專利名稱：語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室紅外線信號(hào)傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種教學(xué)設(shè)施，主要用于語(yǔ)言教學(xué)，是針對(duì)現(xiàn)有語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室的信號(hào)傳遞方式的一種發(fā)明。
語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室作為現(xiàn)代化教育的重要工具在各大專院校已普遍使用，它是由教師控制臺(tái)和若干個(gè)學(xué)生座位組成的，在教師的控制臺(tái)上有可以和每個(gè)學(xué)生通話的設(shè)備以及播放錄音用的錄音磁帶卡座，在每個(gè)學(xué)生座位上有收聽教師講課的設(shè)備和向教師回話的設(shè)備等。語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室這一事物的發(fā)展至今已經(jīng)歷了大約三個(gè)階段第一個(gè)階段可以說是由電子線路組成的幾個(gè)放大器和開關(guān)及話筒耳機(jī)組成的。第二個(gè)階段是在第一階段的基礎(chǔ)上再加上一些邏輯電路組成的，這時(shí)的教師控制臺(tái)由第一代的原始開關(guān)換為了按鍵，并且按鍵的個(gè)數(shù)有所減少。第三個(gè)階段是由于微電腦的出現(xiàn)，將計(jì)算機(jī)用于語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室，在教師控制臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話。教師的操作也由于光筆的出現(xiàn)變得非常之簡(jiǎn)單，只需用光筆在屏幕上點(diǎn)畫，便可實(shí)現(xiàn)教學(xué)的操作。后來再度發(fā)展為觸模屏技術(shù)，即用手代替光筆，由此可以看出教師的控制也因控制臺(tái)的不斷更新而變得越來越簡(jiǎn)單。但是從語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展來看幾乎完全忽略另一個(gè)方面，這就是語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室的信號(hào)傳遞方式。
現(xiàn)有的語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室不論是電子技術(shù)發(fā)達(dá)的日本還是美國(guó)，在信號(hào)傳遞上始終是一個(gè)模式即電纜傳遞，如日本索尼公司生產(chǎn)的程控語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室LLC-9000系統(tǒng)，控制臺(tái)與幾十個(gè)學(xué)生座位需要幾十條電纜聯(lián)結(jié)。每一條電纜中又有若干條細(xì)小的芯線，從中可以看出整過教室電纜縱橫交錯(cuò)，為了使語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室安全、整潔，電纜只得埋于地下，建立語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室教室需要改造、安裝周期長(zhǎng)、造價(jià)高...另一方面維護(hù)也特別困難，電纜埋于地下，日久天長(zhǎng)，一旦電纜芯線有斷路維修起來更是難上加難了。由于語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室的電纜太多安裝調(diào)試也特別困難，并且語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室的每一項(xiàng)功能的增加都可能導(dǎo)致電纜芯線的增加，但這種信號(hào)傳遞方法一直使用至今，傳統(tǒng)的電纜信號(hào)傳輸方式嚴(yán)重阻礙了語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展。這一原始的信號(hào)傳遞模式顯得特別陳舊和落后。綜上所述現(xiàn)在語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室所存在的問題歸納起來大約有以下5個(gè)方面1、語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室的建立需將傳統(tǒng)教室完全的基建改裝，資金花費(fèi)大。
2、從土建到電纜埋設(shè)再到設(shè)備的安裝調(diào)試所需時(shí)間周期長(zhǎng)。
3、由于電纜縱橫交錯(cuò)，容易出現(xiàn)故障，電纜埋于地下，長(zhǎng)期使用，出現(xiàn)故障難以排除。
4、電纜多，由此增加語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室成本。
5、先進(jìn)的電腦網(wǎng)絡(luò)代與傳統(tǒng)的電纜縱橫交錯(cuò)的語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室隔隔不如，傳統(tǒng)的電纜傳輸方式阻礙了語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展。
因此本發(fā)明的目的是研究一種以紅外線信號(hào)傳輸?shù)男问酵耆〈娎|信號(hào)的傳遞方式，整過語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室內(nèi)無任何電纜與學(xué)生座位相連，用紅外線傳遞所有語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室所需的音頻信號(hào)和教師所需的數(shù)字控制信號(hào)，并且做到在語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室的音質(zhì)上得到保證、功能上滿足常規(guī)語(yǔ)言室的需要。在具體實(shí)施中為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室的所有功能，需用紅外線實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的多路和多向傳輸及一些數(shù)字信號(hào)的傳輸，在自動(dòng)控制接口電路中廣泛應(yīng)用的光耦合器是用紅外光傳遞信號(hào)的典型例子，但它一般只能傳遞數(shù)字信號(hào)，多通道、多向的音頻信號(hào)和控制用的數(shù)字信號(hào)都用紅外線傳輸這在當(dāng)今的紅外技術(shù)來說還有相當(dāng)難度。
