数字选通电化教学无线传声助音系统 本发明涉及一种数字选通电化教学无线传声助音系统,属于广播通信技术领域。
在教学领域中,经常存在课室面积较大,听众多,教师嗓音负担大,多患职业性咽喉疾病,环境噪声大引起学生听力逐渐下降等问题,因此,借助传声助音系统进行电化教学的情况越来越多。对一个教学单位来说,既可能需要在统一时间对群体进行广播(如开大会,做课间操,播送通知或新闻),又可能需要在预先规定的受听范围内(如对一个年级或一层楼),播放一定信息,这就要求信息发送一方能作为主体对聆听对象进行选择,在特殊情况下,甚至只选择一个聆听对象(如传呼电话或调度教师)。这是电化教学系统不同于广播电台的地方。此外,具有上述功能的电化教学系统,当然还应兼有在室内利用无线麦克风发射,扩音机接收放大传输语音信号的功能,如在人多的教室上课的情况。
从当前通信设备的技术水平和产品来说,单一地实现上述功能中的某一个功能,都已有成熟的技术。但是,要在单独一个系统内同时满足电化教学的上述数项功能,这样的系统则还未见到。经专利文献检索,以及查阅和检索1985年以来的国内外报刊和书籍,均未找到能同时满足电化教学的上述数项功能的系统。最近,香港市场上销售的一种“无线电音箱”,虽然具有一个袖珍无线电传声用的麦克风信号发射机,附带一只领夹式麦克风和一只头戴式微型麦克风,在其座式接收机上还有一个录音机信号输入插座和一只音量旋钮,但该产品在使用性能上不能满足电化教学的各项要求,而且售价较高,每套约合人民币2200元,作为使用量较大的教学设备,价格嫌贵。
另一方面,目前国内外已有的部分单用途无线电传声扩音系统,其音箱一般悬挂于墙壁上或摆放于离讲话者较远的地方,而音量调节旋钮却装在音箱上,因此调节音量很不方便。
本发明的目的在于克服上述各项技术的不足之处而提供一种数字选通电化教学无线传声助音系统,它既能在统一时间对群体进行广播,又能以发射主机为主体对受听对象进行数字选通或取消,从而在预先规定的受听范围内播送信息,同时还兼有在同一课室内利用无线麦克风发射,扩音机接收放大传输语音信号的功能,以满足电化教学系统的各项要求,并且,该系统还具有性能稳定可靠、价格低廉、便于普及使用的优点。
本发明的目的可以通过以下措施来达到:
本发明由中央无线电信号发射机1、无线传声发射机2、带地址双通道功放接收机3、无线电语音寻呼机4和播控命令产生器5组成,中央无线电信号发射机1既发射载有语言输入信号的频率为f0地射频信号,以便在统一时间进行公共广播,同时,中央无线电信号发射机1又利用其高频信号调制时的另一独立的无线电多工广播信道传送带有数字编码指令及地址的信号;无线传声发射机2将微型麦克风11的话音信号变成所选择的无线传输介质(无线电波,红外线或超声波)的调制信号通过发射头15发射出去;中央无线电信号发射机(1)的射频信号由带地址双通道功放接收机(3)和无线电语音寻呼机(4)接收,带地址双通道功放接收机(3)还通过无线接收头(19)接收无线传声发射机(2)的信号;带地址双通道功放接收机3有两个接收端,其中一个接收端接收中央无线电信号发射机1的公共广播信号,另一个无线接收头19接收无线传声发射机2的发射头15的信号;播控命令产生器5与中央无线电信号发射机1相连,根据需要发出各种命令和选通或取消受听对象;带地址双通道功放接收机2接收播控命令和地址编码,如被选通同时又未被无线传声发射机2锁定,就将公共广播播出;如被无线传声发射机2的信号暂时锁定,则即使选通,也要等待解锁后才将公共广播播出。
