CN115529058A - 一种矿用应急无线通信装置与通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用应急无线通信装置与通信方法，包括：天线装置、信号放大电路、数模转换电路、模数转换电路、调制解调电路、信号控制电路、语音收发电路。天线与信号放大电路连接，信号放大电路分别与数模转换电路、模数转换电路连接，数模转换电路、模数转换电路分别与调制解调电路连接，调制解调电路与信号控制电路连接，信号控制电路与语音收发电路连接。本发明采用电流场通信的方式实现穿透地层的地下无线通信，这种方式不必架设庞大的天线，简便而具有相当的灵活性；采用模拟和数字相结合的设计，具有语音通话功能，采用本质安全型电路设计，满足井下环境要求。

Description

一种矿用应急无线通信装置与通信方法

技术领域

本发明属于通信设备技术领域，具体涉及一种矿用应急无线通信装置与通信方法。

背景技术

我国有丰富的煤炭资源，在煤炭生产过程中，往往有多种事故发生而导致灾难，如：瓦斯爆炸、顶板冒落、突水等。一旦发生事故，紧急报警、人员撤离、搜寻救护目标等都要求准确、及时、高效地进行通信联络。在发生灾难时，矿井原有的有线通信系统可能被破坏，使其全部或局部失去通信功能。如果有此类事情发生，这就对灾难的救护工作和以后的生产恢复带来不便。在井下事故的救护过程中，救护员和指挥部的信息传递对救护工作关系重大。因此应急无线通信在现代地下工作环境中，尤其是在抢险救灾中具有不可替代的作用。

为了保障矿井安全，提高矿井抗灾变能力，在中国煤矿的井下普遍装备了诸如矿井安全监测系统、瓦斯断电仪、携带式头灯式报警仪、自救器等，但对于监控系统而言，往往由于在管理和维护环节上偶有疏忽，会使传输线通道发生短路、断路及丢失现象，使监控系统无法正常工作，可靠性大大降低。

矿用应急无线通信装置就是为煤矿井下救灾工作而设计的一种应急通信机。也可用于矿井其它工作，如：井下物探工作、地质测量等的临时语音通信。申请号为CN101345591A的专利，公开了一种便携式岩体通信机，特征是由DSP调制解调电路、CPU控制器、声码器、收发转换装置等组成。工作原理是以岩体为介质，岩体中传播的电磁波为载体实现无线通讯。

地下矿井通信的电磁波要在损耗较大的煤层及岩石层中传播，煤层及岩石属半导电媒质。电磁波在半导电媒质中的穿透能力与电磁波的频率及媒质的电导率有关。电磁波的频率越高，衰减越严重，传播距离越短。矿井的地质条件不同，导致其电导率不同，使得其穿透效果也不同。因此，需要解决低频电磁代码传输通讯技术，设计通讯频率范围内特征的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿用应急无线通信装置与通信方法，所要解决的技术问题在于如何方便、有效的实现矿井不同位置人员的通信联络。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种矿用应急无线通信装置，包括：天线、信号放大电路、数模转换电路、模数转换电路、调制解调电路、信号控制电路和语音收发电路；

天线与信号放大电路进行信号传输，信号放大电路分别与数模转换电路、模数转换电路连接，数模转换电路、模数转换电路分别与调制解调电路连接，调制解调电路与信号控制电路连接，信号控制电路与语音收发电路连接；

信号放大电路将由天线接收到的模拟信号进行放大，并将放大后的信号传输至模数转换电路；

数模转换电路主要作用是将由信号控制电路发出的数字信号转换为模拟信号；

调制解调电路主要作用是将接收到的数字信号通过调制解调转换为音频信号，然后将音频信号传输至信号控制电路；

信号控制电路主要作用是音频控制信号输入以及输出，并将输入或输出的信号传输至信号调理电路或语音收发电路；

语音收发电路主要作用是输入语音信号至信号控制电路或者将信号控制电路传输的语音信号输出。

可选的，天线沿轴向依次连接设置底座、减震台、天线连接杆、天线标志杆和天线插头；

所述底座上表面设置有电源连接正极插口和电源连接负极插口，电源连接正极插口和电源连接负极插口用于和信号放大电路连接；

所述的底座内部设置数据线缆，所述数据线缆与所述天线插头连接。

可选的，所述的信号放大电路设置并联的一路一次信号放大部分和二路一次信号放大部分，一路和二路的信号汇合后再通过二次信号放大部分放大；

具体设置：电阻R1一端与电源V1连接，电阻R1第二端与电容C1一端连接，电容C1第二端与运算放大器IC1输入正极连接，电阻R2一端与电源V2连接，电阻R2第二端与电容C1一端连接，电阻R3一端与运算放大器IC1输入负极连接，电阻R3第二端与运算放大器IC2输入正极连接，电阻R4一端与运算放大器IC1输入负极连接，电阻R4第二端与运算放大器IC2输出极连接，电源V5与运算放大器IC1第四端连接，电源V6与运算放大器IC1第五端连接，电容C3一端与运算放大器IC1输出极连接，电容C3第二端与电阻R7一端连接，电阻R7第二端与电阻R11连接，电容C5一端与电阻R7第二端连接，电容C5第二端与电阻R8一端连接，电阻R8第二端与电容C6一端连接，电容C6第二端与电阻R9一端连接，电阻R9第二端与运算放大器IC2输出极连接，电容C4一端与运算放大器IC2输入正极连接，电容C4第二端与运算放大器IC2输出极连接，电源V7与运算放大器IC2第四端连接，电源V8与运算放大器IC2第五端连接，电容C2一端与运算放大器IC2输入负极连接，电容C2第二端与电阻R5一端连接，电阻R5第二端与电源V3连接，电阻R6一端与电阻R5一端连接，电阻R6第二端与电源V4连接，电阻R11一端与电阻R7连接，电阻R11第二端与运算放大器IC3输入正极连接，电阻R10一端与电容C6连接，电阻R10第二端与运算放大器IC3输入负极连接，电容C7一端与电阻R11第二端连接，电容C7第二端与运算放大器IC3输出极连接，电源V9与运算放大器IC3第四端连接，电源V10与运算放大器IC3第五端连接。

