在军事、公安等领域,由于特殊需要,窃听成为侦查及获取情报的重要手段,通过窃听装置采集环境中的语音信号并从空中发射出去,在覆盖范围内由接收设备接收。在上述过程中,信号的采集、处理与通信是非常重要的环节,要将语音信号转换为数字电信号,并针对信号特点,在通信前进行压缩及纠错检错处理,增加通信有效性及可靠性。与此同时,由于窃听设备具有隐蔽性、长期放置性等特点,对装置本身提出小体积、低功耗及实时性的应用需求。本文的主要工作是在一个应用于窃听装置的语音无线采集系统中,设计语音采集及通信控制芯片,着重设计芯片数字模块,包括芯片控制电路、发射基带电路、语音压缩编码器及相关辅助电路,在设计中考虑小体积、低功耗的设计需求。芯片控制电路对整个芯片休眠、发射、接收的工作流程进行控制,确保芯片正常工作。发射基带电路对数据进行信道编码、组包成帧及码元调制,采用MSK的调制方式。考虑低功耗与实时性要求,本文提出了自定义通信协议,将发射机以发射-间歇交替的方式工作,降低射频发射机功耗及数据延时。语音压缩编码器依据国际电信联盟(ITU)定义的G.726语音编码算法,对算法的硬件实现进行优化,在保证语音质量的情况下压缩数据,将采样率16 ksps、16 bit的语音信号压缩为4 bit码字,由于该算法为有损压缩,无法直接评估压缩后语音质量,因此本课题采用符合人耳听觉模型的客观音质评价算法(PESQ)评估编码器质量。芯片其他电路的设计包括降采样滤波器及集成电路内置音频总线(I~2S)接口电路。降采样滤波器为Sigma-delta ADC的一部分,由级联积分梳状(CIC)抽取滤波器和半带滤波器多级级联组成,采用硬件复用的方式降低开销。I~2S接口电路用于数据的并-串转换及输出。论文详细介绍了上述各电路的仿真建模及硬件实现过程,并给出仿真结果,在FPGA上进行验证。本课题设计由UMC 0.18μm CMOS工艺流片实现,电源电压1.8 V,时钟频率24 MHz,芯片目前正处于流片中。发射基带电路面积为0.4 mm~2,功耗为0.5 mW,发射数据率可调,采用发射-间歇的工作方式可降低射频电路30%左右的功耗。G.726编码器可实现32 kbps、24 kbps、16 kbps多种比特率输出,经PESQ算法评估,在32 kbps情况下客观听觉质量平均意见分(MOS-LQO)分值为4.1分,语音质量满足应用需求。