基于抗高頻干擾語控延時開關(guān)的研發(fā)及應(yīng)用

周勇

摘 要：隨著航運(yùn)業(yè)的迅猛發(fā)展，船舶數(shù)量與日劇增。強(qiáng)化安全信息化管理，提高通信工作效率勢在必行。從電腦語音合成技術(shù)的應(yīng)用出發(fā)，根據(jù)VHF中信息傳輸自動發(fā)送、多次播發(fā)的特點(diǎn)，開發(fā)了一種介于電腦與VHF之間連接的語控開關(guān)電路，大大減輕了VHF值班人員的工作強(qiáng)度，在實際應(yīng)用中得到了較好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：抗高頻干擾 延時開關(guān) 開發(fā)應(yīng)用

VHF無線電話在航運(yùn)領(lǐng)域有著廣泛使用，各基層單位和部門均利用VHF無線電話進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度、信息發(fā)布等。一般來說，辦公用VHF不配置匯接設(shè)備，不能實現(xiàn)各類信息自動播發(fā)，而是由值班人員按住PTT人工口播。為長江過往船只提供船岸通信、發(fā)布各類消息（如海事、航道來稿、突發(fā)霧情、險情等）以及為船只在遇險情況時可通過無線設(shè)備向所屬站點(diǎn)進(jìn)行求救呼叫或用于對突發(fā)事件處理而建立的無線通信保障系統(tǒng)。

設(shè)計構(gòu)思與技術(shù)要求

現(xiàn)在的長江船岸VHF通信網(wǎng)及區(qū)播網(wǎng)需要利用專用的匯接設(shè)備才能將播音臺或計算機(jī)等其它設(shè)備提供的音頻派接到調(diào)度臺來實現(xiàn)發(fā)射機(jī)的發(fā)射，不能直接對發(fā)射機(jī)進(jìn)行控制，而大部分基地臺未配置匯接設(shè)備，不能實現(xiàn)安全信息的本地制作及直接播發(fā)。人工口播語音既不標(biāo)準(zhǔn)，又增加了值班人員的工作強(qiáng)度，同時亦容易出錯。隨著電腦語音合成技術(shù)的廣泛應(yīng)用，一些信息迫切需要在VHF中自動發(fā)送，使信息及時多次播發(fā)，并減輕值班人員的工作強(qiáng)度?；谶@種思路，我們開發(fā)一種介于電腦與VHF之間連接的語控開關(guān)電路。

VHF無線電話正常發(fā)射時需要有音頻信號和PTT信號。PTT信號是為發(fā)射機(jī)功放電路提供開啟信號，來控制發(fā)射機(jī)發(fā)射，采取人工手動按鍵來進(jìn)行控制，即按下PTT鍵，控制VHF無線電話處于發(fā)射狀態(tài)。語控，就是通過提取發(fā)射音頻信號，經(jīng)過特制的語控延時電路將其轉(zhuǎn)換成自動PTT信號來實現(xiàn)VHF發(fā)射機(jī)的自動發(fā)射。及當(dāng)發(fā)射機(jī)有發(fā)射音頻輸入時，能同步實現(xiàn)發(fā)射，而無需人工介入。

該電路設(shè)計涉及一種語控開關(guān)，要求語音到來時開關(guān)迅速打開，語音結(jié)束時延時幾秒。由于VHF工作于150MHZ頻率范圍，因此，特別需要一種能抗高頻干擾的語控延時開關(guān)。

語控開關(guān)電路基本原理

語控延時開關(guān)電路由穩(wěn)壓電路、濾波電路、語音檢測電路和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路組成，執(zhí)行元件為繼電器，如圖1所示。

1、穩(wěn)壓

穩(wěn)壓電路原理。J1接外部工作電壓（利用VHF中的13.8V直流電源），經(jīng)過7812穩(wěn)壓管穩(wěn)壓成12V經(jīng)Vcc輸出。7812集成穩(wěn)壓管的前后端各并聯(lián)輸入、輸出電容主要是起到消振的作用。同時，前端輸入電容還起到平滑波紋、抑制瞬間干擾的作用，而輸出端的電容除了起到消振作用外，還起到提高輸出瞬變能力的作用。

2、濾波

濾波電路原理。J2接PC機(jī)音頻輸出接口（語音取自電腦中耳機(jī)插孔音頻輸出），R11、C12、R12和C13組成了帶通濾波電路，可通過的音頻頻率范圍是1.59KHz～3.39KHz，音頻信號經(jīng)濾波電路后由output1輸出。