可选的，所述数模转换电路设置信号接收部分、型号为SC8F6770的集成电路U1和信号发送部分，信号接收部分接收电路中的模拟信号，经过集成电路U1的信号转换，信号发送部分发送电路中的数字信号；

具体包括：电容C1一端与电源V1连接，电容C1第二端分别与集成电路U1管脚REF、VDD连接，电阻R1一端接地，电阻R1第二端分别与集成电路U1管脚GND、REF连接，电容C2一端与集成电路U1管脚IN1连接，电容C2第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端与接插件JP1管脚2连接，接插件JP1管脚1与电源V3连接，电容C3一端与电容C2一端连接，电容C3第二端与电阻R3一端连接，电容C4一端与电源V2连接，电容C4第二端与集成电路U1管脚VCC连接，电容C3一端与集成电路U1管脚LSB连接，电阻R4一端与集成电路U1管脚EOC连接，电阻R5一端分别与集成电路U1管脚AEL、STA连接。

可选的，所述模数转换电路设置型号为CMS8S5880的集成电路U1、信号初级放大部分及信号二级放大部分；

具体包括：电源V1与集成电路U1管脚VDD连接，电源V2与集成电路U1管脚VCC连接，电阻R1一端与集成电路U1管脚UR2连接，电阻R1第二端接地，电容C1一端与集成电路U1管脚UR1连接，电容C1第二端接地，集成电路U1管脚GND接地，电阻R2一端与集成电路U1管脚REF连接，电阻R2第二端与电容C3一端连接，电容C3第二端与电阻R5一端连接，电阻R5第二端与运算放大器IC2输出极连接，集成电路U1管脚OUT2与运算放大器IC1输入正极连接，集成电路U1管脚OUT1与运算放大器IC1输入负极连接，电阻R4一端与运算放大器IC1输出极连接，电阻R4第二端与电容C2一端连接，电容C2第二端与运算放大器IC2输入负极连接，电源V3与运算放大器IC1第四端连接，电源V4与运算放大器IC1第五端连接，电阻R3一端与运算放大器IC1输出极连接，电阻R3第二端与运算放大器IC2输入正极连接，电源V5与运算放大器IC1第四端连接，电源V6与运算放大器IC1第五端连接，电阻R6一端与运算放大器IC2输出极连接。

可选的，所述的调制解调电路设置一次调制部分、型号为LMC567的集成电路U2、信号二次调制部分、型号为MC13135的集成电路U1及信号整理部分；

电阻R1一端与电源V1连接，电阻R1第二端接地，电容C1一端与电源V2连接，电容C1第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端接地，集成电路U1管脚Vin、CN分别与电源V2连接，集成电路U1管脚IN、VCC分别与电源V3连接，集成电路U1管脚SET、SET1分别与电阻R8一端连接，电阻R8第二端与电容C16一端连接，电容C16第二端接地，集成电路U1管脚OT1、OT2分别与电阻R9一端连接，电阻R9第二端接地，电容C8一端与电阻R9一端连接，电容C8第二端接地，电源V5与电容C8一端连接，电阻R3一端与电源V1连接，电阻R3第二端接地，电容C2一端与电源V1连接，电容C2第二端与电阻R4一端连接，电阻R4第二端接地，电容C3一端与电源V4连接，电容C3第二端与电阻R5一端连接，电阻R5第二端电容C4一端连接，电容C4第二端接地，电阻R6一端与电源V4连接，电阻R6第二端与集成电路U2管脚IN连接，电容C5一端与电容C3第二端连接，电容C5第二端与集成电路U2管脚VCC连接，电阻R7一端与电容C6一端连接，电阻R7第二端与集成电路U2管脚COM连接，电容C6第二端接地，电容C7一端与集成电路U2管脚GND连接，电容C7第二端接地，电容C9一端与集成电路U2管脚LX连接，电容C9第二端与电阻R10一端连接，电阻R10第二端与电容C12一端连接，电容C12第二端与电容C13一端连接，电容C13第二端与电阻R12一端连接，电阻R12第二端接地，电阻R11一端与电容C11一端连接，电阻R11第二端与集成电路U2管脚REF连接，电容C11第二端接地，电容C10一端与集成电路U2管脚GND连接，电容C10第二端接地，电容C14一端与电阻R10第二端连接，电容C14第二端与电阻R13一端连接，电阻R13第二端接地，电阻R14一端与电源V6连接，电阻R14第二端与电容C15一端连接，电容C15第二端接地。

可选的，所述的信号控制电路设置信号整流部分、信号控制部分和型号为ST6368的集成电路U1；

具体设置：电阻R1一端与电源V1连接，电阻R1第二端与二极管D1一端连接，二极管第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端与电源V2连接，电容C2一端与电源V2连接，电容C2第二端与电阻R4一端连接，电阻R4第二端与电容C5一端连接，电容C5第二端与集成电路U1管脚B连接，电阻R3一端与电阻R1第二端连接，电阻R3第二端与电容C3一端连接，电容C3第二端与二极管D3一端连接，二极管D3第二端与电阻R6一端连接，电阻R6第二端与电阻R7一端连接，电容C1一端与电源V2连接，电容C1第二端与二极管D2一端连接，二极管第二端与电容C4一端连接，电容C4第二端与电源V4连接，电阻R5一端与电容C2第二端连接，电阻R5第二端接地，电容C6一端与电阻R7一端连接，电容C6第二端与电阻R7第二端连接，电阻R8一端与电容C6一端连接，电阻R8第二端与电容C6第二端连接，电容C7一端与电阻R8第二端连接，二极管D5一端与电阻R8一端连接，二极管D5第二端与电容C7第二端连接，电容C8一端与二极管第二端连接，电容C8第二端与集成电路U1管脚IR连接，电阻R9一端与二极管D5第二端连接，电阻R9第二端接地，集成电路U1管脚VDD与电源V3连接，集成电路U1管脚GND接地，电容C9一端与集成电路U1管脚NC连接，电容C9第二端与电阻R10一端连接，电阻R10第二端与二极管D4一端连接，二极管D4第二端与电源V4连接。

