CN2296601Y - 无线语言教学机 - Google Patents

Abstract

无线语言教学机是一套甚高频无线电发射、接收和相关辅助电路构成的设备,属超短波(甚高频)技术领域。它由一个便携式发射机和若干个袖珍接收机组成,能够实现语言教学的随堂听力训练。技术上着重解决系统的频率稳定性、抗干扰和声音失真等问题,并力争设备轻便灵活、功能齐全。其特点是利用甚高频调频电磁波传输语言教学信号而且频段与电视和移动通讯信道错开;在发射和接收电路中具有晶体振荡、倍频、锁相跟踪、静噪控制等。

Description

无线语言教学机

本实用新型属于超短波(甚高频)无线电技术领域。它是一种轻便的随堂语言教学工具。

目前在大、中学校，外语教学一般利用电教室对学生进行听力强化训练。这种设备虽然语音效果好但其投资额大，很多中学无力建设专门的电教室。而且在教学中又不能进行随堂听力练习，还要受时间安排的限制。另外一种音频发射、接收教学设备需在教室四周墙壁上敷设导线，各教室的敷线互相联起来。这样不仅需要许多资金和材料，而且容易受到市电干扰，带来交流声及各种噪音。故以上两种方法都不便于推广。为了避免上述设备的缺点，1995年由本人主持为深圳新冠电子公司开发了一种语音听力教学机(96年初曾申报专利)，试用效果好。但仍存在一些缺点，如该教学机所用频率与电视频道重叠，容易互相干扰，而且其教学发射机需要另配音源设备，使用不够方便，它也不能直接用交流供电。因此我又开发了新一代更为成熟的语言教学机。

外语教学中对学生进行听说能力的训练，只有利用专门的语音设备才能得到良好的效果，但目前使用的几种设备有诸多不便。因此，很需要一种声音质量好的便携式教学设备。为了适应这个要求，提高外语教学水平，故采用超短波无线电原理，参考移动通信技术开发出工作于甚高频波段的无线语言教学机。

这种新型听力训练设备由一个便携式发射机和数十个袖珍接收机组成一套教学系统，供一个教学班使用。发射机内装有发射、磁带放音、音频放大、交流供电等部件，免去了使用几台设备的麻烦。机壳上装有话筒及外接音源二个插孔。接收机采用内藏式天线，机壳上有拔动电源开关，指示灯和耳机插孔。

无线语言教学机是广播工作方式。用很微弱的空间电磁波把老师跟前的教学声音信息传到教室内每个学生位置处，众多学生从接收机里听到声音。实现这种工作方式必须要有声音信息源、发射机及天线、接收机、供电设备等部分。图1表示了其技术方案和系统的基本结构。其中甚高频振荡器、倍频、功放输出级和天线是发射机的主体。发射机采用甚高频调频制。晶体振荡器产生基本的振荡信号，经倍频后得到频率合乎手要求的主载波，由功放级增强功率和输出电路阻抗匹配后，再通过天线发射电磁波。音频放大级将音频信号放大到调频所要求的电平。精密直流稳压、盒式磁带部件、外部音源等为附属部分。接收机是超外差式，晶体振荡器提供稳定的本底甚高频正弦电压、与接收到的载波信号混频后使其降低至中频，再放大、解调复原声音信息。同时由本振、混频、中放、解调构成一个锁相环，保证能可靠地接收。

甚高频发射与接收部分是本实用新型的关键电路，因此下面结合附图主要对这两部分电路结构和原理作进一步的说明。至于盒式磁带机等附属部分，因都是一般常用的音频电路，故从简介绍。而发射和接收电路的基本组成部分是集成在芯片上的，外配元件主要是石英晶体谐振器、电感、电容、电阻等。芯片集成部分与外配元件一起组成各个电路单元，说明时侧重于由外配件参与所构成的电路单元及其作用。

发射机原理电路如图2。其原理方框图(图1)中的甚高频振荡器、倍频、音频放大和输出激励放大级的基本部件都在集成芯片中。图2中电感L₁与石英晶体串联，接到集成芯片的1和16脚上，与IC₁内的相关部分一起组成甚高频振荡器，振荡信号经C₅耦合到倍频级提高振荡频率。然后经电容C₈耦合到放大级(8脚)，由电容C₉、C₁₀电感L₅把前级放大的载波电压耦合到未级BG₁作功率放大。放大之后的较强射频振荡由电感L₇、L₈、L₉、L₁₀和电容C₁₁、C₁₂、C₁₃组成的配匹电路耦合至天线，由天线向空间辐射电磁波。来自磁带放音电路或外部音源的音频信号经过R₁₇、R₁₈、R₁₉和C₂₁、C₂₂、C₂₃组成的电路由5脚输入。在芯片内又作一次放大后送到可变电抗进行频率调制。三级管BG₂放大来自磁带的音频。适用于驻极体话筒的输入电路由C₂₄、C₂₅、C₂₆和R₂₀、R₂₁、R₂₂、R₂₃等组成。整机可交、直流供电由整流二极管、精密稳压集成电路IC₂、IC₂、电阻R₂₆电容R₂₈、R₂₉、R₃₀、R₃₁等组成的稳压电源电路使输出中的纹波成分很低。

