一種微波探測(cè)聲音方法的實(shí)現(xiàn)

摘要：提出了一種微波探測(cè)聲音(微波竊聽)的方法，并簡(jiǎn)要介紹了它的原理和實(shí)現(xiàn)方式。通過微波振蕩器產(chǎn)生的微波，經(jīng)天線發(fā)射后投射到待測(cè)聲源處，被聲源處的音頻信號(hào)調(diào)制后反射回來，由天線接收后輸送到微波晶體檢波器檢波，再由小電流放大、電壓和功率放大等處理，還原出聲源處的聲音信號(hào)，達(dá)到探測(cè)聲音的目的。
關(guān)鍵詞：微波探聲；幅度調(diào)制；檢波

0 引言
微波在現(xiàn)實(shí)生活中有多種用途，例如：微波通信、微波雷達(dá)、微波測(cè)速等。本文介紹一種以微波作為載波來實(shí)現(xiàn)探測(cè)聲音的實(shí)驗(yàn)方法，并且在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測(cè)試。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，能達(dá)到利用微波探測(cè)聲音的目的。本實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)明，所用微波器件為實(shí)驗(yàn)室常見的微波器件，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

1 實(shí)驗(yàn)原理
微波探測(cè)聲音的原理與廣播類似，它利用高頻的微波信號(hào)來“載馱”所要傳送的聲頻信號(hào)，也就是高頻微波信號(hào)的振幅隨所傳送的聲頻信號(hào)的變化而變化。高頻微波信號(hào)為“載波”，調(diào)制微波的聲頻信號(hào)為“調(diào)制信號(hào)”。經(jīng)過調(diào)制后的高頻信號(hào)為調(diào)幅波。

式(1)和(2)中Ω、F分別為調(diào)制信號(hào)的角頻率和頻率。載波為遠(yuǎn)高于調(diào)制信號(hào)頻率的正弦波。
調(diào)制的作用是使載波的振幅Vcm隨調(diào)制信號(hào)vΩ而相應(yīng)的變化，從而得到調(diào)幅波。調(diào)幅波振幅變化的軌跡即波峰點(diǎn)的連線稱為包絡(luò)線。調(diào)幅波包絡(luò)線的瞬時(shí)值為：

式(4)中，VΩm／Vcm稱為調(diào)幅指數(shù)，用ma表示。
語言、音樂等都不是單音頻信號(hào)，而是由很多不同頻率的波合成，它們不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦信號(hào)。對(duì)于非正弦的周期信號(hào)，可以分解為多個(gè)不同頻率的正弦波信號(hào)。典型的調(diào)幅波的頻率成分，可以由它的瞬時(shí)值表示式推導(dǎo)出來，即

這表明單音信號(hào)(即調(diào)制信號(hào)是正弦信號(hào))的調(diào)幅波由三部分頻率分量組成，即載波分量ω0、上邊頻分量ω0+Ω和下邊頻分量ω0-Ω。
調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)是振幅調(diào)制的反過程，是從高頻已調(diào)信號(hào)中取出調(diào)制信號(hào)，常將這種解調(diào)稱為檢波。實(shí)現(xiàn)這種解調(diào)作用的電路稱為振幅檢波器。檢波器由高頻輸入回路、非線性器件和低通濾波器三部分組成。因振幅調(diào)制信號(hào)由載波頻率ω0和邊頻(ω0±Ω)組成，沒有調(diào)制信號(hào)本身的頻率分量Ω，但載頻ω0與上邊頻(ω0+Ω)或下邊頻(ω0-Ω)之差可得到Ω。為了取出原調(diào)制信號(hào)頻率Ω，從高頻輸入回路輸入的高頻已調(diào)信號(hào)，通過非線性器件產(chǎn)生新的頻率分量，其中就包含所需的Ω分量，再用低通濾波器濾除不需要的高頻分量，即可得所需的聲音信號(hào)。