可选的，所述的语音收发电路设置语音输入部分、信号放大部分和语音输出部分；

具体设置：电容C1一端接地，电容C1第二端与电容C2一端连接，电容C2第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端与电阻R3一端连接，电阻R3第二端与麦克风MIC一端连接，麦克风MIC第二端与电阻R3一端连接，电阻R1一端与电容C1第二端连接，电阻R1第二端与电阻R4一端连接，电阻R4第二端与电容C4一端连接，电容C4第二端与电阻R5一端连接，电阻R5第二端与电阻R3第二端连接，电容C3一端与电阻R2第二端连接，电容C3第二端与运算放大器IC1输入正极连接，电阻R6一端与电阻R4一端连接，电阻R6第二端与电容C5一端连接，电容C5第二端与电阻R7一端连接，电阻R7第二端与电阻R5第二端连接，电阻R8一端与电阻R6第二端连接，电阻R8第二端与运算放大器IC1输出极连接，运算放大器IC1输入负极连接与电容C5第二端连接，电源V2与运算放大器第四端连接，电容C6一端与运算放大器IC1第五端连接，电容C6第二端与电源V3连接，电容C7一端与电阻R6一端连接，电容C7第二端与电阻R9一端连接，电阻R9第二端与电容C6第二端连接，电阻R10一端与电容C7一端连接，电阻R10第二端与电容C8一端连接，电容C8第二端与电阻R9第二端连接，电阻R11一端与电容C7第二端连接，电阻R11第二端与电阻R10第二端连接，二极管D1一端与电阻R10连接，二极管D1第二端与电阻R12一端连接，电阻R12第二端与运算放大器IC2输入正极连接，运算放大器IC2输入负极与电阻R11第二端连接，电容C10一端与运算放大器IC2输出极连接，电容C10第二段与电容C11一端连接，电源V4与运算放大器IC2第四端连接，电容C9一端与运算放大器IC2第五端连接，电容C9第二端与电源V5连接，三极管Q1一端与电源V1连接，三极管Q1第二端与电阻R12第二端连接，三极管Q1第三端与电容C10第二端连接，电容C11第二端与扬声器BL一端连接，扬声器BL第二端与电容C9第二端连接。

一种矿用应急无线通信方法，使用本发明所述的矿用应急无线通信装置进行无线通信。

可选的，收发双方分别将各自的天线打入地下，使天线与地层接触良好；

发射端，天线施加携带信息的信号；接收端，利用天线拾取发射端的感应信号；

语音发射时，语音信号经过语音收发电路将语音信号进行处理，通过信号控制电路后送入调频调制电路，在调频调制电路将语音信号调制，调制信号经过数模转换电路、放大电路后输出到天线；

语音接收时，接收到的信号经过信号放大电路和模数转换电路，然后送入调制解调电路，通过调制解调获得语音信号，经过信号控制电路后送入语音收发电路，经过语音收发电路后产生声音。

本发明的有益效果：

本发明采用电流场通信的方式实现穿透地层的地下无线通信，这种方式不必架设庞大的天线，简便而具有相当的灵活性；采用模拟和数字相结合的设计，具有语音通话功能，采用本质安全型电路设计，满足井下环境要求。该装备具有良好的社会效益和经济效益，不仅可以在井下发生灾害事故时，作为非常规通讯手段，有效实施抢险救援；也可以作为煤矿井下或其它矿山和坑道作业中的区域性的常规通信设备。除在矿山井下发生灾害或事故时，有效实施抢险救灾，也可应用在地下工程临时需要检查或探索的地区，方便及时地进行联络，因此本装备具有广阔的应用前景。

另外，在井下不同的巷道、工作面以及开采水平之间，空间距离可能很小，但如需进行有线通讯则需架设很长线路，而岩层通讯具有时间和空间应用的优势。因此通过地层传输，使无线信号穿透沉积岩层直接到达信息中心站，成为保障矿井安全生产的必要措施，所以岩层通讯机的研制对抢险救灾具有重要的社会意义。

附图说明

图1是本发明的矿用应急无线通信装置电路结构图；

图2是本发明的天线装置示意图；

图3是本发明的信号放大电路示意图；

图4是本发明的模数转换电路示意图；

图5是本发明的数模转换电路示意图；

图6是本发明的调制解调电路示意图；

图7是本发明的信号控制电路示意图；

图8是本发明的语音收发电路示意图；

图9是本发明的无线通信方法流程图；

图2中各标号表示为：

21-底座、22-电源连接正极插口、23-电源连接负极插口、24-连接螺丝、25-减震台、26-天线连接杆、27-天线标志杆、28-天线插头。

具体实施方式

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的矿用应急无线通信装置，如图1所示，包括：天线装置、信号放大电路、数模转换电路、模数转换电路、调制解调电路、信号控制电路、语音收发电路。天线装置与信号放大电路连接，信号放大电路分别与数模转换电路、模数转换电路连接，数模转换电路、模数转换电路分别与调制解调电路连接，调制解调电路与信号控制电路连接，信号控制电路与语音收发电路连接。