中央无线电信号发射机1有a,b两路麦克风话音信号(分别来自座式话筒和电话受话器)和c,d两路线路信号(分别来自CD机和收录机)输入端,中央无线电信号发射机1由低频信号处理器6、编码器8、数据编码信号调制器9、双信号混合器7、f0射频调制和射频功放电路10组成,a,b,c,d四个输入端接到低频信号处理器6,经过电平调节、四路信号混合、降噪、压缩、前置放大等前期处理后,输出到双信号混合器7;另一方面,中央无线电信号发射机1利用其高频调制时的另一低频信道,将播控命令产生器5的信号输入到编码器8,编码器8将已按一定规律编码的时分制或频分制信号输出到数据编码信号调制器9,数据编码信号调制器9将调制在某一副载波频率上的编码信号也接到双信号混合器7,双信号混合器7将来自低频信号处理器6和数据编码信号调制器9的信号混合后,输出到f0射频调制和射频功放电路10,最后,f0射频调制和射频功放电路10通过天线发射出公共广播信号射频无线电波。
语言信号对于中央无线电信号发射机1的频率为f0的射频信号的调制方式,既可以是调频方式的,也可以是调幅或调相方式的;用以传送数字选通指令地址编码信号的编码方式可以是任何一种易于识别的数字信息传输方式;用以传送这一编码信号的通道的方式,既可以是SCA(调频辅助广播)方式,也可以是采用正交平衡调制方式下产生一个独立通道的方式或者其他用无线电多工广播技术实现的多信道方式之一。
无线传声发射机2由低频信号处理器12、信号混合切换器13、1KHz信号发生器16、音量/开关联动器17、1KHz信号幅度控制器18、无线调制器14和无线发射头15组成,微形麦克风11的音频信号输出到低频信号处理器12,经过降噪、压缩、前置放大等低频信号处理后,输出到信号混合切换器13;另一方面,无线传声发射机2的低频信号处理器12输出的信号幅度受到本机上的音量电位器W的控制,当此电位器W将音量信号关至最小时,其所附带的开关就打开,1KHz信号发生器16通过音量/开关联动器17将信号送到1KHz信号幅度控制器18,1KHz信号幅度控制器18的输出也接到信号混合切换器13,因此,信号混合切换器13是输入来自低频信号处理器12的信号或来自1KHz信号幅度控制器的信号,当电位器W将音频信号的音量关至最小时,信号混合切换器13就输出1KHz信号,信号混合切换器13的输出接到无线调制器14,无线调制器14对信号进行调制后,通过无线发射头15发出无线传输信号(无线电波,或红外线,或超声波)。
带地址双通道功放接收机3由无线接收头19、无线信号解调处理器20、高频信号处理及双通道分离电路24、低频信号处理器21、低频信号处理器25、本机自锁双稳态触发器22、自锁延时逻辑电路23、低频信号切换器及中心逻辑控制器26、数字选通信道解调器28、选通指令译码器29、地址编码比较器30、本机地址拨码器32、本机选通提示音发生器-状态指示器-功放软启动器31和双声道功率放大器27组成,这里采用双声道功率放大器是对应于用两只音箱式接收机的情况,此双声道实际上传送了两路同相位同幅度的相同音频信号。带地址双通道功放接收机3有两个接收端,一个是接收无线传声发射机2的发射波的无线接收头19,一个是接收公共广播无线电波的高频接收端,无线接收头19的输出接到无线信号解调处理器20,无线信号解调处理器20的输出接到低频信号处理器21,低频信号处理器21的两个输出端,一端接到低频信号切换器及中心逻辑控制器26,另一端接到自锁延时逻辑电路23,自锁延时逻辑电路23的输出接到本机自锁双稳态触发器22,本机自锁双稳态触发器22的输出接到低频信号切换器及中心逻辑控制器26。自锁延时逻辑电路23是一个专门用于监视信道中有无1KHz信号的1KHz锁相环,当收到1KHz信号并且能维持4秒以上时,锁相环就打开其后面的本机自锁双稳态触发器22,并令其发出一个“本机自锁”信号到中心逻辑控制器26,使其置于锁定状态,开关维持在“本机”状态,即双声道功率方大器27的输入信号只有来自本课室中无线传声发射机2所传递的语言音频信号的状态。这时,无论总机信道中是否传送过来选通信号,系统始终维持在本机状态不变,直至无线传声发射机2关机后才复位。