為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明技術(shù)解決方案如下1、為了解決高質(zhì)量傳輸音頻模擬信號(hào)的問題，本發(fā)明采用了雙重調(diào)制方案，其特征是先將音頻信號(hào)對(duì)某一載波進(jìn)行頻率調(diào)制，再將這個(gè)調(diào)頻波對(duì)紅外光作幅度調(diào)制，然后將這個(gè)己調(diào)的紅外光向空間傳播。接收部分的特征是紅外接收管截取空間的紅外信號(hào)，對(duì)這個(gè)調(diào)幅波解調(diào)后得到一個(gè)調(diào)頻波，經(jīng)過第二次解調(diào)恢復(fù)原來的音頻信號(hào)。此方案的特點(diǎn)是傳輸?shù)囊纛l頻帶寬，失真度小，能夠滿足語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室高質(zhì)量音頻傳輸?shù)囊?。另外，紅外發(fā)光管工作頻率的限制，應(yīng)選用較低的帶寬調(diào)制，通常帶寬小于1Hz，由此只能采用窄帶調(diào)制方案。
2、為了解決多通道、多向傳輸音頻模擬信號(hào)的問題，本發(fā)明采用了分頻調(diào)制方案，其特征是每?jī)商讉鬏數(shù)囊纛l模擬信號(hào)之間的載頻可相距75Hz，如三個(gè)聲道可分別取載頻100Hz、175Hz、250Hz和一個(gè)30KHz數(shù)字信號(hào)傳輸，另外為增加隔離度，接收部分的每一個(gè)通道中分別加入濾波網(wǎng)絡(luò)。本方案有效地解決了聲道隔離的問題。
3、為了解決語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室內(nèi)紅外線傳輸音頻模擬信號(hào)的可靠性問題，本發(fā)明采用了大功率紅外線發(fā)射器材，其特征是采用了發(fā)射功率達(dá)到25W的新器件足以覆蓋整個(gè)語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室，另外還設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)獨(dú)有的紅外線接力放大轉(zhuǎn)發(fā)器，其特征是以接收紅外線和紅外線放大器紅外線發(fā)射一體的裝置，能將紅外線轉(zhuǎn)發(fā)到語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室的每一處角落，更進(jìn)一步提高了語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室內(nèi)紅外線接收發(fā)射和控制的可靠性。另外鎖相環(huán)技術(shù)、預(yù)加重和去加重電路、雙平衡模擬乘法器、紅外線鏡面反射技術(shù)都進(jìn)一步提高了抗干擾能力，使語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室內(nèi)紅外線發(fā)射、接收的可靠性完全得以保證。
以上這些技術(shù)的綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用使得該紅外線語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)便具實(shí)用化、成熟化、產(chǎn)品化。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用紅外線傳輸信號(hào)系統(tǒng)的語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室內(nèi)只有安裝在天花板上的紅外線發(fā)射器和天花板四角的紅外線接力放大轉(zhuǎn)發(fā)器，完全除去埋在地下的縱橫交錯(cuò)的電纜，教師發(fā)出的控制信號(hào)和講課的音頻信號(hào)及學(xué)生回答問題的音頻信號(hào)全部由天花板上的紅外線發(fā)射器和紅外線接力轉(zhuǎn)發(fā)器完成。紅外線傳輸信號(hào)系統(tǒng)的語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室的建立不需基建改裝教室，由此節(jié)約了開支，相對(duì)成本降低，安裝調(diào)試時(shí)間周期短等，解決了由傳統(tǒng)電纜傳輸信號(hào)的語(yǔ)言室的5個(gè)問題。
本發(fā)明的


如下附圖1是語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室紅外線信號(hào)傳輸系統(tǒng)原理框圖附圖2是一個(gè)通道的紅外線發(fā)射單元電路原理圖附圖3是一個(gè)通道的紅外線接收單元電路原理圖下面就本發(fā)明依附圖作進(jìn)一步的詳述參見圖1，整個(gè)語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室紅外線信號(hào)傳輸系統(tǒng)中分為A教師講臺(tái)部分，B學(xué)生用設(shè)備部分，C紅外線接力放大轉(zhuǎn)發(fā)器部。其中教師講臺(tái)部分A分為三套音頻放大器及紅外傳輸器，每個(gè)學(xué)生用設(shè)備部分B也包括三套音頻放大器及紅外傳輸器，由此構(gòu)成一個(gè)語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室紅外線信號(hào)傳輸系統(tǒng)。