如图2所示，天线装置包括底座21、电源连接正极插口22、电源连接负极插口23、连接螺丝24、减震台25、天线连接杆26、天线标志杆27、天线插头28。底座上表面设置有电源连接正极插口22和电源连接负极插口23，电源连接正极插口22和电源连接负极插口23用于和信号放大电路连接，连接螺丝24用于固定连接底座21和减震台25，减震台用于固定天线装置时减少震动对底座21的影响，减震台25与天线连接杆26连接，天线连接杆26的作用是连接天线标志杆27与减震台25，天线连接杆26连接与天线标志杆27连接，天线标志杆27的作用是连接天线连接杆26与天线插头28，并且在天线插头28与地面接触时起到标志作用，天线标志杆27连接与天线插头28连接，天线插头28的作用是与地面接触，并通过天线插头28与信号放大电路传输信号，底座内部设置数据线缆，数据线缆与天线插头28连接。减震台25为块状的橡胶实体结构，通过橡胶材料的缓冲性能实现减震。

信号放大电路主要作用是将接收到的模拟信号进行放大，并将放大后的信号传输至模数转换电路，如图3所示，信号放大电路包括并联的一路一次信号放大部分和二路一次信号放大部分，一路和二路的信号汇合后再通过二次信号放大部分放大。一路一次信号放大部分是将一路信号进行初步放大，二路一次信号放大部分是将二路信号进行初步放大，二次信号放大部分是将一路和二路汇合的信号进行二次放大。电阻R1一端与电源V1连接，电源V1通过电阻R1、电容C1后给运算放大器IC1输入正极供电，电阻R1第二端与电容C1一端连接，电容C1第二端与运算放大器IC1输入正极连接，电阻R2一端与电源V2连接，电源V2通过电阻R2、电容C1后给运算放大器IC1输入正极供电，电阻R2第二端与电容C1一端连接，电阻R3一端与运算放大器IC1输入负极连接，运算放大器IC1的作用是将接收到的第一路信号进行初级放大；电阻R3第二端与运算放大器IC2输入正极连接，运算放大器IC2的作用是将接收到的第二路信号进行初级放大；电阻R4一端与运算放大器IC1输入负极连接，电阻R4第二端与运算放大器IC2输出极连接，电源V5与运算放大器IC1第四端连接，电源V6与运算放大器IC1第五端连接，电容C3一端与运算放大器IC1输出极连接，电容C3第二端与电阻R7一端连接，电阻R7第二端与电阻R11连接，电容C5一端与电阻R7第二端连接，电容C5第二端与电阻R8一端连接，电阻R8第二端与电容C6一端连接，电容C6第二端与电阻R9一端连接，电阻R9第二端与运算放大器IC2输出极连接，电容C4一端与运算放大器IC2输入正极连接，电容C4第二端与运算放大器IC2输出极连接，电源V7与运算放大器IC2第四端连接，电源V8与运算放大器IC2第五端连接，电容C2一端与运算放大器IC2输入负极连接，电容C2第二端与电阻R5一端连接，电阻R5第二端与电源V3连接，电源V3通过电阻R5、电容C2后给运算放大器IC1输入负极供电，电阻R6一端与电阻R5一端连接，电阻R6第二端与电源V4连接，电源V4通过电阻R6、电容C2后给运算放大器IC1输入负极供电，电阻R11一端与电阻R7连接，电阻R11第二端与运算放大器IC3输入正极连接，电阻R10一端与电容C6连接，电阻R10第二端与运算放大器IC3输入负极连接，电容C7一端与电阻R11第二端连接，电容C7第二端与运算放大器IC3输出极连接，电源V9与运算放大器IC3第四端连接，电源V10与运算放大器IC3第五端连接，运算放大器IC3的作用是将接收到的第一路、第二路信号进行整合，并进行进一步放大。

数模转换电路主要作用是将由信号控制电路发出的数字信号转换为模拟信号，如图4所示，数模转换电路主要通过集成电路U1型号为SC8F6770实现信号转换，信号接收部分是接收电路中的模拟信号，信号发送部分是发送电路中的数字信号。电容C1一端与电源V1连接，电源V1经过电容C1后给集成电路U1管脚REF、VDD提供供电电源，电容C1第二端分别与集成电路U1管脚REF、VDD连接，电阻R1一端接地，电阻R1第二端分别与集成电路U1管脚GND、REF连接，电容C2一端与集成电路U1管脚IN1连接，电容C2第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端与接插件JP1管脚2连接，接插件JP1管脚1与电源V3连接，接插件JP1是控制信号输入的端口，接插件通过与电阻R2、电容C2连接后与集成电路U1管脚IN1连接，起到控制信号输入的作用，电容C3一端与电容C2一端连接，电容C3第二端与电阻R3一端连接，电容C4一端与电源V2连接，电源V2经过电容C4后给集成电路U1管脚VCC提供供电电源，电容C4第二端与集成电路U1管脚VCC连接，电容C3一端与集成电路U1管脚LSB连接，电阻R4一端与集成电路U1管脚EOC连接，电阻R5一端分别与集成电路U1管脚AEL、STA连接。

