专利名称：单工机的全双工转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种无线通信专用装置，具体地说是为现有单工方式通信设备扩展为双工通信模式而设计的专用装置。
以单工方式工作的对讲机是单工机最常见的一种。做为一种移动通信工具，由于工作频段背景噪声小，电波传输损耗小是其它无线通信频段无法比拟的。特别是由于其组网成本低廉而在交通指挥、安全保卫、生产调度、野外作业等领域得以广泛的应用。近几年来，由于解决了对讲机进入市话网的技术障碍而得以在民用移动通讯网方面快速发展。然而单工机致命弱点限制了其发展，这就是单工机的单工通信方式决定必须借助PTT开关来实现“收”与“发”的转换，用户必须手动PTT开关来完成发话和收话的转换。这种“手”与“口”并用的配合操作往往使非专业用户感到极不方便，有时甚至会丢失重要的信息，造成通信失败。这弱点在单工机进入市话网时显示的更加突出，特别是通话对方不知是单工机入网时几乎很难实现一次成功的通信。为克服单工机的这一弱点，技术人员做出了大量的研究，提出了多种改进方案①PTT开关随语音自动转换而实现的准双工方案。见《单工信道双工转换器》(ZL93215698.3)。其核心技术是通过语音信号实现对PTT开关的自动控制，使对讲机的使用者免去“口”与“手”协调操作的困难，产生类似“大哥大”的效果。普通的对讲机通过单工机接口装上这个附属装置确有很大的性能提高随着对该技术方案的进一步改进，其抗干扰能力，可靠性等方面均有突破，正常通话在效果上已接近“大哥大”，但它必竟只能称为准双工，实质上仍是单工模式，也就无法克服双方同时发话时必定要丢失信息的弱点。特别是双方处于争论，或都想抢话时，就谁也无法收全对方的信息。这个弱点是此类技术方案不可克服的。②用压缩数字信号分时“收”“发”实现的全双工方案。最近国外一些专业公司相继推出了压缩数字信号分时传输的技术方案。这种方案是将模拟语音信号以标准取样速率进行A/D转换，分别存入各方对讲机存贮器中，然后按设定的周期内自动实现对PTT开关同步转换，将双方的数字语音信号压缩后各用1/2时间分时占用信道发给对方机内存贮，然后再分别以标准速率读出，这样可以实现双方全时序状态下的语言交流，即真正的双工通信效果。然而，单工机划定在UHF和VHF频段，其信道间隔为25KHZ和12.5KHZ。由于移动通信中特别是对手持机要求较小的体积，以及要有较高的信噪比来克服遮挡损耗的影响等特殊条件，使其无法采用自适应技术。所以数字编码方式只能采取PCM而不能采用ADPCM编码。这样A/D转换的取样信息量为64KBit。如果采用数字压缩1倍的模式传送，其占用频宽为每个信道不低于128KHZ，会造成以25KHZ间隔的六个频道干扰，这是无线电管理体制不允许的。也是这种技术案推扩应用的极大障碍。根据以上分析可以看出，在现行条件下对现有单工机的全双工改进技术方案还有待进一步改进。
本实用新型的发明目的是提供一个对单工机改进为全双工通信方式的新技术方案，即提供一个单工机的全双工转换装置，该装置借助压缩数字技术实现模拟信号的压缩分时传输，从而在保证不超出单工机信道频宽的原则下实施真正的单工机双工通信模式。
本实用新型关键内容是变压缩数字信号传输为压缩模拟信号传输。一般语音模拟信号频率为300HZ-4KHZ，即最大频宽为4KHZ，压缩一倍最高频率增至8KHZ。因而，压缩模拟信号传输不会超出V/U频段中信道的频宽限定。如果能实现分时传输的技术构思，则单工机的双工工作方式是有可能实现的。问题的关键在于如何去实现语音模拟信号的压缩方案。压缩数字信号传输在技术上十分简单，只须提高数字基带信号的时钟频率即可。但对模拟信号压缩传输就不可能直接完成。采用磁电直接记录方式时，快速重放的方案是无法实现的。因为录、放头的几何尺寸，录、放转换延时，收、发同步处理都不可能在移动式单工机内实现。另外，音频模拟信号是由一定带宽的无数个单音组成，每个单音的频率和幅度是有随机性的。单音信号的幅度、相位都无法在历经倍频，重放后复现。重新合成的模拟信号自然严重失真，以至根本无法辩认。所以想借助倍频实现模拟信号压缩也是行不通的。所剩下唯一方案只有借助数字化技术做中间处理来实现模拟信号的压缩。即先将模拟信号转换成数字信号，完成压缩处理后，再进行数模转换，得到压缩后的模拟信号。压缩后的模拟信号即可用1/2时间分时完成信息交换，从而实现单工机的双工通信方式，这正是本实有新型的设计思想。从数字化语音信号传输的缺点推出本设计思想也许并不困难，但由于通信双方均需从模拟信号到数字信号，再从数字信号转化成模拟信号，中间还有压缩，复原一系列的复杂处理过程，且要保证时序上严格同步的相位关系，使具体的实施方案，特别是同步时序管理变得十分复杂，这也正是本实用新型的关键和创造点。
