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多點共線無中心載波集團電話系統(tǒng)

2009-05-19
作者:鄭若濱 林士群

  摘 要: 介紹了一種綜合SSB調(diào)制解調(diào),、特殊參數(shù)AGC,、二四線變換,、DTMF收發(fā),、鎖相環(huán)頻率合成,、高阻接口等多種技術的全雙工載波集團電話系統(tǒng),。該系統(tǒng)采用總線式網(wǎng)絡拓樸結(jié)構(gòu),,不設中心交換機,,各分機本身具有交換功能。
  關鍵詞: 多點共線 無中心交換 SSB載波調(diào)制


1 系統(tǒng)的組成原理及主要特點
  現(xiàn)在市面上的集團電話系統(tǒng)均自帶程控交換中心,,通常采用星型網(wǎng)絡拓樸結(jié)構(gòu),,接N門電話就相應從中心交換機拉出N對電話線,工程布線麻煩且費用高,。本多點共線無中心載波集團電話如圖1所示,,采用總線式網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu),不設中心交換機,,各分機本身具有交換功能,,故布線只需一條傳輸雙絞線即可貫穿所有用戶。工程量小,,費用省,,擴展靈活;若用于所需分機數(shù)為中小容量的企業(yè)集團內(nèi)部,,其成本明顯低于具有中心交換電話系統(tǒng)的各分機的分攤成本,。


  該系統(tǒng)實質(zhì)是把程控交換機的各主要功能分散到各個分機中,使各個分機能相互撥號選呼,,所以分機不受線路限制,,可在同一時刻成對地進行保密通話,互不干擾,,呼損率低,。整個系統(tǒng)僅由接口分機和內(nèi)部分機組成,N門分機可構(gòu)成N/2條無阻塞繩路,。內(nèi)部分機按需要增加一塊外線轉(zhuǎn)接接口模塊,,即構(gòu)成接口分機,可自動轉(zhuǎn)接內(nèi)部分機撥打外線電話,。
2 系統(tǒng)的工作原理
  接口分機電實現(xiàn)原理如圖2所示,,其中虛線框部分為外線自動轉(zhuǎn)換接口模塊。


  內(nèi)部分機相互撥號選呼時,,與一般的電話并無差別,,按撥號音、忙音,、振鈴音建立或撤消通話鏈路,。撥號時,主叫MN號分機依被叫分機號PQ兩次壓按鍵P與Q,把MN號分機發(fā)送頻率調(diào)到被叫的接收頻率fPQ上(PQ為發(fā)送頻率合成器預置分頻比),,然后自動將主叫分機號MN告訴對方,,即代表MN號的DTMF信號在前放與由話筒來的語音信號在前放混合后,經(jīng)低通送至SSB調(diào)制器得到載頻為fPQ單邊帶信號,,經(jīng)程控放大,、調(diào)諧放大后,由高阻接口送往內(nèi)部總線(一條傳輸雙絞線),。本系統(tǒng)各分機的所有接收選頻網(wǎng)絡(中心頻率等于分機接收本振頻率)均掛在同一總線上,此時分機號為PQ的選頻網(wǎng)絡能選出載頻為fPQ的SSB信號,,該信號經(jīng)AGC送至SSB解調(diào)出代表MN號的DTMF信號,,當CPU判斷DTMF信號為MN后,則將發(fā)送頻率自動調(diào)到主叫的接收頻率fMN上(MN為發(fā)送頻率合成器的預置分頻比),。這樣一來,,MN號分機與PQ號分機就建立了能夠唯一互相通話的條件,話音鏈路即告建立,。話音的收發(fā)傳輸過程同DTMF信號的傳輸過程一樣,。
  當外線電話與本系統(tǒng)的內(nèi)部分機通話時,外線電話用戶先由公共電話網(wǎng)與接口分機建立外部基帶話音鏈路,,然后再二次撥號通知接口分機欲撥打的內(nèi)部分機(設為PQ),,則接口分機自動按上述過程與內(nèi)部PQ號分機建立內(nèi)部話音載波鏈路,兩種鏈路由接口分機匯接在一起,,通過二四線變換器對進,、出的雙向話音進行分流,內(nèi)外通路即告建立,。外線電話的振鈴音峰值為幾十伏,,特別由光電耦合、振鈴識別電路識別,,送往CPU判別,。而本系統(tǒng)的內(nèi)部分機撥打外線電話的內(nèi)外通路建立過程則正好為上面所述的逆過程。
3 主要技術指標
  ·直流功率: ≤2.0W,;
  ·調(diào)制方式:SSB調(diào)幅,,取上邊帶;
  ·載波頻率:60kHz~320kHz,,分28個頻道,;
  ·發(fā)送輸出峰值:4Vp-p(RL=100Ω時);
  ·接收靈敏度:≥50m Vp-p時遠近路程音量基本一致,;
  ·收端音頻頻響:2.4 kHz(-3dB帶寬),;
  ·組網(wǎng)分機數(shù)N:2~28(等效繩路數(shù)為N/2);
  ·通話方式:全雙工,;
  ·通話距離:≥1km(滿28臺,,用雙絞線),,≥1.5km(10臺以內(nèi));≥2km(用Φ1的單股銅線或鋁線,,線徑大于10mm),。
4 系統(tǒng)關鍵技術
4.1 SSB調(diào)制解調(diào)
  為了提高頻譜利用率,采用單邊帶技術,,在頻段60kHz~320kHz中分配28個頻道,,即可保證方案的實現(xiàn),又降低了發(fā)送功率,。為避免使用價格昂貴的單邊帶濾波器和電感元件,,采用移相法,電路僅由集成運放和模擬開關構(gòu)成,。SSB調(diào)制解調(diào)電路原理如圖3(a),(b)所示,。