模数转换电路主要作用是将接收到的模拟信号转换为数字信号，然后传输至调制解调电路，如图5所示，模数转换电路主要通过集成电路U1型号为CMS8S5880实现。信号初级放大部分的作用是将信号进行初级放大，信号二级放大部分的作用是将信号进行二级放大。电源V1与集成电路U1管脚VDD连接，电源V1通过管脚VDD给集成电路U1提供供电电源，电源V2与集成电路U1管脚VCC连接，电源V2通过管脚VCC给集成电路U1提供供电电源，电阻R1一端与集成电路U1管脚UR2连接，电阻R1第二端接地，电容C1一端与集成电路U1管脚UR1连接，电容C1第二端接地，集成电路U1管脚GND接地，电阻R2一端与集成电路U1管脚REF连接，电阻R2第二端与电容C3一端连接，电容C3第二端与电阻R5一端连接，电阻R5第二端与运算放大器IC2输出极连接，集成电路U1管脚OUT2与运算放大器IC1输入正极连接，集成电路U1管脚OUT1与运算放大器IC1输入负极连接，电阻R4一端与运算放大器IC1输出极连接，运算放大器IC1的作用是将模数转换后的信号进行初级放大，电阻R4第二端与电容C2一端连接，电容C2第二端与运算放大器IC2输入负极连接，电源V3与运算放大器IC1第四端连接，电源V4与运算放大器IC1第五端连接，电阻R3一端与运算放大器IC1输出极连接，电阻R3第二端与运算放大器IC2输入正极连接，电源V5与运算放大器IC1第四端连接，电源V6与运算放大器IC1第五端连接，电阻R6一端与运算放大器IC2输出极连接，运算放大器IC2的作用是将初级放大后的信号进行二次放大，然后进入调制解调电路进行进一步处理。

调制解调电路一个作用是将接收到的数字信号通过调制解调转换为音频信号，然后将音频信号传输至信号控制电路，调制解调电路第二个作用是将接收到的音频信号通过调制解调转换为模拟信号，然后将模拟信号传输至模数转换电路，如图6所示，调制解调电路设置集成电路U1，作用是通信接收，型号为MC13135；集成电路U2作用是低功耗音频解码，型号为LMC567。信号整理部分的作用是将信号进行整理，信号一次调制部分的作用是将信号进行一次调制，信号二次调制部分的作用是将信号进行二次调制。电阻R1一端与电源V1连接，电阻R1第二端接地，电容C1一端与电源V2连接，电源V1、V2通过管脚Vin给集成电路U1提供供电电源，电容C1第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端接地，集成电路U1管脚Vin、CN分别与电源V2连接，集成电路U1管脚IN、VCC分别与电源V3连接，电源V3通过管脚IN、VCC给集成电路U1提供供电电源，集成电路U1管脚SET、SET1分别与电阻R8一端连接，电阻R8第二端与电容C16一端连接，电容C16第二端接地，集成电路U1管脚OT1、OT2分别与电阻R9一端连接，电阻R9第二端接地，电容C8一端与电阻R9一端连接，电容C8第二端接地，电源V5与电容C8一端连接，电源V5通过管脚OT1给集成电路U1提供供电电源，电阻R3一端与电源V1连接，电阻R3第二端接地，电容C2一端与电源V1连接，电容C2第二端与电阻R4一端连接，电阻R4第二端接地，电容C3一端与电源V4连接，电容C3第二端与电阻R5一端连接，电阻R5第二端电容C4一端连接，电容C4第二端接地，电阻R6一端与电源V4连接，电源V4经过电阻R6后，通过管脚IN给集成电路U2提供供电电源，电阻R6第二端与集成电路U2管脚IN连接，电容C5一端与电容C3第二端连接，电容C5第二端与集成电路U2管脚VCC连接，电阻R7一端与电容C6一端连接，电阻R7第二端与集成电路U2管脚COM连接，电容C6第二端接地，电容C7一端与集成电路U2管脚GND连接，电容C7第二端接地，电容C9一端与集成电路U2管脚LX连接，电容C9第二端与电阻R10一端连接，电阻R10第二端与电容C12一端连接，电容C12第二端与电容C13一端连接，电容C13第二端与电阻R12一端连接，电阻R12第二端接地，电阻R11一端与电容C11一端连接，电阻R11第二端与集成电路U2管脚REF连接，电容C11第二端接地，电容C10一端与集成电路U2管脚GND连接，电容C10第二端接地，电容C14一端与电阻R10第二端连接，电容C14第二端与电阻R13一端连接，电阻R13第二端接地，电阻R14一端与电源V6、电源V7连接，电源V6、电源V7经过电阻R10、电容C9后，通过管脚LX给集成电路U2提供供电电源，电阻R14第二端与电容C15一端连接，电容C15第二端接地。

信号控制电路一个作用是控制音频信号输入，并将输入的信号传输至信号调理电路，信号控制电路第二个作用是控制音频信号输出，并将输出的信号传输至语音收发电路，如图7所示，信号控制电路包括集成电路U1，型号为ST6368。信号整流部分的作用是将信号进行整流调整，信号控制部分的作用是控制信号的输入输出及开断。电源V1的作用是给信号控制电路提供正向电压，电源V4的作用是给信号控制电路提供负向电压，电源V2的作用是给信号控制电路提供中继电压，电源V3的作用是给集成电路U1提供供电电源；二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5的作用是整流，即电流根据二极管运行方向进行有序流动；集成电路U1是信号控制电路的信号控制中心，控制信号的开断与传输，集成电路U1的型号为ST6368。电阻R1一端与电源V1连接，电阻R1第二端与二极管D1一端连接，二极管第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端与电源V2连接，电容C2一端与电源V2连接，电容C2第二端与电阻R4一端连接，电阻R4第二端与电容C5一端连接，电容C5第二端与集成电路U1管脚B连接，电阻R3一端与电阻R1第二端连接，电阻R3第二端与电容C3一端连接，电容C3第二端与二极管D3一端连接，二极管D3第二端与电阻R6一端连接，电阻R6第二端与电阻R7一端连接，电容C1一端与电源V2连接，电容C1第二端与二极管D2一端连接，二极管第二端与电容C4一端连接，电容C4第二端与电源V4连接，电阻R5一端与电容C2第二端连接，电阻R5第二端接地，电容C6一端与电阻R7一端连接，电容C6第二端与电阻R7第二端连接，电阻R8一端与电容C6一端连接，电阻R8第二端与电容C6第二端连接，电容C7一端与电阻R8第二端连接，二极管D5一端与电阻R8一端连接，二极管D5第二端与电容C7第二端连接，电容C8一端与二极管第二端连接，电容C8第二端与集成电路U1管脚IR连接，电阻R9一端与二极管D5第二端连接，电阻R9第二端接地，集成电路U1管脚VDD与电源V3连接，集成电路U1管脚GND接地，电容C9一端与集成电路U1管脚NC连接，电容C9第二端与电阻R10一端连接，电阻R10第二端与二极管D4一端连接，二极管D4第二端与电源V4连接。