为实现以上关键，本设计中采取音频下限做为同步信号的频率，并使同步信号随压缩后的模拟音频信号发出，做为对方的强制外同步信号被接收，互相校正实现通信双方严格的反相同步的设计方案。并借助同步信号的分频信号来控制整个语音信号数字化、压缩、数模转换、发射、接收及复原处理的时序基准，实现严格的同步。具体的设计如下结构中仍据有与单工机主机连接的单工机接口和PTT开关转换的控制电路，结构中还包括同步信号发生器，逻辑片选电路，标准录放电路，倍频录放电路和中间寄存器组。同步信号发生器产生的本机同步信号是管理本机电路工作时序的基准信号，又是保证与通信方严格反相同步的联络信号。因而，来自单工机接口的外同步信号送至同步信号发生器，由外同步信号校正本机同步信号相位，该部分电路所生成的本机同步信号再通过单工机接口送到单工机的调制输入端，随音频信号发送给通信对方做为它的外同步信号。本机同步信号可选取的频率范围为280HZ-360HZ，以选取300HZ为好。这部分电路还产生60分频信号和120分频信号是本机各部电路按时转换工作状态的时序基准。其中60分频信号分别送至单工机接口中的PTT开关控制端，逻辑片选电路控制端和倍频录放电路的读、写控制端。其作用是以1/2的设定周期来控制PTT开关的自动转换，逻辑片选电路对中间寄存器工作状态选择，以及倍频录放电路的录、放转换。如选择30OHZ同步信号，其转换时间为200ms。从同步信号发生器还生成120分频同步信号也送至逻辑片选电路控制端，该信号是设定周期为400ms间隔的中间寄存器工作状态的，为保障两种速率下的多种读、写状态，120分频信号与60分频信号间应加延时电路，以保证合理的时序分配。
本设计中的逻辑片选电路主要用来控制中间寄存器组工作状态。由于模拟信号-数字信号中间处理复杂，且时序要求严格，从中间寄存器读、写的操作也就繁琐且严格。所以除了来自同步信号发生器的时序控制信号外，逻辑片选电路的选通信号输入端分别接至标准录放电路和倍频录放电路的状态控制信号输出端，即传递录放单元的状态信号，以决定录放单元与中间寄存器的时序分配关系。由逻辑片选电路发出的片选通控制信号直接输至中间寄存器组。
标准录、放电路和倍频录放电路是本设计中的主要工作电路。标准录放的概念是设定其中的CPU时钟频率为基准。倍频录放电路中的CPU时钟频率为其2倍。借助两者工作频频的倍数关系实现模拟信号压缩与复原。由于两者共用中间寄存器，所以两者的总线与中间寄存器相连。两者CPU的ACL线与单工机主控CPU的ACL线相连(没有CPU的单工机利用开机设定电位与两者之间的CPU的ACL线相连)。标准录放电路从单工机接口引入Mic发出的音频信号，经A/D转换后以基准速度存入中间寄存器；同时还将已存入中间寄存器的接收音频信号(数字化)以基准速度取出，经数模转换后输至单工机接口并引入其SP口。倍频录放电路是以基准速率2倍从中间寄存器中读出已存在其中的数字化语音信号(相当于压缩)，经数模转换形成压缩模拟信号再输出至单工机接口送到其调制输入端，这样经单工机再发出的即是含有300HZ同步信号的压缩模拟信号，其占时间为设定周期的1/2。另外1/2周期单工机所接到的是来自对方手机的压缩模拟信号(含同步信号)，其由单工机的鉴频器引出的压缩模拟信号经单工机接口送入倍频录放电路，经模数转换后以基准速率2倍存入中间寄存器组指定的存贮片子，所占时间也为1/2周期，即200ms，这时存入该存贮器内的即是收到对方的数字化语音信号，只须用标准速率取出(相当于复原)，再经数模转换即可得到一个周期内对所发出的全部语音信息。由于标准录放电路和倍频录放电路共有一个中间寄存器组，读、写转换就需要有严格的时序分配关系。设计上在标准录放电路与倍频录放电路之音有一个时序分配电路。具体方案可在倍频录放电路中增加一个分频移相器。分频移相器从倍频录放电路取出时钟频率信号做延时二分频处理后送至标准录放电路做其控制单元中CPU的外引钟频率信号，从而起到时序分配的作用。
来自单工机主控CPU的off hook信号通过单工机接口引至同步信号发生器的同步信号输出控制开关，其实际上是为通信中与单工手机兼容而设定的开关。有设CPU的单工机可以用启动开关设置高电位的方式代替off hook线传来的启动信号。