  其中,音頻移相電路在300Hz~3kHz帶內(nèi)相移90°±1.3°,,邊帶抑制比達30dB以上,,載頻抑制度達60dB以上。
4.2 特殊參數(shù)AGC電路
  特殊參數(shù)AGC電路如圖4所示,,采用快充慢放的檢測電路,。它與常規(guī)AGC電路不同,主要用來改善電波的衰弱,,而這里用于改善遠端(如1km)和近端(如隔壁房間)通話距離不同時,,聲音大小的一致性。經(jīng)實驗表明:該電路能控制接收端音頻檢出幅度的差別在0.8~1倍之間,,有效地保證了遠距離通話的清晰度,。


4.3 二四線變換器
  外線電話與內(nèi)部電話全雙工通話時,基帶話音的發(fā)送和接收需各用一對線共四線,,以避免相互干擾,。為了節(jié)省布線,本系統(tǒng)收發(fā)共用一對線,,在話筒和耳機的匯接點處,,接入二四線變換器,以使話筒和耳機相互隔離,,但又不影響正常通話,。二四線變換器采用特殊的阻容橋式相位相消法,電路如圖5所示,。


  理論分析表明,,IN→I/O,OUT←I/O為通路,IN與OUT相互隔離的條件是:
  
  實驗表明:當MIC受話時,I/O與OUT線上的信號隔離比可達8:1甚至更高,。
4.4 DTMF收發(fā)電路
  DTMF收發(fā)電路采用CM8880,,它為帶呼叫進展濾波器的單片增益可調(diào)DTMF收發(fā)器,提供了與Motorola 6800系列單片機的接口,。但由于6800系列單片機RD和WR線合二為一(高電平RD有效,,低電平WR有效),而本系統(tǒng)采用的Intel 80x1系列單片機RD和WR線分離(低電平有效),,故采用如圖6(a)所示的接口電路,,其電路時序如圖6(b)所示。


4.5 鎖相環(huán)頻率合成
  本系統(tǒng)利用集成鎖相芯片MC14046增加頻率穩(wěn)定度,,以保證通話質(zhì)量,。其參考頻率為fR=3.4956kHz,由于系統(tǒng)工作頻段為60kHz~320kHz,,則在fVCO最大值320kHz及最小值60kHz處分頻比分別為:
  
  為減小低通濾波器的電流消耗和環(huán)路噪聲,采用如圖7所示的無源比例積分環(huán)路濾波器,,以提高頻譜純度,,降低對臨近頻道的干擾??紤]鑒相紋波抑制能力,,兼顧環(huán)路瞬態(tài)特性,選取ζ=0.707,,ωn≤ωR/10,。根據(jù)ζ、ωn及環(huán)路增益可唯一確定環(huán)路濾波器RC常數(shù),。


4.6 高阻接口
  為使各分機互為輕載接入總線,,以增加一條總線所帶分機的門數(shù),采用如圖8所示的高阻接口電路,。該電路對于外來信號產(chǎn)生正反饋補償作用,,以補償多機并聯(lián)后負載加重、幅度降低,、聲音變小的缺點,。它本質(zhì)上為一高阻抗負載,故任一分機對其它分機來說,,分流很小,。


  總之,內(nèi)部分機加載一跳頻控制模塊,,即可構(gòu)成一部跳頻通信機,,極大提高惡劣環(huán)境下的抗干擾能力。若接口電路適當改進,亦可在電力線上傳輸,。本系統(tǒng)特別適于廠礦,、商場、辦公大樓等企業(yè)內(nèi)部實現(xiàn)通信,。


參考文獻
1 張旭動.RTC機中的移相調(diào)制器分析.電力系統(tǒng)通信,1990
2 張厥勝.鎖相環(huán)頻率合成器.北京:電子工業(yè)出版社,,1997

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