语音收发电路主要作用是输入语音信号至信号控制电路或者将信号控制电路传输的语音信号输出，如图8所示，语音收发电路包括语音输入部分、信号放大部分和语音输出部分。语音输入部分的作用是输入语音信号，信号放大部分是将输入的语音信号进行放大，语音输出部分是将语音信号进行输出。二极管D1的作用是整流，保证电流的走向，三极管Q1的作用是信号放大，运算放大器IC1的作用是将接收到的信号进行初次放大，运算放大器IC2的作用是将接收到的信号进行二次放大，麦克风MIC的作用是实现通话功能，扬声器BL的作用是产生声音，电源V1的作用是给语音收发电路供电，电源V2、电源V3的作用是给运算放大器IC1供电，电源V4、电源V5的作用是给运算放大器IC2供电。电容C1一端接地，电容C1第二端与电容C2一端连接，电容C2第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端与电阻R3一端连接，电阻R3第二端与麦克风MIC一端连接，麦克风MIC第二端与电阻R3一端连接，电阻R1一端与电容C1第二端连接，电阻R1第二端与电阻R4一端连接，电阻R4第二端与电容C4一端连接，电容C4第二端与电阻R5一端连接，电阻R5第二端与电阻R3第二端连接，电容C3一端与电阻R2第二端连接，电容C3第二端与运算放大器IC1输入正极连接，电阻R6一端与电阻R4一端连接，电阻R6第二端与电容C5一端连接，电容C5第二端与电阻R7一端连接，电阻R7第二端与电阻R5第二端连接，电阻R8一端与电阻R6第二端连接，电阻R8第二端与运算放大器IC1输出极连接，运算放大器IC1输入负极连接与电容C5第二端连接，电源V2与运算放大器第四端连接，电容C6一端与运算放大器IC1第五端连接，电容C6第二端与电源V3连接，电容C7一端与电阻R6一端连接，电容C7第二端与电阻R9一端连接，电阻R9第二端与电容C6第二端连接，电阻R10一端与电容C7一端连接，电阻R10第二端与电容C8一端连接，电容C8第二端与电阻R9第二端连接，电阻R11一端与电容C7第二端连接，电阻R11第二端与电阻R10第二端连接，二极管D1一端与电阻R10连接，二极管D1第二端与电阻R12一端连接，电阻R12第二端与运算放大器IC2输入正极连接，运算放大器IC2输入负极与电阻R11第二端连接，电容C10一端与运算放大器IC2输出极连接，电容C10第二段与电容C11一端连接，电源V4与运算放大器IC2第四端连接，电容C9一端与运算放大器IC2第五端连接，电容C9第二端与电源V5连接，三极管Q1一端与电源V1连接，三极管Q1第二端与电阻R12第二端连接，三极管Q1第三端与电容C10第二端连接，电容C11第二端与扬声器BL一端连接，扬声器BL第二端与电容C9第二端连接。

如图9所示，所述的矿用应急无线通信方法是：收发双方的无线通信装置分别将各自的天线打入地下，并与地层接触良好，发射方向本机天线两端施加携带信息的信号，在接收端，接收方利用天线来拾取发射方的感应信号，实现有效的通信，每一个无线通信装置都既能接收也能发射。语音发射时，语音信号经过语音收发电路将语音信号进行处理，通过信号控制电路后送入调频调制电路，在调频调制电路将语音信号调制，调制信号经过数模转换电路、放大电路后输出到天线。语音接收时，接收到的信号经过信号放大电路和模数转换电路，然后送入调制解调电路，通过调制解调获得语音信号，经过信号控制电路后送入语音收发电路，经过语音收发电路后通过扬声器产生声音。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。

对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种矿用应急无线通信装置，其特征在于，包括：天线、信号放大电路、数模转换电路、模数转换电路、调制解调电路、信号控制电路和语音收发电路；

天线与信号放大电路进行信号传输，信号放大电路分别与数模转换电路、模数转换电路连接，数模转换电路、模数转换电路分别与调制解调电路连接，调制解调电路与信号控制电路连接，信号控制电路与语音收发电路连接；

信号放大电路将由天线接收到的模拟信号进行放大，并将放大后的信号传输至模数转换电路；

数模转换电路主要作用是将由信号控制电路发出的数字信号转换为模拟信号；

调制解调电路主要作用是将接收到的数字信号通过调制解调转换为音频信号，然后将音频信号传输至信号控制电路；

信号控制电路主要作用是音频控制信号输入以及输出，并将输入或输出的信号传输至信号调理电路或语音收发电路；

语音收发电路主要作用是输入语音信号至信号控制电路或者将信号控制电路传输的语音信号输出。

2.根据权利要求1所述的矿用应急无线通信装置，其特征在于，所述的天线沿轴向依次连接设置底座(21)、减震台(25)、天线连接杆(26)、天线标志杆(27)和天线插头(28)；

