БЕСПРОВОДНОЙ МИКРОФОН Российский патент 2001 года по МПК H04B5/06 H03J9/02 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть реализовано во всех системах передачи звуковой (речевой) информации, где применяется микрофон с тангентой, активирующей тракт передачи при ее нажатии и закрывающей последний при ее отпускании, а также для выполнения этой же тангентой иных диспетчерских функций, например включение двигателя диктофона, передатчика радиостанции и т.п.

Целевым назначением патентуемого беспроводного микрофона является комплектация последним сигнальных громкоговорящих установок СГУ, устанавливаемых на оперативных машинах МВД, МЧС, скорой помощи и т.д.

Известны отечественные беспроводные микрофоны серии РМ (РМ-7, РМ-14 и др. ), содержащие опорный кварцевый автогенератор, генератор, управляемый напряжением (ГУН), буферный усилитель радиочастоты, а также микрофонный усилитель (Акустика: Справочник под редакцией М.А.Сапожникова, -М.: Радио и связь, 1989, стр. 97-98).

Основными недостатками данного радиомикрофона являются: низкая помехозащищенность сквозного тракта, поскольку последний активируется несущей частотой передатчика; длительный переходный процесс при коммутации питания, обусловленный собственно переходными процессами в кварцевом автогенераторе (десятки миллисекунд) и в кольце фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) (сотни миллисекунд), что снижает оперативность работы; сложность радиомикрофона; наконец, просто отсутствие тангенты управления как таковой.

Известны радиотракты радиотелефонов, например Panasonic KX-T4046 (Брускин В.Я. Зарубежные резидентные радиотелефоны. СП НИЦ Наука и техника, 1998 г., вып. 1), реализующие несколько командных функций, содержащие синтезаторы частоты на базе ФАПЧ, управляемые микроконтроллером, а также кодек для защиты от несанкционированного доступа.

Недостатками подобных трактов являются длительные переходные процессы при коммутации питания как по причинам указанным выше, так и по причине перебора частот новых каналов в поиске свободного наряду с перебором кода доступа, что в свою очередь предопределяет высокую сложность тракта.

Широко применяемые типовые режимы фазовой модуляции опорного кварцевого генератора, например Hitachi HD 49423 AN, Osawa и т.п., обуславливают высокий уровень искажений сигнала, еще допустимых в телефонии и не допустимых в звуковещательной аппаратуре.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является студийный беспроводной микрофон марки WM-260 или WM-360 фирмы ТОА (Япония) (Рекламный проспект фирмы ТОА Аудио Системы, издательство АВС Электроникс, 1996 г., стр. 17), содержащий микрофонный усилитель, синтезатор частоты, буферный каскад и генератор тональной частоты на 32,768 кГц. Наличие тональной частоты после детектирования в приемнике позволяет активировать акустический тракт и закрывать его в случае пропадания этой частоты.

К очевидным недостаткам, применительно к решаемой проблеме, можно отнести длительный переходный процесс при коммутации питания, уменьшение (снижение) динамического диапазона из-за необходимости постоянной передачи тональной частоты, что вынуждает применять компрессор звукового сигнала в микрофоне и тем самым дополнительно усложняет последний.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - создание беспроводного микрофона, обеспечивающего диспетчерские функции.

Технический результат от использования изобретения заключается в снижении длительности переходных коммутационных процессов, увеличении динамического диапазона, расширении функций тангенты и упрощении устройства в целом.

Указанный результат достигается тем, что в беспроводной микрофон, содержащий опорный кварцевый автогенератор, буферный усилитель радиочастоты и микрофонный усилитель с обратной связью, введены тангента сдвоенная, первый и второй управляемые электронные ключи и ждущий мультивибратор с универсальным запуском, а кварцевый автогенератор выполнен с дополнительной положительной обратной связью на нечетных гармониках кварца, при этом первый управляемый ключ установлен в цепи питания микрофона, а второй управляемый ключ - в цепи положительной обратной связи микрофонного усилителя, одна контактная группа тангенты сдвоенной подключена к источнику питания, а вторая - к входам запуска ждущего мультивибратора и через диоды к цепи управления первого электронного ключа, к которой через диод подключен выход ждущего мультивибратора; выход микрофонного усилителя подключен к цепи управления режимом опорного кварцевого автогенератора.

Структурная схема предлагаемого изобретения приведена на фиг. 1, а эпюры напряжений, иллюстрирующие особенности работы, на фиг. 2.

Тангента сдвоенная 1, одна группа контактов которой подключена к батарее, а вторая через диоды к цепи управления первого электронного ключа 2 и одновременно ко входам ждущего мультивибратора с универсальным запуском 3, т. е. мультивибратора, который запускается по одному из входов перепадом как 0/1, так и перепадом 1/0, а по другому меняет полярность выходного напряжения, сохраняя ждущий режим (торможение мультивибратора по второму входу).

Выход ждущего мультивибратора соединен через диод с цепью управления ключом 2 и одновременно с цепью управления второго электронного ключа 4, который находится в цепи положительной обратной связи микрофонного усилителя 5.

Электронный ключ 2 обеспечивает питанием все цепи микрофона (на фиг. 1 показано разрывной цепью --->).

Опорный кварцевый автогенератор 6 дополнен многозвенной резонансной положительной обратной связью 7, имеющей максимальный коэффициент передачи на нечетных гармониках кварца.

Буферный усилитель радиочастоты 8 подключен к кварцевому генератору 6 и развязывает цепь автогенератора от антенны. Режим работы кварцевого автогенератора 6 управляется подключенным к нему усилителем 5.

Заявленное устройство функционирует следующим образом.