根据以上分析不难看出，按照以上的结构构思所制成的全双工转换装置，可以通过单工机接口和其主机板相连，并通过对语音信号模数转化后生成数字化语音信号，通过标准速率的存贮和二倍速率的读出实现数字信号压缩，再经过数模转换得到压缩模拟信号，此时信号频率应在600HZ-8KHZ之间。用这个压缩模拟信号来控制单工机的调制输入级，这样无线传输的实际上是压缩模拟信号。通过同信号的60分频信号控制PTT转换实现各占1/2周期交换双方的语音信息。收到的压缩模拟信号再经过模数转换为压缩数字信号，两倍标准速率下写入存贮器，再以标准速率读出，得到复原数字信号，再经数模转换还原成标准模拟信号送入单工机SP口放出。其所占时间也为1/2周期。虽然其过程复杂，同步技术也较难，但由于目前大规模集成电路已非常成熟，实施以上构思并不困难。
下面结合实施例附图进一步说明本实用新型的发明目的是如何实现的
图1为本实有新型的结构框图。
图2为同步信号发生器的电原理示意图。
图3为逻辑片选电路的电原理示意图。
图4为标准录放电路的电原理示意图。
图5为倍频录放电路的电原理示意图。
图6为中间寄存器组的电原理示意图。
其中1代表单工机接口，其中101脚接单工机主机板的Mic口，102脚接单工机的SP口，103脚接单工机PTT开关控制端，104脚接单工机主控CPU的ACL脚或接单工机设定的高电位，105脚接至单工机的调制输入端，106脚接单工机鉴频器的末级输出端，107脚接单工机主控CPU的off hook信号输出端或接单工机(没有CPU的)开关设置的高电位端。2代表同步信号发生器，其中201代表相位控制器，202代表同步振荡器，203代表分频电路，204代表延时电路，205代表二分频电路。3代表逻辑片选电路。4代表标准录放电路，其中401代表只写控制器，402代表只读控制器，403代表滤波器，404代表音频放大电路。5代表倍频录放电路，其中501代表倍频录放控制器，502代表滤波器，503代表陷波器，504代表分频移相器。6代表中间寄存器组，其中601-604代表静态存贮器。IC1-IC21代表集成电路块。图中所涉及的CE，OE，WE，WR口均为负电位有效。
从本实用新型的结构框图及所给出的实例电原理图中可以看出同步信号发生器(2)是由相位控制器(201)，同步振荡器(202)，分频电路(203)，延时电路(204)和二分频电路(205)组成。因为本设计的目的是要将单工机转换成为全双工的通信模式，所以在规定的周期内要把通话双方的语音信息(压缩模拟信号)用前1/2时间和后1/2时间分别送出去，这就需要通信双方的“收”、“发”严格的反相同步。考虑到音频范围300-4KHZ，倍频后为600-8KHZ，如果送取200ms为“收”“发”转换间隔，那么需要传递的语音信息量为400ms，同步信号应选择在音频下限280HZ-360HZ之间，本实施例参考值为300HZ，在与压缩模拟信号混合传输时易于分离出来。相位控制器(201)即是根据以上构思所设计。来自单工机接口(1)105脚的外同步信号及同步振荡器(202)发出的相位限定信号接到相位控制器(201)，用此来限定外同步信号与本机同步信号的严格反相关系。由相位控制器(201)引出的反相(与外同步信号相对而言)信号输至同步信号振荡器(202)的调节控制端，其目的在于强制本机产生的300HZ同步信号与外同步信号反相。这样使同步振荡器(202)所产生的本机振荡信号会很快与对方同步信号同步反相。该信号启同步振荡器(202)输出分别送至①单工机接口(1)的105脚，其作用是引至单工手机的调制输入端，随压缩模拟信号混合发给对方手机；②分频电路(203)，其目的在于以本机同步信号为基准获得控制其它电路的时序管理信号。经分频电路(203)分频所得的时序信号分别送至①单工机接口(1)的103脚，其作用是控制PTT开关的转换，如取300HZ同步信号，60分频后可获得50HZ的时序信号，决定PTT开关每200ms转换一次；②逻辑片选电路(3)，其作用是作为时序信号产生选通信号；③倍频录放电路(5)的读、写控制端，其作用是控制高速率状态下的“读”和“写”每200ms转换一次。所分频时序信号自203输出还要经延时电路(204)做移相处理后送至二分频电路(205)。再将二分频电路(205)，输出的信号送至逻辑片选电路(3)的另一控制端(CK0)。延时电路(204)的作用是使用二分频出来的400ms的同步信号和200ms同步信号的下降沿出现时间间隔，以保证整个电路工作时序的合理分配。
