音屏蔽器采用6V～24V直流电源供电，是以白噪声作为被调制信号，以正弦波、三角波、方波、窄脉冲作为载波时的排列组合。本发明录音屏蔽器的工作过程为，噪声单元产生的噪声(白噪声)信号和单片机产生的载波信号，经过调制单元进行调幅、调频、调相的混合调制后，分成三部份；一部分送给高频发射单元的噪声输入端，即射频电路部分，由射频电路直接发射高频噪声信号，掩盖有用信号，从而干扰和阻断正常录音；一部分调制后的噪声信号经无线射频单元(微型低功耗模块FM-1505)发射，其射频范围是70MHz～110MHz，只用一枚纽扣电池即可长期工作，直径为10mm，厚度仅为2.5mm，并可外接20pF的微调电容来改变其发射频率，发射距离大于30米；一部分调制后的噪声信号经功放单元进行功率放大后，驱动PZT单元和电磁脉冲单元发射低频信号和电磁脉冲信号。

关于频率迁移滤波器的实现，为增加干扰噪声源的复杂度，在选取了白噪声的基础上，可以利用滤波器把白色噪声，即每赫兹的恒定能量，变换成每倍频程的恒定能量的粉红噪声。而且用滤波器来实现粉红噪声还可减少噪声信号的低频漂移。滤波器电路如图2所示，因此，本发明录音屏蔽器还包括一滤波器，所述滤波器与噪声单元相连。该滤波器覆盖了10Hz～20KHz的音频范围，利用三极运算放大器，可提供每十倍频程－20dB的传输特性，并且频率特性与源阻抗和负载阻抗无关。得到的白噪声和粉红噪声的时域波形如图3中(a)和(b)所示。

本发明中还提供一种录音屏蔽方法，所述录音屏蔽方法是基于上述的录音屏蔽器实现的，包括以下步骤：

噪声单元生产噪声，并将噪声发送至调制单元；

控制单元生成载波信号，并将载波信号发送至调制单元；

调制单元将载波信号加入噪声，对噪声进行调制；

经调制后的噪声分三部分分别发送至高频发射单元、无线射频单元、功放单元；

高频发射单元接收调制单元输出的波形并发射高频噪声信号，无线射频单元接收调制单元输出的波形并发射无线射频噪声信号，功放单元接收调制单元输出的波形并进行功率放大后发送给PTZ单元和电磁脉冲单元，PTZ单元接收功放单元的波形并发射低频噪声信号，电磁脉冲单元接收功放单元的波形并发射电磁脉冲干扰信号。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种录音屏蔽器，其特征在于，包括电源单元、控制单元、调制单元、噪声单元、高频发射单元、无线射频单元、功放单元、PTZ单元和电磁脉冲单元；所述电源单元与其他需要供电的单元相连，用于为其他需要供电的单元提供电源；所述控制单元和噪声单元的输出端分别与调制单元的输入端相连，控制单元用于生成载波信号并将载波信号发送至调制单元，噪声单元用于生成噪声；所述调制单元的输出端分别与高频发射单元、无线射频单元、功放单元的输入端相连，所述调制单元用于将载波信号加入噪声，对噪声进行调制；高频发射单元用于接收调制单元输出的波形并发射高频噪声信号，所述无线射频单元用于接收调制单元输出的波形并发射无线射频噪声信号；功放单元的输出端分别与PTZ单元和电磁脉冲单元的输入端相连，功放单元用于接收调制单元输出的波形并进行功率放大后发送给PTZ单元和电磁脉冲单元，PTZ单元用于接收功放单元的波形并发射低频噪声信号，电磁脉冲单元用于接收功放单元的波形并发射电磁脉冲干扰信号；

控制单元为单片机，生成的载波信号包括正弦波、三角波、方波和窄脉冲信号中一种或多种。

2.根据权利要求1所述的录音屏蔽器，其特征在于，调制单元的调制方式包括幅度调制、频率调制、相位调制中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的录音屏蔽器，其特征在于，压电陶瓷换能器的谐振频率设在16KHz以上。

4.根据权利要求1所述的录音屏蔽器，其特征在于，电磁脉冲单元的主频设置在10KHz～20KHz之间。

5.根据权利要求1所述的录音屏蔽器，其特征在于，电磁脉冲单元的辐射半径设置为5米。

6.根据权利要求1～5任一所述的录音屏蔽器，其特征在于，噪声单元为白噪声发生器。

7.根据权利要求6所述的录音屏蔽器，其特征在于，录音屏蔽器还包括一用于生成粉红噪声的滤波器，噪声单元与滤波器相连。

8.一种录音屏蔽方法，其特征在于，所述录音屏蔽方法是基于如权利要求1～7任一所述的录音屏蔽器实现的，包括以下步骤：

噪声单元生产噪声，并将噪声发送至调制单元；

控制单元生成载波信号，并将载波信号发送至调制单元；

调制单元将载波信号加入噪声，对噪声进行调制；

经调制后的噪声分三部分分别发送至高频发射单元、无线射频单元、功放单元；

高频发射单元接收调制单元输出的波形并发射高频噪声信号，无线射频单元接收调制单元输出的波形并发射无线射频噪声信号，功放单元接收调制单元输出的波形并进行功率放大后发送给PTZ单元和电磁脉冲单元，PTZ单元接收功放单元的波形并发射低频噪声信号，电磁脉冲单元接收功放单元的波形并发射电磁脉冲干扰信号。