При нажатии на одно плечо тангенты срабатывает электронный ключ 2, обеспечивает питанием все цепи микрофона. Одновременно перепадом 0/1 запускается ждущий мультивибратор 3, который своим выходным сигналом на несколько десятков миллисекунд замыкает ключ 4 в цепи положительной обратной связи микрофонного усилителя, формируя тональную посылку той же длительности. Тональная посылка модулирует по частоте автогенератора 6 (механизм изложен ниже). Эта посылка (фиг. 2а) выделяется в приемнике, где формируется ее огибающая и фиксируется в памяти декодера (Д-триггер), открывая акустический тракт для речевого сообщения. Тем самым исключается необходимость одновременной передачи речи и тональной посылки, что расширяет динамический диапазон радиоканала.

При отпускании этого плеча тангенты перепадом 1/0 вновь запускается ждущий мультивибратор 3, удерживая электронный ключ 2 в замкнутом состоянии на время второй тональной посылки (см. фиг. 2а), чем достигается формирование сигнала отбоя и сброс триггера в декодере приемника.

Если произвести быстрое однократное нажатие-отжатие этого плеча тангенты, то активации акустического тракта не произойдет, поскольку пройдут две тональные посылки (фиг. 2б), а на выходе приемника будет сформирован по огибающей код 01010. При наличии простейшего временного селектора в декодере (фиг. 2в), с временным окном, чуть большим, чем время удержания тангенты (0,5-1 c) такая кодовая комбинация будет восприниматься уже как следующая (фиг. 2г) команда, которая аналогичным образом заносится в память и используется для включения, а при повторном нажатии для выключения второго исполнительного органа (напр. вкл. сигнала "Сирена").

При нажатии на второе плечо тангенты срабатывает электронный ключ 2 и инвертируется выходной сигнал ждущего мультивибратора 3, вызывая в свою очередь замыкание ключа 4. В этом случае идет процесс непрерывного формирования тональной частоты (код 11111...1), которая в приемнике воспринимается как третья команда (фиг. 2д).

Наконец, при одновременном нажатии обоих плеч тангенты в ждущем мультивибраторе осуществляется взаимная компенсация запирающих напряжений и он переходит в автоколебательный режим, формируя сигнал 010101010... (фиг. 2е). Огибающая этого сигнала после интегрирования с большим временем может быть использована как четвертая команда.

Таким образом, достигается расширение функциональных возможностей тангенты.

Введение дополнительной положительной обратной связи 7 в кварцевый автогенератор 6 на нечетных гармониках последнего расширяет полосу пропускания общей петли обратной связи, чем достигается форсирование процесса запуска автогенератора и сокращение времени переходного процесса.

Основным и главным назначением обратной связи 7 является реализация режима высококачественной широкополосной частотной модуляции кварцевого автогенератора за счет управления с помощью усилителя 5 режимом, а следовательно, и степенью обогащения высшими гармониками выходного напряжения кварцевого автогенератора 6.

Теоретические аспекты влияния высших гармоник на девиацию частоты автогенератора за счет изменения формы выходного напряжения изложены, в частности в книге И.С.Гоноровский. Радиотехнические цепи и сигналы, -М.: Сов. радио, 1972 г., стр. 333-334, а также на стр. 353-357.

Несколько иная теоретическая трактовка изменения частоты в многоконтурном кварцевом автогенераторе изложена в книге того же автора, издательства и названия 1971 г. выпуска на стр. 383-388.

В заявляемом объекте реализован один из практических вариантов этих теоретических предпосылок. Решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленно применимо.

Фильтрация искусственно создаваемых высших гармоник кварцевого автогенератора, устранение паразитной амплитудной модуляции, обусловленной изменением режима последнего, а также развязка с антенной осуществляется буферным усилителем 8.

Таким образом, предлагаемый беспроводной микрофон по сравнению с прототипом обеспечивает следующие преимущества: снижается длительность переходных коммутационных процессов, увеличивается динамический диапазон, расширяются функции тангенты и упрощается устройство в целом.

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в системах передачи звуковой (речевой) информации. Устройство содержит опорный кварцевый автогенератор, буферный усилитель радиочастоты и микрофонный усилитель с обратной связью. Кроме того, в него введены тангента сдвоенная, два управляемых ключа и ждущий мультивибратор с универсальным запуском. Кварцевый автогенератор выполнен с дополнительной положительной обратной связью на нечетных гармониках кварца, что расширяет полосу пропускания общей петли обратной связи. Фильтрация искусственно создаваемых высших гармоник автогенератора, устранение паразитной амплитудной модуляции, а также развязка с антенной осуществляются буферным усилителем. В предложенном устройстве обеспечиваются форсирование процесса запуска автогенератора, расширение динамического диапазона и снижение длительности переходных коммутационных процессов. 2 ил.

Беспроводной микрофон, содержащий опорный кварцевый автогенератор, буферный усилитель радиочастоты и микрофонный усилитель с обратной связью, отличающийся тем, что в него введены тангента сдвоенная, первый и второй управляемые электронные ключи и ждущий мультивибратор с универсальным запуском, а кварцевый автогенератор выполнен с дополнительной положительной обратной связью на нечетных гармониках кварца, при этом первый управляемый ключ установлен в цепи питания микрофона, а второй управляемый ключ - в цепи положительной обратной связи микрофонного усилителя, одна контактная группа тангенты сдвоенной подключена к источнику питания, а вторая - к входам запуска ждущего мультивибратора и через диоды к цепи управления первого управляемого ключа, к которой через диод подключен выход ждущего мультивибратора, выход микрофонного усилителя подключен к цепи управления режимом опорного кварцевого автогенератора.