参考附图2给出的实施例可以进一步看出，同步信号发生器(2)中的相位控制器(201)是由运算放大器(IC3A)、二极管D2、稳压管D1及外围阻容元件构成的低通滤波限幅放大器和与非门(IC18D)构成的相位鉴别器所组成。外同步信号自单工机接口(1)的106脚通过电容C29，电阻R29，运算放大器(IC3A)组成的低通滤波器滤去600-8KHZ的压缩音频信号，检出300HZ外同步信号送大与非门(IC18D)的输入端，与非门(IC18D)的另一个输入端送入的是来自同步振荡器(202)的相位限定信号(即本机同步信号的反相信号)。以上结构在本机同步信号与外同步信号同相时会输出一个负脉冲，强制本机信号移相。相同步信号从与非门(IC18D)输出至同步振荡器(202)，其结果形成强迫反相同步。所发出的本机同步信号又使对方强迫反相同步，这样会在很短时间内实现通信双方的严格反相同步。同步振荡器(202)是由三极管BG1，双集极二极管BG2及外围阻容元件搭成的振荡电路和三个与非门(IC18A·B·C)搭成的相位调整电路所组成。振荡器(202)产生的300HZ本机同步信号经电容C22送于单工机接口(1)的105脚，该信号即可发送给对方做外同步信号。与本机同步信号反相的相位限定信号引至与非门(IC18D)的输入端，同时也送至分频电路(203)。在IC18A的输出与IC18C的输入端串入一个电子模拟开关(IC16A)，其目的是便于转换单工模式时消除同步噪音。电子开关(IC16A)的控制端接在单工机接口(1)的107脚，受单工机主控CPU发生的off hook信号控制。分频电路(203)是由两块集成电路74LS90(IC14，IC15)搭成的一个60分频器。其所生成的60分频信号是本机工作的基准时序信号，它分别送至倍频录放电路(5)、逻辑片选电路(3)、单工机接口(1)的103脚和延时电路(204)。延时电路(204)的设置是出自本设计时序分配的需要。具体该电路是由比较放大器(IC21A)，二极管D3，电位器W2，W3及阻容元件搭成的移相器。60分频的时序控制信号经0.5-1ms的延迟送至二分频电路(205)。二分频电路(205)是由集成块74LS74(IC17A，B)搭成的分频器，其生成本机同步信号的120分频延时信号送至逻辑片送电路(3)的另一控制端(CK0)，该信号宽度为400ms，用于做为逻辑片电路(3)的时序控制信号。
附图3所给出的是本实用新型逻辑片选电路(3)的实施例。具体是由10个非门(IC9，IC10A，B，C，D)，8个与非门(IC11，IC12)和四个或非门(ICBA，B，C，D)搭成的一个时序送通信号发生器。片选通时序控制信号自同步信号发生器(2)的分频电路(203)和二分频电路(205)引至本电路的输入端(CK1，CK0)。状态控制信号是反应标准录放电路(4)，或倍频录放电路(5)的读、写要求的。状态控制信号自标准录放电路(4)和倍频录放电路(5)引入本电路的状态控制端。根据时序、状态要求而进行逻辑组合产生出片送通信号能保证中间寄存器组(6)内的数据分时向不同读、写片子内传输数据。所产生的片选通信号自四个或非门(IC13)输出引至中间寄存器(6)的选通信号输入端。由于延时电路(204)及分频延时电路(504)的设置使片选通信号之间有2-2.5us的时序间隔能够充分保证上多读、写状态下共用数据总线的时序分配。
附图4所给出的是实施例标准录放电路(4)的电原理示意图。实施例中标准录发电路(4)由4个部分组成只写控制器(401)，只读控制器(402)，滤波器(403)和音频放大器(404)。来自单工机接口(1)101脚的Mic信号引入只写控制器(401)，输入只写控制器(401)的Mic信号在其中经模数转化成为数字化语音信号，然后再输出至中间寄存器(6)中某一被指定的片子。此时写入的速率为标准设定速率，所占用的时间与发话时间相同，但每400ms转换一个有贮片子，以保证在已写入的片子被读出时，不影响全时序下的信号存贮。由于该电路处于全时序“写”状态，所以称其为只写控制器。在此同时只读控制器(402)处于全时序“读”状态。从通信对方收到的压缩模拟信号已经数字化后存入中间寄存器组(6)的某一片子中，其所占有的存贮空间是相同的。从中间寄存器(6)提取的压缩数字化语音信号输入只读控制器(402)，因读入采取标准速率，所以输入只读控制器(402)的信号自然就复原为标准数字化语音信号，经其数模转换后形成模拟音频信号输入滤波器(403)。去除由于处理过程造成的量化噪音后再送到音频放大电路(404)中放大，再送至单工机接口(1)的102脚，即通向单工机SP口，可以看出标准录放电路(4)所起的作用，是以选定的标准速率将语音信号数字化存贮下来，或把收到的数字化语言信号以标准速率读出，扩展复原成正常语音信号。