CN1139194C - 甚低频地面波电话设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种甚低频地面波电话设备，选用20-300KHz甚低频频段，由个体用户电话机、转接机、地波电话功率放大发送机、接地耦合发送网络和电源组成，个体用户电话机包括发射电路、接收电路、拨号电路，接地耦合发送网络由馈线、阻抗变换器、发信天线A、B，10KV高压电力传输线，接地电极网络I、II组成。本发明利用开发了无线通信频领域新的频率资源，抗干扰性强，信号移定可靠，传输无盲区，费用省，保密性强，兼容性好。

Description

甚低频地面波电话设备

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种甚低频地面波电话设备。

背景技术

目前我国乡村通信主要采用有线电话设备和无线电电话设备。有线电话设备需要架设专杆专线，将电话信号送到用户。这种有线电话方式建网耗费大量人力、物力、财力，建一个乡镇的电话网络，耗资数十万元，且建网后易受自然力的破坏和人为的毁损，外线故障多，维护维修任务重。无线电话设备，虽不立杆架线，但须建高大的发射天线塔，由空中电波直线传输出，易被大山深谷遮挡，盲区多，在山区覆盖率低，且空中无线电射频通道拥挤，交互干扰严重。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，目的在于为我国山区乡镇广大农村提供一种选用20-300KHz甚低频频段，以地表面波的方式传播电话信号的甚低频地面波电话设备。

本发明的技术方案如下：

本设备的基本构思是，本方个体用户电话将20-300KHz已调音信号的甚低频载波经转接器送入地波电话功率放大发送机，发送机放大合成输出并接入接地耦合发送网络，由网络中发信天线和接地电极网络I、II辐射后，甚低频载波沿地表面，以地面波的方式传输到对方，对方以同样的方式将话回传到本方，从而实现双方通话。

甚低频地面波电话设备包括个体用户电话机、转接机、地波电话功率放大发送机、接地耦合发送网络和电源。

个体用户地波电话机由发射电路，接收电路和拨号电路组成。发射电路由话音放大器、射频调制器、两个射频放大器组成，其连接关系为话音放大输出接射频调制器，射频调制器输出接射频放大器。接收电路由两个接收前置放大器、中放鉴频器、收话音放大器和扬声器组成，其连接关系为两个接收前置放大器输出接中放鉴频器，中放鉴频器输出接收话音放大器，收话音放大器输出接扬声器。拨号电路由发号器，收号译码判决器组成，其连接关系为，发号器输出接收号译码判决器。甚低频地面波电话设备系统个体用户电话机中，发射电路的话音放大器由多个电容C31-C36、多个电阻R15-R21、二极管V13-V14、送话器S2、集成电路D1E4069组成。射频调制器由多个电容C37-C41、多个电阻R22-R28、电位器W1、W2、多个二极管V16-V19、三极管V15、集成电路N2、D2组成。两个射频放大器由多个电容C1-C6、C13-C17、多个电阻R1-R4、R7-R10、多个二极管N3、N4、V9、V10、多个三极管V1、V2、V7、V8、多个电感T1、T2、T7、T8组成。接收电路中的另个接收前置放大器由多个电容C6-C12、C18-C24、多个电阻R5-R6、R11-R12、二极管V5、V11、三极管V6、V12、多个集成电路D1A-D1D、多个电感T3-T6、T9-T12组成。中放鉴频器由多个电容C42-C54、多个电阻R29-R39、二极管V18、三极管V19、集成电话N3、电感T14、T15、中频滤波器J1组成。收话音放大器由集成电路N4A(LM386)、扬声器S1、多个电阻R40-R46、多个电容C55-C60组成。发号器由多个电容C62-C66、多个电阻R47-R49、集成电路N5(WE1210)、晶体X2、拨号盘'组成。收号判决器由多个电容C67-C86、多个电阻R50-R88、多个二极管V26-V34、V36-V38、V40-V50、多个三极管V24、V25、V35、V39，晶体X3、多个集成电路N6MT8870、D3MC4028、D5A-D5D、挂机按钮K3组成。

转接机由多个电容C1-C6、多个电阻R1-R18、多个二极管V1-V9、三极管V10-V11、多个集成电路U1A-U1D、D1A-D1D、D2A-D2C、D3A-D3F、N1、继电器J1、J2组成。

地波电话功率放大发送机由电容多个C1-C17、多个电阻R1-R22、多个电位器W1-W7、多个三极管V1-V6、多个集成电路N1A、N1B、N2A、N2B和功率合成器TRANS4组成。

接地耦合发送网络由馈电线、阻抗变换器、两个发信天线、10KV高压电力传输线、两个接地电极网络组成。其连接关系为馈电线输出接阻抗变换器，阻抗变换器输出两端各接一个发信天线，两个发信天线末端各接一个接地电极网络。

本发明甚低频地面波电话设备其特点是地波电话功率放大发送机，将甚低频载波信号通过发信天线送入地下数米深(至少1米深处)的两个接地电极网络，当电磁波从地数米深处辐射开后，垂直向上穿透地层到达地面，折射后改变方向，沿地表以地面波的形式向前传播。传播中能量不断穿透地表到达附近的电力线网，同时发信天线感应到电力线网中的载波，又“漏入”地层中，如此往复，互为“泄漏”，能量互补，大大提高传输能力，以实现远距离通信。