另一方面,从天线接收的f0高频信号输入到高频信号处理及双通道分离电路24,双通道分离电路24的两个输出通道,一个是主通道,输出公共广播信息,它接到低频信号处理器25,另一个就是调制在某一频率副载波上并以一定规律编码的数字选通信号,它接到数字选通信道解调器28,数字选通信道解调器28的输出接到选通指令译码器29,选通指令译码器29解码后的输出接到地址编码比较器30,将解码结果与本机地址拨码器32的输出进行比较,比较的结果由地址编码比较器30分两路输出,一路接到本机选通提示音发生器-状态指示器-功放软启动器31,另一路接到低频信号切换器及中心逻辑控制器26,低频信号处理器25的输出也接到低频信号切换器及中心逻辑控制器26,最后,中心逻辑控制器26的输出端接到双通道功率放大器,就是说,双通道功率放大器只有在地址编码相符(即被选通或取消)并且无线传声发射机2未使中心逻辑控制器26处于锁定状态时才能输出或切断公共广播信号。这一特点很适合电化教学的要求,当教师上课即将结束而此时带地址双通道功放接收机3被选通时,教师便可通过“本机锁定”暂时封闭公共广播,待这一节课讲完再解除锁定,恢复公共广播。为达到在较长时间内不受干扰地连续教学的目的,教师也可以预先进行这一操作。
无线电语音寻呼机4由高频信号处理器33、低频信号处理器34、数据信号解调器36、选通指令译码器37、本机地址拨码器39、地址编码比较器40、选通驱动及提示音发生器41、30秒数字语音存储器和状态指示器38、带截止端的小功率音频放大器35组成,高频信号处理器33的输出端接到低频信号处理器34和数据信号解调器36,数据信号解调器36的输出端接到选通指令译码器37,选通指令译码器37的输出一端接到地址编码比较器40,另一端接到30秒数字语音存储器和状态指示器38,本机地址编码器39的输出接到地址编码比较器40,地址编码比较器40的输出接到选通驱动及提示音发生器41,最后,选通驱动及提示音发生器41的输出和低频信号处理器34的输出及30秒数字语音存储器38的输出都接到带截止端的小功率音频放大器35。无线电语音寻呼机4是专门为教学单位中某些不需要有大功率声音信号放出的地方(如教研室、医务室、办公室等)而设计的一种语言寻呼机,使这些地方的人可听到传呼或小集体广播,而不需要利用无线传声发射机和放音器,使本系统功能更加完善。
附图的图面说明:
附图1为本发明数字选通电化教学无线传声助音系统的结构方框图。
附图2为本发明的中央无线电信号发射机1的结构方框图。
附图3为本发明的无线传声发射机2的结构方框图。
附图4为本发明的带地址双通道功放接收机3的结构方框图。
附图5为本发明的无线电语音寻呼机4的结构方框图。
附图6为本发明实施例的中央无线电信号发射机用单声道调频广播方式时用以传输四路音频信号时的低频信号处理器电路图。
附图7为本发明实施例的中央无线电信号发射机的播控命令产生器键盘及电路图和用以DTMF(双音多频)方式实现的指令地址编码器电路图。
附图8为本发明实施例的中央无线电信号发射机用射频信号的边频SCA(调频辅助广播)方式传送数字选通信号的SCA信号发生器、数据编码信号调制器、双信号混合器电路图。
附图9为本发明实施例的中央无线电信号发射机的用调频方式实现时的f0射频调制和射频功放电路图。
附图10为本发明实施例的无线传声发射机用调频无线电方式传输一路语言音频信号时的输入麦克风、发射头输出端(或天线)及低频信号处理器电路图。
附图11为本发明实施例的无线传声发射机的1KHz信号发生器、音量/开关连动器、1KHz信号幅度控制器和信号混合切换器的电路图。
附图12为本发明实施例的无线传声发射机以调频无线电方式实现无线传声时的无线调制器、无线发射头电路图。
附图13为本发明实施例的带地址双通道功放接收机的高频信号处理器、双通道分离器、数据信号调制器、低频信号处理器电路图。
附图14为本发明实施例的带地址双通道功放接收机的选通指令译码器、本机地址拨码器、中心逻辑控制器、低频信号切换器、选通提示音发生器电路图。