所述底座上表面设置有电源连接正极插口(22)和电源连接负极插口(23)，电源连接正极插口(22)和电源连接负极插口(23)用于和信号放大电路连接；

所述的底座内部设置数据线缆，所述数据线缆与所述天线插头28连接。

3.根据权利要求1或2所述的矿用应急无线通信装置，其特征在于，所述的信号放大电路设置并联的一路一次信号放大部分和二路一次信号放大部分，一路和二路的信号汇合后再通过二次信号放大部分放大；

具体设置：电阻R1一端与电源V1连接，电阻R1第二端与电容C1一端连接，电容C1第二端与运算放大器IC1输入正极连接，电阻R2一端与电源V2连接，电阻R2第二端与电容C1一端连接，电阻R3一端与运算放大器IC1输入负极连接，电阻R3第二端与运算放大器IC2输入正极连接，电阻R4一端与运算放大器IC1输入负极连接，电阻R4第二端与运算放大器IC2输出极连接，电源V5与运算放大器IC1第四端连接，电源V6与运算放大器IC1第五端连接，电容C3一端与运算放大器IC1输出极连接，电容C3第二端与电阻R7一端连接，电阻R7第二端与电阻R11连接，电容C5一端与电阻R7第二端连接，电容C5第二端与电阻R8一端连接，电阻R8第二端与电容C6一端连接，电容C6第二端与电阻R9一端连接，电阻R9第二端与运算放大器IC2输出极连接，电容C4一端与运算放大器IC2输入正极连接，电容C4第二端与运算放大器IC2输出极连接，电源V7与运算放大器IC2第四端连接，电源V8与运算放大器IC2第五端连接，电容C2一端与运算放大器IC2输入负极连接，电容C2第二端与电阻R5一端连接，电阻R5第二端与电源V3连接，电阻R6一端与电阻R5一端连接，电阻R6第二端与电源V4连接，电阻R11一端与电阻R7连接，电阻R11第二端与运算放大器IC3输入正极连接，电阻R10一端与电容C6连接，电阻R10第二端与运算放大器IC3输入负极连接，电容C7一端与电阻R11第二端连接，电容C7第二端与运算放大器IC3输出极连接，电源V9与运算放大器IC3第四端连接，电源V10与运算放大器IC3第五端连接。

4.根据权利要求1或2所述的矿用应急无线通信装置，其特征在于，所述数模转换电路设置信号接收部分、型号为SC8F6770的集成电路U1和信号发送部分，信号接收部分接收电路中的模拟信号，经过集成电路U1的信号转换，信号发送部分发送电路中的数字信号；

具体包括：电容C1一端与电源V1连接，电容C1第二端分别与集成电路U1管脚REF、VDD连接，电阻R1一端接地，电阻R1第二端分别与集成电路U1管脚GND、REF连接，电容C2一端与集成电路U1管脚IN1连接，电容C2第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端与接插件JP1管脚2连接，接插件JP1管脚1与电源V3连接，电容C3一端与电容C2一端连接，电容C3第二端与电阻R3一端连接，电容C4一端与电源V2连接，电容C4第二端与集成电路U1管脚VCC连接，电容C3一端与集成电路U1管脚LSB连接，电阻R4一端与集成电路U1管脚EOC连接，电阻R5一端分别与集成电路U1管脚AEL、STA连接。

5.根据权利要求1或2所述的矿用应急无线通信装置，其特征在于，所述模数转换电路设置型号为CMS8S5880的集成电路U1、信号初级放大部分及信号二级放大部分；

具体包括：电源V1与集成电路U1管脚VDD连接，电源V2与集成电路U1管脚VCC连接，电阻R1一端与集成电路U1管脚UR2连接，电阻R1第二端接地，电容C1一端与集成电路U1管脚UR1连接，电容C1第二端接地，集成电路U1管脚GND接地，电阻R2一端与集成电路U1管脚REF连接，电阻R2第二端与电容C3一端连接，电容C3第二端与电阻R5一端连接，电阻R5第二端与运算放大器IC2输出极连接，集成电路U1管脚OUT2与运算放大器IC1输入正极连接，集成电路U1管脚OUT1与运算放大器IC1输入负极连接，电阻R4一端与运算放大器IC1输出极连接，电阻R4第二端与电容C2一端连接，电容C2第二端与运算放大器IC2输入负极连接，电源V3与运算放大器IC1第四端连接，电源V4与运算放大器IC1第五端连接，电阻R3一端与运算放大器IC1输出极连接，电阻R3第二端与运算放大器IC2输入正极连接，电源V5与运算放大器IC1第四端连接，电源V6与运算放大器IC1第五端连接，电阻R6一端与运算放大器IC2输出极连接。

6.根据权利要求1或2所述的矿用应急无线通信装置，其特征在于，所述的调制解调电路设置一次调制部分、型号为LMC567的集成电路U2、信号二次调制部分、型号为MC13135的集成电路U1及信号整理部分；

电阻R1一端与电源V1连接，电阻R1第二端接地，电容C1一端与电源V2连接，电容C1第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端接地，集成电路U1管脚Vin、CN分别与电源V2连接，集成电路U1管脚IN、VCC分别与电源V3连接，集成电路U1管脚SET、SET1分别与电阻R8一端连接，电阻R8第二端与电容C16一端连接，电容C16第二端接地，集成电路U1管脚OT1、OT2分别与电阻R9一端连接，电阻R9第二端接地，电容C8一端与电阻R9一端连接，电容C8第二端接地，电源V5与电容C8一端连接，电阻R3一端与电源V1连接，电阻R3第二端接地，电容C2一端与电源V1连接，电容C2第二端与电阻R4一端连接，电阻R4第二端接地，电容C3一端与电源V4连接，电容C3第二端与电阻R5一端连接，电阻R5第二端电容C4一端连接，电容C4第二端接地，电阻R6一端与电源V4连接，电阻R6第二端与集成电路U2管脚IN连接，电容C5一端与电容C3第二端连接，电容C5第二端与集成电路U2管脚VCC连接，电阻R7一端与电容C6一端连接，电阻R7第二端与集成电路U2管脚COM连接，电容C6第二端接地，电容C7一端与集成电路U2管脚GND连接，电容C7第二端接地，电容C9一端与集成电路U2管脚LX连接，电容C9第二端与电阻R10一端连接，电阻R10第二端与电容C12一端连接，电容C12第二端与电容C13一端连接，电容C13第二端与电阻R12一端连接，电阻R12第二端接地，电阻R11一端与电容C11一端连接，电阻R11第二端与集成电路U2管脚REF连接，电容C11第二端接地，电容C10一端与集成电路U2管脚GND连接，电容C10第二端接地，电容C14一端与电阻R10第二端连接，电容C14第二端与电阻R13一端连接，电阻R13第二端接地，电阻R14一端与电源V6连接，电阻R14第二端与电容C15一端连接，电容C15第二端接地。