为保证“收”“发”的交替进行，其分为两个单元分别全时序“读”或“写”，每个周期(400ms)转换一下对接的存贮片子。从电原理图上可以看出只写控制器(401)和只读控制器(402)均采用数字录放集成块TC8830F(IC1，IC2)，前者(401)的WR接地，RD脚置高电位，这样就保证了其永远处于“写”状态。后者(402)的RD接地，WR置高电位，这样就保证了其永远处于“读”状态。二者的读、写控制信号(R/W)送至中间存贮器(6)的WE脚，经反相器(IC21C)的读写控制信号送入中间寄存器(6)相应的片子的OE端。二者的ACL线与倍频录放电路(5)中的ACL线及单工机主控CPU的ACL线相连。两个集成块的时钟频率决定其取样速率，所以倍频录放电路(5)与标准录放电路(4)之间的时钟频率应为2倍关系。可以采取二倍频，也可以采取二分频的方式来解决。本实施例给出的是二分频方案。所以，这两个集成块(IC1，IC2)的时钟频率输入脚(XIN)分别接在倍频录放电路(5)的分频移向相器(504)的两个输出端。实施例中滤波器(403)是由R6，C5组成的低通滤波电路，音频放大电路(404)则由运算放大器(IC3D)及外围的阻容元件搭成，来自只读控制器(404)的DAO脚的音频信号经滤波放大后接至单工机接口(1)的102脚。
倍频录放电路(5)是由倍频录放控器(501)，滤波器(502)陷波器(503)，和分频移相器(504)组成。来自中间存贮器组(6)的数字化语音信号送至倍频录放控制器(501)。其所取出的这信号正是只写控制器(401)在上一个400ms录入的信息。所取出的信息量仍然是这么大，只不过倍频录放控制器(501)的取样速率是存入速率的两倍，即用200毫秒时间全部取出。实质上实现了数字信号的压缩。压缩后再经数模转换即形成200毫秒的压缩模拟语音信号，其通过滤波器(502)去掉量化噪音后，送至单工机接口(1)的105脚，这就成为单工机的调制信号，所以400ms的语音，可以200毫秒的时间发射出去。在下一个200毫秒即是本机的接收信号时序。此时通过单工机接口(1)的106脚引出收到的压缩模拟信号通过陷波器(503)去掉300HZ同步信号后送至倍频录放控制器(501)。此时PTT开关已同步转为“收”状态，501也从“读”状态同步变为“写”状态。信号在501经过模数转换后，压缩模拟信号变成数字信号，该数字信号送至中间寄存器(6)某一选通的片子中。受时钟工作频率的限定，其写入速度与该电路读取速度相同，那么同样在200ms内完成400毫秒语音量的写入。所存贮的数字信息在一个400毫秒周期内由只读控制器(402)以标准速度读取，并传至SP口放出，这样就完全实现了全时序下双方语言信息的交换，即实现全双工的工作模式。为了保证时序分配和严格的同步关系，由倍频录放控制器(501)引出时钟工作频率信号，送至分频移相器(504)，经二次延时和分频后的时钟频率信号分别输至标准录放电路的两个控制单元(401，402)1/2的信号如倍频录放电路(5)采取的为1024KHZ，则401和402的时钟工作频率为512KHZ。二次延时的目的是为了保证三个控制单元(501，401，402)的“读”“写”时序分配，保证在任一“读”或“写”状态下与所选通存贮器的对应关系，保证数据总线的有效使用。实质上延时电路(204)和分频移相器(504)与逻辑片选电路(3)合起来所起的作用是本电路中的时序分配器，来决定存贮器和“读”“写”状态的配合和分配总线的使用权。这部分硬件电路可以省去，用改写TC8830F内存程序的方法来实现时序分配，也可以不选用TC8830F集成块，而采用统一的单片机结构，中间加设A/D，D/A转换器的方式来完成数据的压缩、复原，模拟信号的压缩和复原等处理，同样可以实现全双工的通信模式。然而，如不重开集成电路片子的话，体积无法保证，可靠性也难以实现，其基本设计构思仍在本实用新型的范畴之内。倍频录放电路(5)的实施例中，倍频录放控制器(501)也采用数字录放集成块TC8830F，外置晶体频率1024KHZ，读(RD)和写(WR)信号端通过一个反相驱动器(IC10E)接至同步信号发生器(2)的分频电路(203)输出端。读写控制信号(R/W)送入中间寄存器(6)的WE脚，并通过反相器(IC21B)送到中间寄存器(6)相应片子的OE脚。实施例中为601，601的OE脚。滤波器(502)是由R3、R14和C9组成的T型低通滤波器，该滤波器(501)连接在倍频录放控制器(501)的DAO脚和单工机接口(1)的105脚之间。