專利名稱：一種不依賴空氣傳導(dǎo)的語音探測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于語音信號(hào)的探測(cè)與采集技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種不依賴于 空氣傳導(dǎo)的語音探測(cè)儀。
背景技術(shù)：
語音是人類進(jìn)行交流及獲取信息的重要途徑之一 。然而目前廣泛使用 的語音信號(hào)采集系統(tǒng)幾乎僅限于一種聲音的傳導(dǎo)模式，即語音的空氣傳導(dǎo) 模式。它是指以空氣為媒質(zhì)傳導(dǎo)聲波并為人耳(或麥克風(fēng)等)所感知的方 式。但是這種語音的采集方法具有相當(dāng)?shù)木窒扌?，如語音的抗噪性能差、 方向性能差，可采集距離小等弱點(diǎn)。
語音的非空氣傳導(dǎo)探測(cè)系統(tǒng)則能夠打破這些限制。它是指不以空氣為 信息傳播的介質(zhì)，而借助于其它介質(zhì)(如雷達(dá)波)來傳導(dǎo)語音。這種方式 將打破傳統(tǒng)的語音信號(hào)探測(cè)與記錄模式，克服傳統(tǒng)語音信號(hào)探測(cè)方法的不 足，而具有一些新的特點(diǎn)。如語音的方向性好，抗噪聲性能強(qiáng)，作用距離 遠(yuǎn)等。同時(shí)可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)康復(fù)、語音的定向檢測(cè)、強(qiáng)噪聲環(huán)境下聲 學(xué)信號(hào)檢測(cè)、微弱振動(dòng)信號(hào)非接觸檢測(cè)等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。
目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究中僅有Zong-WenLi于1996年發(fā)表的一篇文 章，這篇文章推測(cè)可能存在這樣一種技術(shù)，能夠利用雷達(dá)波檢測(cè)語音信號(hào)， 并給出了相關(guān)的理論推導(dǎo)。但是它并沒有給出利用雷達(dá)波檢測(cè)語音信號(hào)的 具體硬件實(shí)現(xiàn)方法，也沒有看到相關(guān)的后期研究
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種不依賴空氣 傳導(dǎo)的語音探測(cè)儀，該語音探測(cè)儀能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)語音探測(cè)系統(tǒng)的不足，同 時(shí)具有一些如方向性好，抗噪聲性能強(qiáng)，作用距離遠(yuǎn)等新特點(diǎn)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括點(diǎn)頻毫米波相控振 蕩器以及與點(diǎn)頻毫米波相控振蕩器的輸出端相連接的定向耦合器，該定向 耦合器的輸出分兩路， 一路與環(huán)形器相連，另一路與平衡混頻器相連，環(huán) 形器還分別與天線及平衡混頻器相連，平衡混頻器的輸出端與信號(hào)放大/ 濾波器相連。
本發(fā)明的信號(hào)放大/濾波器的輸出還經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)相連；點(diǎn) 頻毫米波相控振蕩器產(chǎn)生一個(gè)頻率在10 100GHz之間的高穩(wěn)定度的高頻
連續(xù)波；環(huán)形器將定向耦合器輸出的信號(hào)經(jīng)環(huán)形器發(fā)往天線，同時(shí)將天線 的回波信號(hào)經(jīng)環(huán)形器輸出到平衡混頻器，并阻止天線的回波信號(hào)耦合回定 向耦合器；天線將由環(huán)形器輸出的高頻雷達(dá)波發(fā)^f出去，并同步接收雷達(dá) 的回波信號(hào)，天線4的類型包括各型大型、小型、微型拋物面天線、平板 天線或透鏡天線；平衡混頻器將定向耦合器的輸出和環(huán)形器的輸出信號(hào)進(jìn) 行平衡混頻，其輸出信號(hào)即為所要獲得的語音及其它廣譜聲學(xué)信號(hào)；信號(hào) 放大/濾波器使用60Hz 8000Hz頻帶范圍內(nèi)的帶通濾波頻率將平衡混頻器 5輸出的信號(hào)進(jìn)行放大并同步濾波。