本发明与现有电话通信设备比较，具有以下突出的优点。

1、利用开发出了无线通信领域新的频率资源：在当今无线电波频段分配压力越来越大，各类广播通信导航挤满了整个射频频谱的情况下，地面波电话设备开发利用了20至300KHz甚低频段的频率资源，开辟出了无线通信一片新天地。

2、抗干扰性强：甚低频地面波电话设备由于采用了在我国陆地闲置未用的频段电磁波和独特的地表面波传输方式，有效地避免了与空中无线电波的交互干扰。各用户单位组网系统采用点频式，相互间不干扰。

3、信号稳定可靠：甚低频地面波不通过空中电离层反射传输，因此，不受昼夜早晚电离层高度变化而影响信号传播(中波、短波等广播通信则易受此影响)，信号稳定可靠。

4、传输无盲区：甚低频地面波电话传输信号，沿地表随地势高低起伏而前进，不受大山深谷、高楼屋宇遮挡阻隔，传输无盲区，在山区及地下通信建网，尤显优越。

5、费用省：甚低频地面波电话设备建网，既不需设立高大的天线发射塔，也不需占地打坑，立杆架线，更无外线维护维修，安装使用简便易行，节约大量人力、物力、财力，与有线电话建网比，节约资金90％左右。

6、保密性强：地面波电话设备采用先进的数字编码技术，按码拨号发讯，解码收讯，较之有线电话更不易被盗打和窃听，保密性更好。

7、兼容性好：地面波电话设备既可在一定的范围内独立组网，也能与现存的有线和无线通信设备交互组网，实现任意远距离通信。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的个体用户电话机电路图；

图3为本发明的地波电话功率放大发送机电路图；

图4为本发明的地波电话转接机电路图；

图5为本发明的接地耦合发送网络。

具体实施方式

下面结合体发明的结构框图和实施例对本发明作进一步说明：

实施例：参见图1，甚低频地面波电话设备，由(本方)个体用户电话机A提机拨号，经由转接机将信号送入地波电话功率放大发送机，功率放大发送机输出的大功率信号，经馈电线接入接地耦合发网络辐射传播开去，将信号以地面波方式送达(对方)转接机，转入对方个体用户电话B，将本方传来的信号经接收电路解调还原为话音，对方个体电话B摘机，并以上述相同的方式将话音信号回传到本方，双方个体用户电话间实现双工对讲通话。

个体用户电话机电路见图2所示：话音放大器输出接射频调制器，射频调制器输出接射频放大器A、B，射频放大器A、B输出接入转接机.接收前置A、B输出接中放鉴频器，中放鉴频器输出接收话音放大器，收话音放大器输出接扬声器，发号器输出接收号判决器，收号判决器输出接收话音放大器。话音放大器由电容C31-C36，电阻R15-R21，二极管V13-V14，送话器S2，集成电路D1E4069。其工作方式为：送话器S2产生的话音信号经C26耦合到集成电路D1E4069放大输出，送射频调制器射。射频调制器由电容C37-C41，电阻R22-R28，电位器W1、W2，二极管V16--V19，三级管V15，集成电路N2、D2组成，其工作方式为：话音放大器输出经C28送入集成电路N2，对载波进行调制，已调载波经三极管V15放大，由电阻R22耦合送入射频放大器。射频发射放大器A、B由电容C1-C6、C13-C18，电阻R1-R4、R7-R10；二极管V3、V4、V9、V10，三极管V1、V2、V7、V8，电感器T1、T2、T7、T8组成。其工作方式为，电阻R22送来的载波由三极管V1、V2、V9、V10选频放大，放大的载波信号经C89耦合到功率放大器，接收前置放大A、B，由电容C6-C12、C18-24，电阻R15-R6、R11-R12、二极管V5、V11，三极管V6、V12，集成电路D1A、D1B、D1C、D1D，电感T4、T5、T6、T10、T11、T12组成。其工作方式为，对方发来的载波信号经C7、C18耦合到集成电路D1A、D1B、D1C、D1D进行选频放大，输出接入三极管V6、V12再次放大，通过C4送入中放鉴频器。中放鉴频器由电容C42-C54，电阻R29-R39，二极管V18，三极管V19，集成电路N3，电感T14、T15，中频滤波器J1组成。其工作方式为，将C33送来的载波信号进行混、放大、鉴频、检波，还原出话音信号由R39耦合到收话音放大器、收号译码判决器中。收话音放大器由集成电路N4A(LM386)，扬声器S1，电阻R40-46，电容C55-C60组成，其工作方式为，将R39送来的话音信号由集成电路N4A放大，通过C55送入扬声器S1，还原成声音。发号器由电容C62-C66，电阻R47-R49，集成电路N5(WE1210)，晶体X2，拨号盘JP组成。其工作方式为，由集成电路N5(WE1210)产生的拨号信号经C57耦合至N1(LM567)进行调制。收号译码判决器由电容C67-C82，电阻R50-R79，二极管V26-V34、V36-V38、V40-V46、三极管V24、V25、V35、V39，晶体X3，集成电路N6MT8870、D3MC4028、D5A、D5B、D5C，挂机按钮K3组成。其工作方式为，R39送来的双音频信号由集成电路N6MT8870、D3MC4028进行译码，由D5A、D5B、D5C进行判决并控制整机的工作状态。