陷波器(503)是由两个运算放大器(IC3B，C)，电位器W1，及外围阻容元件搭成的600-8KHZ带通滤波器，这样能使300HZ的同步信号不能通过，使输至倍频录放控制器(501)的Micn脚的压缩语音信号去除了同步噪声，提高了通信质量。分频移相器(504)是由积分电路(R33，C30)和一个反相驱动器(IC10F)，一个反向触发器(IC21A)四个与非门及两个三与非门搭成的二次延时分频电路。IC10F可选用74LS06，IC21A选用74LS14，控制延时时间0.5us，这样所输至标准录放电路(4)的时钟信号就错开了一定相位，其余的与非门所搭成的是一个奇偶脉冲分离器。这样501，401，402三个集成块中的时钟就在一个晶振信号控制之下错开了0.5-1us的时序，这将保证总线分配上的合理性。从倍频录放控制器(501)的XOUT脚引出时钟频率信号接至本电路反相驱动器(IC10F)的输入端。处理后所得的延时分频信号分别从两个三与非门(IC20A，B)引出送至只写控制器(401)和只读控制器(402)的外引时钟频率脚(XIN)。
中间寄存器组(6)的选择主要取决每个周期所存贮的信息量大小。用大容量存贮器加程序区化管理也许一个存贮器就可以完成。本实施例所给出的情况是采取400ms的周期，20ms的转换频率，512KHZ的标准时钟频率和1024KHZ的倍频录放来操作时，可不另加任何软件参与，而配置的中间寄存器组。根据TC8830F片子的技术特性，加上适当配套电路可以只使用2个或3个存贮器，但考虑到各种可种性送取4个静态随机存贮器为好。特别是选用HM62256LP片子时，其存贮量与本实用新型实施例给出的整机电路比较配套，所以中间寄存器组(6)可以由2-4个静态存贮器组成，以送取4个片子为例，每个片子的选通信号控制端接至逻辑片选电路(3)的相应控制脚。存贮器的总线与标准录放电路(4)和倍频录放电路(5)的总线相连，所有片子(601-604)的WE脚与标准录放电路(4)和信频录放电路(5)的(R/W)脚相连。601，602片子的OE脚接受来自501的控制信号，603，604的OE脚接受来自401，402的控制信号。实质上来自401的数据只写入601，602，402只从603，604读取数据，501从601，602读，向603，604写。
为使本实用新型所提出的技术方案实施后能和普通单工机兼容，可以在倍频录放控制器(501)内预置特定的DTMF双工控制码数据，并将该片子的P0-P3口直接与单工机主控CPU的数据总线相连，在本机发出DTMF地址码进行寻呼时，相继将特定的DTMF双工控制数据码发出，并同时置本机于双工工作状态。同时应在本装置中增设一个解码器。当被呼单工机收到选呼信号并由解码器解出的码被单工机主控CPU确认后，自动将被呼机置于双工工作状态，通知用户开机，并同时发生off hook信号使本机同步信号产生并送发双工码至主呼单工机，被主呼双工机确认后双工通信方式建立。如果双方有一个是单工机，没有特定的DTMF双工控制码输入时单工机的主控CPU会自动将单工机置于单工工作方式，双方仍可在单工方式下继续通信。考虑到有些单工机不具备CPU，则可以在本装置加设一个300HZ同步信号识别器和一个自动延时开关电路。300HZ同步信号识别器的输入端接在IC3A的输出端，并能在规定时序下连续收到300HZ信号时会锁定自动延时开关，如收不到300HZ的同步信号超过规定延时时间则自动延时开关会自动将双工机置于单工工作状态此时如是双工机之间的通话可以保证将自动开关锁死，任何一方是单工机都会重置双工机为单工状态，这样可以很方便地实现兼容通信。
综上所述，使用本装置可以使单工通信方式转换为全双工的通信方式，是借助数字处理技术实现模拟信号压缩分时传输的一个理想可行方案，其单信道频宽低于8KHz，并不影响U/V频道划分的原则，根本上克服了以往技术的缺陷，经模拟试验其信息传输完整，失真度小，通信质量可以和“大哥大”效果比美，是一个值得推广应用的新技术方案。