本發(fā)明通過點(diǎn)頻毫米波相控振蕩器產(chǎn)生雷達(dá)波，經(jīng)定向耦合器轉(zhuǎn)為兩 路， 一路經(jīng)環(huán)形器發(fā)往天線，另一路經(jīng)衰減后與經(jīng)環(huán)形器來的雷達(dá)回波信 號(hào)進(jìn)行平衡混頻，再經(jīng)信號(hào)放大與濾波后得到語音或其它廣譜聲學(xué)信號(hào)。 由于利用毫米波雷達(dá)探測(cè)語音信號(hào)具有多種空氣傳導(dǎo)語音探測(cè)方法所不 具備的優(yōu)點(diǎn)，又由于本系統(tǒng)具有非接觸、安全、實(shí)時(shí)、便于攜帶、低成本等優(yōu)點(diǎn)，因此本技術(shù)突破了傳統(tǒng)的以聲學(xué)傳感器和以空氣為介質(zhì)的語音檢 測(cè)模式，大大拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景和市場(chǎng)推廣價(jià)值。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見圖1，本發(fā)明包括點(diǎn)頻毫米波相控振蕩器1以及與點(diǎn)頻毫米波相
控振蕩器1的輸出端相連接的定向耦合器2，該定向耦合器2的輸出分兩 路， 一路與環(huán)形器3相連，另一路與平衡混頻器5相連，環(huán)形器3還分別 與天線4及平衡混頻器5相連，平衡混頻器5的輸出端與信號(hào)放大/濾波 器6相連，信號(hào)放大/濾波器6經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器7與計(jì)算機(jī)8相連。
由于在語音及其它聲學(xué)信號(hào)的探測(cè)過程中，實(shí)際采集回來的語音信號(hào) 受到各種干擾的影響，因此雷達(dá)語音信號(hào)通常還需要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換 并經(jīng)計(jì)算機(jī)處理才能達(dá)到更好的質(zhì)量。
點(diǎn)頻毫米波相控振蕩器l產(chǎn)生一個(gè)高穩(wěn)定度的高頻連續(xù)波，其頻率在 10 100GHz之間；
定向耦合器2將點(diǎn)頻毫米波相控振蕩器1輸出的信號(hào)分為兩路 一路經(jīng)
由環(huán)形器3輸往天線4，另一路經(jīng)過衰減后輸出到平衡混頻器5;
環(huán)形器3將定向耦合器2輸出的信號(hào)經(jīng)環(huán)形器3發(fā)往天線4 ，同時(shí)將天線 4的回波信號(hào)經(jīng)環(huán)形器3輸出到平衡混頻器5，并阻止天線4的回波信號(hào)耦合 回定向耦合器2里；
天線4包括各型大型、小型、微型拋物面天線、平板天線、透鏡天線 等，天線的主要作用在于將由環(huán)形器3輸出的高頻雷達(dá)波發(fā)射出去，并同步接收雷達(dá)的回波信號(hào)；
平衡混頻器5將定向耦合器的輸出和環(huán)形器的輸出信號(hào)進(jìn)行平衡混
頻，其輸出信號(hào)即為所要獲得的語音及其它聲學(xué)信號(hào)；
信號(hào)放大/濾波器6將平衡混頻器5輸出的信號(hào)進(jìn)行放大并同步濾波， 使用60Hz 4000Hz頻帶范圍內(nèi)的帶通濾波頻率。
盡管本發(fā)明所論述的是一種不依賴于空氣傳導(dǎo)的語音探測(cè)儀，但本發(fā) 明的使用范圍并不僅限于語音信號(hào)的探測(cè)，由于高頻毫米波雷達(dá)波具有靈 敏度極高的特點(diǎn)，因此本發(fā)明還可廣泛應(yīng)用于各類廣譜聲學(xué)信號(hào)的探測(cè)， 包括利用傳統(tǒng)麥克風(fēng)無法采集到的，極微弱的聲學(xué)和振動(dòng)信號(hào)的探測(cè)；
本發(fā)明所述采用的天線包括拋物面、平板、透鏡等天線，但本發(fā)明所 述天線并不局限于這些天線種類，嚴(yán)格意義上講，任何能夠發(fā)射并接收雷 達(dá)波信號(hào)的天線都能夠?yàn)楸鞠到y(tǒng)所使用，但其性能當(dāng)然越高越好；
本發(fā)明利用毫米波雷達(dá)探測(cè)語音信號(hào)具有多種空氣傳導(dǎo)語音探測(cè)方 法所不具備的優(yōu)點(diǎn)，如能夠擺脫傳統(tǒng)的在聲源附近必須安置聲學(xué)傳感器的 限制，對(duì)檢測(cè)對(duì)象無任何約束，并能穿透一定的介質(zhì)及障礙物進(jìn)行檢測(cè)， 從而有望在諸如演講、報(bào)告、舞臺(tái)表演、打電話等場(chǎng)合、復(fù)雜聲學(xué)環(huán)境中 語音的定向檢測(cè)、微弱寬帶聲學(xué)信號(hào)檢測(cè)、災(zāi)害救援(地震、塌方中的傷 員探尋)、醫(yī)院臨床的語音檢測(cè)、評(píng)價(jià)、恢復(fù)與監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、反恐斗爭(zhēng)、國(guó) 家安全等領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，又由于毫米波語音探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)具有非接 觸、安全(發(fā)射功率比手^^功率低十倍)、實(shí)時(shí)、便于攜帶、低成本等優(yōu) 點(diǎn)，因此本系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)的以聲學(xué)傳感器和以空氣為介質(zhì)的語音檢測(cè)模 式，大大拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景和市場(chǎng)推廣價(jià)值。