地波电话功率放大发送机的电路参见图3所示，由电容C1-C17，电阻R1-R22，电位器W1-W7，三极管V1-V6，集成电路N1A、N1B、N2A、N2B，功率合成器TRANS4组成。其工作方式为，将电话转接机送来的载波信号由三极管V1-V6和集成电路N1、N2放大后进行功率合成，合成后输出送入接地耦合发送网中。

转接机的电路参见图4所示，由电容器C1-C6，电阻R1-R18，二极管V1-V9，三极管V10-V11，集成电路U1A-U1D、D1A-D1D、D2A-D2C、D3A、D3C-D3F、N1，继电器J1、J2组成。其工作方式为，将个体用户电话送来的电话机场强与译码判决器进行检测，由集成电路U1A-U1D、D1A-D1D、D2A-D2C、D3A、D3C-D3F、N1控制继电器J1、J2，从而控制了功率放大器的工作状态和话音的通断，实现转接。

接地耦合发送网络以参见图5所示，地波电话功率合成器输出的信号，经馈电线接阻抗变换器，阻抗变换器由磁性材料或空心材料为骨架用绝缘导线绕制而成，阻抗变换器输出的两端分别接发信天线A、B，发信天线A、B沿10KV高压电力传输线平行架设一定距离后，末端分别接入接地电极网络I、II，接地电极网络用绝缘金属导线网状水平埋设于地下至少1米深处。

本发明甚低频地面波电话设备的工作过程是：A主呼：个体用户电话摘机后，由收号译码判决器发生摘机盲音，经发号器将所拨号码送射频调制器，调制后的20-300KHz载波送射频发射器，射频发射器输出经转接器送入地波电话功率放大发送机，发送机输出的大功率载波信号由馈电线送入接地耦合发送网络中的发信天线和接地电极网络，甚低频电磁波从发信天线和接地电极网络辐射后，沿地表，以地面波的形式向前传播到达对方。对方摘机，本方发话音经话音放大器放大送频率调制器后送射频送射器，再由转接器送地波电话功率放大发送机放大，由接地电极网络辐射传送对方，对方通话本方接收电路收到对方载波信号后，经接收前置放大器送接收中放鉴频器，经中放鉴频解调输出音频信号送音频放大器，放大后送扬声；B被呼：对方呼叫时本方接收前置放大器将载波信号放大后，送中频放鉴频器，经中放鉴频解调出对方呼叫码送收号译码判决器，解调判决呼叫码一致后，铃流电路将流信号送音频放大器放大送扬声器振铃，本方摘机，铃流电路将信号关闭，对方发话，本方接收前置A、B将对方信号送入中放鉴频器，经中放鉴频解调的音频信送收话音放大器，放大后的音频信号推动扬声器，完成被呼过程，从而实现双方对话通信。

Claims (3)

1、甚低频地面波电话设备，选用20-300KHz甚低频频段为载波，由个体用户电话机、转接机、地波电话功率放大发送机和电源组成，其中：

个体用户电话机包括发射电路，接收电路、拨号电路，其连接关系为拨号电路输出接发射电路，发射电路输出接功率放大发送机；

转接机由多个电容、多个电阻、多个二极管、三极管、多个集成电路、多个继电器组成；

地波电话功率放大发送机由多个电容、多个电阻、多个电位器、多个三极管、多个集成电路、功率合成器组成；

其特征在于：

所述甚低频地面波电话设备还包括接地耦合发送网络，接地耦合发送网络由馈电线、阻抗变换器、两个发信天线，10KV高压电力传输线，两个接地电极网络组成，其连接关系为：馈电线输出接阻抗变换器，阻抗变换器输出两端各接一个发信天线，两个发信天线末端各接一个接地电极网络。

2、根据权利要求1所述的甚低频地面波电话设备，其特征在于个体用户电话机的发射电路由话音放大器、射频调制器、两个射频放大器组成，其连接关系为话音放大器输出接射频调制器，射频调制器输出接两个射频放大器；接收电路由两个接收前置放大器、中放鉴频器、收话音放大器和扬声器组成，其连接关系为两个接收前置放大器输出接中放鉴频器，中放鉴频器输出接收话音放大器，收话音放大器输出接扬声器；拨号电路由发号器，收号译码判决器组成，其连接关系为发号器输出接收号译码判决器。

3、根据权利要求1或2所述的甚低频地面波电话设备，其特征在于阻抗变换器由磁性材料或空心材料为骨架用绝缘导线绕制而成，两个发信天线为金属导线并沿高压电力传输线平行架设一定长度，接地电极网络用绝缘金属导线网状水平埋设于地下至少1米深处。

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