附图15为本发明实施例的带地址双通道功放接收机的与发射机对应方式接收时的无线接收头、高频无线信号解调处理器、低频信号处理器、本机自锁双稳态触发器、自锁延时逻辑、提示音蜂鸣器电路图。
附图16为本发明实施例的的带地址双通道功放接收机的本机双声道功率放大器、状态指示器、功放软启动器及电源电路图。
附图17为本发明实施例的无线电语音寻呼机的高频信号处理器、低频信号处理器、数据信号解调器电路图。
附图18为本发明实施例的的无线电语音寻呼机的选通指令译码器、本机地址拨码器、地址编码比较器、选通驱动及提示音发生器、蜂鸣器电路图。
附图19为本发明实施例的无线电语音寻呼机的30秒数字语音存储器和状态指示器及电源电路图。
现结合附图对本发明及具体实施例作进一步叙述:
由于本发明实施例是用集成电路构成的,有些集成电路包含的功能电路很多,所以前述的本发明电路连结关系许多已经隐含在集成电路中了,因此只叙述这些集成电路包含哪些电路及其显露的输入输出连结关系。
如图6,本发明实施例的中央无线电信号发射机的低频信号处理器是用集成电路NE571构成的,其输出端<A>接到图8的双信号混合器的<A>端。
如图7,本发明实施例的中央无线电信号发射机的播控命令产生器用集成电路T7907构成,其播控命令由<C>端输出至图8的编码器的<C>端。
如图8,本发明实施例的中央无线电信号发射机的编码器、数据编码信号调制器、双信号混合器用集成电路LM324和LM567构成,其双信号混合器的输出端<D>接到图9的f0射频调制和射频功放电路的输入端<D>。
如图9,本发明实施例的中央无线电信号发射机的f0射频调制和射频功放电路由晶体管9018、2G711、3DA21、2SC1926及电子元件构成,图9中同时画出了总机电源电路。
如图10,本发明实施例的无线传声发射机采用无线电方式,其发射头输出端即为天线,低频信号处理器由集成电路NE571构成,其输出端<A′>接到图11的信号混合切换器的输入端<A′>。
如图11,本发明实施例的无线传声发射机的1KHz信号发生器、音量/开关连动器、1KHz信号幅度控制器和信号混合切换器由集成电路LM358和晶体管电路构成,22KΩ电位器W用来调节音量,它与开关K联动,信号混合切换器的输出端<B>接到图12的输入端<B>。
如图12,本发明实施例的无线传声发射机采用无线电调制器、无线发射天线是利用接到微型麦克风的连接线构成的,即射频功放输出端<D>接到图10的微型麦克风引线<D>端。
如图13,本发明实施例的带地址双通道功放接收机的高频信号处理器、双通道分离器、数据信号解调器、低频信号处理器由集成电路SONY-CXA119M/P和集成电路NE571及NE565构成,数据信号解调器的输出端<A>接到图14的输入端<A>,低频信号处理器的输出端<B>接到图16的输入端<B>,数据信号解调器内的锁相环的输出端<C>接到图14的输入端<C>,静噪静音电路的输入端<E>接到图14的输出端<E>,高频信号处理器内的高频锁相环的输出端<J>接到图16的输入端<J>。
如图14,本发明实施例的带地址双通道功放接收机的选通指令译码器、本机地址拨码器、中心逻辑控制器、低频信号切换器、选通提示音发生器由集成电路MC145436和CD4022、CD4099、CD4069、CD4075、两块CD4043、5块CD4081及4块CD4063构成,中心逻辑控制器的输出端<F>接到图15的<F>端,选通提示形号器的输出端<K>接到图16的<K>端,选通控制器的输出端<L>接到图15的<L>,选通指令译码器的输出端<E>接到图13和图16的<E>端。
如图15,本发明实施例的带地址双通道功放接收机的无线接收头、无线信号解调处理器、低频信号处理器、本机自锁双稳态触发器、自锁延时逻辑、提示音蜂鸣器由集成电路SONY-CXA1191M/P、NE567、CD4040、CD4011及NE571构成,高频信号处理器的输出端<G>接到图16的<G>,本机自锁双稳态触发器的输出端<H>接到图14的<H>,高频信号处理器内的高频锁相环的输出端<I>接到图16的<I>。