權(quán)利要求
1、一種不依賴空氣傳導(dǎo)的語音探測(cè)儀，其特征在于包括點(diǎn)頻毫米波相控振蕩器(1)以及與點(diǎn)頻毫米波相控振蕩器(1)的輸出端相連接的定向耦合器(2)，該定向耦合器(2)的輸出分兩路，一路與環(huán)形器(3)相連，另一路與平衡混頻器(5)相連，環(huán)形器(3)還分別與天線(4)及平衡混頻器(5)相連，平衡混頻器(5)的輸出端與信號(hào)放大/濾波器(6)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不依賴空氣傳導(dǎo)的語音探測(cè)儀，其特征在 于所說的信號(hào)放大/濾波器(6)的輸出還經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(7)與計(jì)算機(jī)(8)相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的不依賴空氣傳導(dǎo)的語音探測(cè)儀，其特征在于 所說的點(diǎn)頻毫米波相控振蕩器(1)產(chǎn)生一個(gè)頻率在10 100GHz之間的高 穩(wěn)定度的高頻連續(xù)波。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的不依賴空氣傳導(dǎo)的語音探測(cè)儀，其特征在于 所說的環(huán)形器(3)將定向耦合器(2)輸出的信號(hào)經(jīng)環(huán)形器(3)發(fā)往天 線(4)，同時(shí)將天線(4)的回波信號(hào)經(jīng)環(huán)形器(3)輸出到平衡混頻器(5)，并阻止天線(4)的回波信號(hào)耦合回定向耦合器(2)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的不依賴空氣傳導(dǎo)的語音探測(cè)儀，其特征在于 所說的天線(4)將由環(huán)形器(3)輸出的高頻雷達(dá)波發(fā)射出去，并同步接 收雷達(dá)的回波信號(hào)，天線(4)的類型包括各型大型、小型、微型拋物面 天線、平板天線或透鏡天線。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的不依賴空氣傳導(dǎo)的語音探測(cè)儀，其特征在于所說的平衡混頻器(5)將定向耦合器(2)的輸出和環(huán)形器(3)的輸出 信號(hào)進(jìn)行平衡混頻，其輸出信號(hào)即為所要獲得的語音及其它廣譜聲學(xué)信 號(hào)。
7、根據(jù)權(quán)利要求l所述的不依賴空氣傳導(dǎo)的語音探測(cè)儀，其特征在于: 所說的信號(hào)放大/濾波器(6)使用60Hz 8000Hz頻帶范圍內(nèi)的帶通濾波頻 率將平衡混頻器5輸出的信號(hào)進(jìn)行放大并同步濾波。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不依賴于空氣傳導(dǎo)的語音探測(cè)儀。通過點(diǎn)頻毫米波相控振蕩器產(chǎn)生雷達(dá)波，經(jīng)定向耦合器轉(zhuǎn)為兩路，一路經(jīng)環(huán)形器發(fā)往天線，另一路經(jīng)衰減后與經(jīng)環(huán)形器來的雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行平衡混頻，再經(jīng)信號(hào)放大與濾波后得到語音或其它廣譜聲學(xué)信號(hào)。由于利用毫米波雷達(dá)探測(cè)語音信號(hào)具有多種空氣傳導(dǎo)語音探測(cè)方法所不具備的優(yōu)點(diǎn)，又由于本系統(tǒng)具有非接觸、安全、實(shí)時(shí)、便于攜帶、低成本等優(yōu)點(diǎn)，因此本技術(shù)突破了傳統(tǒng)的以聲學(xué)傳感器和以空氣為介質(zhì)的語音檢測(cè)模式，大大拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景和市場(chǎng)推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)G10L11/00GK101625861SQ200910023558
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者盛 李, 王健琪, 荊西京 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)