附图3为接收机的原理电路。其本振、混频、中放和解调基本组件(图1)均集成于芯片IC₁中。图3中环形天线L₁、L₂和电容C₁、C₂、C₃组成接收回路。接收到的甚高频载波信号经BG₁调谐放大后输入至IC₁(12脚)，进行混频、中放、解调后得到音频信号，再放大以后经C₁₈、C₁₉、C₂₀和L₇、R₅组成的低通滤波电路输出到IC₂实行功率放大。图中W₁用作音量控制。由L₆、R₂、C₈、石英晶体及芯片内的集成部件共同组成谐振回路给出本底电压。在IC₁中的本振、混频、中放、鉴频部分组成一个锁相环使本振具有较强的频率跟踪能力，以保证整个系统能稳定工作。电路中由BG₂、R₆、R₇、C₂₃构成静音控制。当接收信号太弱，信噪比降低时，由IC₁第9脚给出一个高电平，BG₂导通，15脚对地短接，静音电路立即切断音频输出，以防止噪声出现。

为避免干扰，相邻近教室应使用频率不同的无线语言教学机。但统考时同一年级各班需播送相同考题，因此设计了转接机，使各教学发射机能够同时播放由一个音源来的考题。转接机电路与接收机的电路相同。

无线语言教学机不同于已有的几种语音听力教学设备。它是利用发射、接收甚高频电磁波实现语音信号的无线传输。其发射和接收都使用石英晶体振荡器提高频率稳定性，接收机中还有锁相环频率跟踪，以保证开机即可使用。发射功率只有毫瓦级，不影响人的健康，也不致对外界通讯广播等产生明显影响。本实用新型充分考虑到教学和统考的特殊要求，配套完善。它与前一代的语音听力教学机相比有重大改进：提高载波频率，使其处于电视频道的空档中；改变了发射和接收电路结构；增加交流供电等配套部件。因此，本实用新型有以下优点：(1)无线设计使用方便：本教学机为微小型无线电设备，发射机只有普通便携式收录机大小、不需要安装、外型轻巧、携带方便。它自备磁带播放部件，不必再配其他设备。接收机只有一般传呼机大小，学生随身携带。(2)普通教室变电教室：本机频率锁定，不用调频选台、无噪音、不失真、音质清晰、既能排除外界干扰，也可避免放音时干扰其它教室，从而提高学生注意力，能随堂使用，也有利于合理安排课程。(3)方便全校统考，利用转接机可把使用不同频率的各个发射、接收系统联系起来。由一处播放考题，各教室都能听到同一内容，实现了统考的要求。(4)投资少便于普及：每个教学班配备一套，费用只有叁千元左右，一般学校能够承受，便于普及应用。

实现本实用新型要求具有熟练的高频电路组装技巧和高水平的电路调试能力，要求拥有100MHz的示波器、频率计、场强计、谐波分析仪、电感电桥等高频测试仪器。首先接照说明书附图2、图3并参考有关技术手册选购各种集成电路、三极管等元件，部分电感需自制。选择合适外壳并设计、制作印刷电路板。然后焊接组装。最后进行调试和统调。由于元件的离散性以及高频电路中分布参数、电磁感应等的影响使得电路元件的设计值与实际值有一定偏差，也使得调试工作难度较大。调试人员灵活运用甚高频理论知识和实际经验才能实现本实用新型。

无线语言教学机除用作教学外还有其他用途：如小型会议(或谈判)中作同声翻译；旅游景点，展场场馆作讲解等。

Claims (3)

1、一种语言教学机，是由一台便携式发射机和若干只结构相同的袖珍式接收机组成的一个系统，其特征是用不同于电视和移动通讯信道的微弱甚高频调频波以广播方式传送语音信息，方便地实现了语言教学的随堂训练；发射机由甚高频振荡器、倍频器、话筒、盒式磁带部件、音频放大、直流稳压、功放输出和天线构成，其中振荡器、倍频器、音频放大和功放输出电路的主要部分集成于一个调频发射芯片内，通过芯片脚再与盒式磁带部件和直流稳压电路相接；话筒和外部音源在发射机壳外，通过二个插口分别与机壳内的音频放大器相联；接收机由甚高频放大、本振、混频、中放、解调和音频放大构成，其中混频、本振、中放、解调和音频放大的主要部分集成于一个调频接收的芯片中，经由芯片脚与甚高频放大级相联；耳机通过插口与接收机盒内的音频放大器相联。

2、根据权利要求1所述的教学机，其特征在于它的发射机由超短波调频集成电路(IC₁)、电感、电容、电阻等组成，集成芯片包含了发射电路的基本组成部分，它们与外配元件一起组成各个完整的电路单元；发射机的供电方式是交直流两用，交流供电电路中(IC₂、IC₃)直流输出的纹波极小，与电池的效果相同。

3、根据权利要求1所述的教学机，其特征在于接收机是由泛音晶体、超短波调频接收集成电路(IC₁)、内藏式环形天线(L₁、L₂)以及高放晶体管(BG₁)、高扼圈、电感、电阻、电容等构成，具有晶体稳频、锁相跟踪功能。