如图16,本发明实施例的的带地址双通道功放接收机的本机双声道功率放大器、状态指示器、功放软启动器由集成电路AN7188NK及晶体管9014、9015构成。
如图17,本发明实施例的无线电语音寻呼机的高频信号处理器、低频信号处理器、数据信号调制器由集成电路SONY-CXA1191M/P和集成电路NE565和NE571构成。
如图18,本发明实施例的的无线电语音寻呼机的选通指令译码器、本机地址拨码器、地址编码比较器、选通驱动及提示音发生器由集成电路MC145436、CD4022、CD4514、CD4043、CD4069、CD4075和4个CD4081构成。
如图19,本发明实施例的无线电语音寻呼机的30秒数字语音存储器和状态指示器由集成电路TMS3477A和HM511000C构成。
本发明实施例的语言格式和操作方法如下表:
种类 目标效果 操作键名及顺序
1 全体选通 A
2 全体取消 D
3 群体选通 #(1)(2)B#
4 群体取消 #(1)(2)B
5 单个选通 #(1)(2)(3)(4)C#
6 单个取消 #(1)(2)(3)(4)C*
注:(1)(2)(3)(4)均为0~9的10进制数字(编码用)。
#-转入开始和登记选通命令 B-群体
*-单个和群体取消命令 C-单个
上述操作方法的说明:
1、在中央无线电信号发射机面板的电话键上操作。
2、各种操作种类的顺序不限。
3、每种操作的顺序必须按格式定义顺序操作。
4、自行编号以(1)(2)划分群体,(3)(4)区分单个。
5、A、D两命令键均针对全体,要谨慎操作,以免输错。
6、操作时遇“0”不得省略,否则出错。
例:“初一一班”,编号是0101,不可错输入为#11C#,正确格式应是“#0101C#”(登记)或“#0101C*”(取消)
7、做选通或取消输入操作的同时,总机应尽量播出一些较舒缓的声乐而非打击乐,这样就尽可能地避免了主信号对选通信号的干扰,使操作更顺利。各条输入电平控制钮置于最小位置则更好。
本发明具有下列优点:
1、本发明将多路信息在同一时间传递到同一个接收机进行处理,而且相互之间还可根据现场情况分别控制,不影响其他听众的收听,既能进行公共广播,又能对受听对象进行选通或取消,十分切合电化教学领域或其它类似领域用户的需要。
2、本系统无线传声发射机上的音量电位器开关可以用来遥控带地址双通道功放接收机的锁定功能,使选通该接收机的总机信号失效,接收机听从无线传声发射机的切换指挥,直至无线传声发射机关机,接收机复位,因此调节音量和消除自激啸叫声很方便。
3、本发明的带地址双通道功放接收机具有开机清零和选通存储功能,即选通后只要没有取消命令,当无线传声发射机关机使接收机复位后,该选通指令未被消除,就会立即起作用,使接收机自动接通总机信号。
4、本发明无线电语音寻呼机具有数字存储功能,自动记录收到选通信息时的前30秒(需要时可扩充到128秒)内的语言信息,并有相应的指示灯提示。当按下提取按钮(PLAY键)后,即可听到所传呼的内容,这时机器处于重新待机状态。
5、本发明的两种接收机中均装有一个小型蜂鸣器,当本编号的接收机被总机选通后,均可听到一声提示音。
6、本发明的带地址双通道功放接收机具有软启动控制器,当总机和无线传声发射机都关闭时,利用逻辑电路使功率放大电路的电源切断,以减少功耗,消除噪声,防止集成电路过热而毁坏。
7、根据本发明方案生产的产品,成本低廉,每套只需数百元;两种接收机和无线传声发射机可根据需要增加多套,这时费用当然相应增加一些,但也远低于当前市售的单一功能设备。
8、根据需要,本发明可在线路的适当点,如图2、图3的A点和图4、图5的B点处增加语言加密/解密电路,以使系统用于需保密的语言无线传输。