权利要求1.一种单工机全双工转换装置，结构中包括单工机接口(1)和PTT开关转换控制电路部分，其特征在于a、结构中还包括同步信号发生器(2)，逻辑片选电路(3)，标准录放电路(4)，倍频录放电路(5)和中间寄存器组(6)，b、来自单工机接口(1)106脚的外同步信号送至同步信号发生器(2)，从同步信号发生器(2)产生的本机同步信号通过单工机接口(1)的105脚接至单工机的发射调制输入端，所产生的60分频信号分别送至单工机接口(1)的103脚接PTT开关控制端，逻辑片选电路(3)的CK1端和倍频录放电路(5)的读、写控制端，从同步信号发生器(2)所生成的120分频信号送至逻辑片选电路(3)的CKO端，c、逻辑片选电路(3)的选通信号输入端分别接至标准录放电路(4)和倍频录放电路(5)的状态信号输出端(E1-E4)，其片选通控制信号输至中间寄存器(6)，d、标准录放电路(4)和倍频录入电路(5)的总线与中间寄存器(6)相连，其CPU的ACL线与单工机主控CPU的ACL线相连，标准录放电路(4)从单工机接口(1)的101脚引入来自MIC的音频信号，同时将接收到的音频信号通过单工机接口(1)的102脚引入SP口，从倍频录放电路(5)输出的压缩模拟信号接到单工机接口(1)的105脚引至单工机的调制输入端，从单工机鉴频器发出的压缩模拟信号经单工机接口(1)的106脚送入倍频录放电路(5)，e、来自单工机主控CPU的off hook信号通过单工机接口(1)的107脚引至同步信号发生器(2)的同步信号输出开关，或由单工机启动开关来设置107脚高电位，f、由倍频录放电路(5)输出的分频移相时钟信号至标准录放电路(4)。
2.根据权利要求1所说的全双工转换装置，其特征在于同步信号发生器(2)由相位控制器(201)、同步振荡器(202)、分频电路(203)、延时电路(204)和二分频电路(205)组成，来自单工机接口(1)105脚的外同步信号及同步振荡器(202)发出的相位限定信号接至相位控制器(201)，相位控制器(201)引出的反相同步信号至同步振荡器(202)的调控端，由同步振荡器(202)输出的本机同步信号分别送至单工机接口(1)的105脚和分频电路(203)，以分频所得时序信号分别送至单工机接口(1)的103至PTT开关控制端、逻辑片选电路的一个控制端(CK1)(3)和倍频录放电路(5)的读、写控制端，分频信号自203输出经延时电路(204)移相处理后送至二分频电路(205)，二分频电路(205)输出的控制信号送至逻辑片选电路(3)的另一控制端(CK0)。
3.根据权利要求2所说的全双工转换装置，其特征在于a、相位控制器(201)是由运算放大器(IC3A)、二极管D2、稳压管D1及外围阻容元件构成的低通滤波限幅放大器和与非门(IC18D)构成的相位鉴别器组成，相同步信号从非门(IC18D)输出至同步振荡器(202)，b、同步振荡器(202)是三极管BG1，双集极二极管BG2以及外围阻容元件搭成的振荡电路和三个与非门(IC18A·B·C)搭成的相位调整电路组成，所产生的本机同步信号送至单工机接口(1)的105脚，与本机同步信号反相的信号送至与非门(IC18D)的输入端和分频电路(203)，电子开关(IC16A)的控制端接单工机接口(1)的107脚，相位调整电路中串入同步信号输出控制开关(IC16A)，c、分频电路(203)是由两个集成块74LS90(IC14，IC15)搭成的分频器，具体可为60分频器，所生成的60分频信号分别送至倍频录放电路(5)、逻辑片选电路(3)和延时电路(204)，d、延时电路(204)是由比较放大器(IC21A)，二极管D3，电位器W2，W3及阻容元件搭成的移相器，经延时的60分频信号送至二分频电路(205)，e、二分频电路(205)是由集成块74LS74(IC17A，B)搭成的分频器，其生成本机同步信号的120分频延时信号送到逻辑片选电路(3)的另一控制端(CK0)。
4.根据权利要求1所说的全双工转换装置，其特征在于逻辑片选电路(3)具体由10个非门(IC9，IC10A·B·C·D)，8个与非门(IC11，IC12)和四个或非门(IC13A·B·C·D)搭成一个时序选通信号发生器，片选通时序控制信号自同步信号发生器(2)的分频电路(203)和二分频电路(205)引至本电路的输入端(CK1，CK0)，状态控制信号自标准录发电路(4)和倍频录放电路(5)引入本电路的状态控制端，所生成的片选通信号自四个或非门输出引于中间寄存器(6)的选通信号输入端。
5.根据权利要求1所说的全双工转换装置，其特征在于标准录放电路(4)由只写控制器(401)只读控制器(402)，滤波器(403)，音频放大器(404)组成，来自单工机接口(1)101脚的Mic信号引至只写控制器(401)，经其数字化处理后输出至中间寄存器(6)，从中间寄存器(6)提取的压缩数字化语音信号输入只读控制器(402)，经其数模转换后形成模拟音频信号输入滤波器(403)，去除量化噪音后自滤波器(403)引至音频放大电路(404)，再转至单工机接口(1)的102脚。
