摘要：
一、 研究背景：
窃听技术经过多年的发展，衍生出多种窃听的方式，其中激光窃听技术由于其能够远距离非接触式窃听，不易被发现等优点，逐渐有了较为广阔的应用价值以及研究空间。近几年激光窃听器的方案不断的成熟，并开始走向应用。在实验中可以发现，激光窃听器噪声的来源主要是光源产生的噪声，由于半导体激光器制作工艺本身会产生不可避免的噪声，影响到窃听信号的信噪比，本文利用四象限探测器巧妙的抑制激光器自身产生的噪声，并有效放大窃听信号。为了能够更加有效的窃听信息，对音源定位也是非常关键的。
二、 系统原理以及构成：
激光窃听器原理是将激光打到远距离的窗户、玻璃、水杯等易受声波发生震动且发射率较高的物体。声波的震动会引发物体的表面震动，进而在物体表面产生微小的位移，这段微小位移作用在反射光上面，反射光点也发生同等程度的位移，在光电探测器件上就会产生光强的变化。通过电路的转换、放大，还原原始的声音信号。系统整体框图如图所示：
图1 系统整体框图
三、 四象限探测器降噪电路
若该系统单单使用传统的PIN光电探测器，由于激光器激射本身的量子效应的不确定性，会使得激光器产生光强度以及光相位的噪声，统称为光噪声，并且即使激光器在恒定的驱动电流下工作， pn 结两端的电压也会出现涨落，这种涨落表现为电噪声。这两种噪声的功率频谱在整个频域内均匀分布，为白噪声，这样对消除这类噪声也带来了一定的难度。
为了消除这类噪声，较为常见的方法是使用差分的原理，即带有信息的信号和未带有信息的信号做差，则可以得到没有噪声信息信号。这种具体到每个传感器系统实现方式千差万别。由于在激光窃听系统中激光发射出的光束经过空气的衰减，以及玻璃的透射等，接受光束与发射光束在光强以及相位上都发生很大改变，若在激光探测器发射端与接收端进行差分电路设计，很难达到理想效果。但四象限探测器就可以在接收端对两个信号进行差分运算。
四象限探测器由4个完全相同的PIN光电二极管按照坐标直角方式排列形成的光电探测器件，通过对四个象限得到的信号合理运算，可以实现很多功能，如探测光源位置，激光准直等。在本系统中，由于从四象限探测器提取出的两两信号夹杂的声音信号相位相反，噪声相位相同，在做差的过程中，不仅有效抑制住了激光器产生的噪声信号，同时也使声音信号得到了增强。
图2 四象限探测器应用原理
如图2，当激光反射光电由于声波使玻璃震动反射回的光点向右移动时，第一象限以及第四象限的信号强度分别增加，而第二象限以及第三项现的信号强度等幅的减小，将一二象限和三四象限信号做差，并将做完差的信号求和，便可以得到信噪比非常高的信号了。
对于差分运算，系统在系统中选用了AD621仪表放大器，AD621是一款增益可调、低噪声的放大器，其工作频率在1-10KHz，符合语音频率的要求，由于AD621不能处理频率过高的信号，所以光电转换后的信号需要经过一个截至频率在10KHz的低通滤波器后才能够使用AD621进行差分运算，电路如图所示：
四、 核心算法：
算法部分主要由方鹏负责。具体由两部分：
（1） FIR滤波算法以及自适应滤波算法，使得其他因素产生的噪声被滤掉。
（2） 采用负相关算法设计的定位算法。
五、实验结果：