3、語音檢測

語音檢測電路原理。語音檢測電路使用了lm339中4、5管腳輸入，2管腳輸出的運(yùn)放U1和6、7管腳輸入，1管腳輸出的運(yùn)放U2。U2作為電壓比較器，當(dāng)7管腳電壓高于6管腳電壓時，1管腳輸出高電平，反之1管腳輸出低電平。接通電源，沒有音頻信號輸入時，7管腳電壓高于6管腳電壓，此時1管腳輸出高電平，當(dāng)濾波電路輸出的音頻信號output1經(jīng)運(yùn)放U1進(jìn)行放大后輸入到6管腳，7管腳電壓低于6管腳電壓，此時1管腳輸出低電平。通過滑動變阻器Rv1可調(diào)節(jié)7管腳電壓，與6管腳電壓比較，起到調(diào)節(jié)靈敏度的作用。

4、延時控制

延時控制由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路構(gòu)成，語音檢測電路輸出的低電平信號output2，使555置位，繼電器吸合。同時，Q2導(dǎo)通，C7上的電壓通過Q2和片內(nèi)放電管迅速放完。語音過后，Q2截止，C7通過R6、Rv2充電，單穩(wěn)態(tài)電路的暫穩(wěn)時間，可通過Rv2來調(diào)節(jié)。續(xù)流二極管并聯(lián)在繼電器兩端，當(dāng)繼電器突然斷電的話，會放出很多電，沒有續(xù)流二極管的話容易燒壞回路中的其它元件，有了續(xù)流二極管其電就會通過續(xù)流二極管回路（相當(dāng)于電感短路）放電，不至于燒壞其它元件。

電路特點(diǎn)

該設(shè)計在傳統(tǒng)的語控電路基礎(chǔ)上，增加了帶通濾波電路，解決了高頻干擾的問題。語音檢測電路中采用集成運(yùn)放加之電壓比較器，與傳統(tǒng)語控電路中的集成運(yùn)放和BJT晶體管相比較，更加穩(wěn)定。另外本設(shè)計可通過兩滑動變阻器分別調(diào)節(jié)對接收音頻信號的反應(yīng)靈敏度和延遲時間。

實際工作中的聯(lián)接與應(yīng)用

由電腦輸出的雙聲道語音信號，一路經(jīng)語控開關(guān)處理后產(chǎn)生PTT，另一路經(jīng)語控開關(guān)后輸出到VHF音頻輸入端，實現(xiàn)信息自動播發(fā)，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)控制方框圖

1、船閘值班調(diào)度中心的應(yīng)用

在通航船閘調(diào)度船舶過閘中的應(yīng)用，以往過閘船舶在窗口電腦登記過后?；卮群蛉斯ず艚型ㄖ?，經(jīng)常出現(xiàn)錯呼、漏呼、聽錯、漏聽船名的現(xiàn)象而產(chǎn)生多種矛盾，甚至有時會嚴(yán)重影響通航。在南通地區(qū)的船閘使用我們開發(fā)的延時語控電路后，由聯(lián)網(wǎng)電腦自動排序產(chǎn)生過閘船舶順序，提前多次重復(fù)播發(fā)。二年多來未發(fā)生過搶先過閘而引發(fā)影響通航的事件。同時也減輕了人員的勞動強(qiáng)度，提高了船舶過閘效率20%以上。

2、VTS中心的應(yīng)用

在VTS監(jiān)管工作中，經(jīng)常需要播發(fā)發(fā)布各類消息（如海事、航道來稿、突發(fā)霧情、險情等）。這時可以在電腦編輯好播發(fā)信息，重復(fù)多次播發(fā)，無需人工控制PTT信號。從而減輕了勞動強(qiáng)度，提高了播發(fā)信息的準(zhǔn)確度和質(zhì)量。

3、海事處（站）點(diǎn)的應(yīng)用

現(xiàn)在的長江船岸VHF通信網(wǎng)及區(qū)播網(wǎng)需要利用專用的匯接設(shè)備才能將播音臺或計算機(jī)等其它設(shè)備提供的音頻派接到調(diào)度臺來實現(xiàn)發(fā)射機(jī)的發(fā)射，不能直接對發(fā)射機(jī)進(jìn)行控制，而大部分基地臺未配置匯接設(shè)備，不能實現(xiàn)安全信息的本地制作及直接播發(fā)?；鶎雍Ｊ绿帲ㄕ荆┚鶡o這些設(shè)備。這時我們可以用這個電路通過一臺電腦和一臺VHF電話完成轄區(qū)內(nèi)海事、航道、天氣、險情等各類消息的播發(fā)

結(jié)束語

VHF抗高頻干擾的語控延時開關(guān)電路的應(yīng)用，可以實現(xiàn)本地安全信息的及時、準(zhǔn)確、高效播發(fā)，為長江船舶航行安全、海事監(jiān)管、航道通告提供有力的通信支撐保障。

（作者單位：長江南通通信管理處）