6.根据权利要求5所说的全双工转换装置，其特征在于只写控制器(401)和只读控制器(402)可采用数字录放集成块TC8830F(IC1，IC2)，前者(401)的WR脚接地，RD脚置高电位，后者(402)的RD脚接地，WR脚接高电位，二者的读写控制信号(R/W)送至中间寄存器(6)的WE脚，并经反相器(IC21C)送到中间寄存器(603，604)的OE脚，二者的ACL脚与倍频录放电路(5)中的ACL及单工机主控CPU的ACL相连，二者的时钟频率输入脚(XIN)分别接在倍频录放电路(5)的分频移相器(504)输出端。
7.根据权利要求5所说的全双工转换装置，其特征在于滤波器(403)是R6，C5组成的低通滤波电路，音频放大电路(404)由运算放大器(IC3D)及外围阻容元件搭成，来自只读控制器(403)的DAO脚的音频信号经滤波，放大后送至单工机接口(1)的102脚。
8.根据权利要求1所说的全双工转换装置，其特征在于倍频录放电路(5)由倍频录放控制器(501)，滤波器(502)，陷波器(503)和分频移相器(504)组成，来自中间寄存器组(6)的数字化音频信号送至倍频录放控制器(501)，经压缩后数模转换形成压缩模拟信号通过滤波器(502)送至单工机接口(1)的105脚，通过单工机接口(1)的106脚引入的压缩模拟信号通过陷波器(503)去掉同步噪音后送至倍频录放控制器(501)，模数转换后的数字信号送至中间寄存器(6)，由倍频录放控制器(501)引出时钟工作频率信号送至分频移相器(504)，经分频和二次延时的时钟频率信号分别输至标准录放电路(4)的两个控制单元(401)、(402)的外引时钟频率端(XIN)。
9.根据权利要求8所说的全双工转换装置，其特征在于倍频录放控制器(501)也采用TC8830F数字化录放集成块，外置晶体频率为1024KHZ，读(RD)、写(WR)信号脚通过一个非门(IC10E)接至同步信号发生器(2)的分频电路(203)输出端，读写控制信号(R/W)送入中间寄存器(6)的WE脚，并通过反相器(IC21B)接中间寄存器(6)中601和602的OE脚，滤波器(502)是曲R13，R14和C19组成的T型低通滤波器，连接在倍频录放控制器(501)的DAO脚和单工机接口(1)的105脚之间，陷波器(503)是两个运算放大器(IC3B·C)，电位器W1，及外围阻容元件搭成的600-8KHZ带通滤波器，从单工机接口(1)的106脚引的压缩音频信号经陷波器(503)滤去300HZ同步噪声后送入倍频录放控制器(501)的Micn脚，分频移相器(504)是由一个反向驱动器(IC10F)，一个反向触发器(IC21A)，四个与非门(IC19)，二个三与非门(IC20A·B)及积分电路R33，C30搭成二次延时分频电路，从倍频录放控制器(501)的XOUT脚引出时钟频率信号至反相器(IC10F)的输入端，延时分频时钟信号分别自两三与非门(IC20A·B)引出送至只写控制器(401)和只读控制器(402)的外引时钟频率脚(XIN)。
10.根据权利要求1所说的全双工转换装置，其特征在于中间寄存器组(6)可由2-4个静态存贮器组成，每个存贮器的片选通信号控制端接逻辑片选电路(3)的相应控制脚，其数据总线与标准录放电路(4)和倍频录放电路(5)的总线相连，静态存贮器具体可选用HM622564，此时选取4个静态存贮器(601-604)为好，选取4个存贮器时所有片子(601-604)的WE脚与标准录放电路(4)和倍频录放电路(5)的R/W脚相连，601，602的OE脚接来自501R/W脚的反相信号，603和604接来自401和402R/W脚的反相信号。
专利摘要本实用新型涉及一种单工机的全双工转换装置。所公开的技术方案是将语音模拟信号进行压缩分时传送的新结构设计。结构中包括单工机接口，同步信号发生器，逻辑片选电路，标准录放电路，倍频录放电路和中间寄存贮器组。来自单工机的音频发送信号经模数转换后以标准速率存贮，再以倍频速率取出，再经数模转换后由单工机发出，所收到的压缩模拟信号经模数转换后以倍频速率存贮，以标准速率取出，再经数模转换实现语音复原。通话双方各用设定周期的1/2完成全时序下语音信息交换，从而使单工机实现双工工作模式。
文档编号H04B1/40GK2245307SQ9521648
公开日1997年1月15日 申请日期1995年7月24日 优先权日1995年7月24日
发明者徐忠义 申请人:秦皇岛获马电子有限公司