7.根据权利要求1或2所述的矿用应急无线通信装置，其特征在于，所述的信号控制电路设置信号整流部分、信号控制部分和型号为ST6368的集成电路U1；

具体设置：电阻R1一端与电源V1连接，电阻R1第二端与二极管D1一端连接，二极管第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端与电源V2连接，电容C2一端与电源V2连接，电容C2第二端与电阻R4一端连接，电阻R4第二端与电容C5一端连接，电容C5第二端与集成电路U1管脚B连接，电阻R3一端与电阻R1第二端连接，电阻R3第二端与电容C3一端连接，电容C3第二端与二极管D3一端连接，二极管D3第二端与电阻R6一端连接，电阻R6第二端与电阻R7一端连接，电容C1一端与电源V2连接，电容C1第二端与二极管D2一端连接，二极管第二端与电容C4一端连接，电容C4第二端与电源V4连接，电阻R5一端与电容C2第二端连接，电阻R5第二端接地，电容C6一端与电阻R7一端连接，电容C6第二端与电阻R7第二端连接，电阻R8一端与电容C6一端连接，电阻R8第二端与电容C6第二端连接，电容C7一端与电阻R8第二端连接，二极管D5一端与电阻R8一端连接，二极管D5第二端与电容C7第二端连接，电容C8一端与二极管第二端连接，电容C8第二端与集成电路U1管脚IR连接，电阻R9一端与二极管D5第二端连接，电阻R9第二端接地，集成电路U1管脚VDD与电源V3连接，集成电路U1管脚GND接地，电容C9一端与集成电路U1管脚NC连接，电容C9第二端与电阻R10一端连接，电阻R10第二端与二极管D4一端连接，二极管D4第二端与电源V4连接。

8.根据权利要求1或2所述的矿用应急无线通信装置，其特征在于，所述的语音收发电路设置语音输入部分、信号放大部分和语音输出部分；

具体设置：电容C1一端接地，电容C1第二端与电容C2一端连接，电容C2第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端与电阻R3一端连接，电阻R3第二端与麦克风MIC一端连接，麦克风MIC第二端与电阻R3一端连接，电阻R1一端与电容C1第二端连接，电阻R1第二端与电阻R4一端连接，电阻R4第二端与电容C4一端连接，电容C4第二端与电阻R5一端连接，电阻R5第二端与电阻R3第二端连接，电容C3一端与电阻R2第二端连接，电容C3第二端与运算放大器IC1输入正极连接，电阻R6一端与电阻R4一端连接，电阻R6第二端与电容C5一端连接，电容C5第二端与电阻R7一端连接，电阻R7第二端与电阻R5第二端连接，电阻R8一端与电阻R6第二端连接，电阻R8第二端与运算放大器IC1输出极连接，运算放大器IC1输入负极连接与电容C5第二端连接，电源V2与运算放大器第四端连接，电容C6一端与运算放大器IC1第五端连接，电容C6第二端与电源V3连接，电容C7一端与电阻R6一端连接，电容C7第二端与电阻R9一端连接，电阻R9第二端与电容C6第二端连接，电阻R10一端与电容C7一端连接，电阻R10第二端与电容C8一端连接，电容C8第二端与电阻R9第二端连接，电阻R11一端与电容C7第二端连接，电阻R11第二端与电阻R10第二端连接，二极管D1一端与电阻R10连接，二极管D1第二端与电阻R12一端连接，电阻R12第二端与运算放大器IC2输入正极连接，运算放大器IC2输入负极与电阻R11第二端连接，电容C10一端与运算放大器IC2输出极连接，电容C10第二段与电容C11一端连接，电源V4与运算放大器IC2第四端连接，电容C9一端与运算放大器IC2第五端连接，电容C9第二端与电源V5连接，三极管Q1一端与电源V1连接，三极管Q1第二端与电阻R12第二端连接，三极管Q1第三端与电容C10第二端连接，电容C11第二端与扬声器BL一端连接，扬声器BL第二端与电容C9第二端连接。

9.一种矿用应急无线通信方法，其特征在于，使用权利要求1-8任一所述的矿用应急无线通信装置进行无线通信。

10.根据权利要求9所述的矿用应急无线通信方法，其特征在于，收发双方分别将各自的天线打入地下，使天线与地层接触良好；

发射端，天线施加携带信息的信号；接收端，利用天线拾取发射端的感应信号；

语音发射时，语音信号经过语音收发电路将语音信号进行处理，通过信号控制电路后送入调频调制电路，在调频调制电路将语音信号调制，调制信号经过数模转换电路、放大电路后输出到天线；

语音接收时，接收到的信号经过信号放大电路和模数转换电路，然后送入调制解调电路，通过调制解调获得语音信号，经过信号控制电路后送入语音收发电路，经过语音收发电路后产生声音。

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