基于抗高频干扰语控延时开关的研发及应用

    周勇

    

    

    

    摘 要：随着航运业的迅猛发展，船舶数量与日剧增。强化安全信息化管理，提高通信工作效率势在必行。从电脑语音合成技术的应用出发，根据VHF中信息传输自动发送、多次播发的特点，开发了一种介于电脑与VHF之间连接的语控开关电路，大大减轻了VHF值班人员的工作强度，在实际应用中得到了较好的应用效果。

    关键词：抗高频干扰 延时开关 开发应用

    VHF无线电话在航运领域有着广泛使用，各基层单位和部门均利用VHF无线电话进行生产调度、信息发布等。一般来说，办公用VHF不配置汇接设备，不能实现各类信息自动播发，而是由值班人员按住PTT人工口播。为长江过往船只提供船岸通信、发布各类消息（如海事、航道来稿、突发雾情、险情等）以及为船只在遇险情况时可通过无线设备向所属站点进行求救呼叫或用于对突发事件处理而建立的无线通信保障系统。

    设计构思与技术要求

    现在的长江船岸VHF通信网及区播网需要利用专用的汇接设备才能将播音台或计算机等其它设备提供的音频派接到调度台来实现发射机的发射，不能直接对发射机进行控制，而大部分基地台未配置汇接设备，不能实现安全信息的本地制作及直接播发。人工口播语音既不标准，又增加了值班人员的工作强度，同时亦容易出错。随着电脑语音合成技术的广泛应用，一些信息迫切需要在VHF中自动发送，使信息及时多次播发，并减轻值班人员的工作强度。基于这种思路，我们开发一种介于电脑与VHF之间连接的语控开关电路。

    VHF无线电话正常发射时需要有音频信号和PTT信号。PTT信号是为发射机功放电路提供开启信号，来控制发射机发射，采取人工手动按键来进行控制，即按下PTT键，控制VHF无线电话处于发射状态。语控，就是通过提取发射音频信号，经过特制的语控延时电路将其转换成自动PTT信号来实现VHF发射机的自动发射。及当发射机有发射音频输入时，能同步实现发射，而无需人工介入。

    该电路设计涉及一种语控开关，要求语音到来时开关迅速打开，语音结束时延时几秒。由于VHF工作于150MHZ频率范围，因此，特别需要一种能抗高频干扰的语控延时开关。

    语控开关电路基本原理

    语控延时开关电路由稳压电路、滤波电路、语音检测电路和单稳态触发电路组成，执行元件为继电器，如图1所示。

    1、稳压

    稳压电路原理。J1接外部工作电压（利用VHF中的13.8V直流电源），经过7812稳压管稳压成12V经Vcc输出。7812集成稳压管的前后端各并联输入、输出电容主要是起到消振的作用。同时，前端输入电容还起到平滑波纹、抑制瞬间干扰的作用，而输出端的电容除了起到消振作用外，还起到提高输出瞬变能力的作用。

    2、滤波

    滤波电路原理。J2接PC机音频输出接口（语音取自电脑中耳机插孔音频输出），R11、C12、R12和C13组成了带通滤波电路，可通过的音频频率范围是1.59KHz～3.39KHz，音频信号经滤波电路后由output1输出。

    3、语音检测

    语音检测电路原理。语音检测电路使用了lm339中4、5管脚输入，2管脚输出的运放U1和6、7管脚输入，1管脚输出的运放U2。U2作为电压比较器，当7管脚电压高于6管脚电压时，1管脚输出高电平，反之1管脚输出低电平。接通电源，没有音频信号输入时，7管脚电压高于6管脚电压，此时1管脚输出高电平，当滤波电路输出的音频信号output1经运放U1进行放大后输入到6管脚，7管脚电压低于6管脚电压，此时1管脚输出低电平。通过滑动变阻器Rv1可调节7管脚电压，与6管脚电压比较，起到调节灵敏度的作用。

    4、延时控制

    延时控制由单稳态触发电路构成，语音检测电路输出的低电平信号output2，使555置位，继电器吸合。同时，Q2导通，C7上的电压通过Q2和片内放电管迅速放完。语音过后，Q2截止，C7通过R6、Rv2充电，单稳态电路的暂稳时间，可通过Rv2来调节。续流二极管并联在继电器两端，当继电器突然断电的话，会放出很多电，没有续流二极管的话容易烧坏回路中的其它元件，有了续流二极管其电就会通过续流二极管回路（相当于电感短路）放电，不至于烧坏其它元件。

    电路特点

    该设计在传统的语控电路基础上，增加了带通滤波电路，解决了高频干扰的问题。语音检测电路中采用集成运放加之电压比较器，与传统语控电路中的集成运放和BJT晶体管相比较，更加稳定。另外本设计可通过两滑动变阻器分别调节对接收音频信号的反应灵敏度和延迟时间。

    实际工作中的联接与应用

    由电脑输出的双声道语音信号，一路经语控开关处理后产生PTT，另一路经语控开关后输出到VHF音频输入端，实现信息自动播发，如图2所示。

    图2 系统控制方框图

    1、船闸值班调度中心的应用

    在通航船闸调度船舶过闸中的应用，以往过闸船舶在窗口电脑登记过后。回船等候人工呼叫通知，经常出现错呼、漏呼、听错、漏听船名的现象而产生多种矛盾，甚至有时会严重影响通航。在南通地区的船闸使用我们开发的延时语控电路后，由联网电脑自动排序产生过闸船舶顺序，提前多次重复播发。二年多来未发生过抢先过闸而引发影响通航的事件。同时也减轻了人员的劳动强度，提高了船舶过闸效率20%以上。

    2、VTS中心的应用

    在VTS监管工作中，经常需要播发发布各类消息（如海事、航道来稿、突发雾情、险情等）。这时可以在电脑编辑好播发信息，重复多次播发，无需人工控制PTT信号。从而减轻了劳动强度，提高了播发信息的准确度和质量。

    3、海事处（站）点的应用

    现在的长江船岸VHF通信网及区播网需要利用专用的汇接设备才能将播音台或计算机等其它设备提供的音频派接到调度台来实现发射机的发射，不能直接对发射机进行控制，而大部分基地台未配置汇接设备，不能实现安全信息的本地制作及直接播发。基层海事处（站）均无这些设备。这时我们可以用这个电路通过一台电脑和一台VHF电话完成辖区内海事、航道、天气、险情等各类消息的播发

    结束语

    VHF抗高频干扰的语控延时开关电路的应用，可以实现本地安全信息的及时、准确、高效播发，为长江船舶航行安全、海事监管、航道通告提供有力的通信支撑保障。

    （作者单位：长江南通通信管理处）