第一套紅外線信號(hào)傳輸器用于傳輸教師向?qū)W生講授的聲音，教師對(duì)著話筒1講話，由放大器1放大后送到紅外線發(fā)射器D1向整個(gè)語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室發(fā)射，在語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室內(nèi)每個(gè)學(xué)生都有一套圖1所示的學(xué)生用設(shè)備部分B，學(xué)生通過紅外線接收器D5收到與發(fā)射載頻一致的D1送來的紅外線信號(hào)，教師講授的聲音信號(hào)經(jīng)過處理送到放大器5放大后通過每一個(gè)學(xué)生用設(shè)備的耳機(jī)2放送到每一個(gè)學(xué)生。這是教師講授的音頻傳輸過程。第二套紅外線信號(hào)傳輸器用于教師向?qū)W生提問，這時(shí)學(xué)生用設(shè)備B的話筒2將學(xué)生回答的音頻信號(hào)通過處理送到放大器7放大，再送到紅外線發(fā)射器D7向語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室發(fā)射，因D7發(fā)射的載波頻率與D2接收的解調(diào)頻率一致，教師講臺(tái)用設(shè)備中D2接收到此信號(hào)，經(jīng)處理后送到放大器2放大，通過耳機(jī)2傳到教師。這是學(xué)生回答的音頻傳輸過程。第三套信號(hào)紅外線傳輸器用于教師向?qū)W生放錄音磁帶等音頻信號(hào)，這時(shí)教師開啟的錄音磁帶音頻信號(hào)通過處理送到放大器3放大，再送到紅外線發(fā)射器D3向語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室發(fā)射，因D3發(fā)射的載波頻率與D8接收的解調(diào)頻率一致，學(xué)生用設(shè)備中D8收到此信號(hào)，經(jīng)處理后送到放大器6通過CPU的控制按照教師的分配將此錄音磁帶的音頻信號(hào)送到被分配的學(xué)生的耳機(jī)。這是教師在語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)放錄音磁帶的音頻傳輸過程。另外圖1中的鍵盤K通過CPU控制教師講臺(tái)用設(shè)備的使用狀態(tài)，同時(shí)也可控制每個(gè)學(xué)生用設(shè)備的狀態(tài)。教師講臺(tái)鍵盤K發(fā)出的對(duì)學(xué)生用設(shè)備的控制信號(hào)是通過CPU發(fā)出，此信號(hào)由放大器4放大后送到紅外線發(fā)射器D4向語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室發(fā)射30KHz的紅外線控制信號(hào)，學(xué)生設(shè)備中D6是30KHz紅外線接收器，D6收到此信號(hào)后經(jīng)方大器6方大后通過CPU控制學(xué)生用設(shè)備的狀態(tài)。這是控制信號(hào)的紅外線傳輸過程。另外圖1中C部分是紅外線接力放大轉(zhuǎn)發(fā)器，其特征是D10是寬頻紅外線接收器，它能接收紅外線語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室傳輸系統(tǒng)的三套音頻紅外線傳輸信號(hào)和一套控制用紅外線傳輸信號(hào)，經(jīng)過放大器8的放大，再由紅外線發(fā)射器D9發(fā)射，將此紅外線接力專發(fā)器安裝于紅外線傳輸?shù)乃澜牵梢悦黠@改善紅外線傳輸?shù)目煽啃浴?br> 參見圖2，采用有自動(dòng)電平(ALC)控制功能的集成電路IC1作前置放大。話筒信號(hào)經(jīng)C4耦合到IC1的第2腳，經(jīng)它放大后的信號(hào)由第8腳輸出一路經(jīng)R11、C7預(yù)加重電路送入IC2；另一路經(jīng)過二極管D6、D7及相應(yīng)的電容與電阻構(gòu)成的倍壓整流電路，在第4腳得到與輸出電平成正比的直流電位，作為ALC的控制電平。當(dāng)輸出信號(hào)增大時(shí)，此控制電平增大，使與輸入端并聯(lián)的第6腳對(duì)信號(hào)的分流作用增大而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電平控制。
另外，IC2是一個(gè)施密特觸發(fā)型壓控振蕩器，其振蕩頻率取決于電容C18及電阻W1，還和第5腳輸入音頻電壓控制的恒流源有關(guān)。第3腳輸出是一個(gè)調(diào)頻方波。調(diào)頻信號(hào)經(jīng)功率放大后推動(dòng)紅外發(fā)射管。發(fā)射部分電源其工作平均電流約125mA，電壓為12V。
參見圖3，圖中的紅外接收管D1截獲空間的紅外已調(diào)波，在串聯(lián)電阻R7上得到一個(gè)調(diào)頻信號(hào)，經(jīng)過芯片內(nèi)放大后進(jìn)入限幅級(jí)，以便抑制在信號(hào)傳輸過程中的寄生調(diào)幅。IC3芯片內(nèi)電路部分的作用如下調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)由壓控振蕩器、雙平衡模擬乘法器、直流放大器和低通濾波器組成的鎖相環(huán)完成，使接收部分具有良好的抗干擾能力。外接電位器W1用于調(diào)節(jié)VCO的振蕩頻率。解調(diào)后得到的音頻信號(hào)經(jīng)過去加重電路使發(fā)射的預(yù)加重信號(hào)還原。最后是電子音量調(diào)節(jié)、音頻電壓放大和音頻功率放大，音頻信號(hào)經(jīng)4腳送到耳機(jī)，接收部分的電壓為6V。
權(quán)利要求
1.一種語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室紅外線信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征是使用紅外線信號(hào)傳輸方式傳遞音頻信號(hào)和數(shù)字控制信號(hào)的紅外線語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室，整過語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完全用紅外線取代現(xiàn)在普遍使用的電纜來傳遞音頻信號(hào)和數(shù)字控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室紅外線信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于發(fā)射部分采用紅外線雙重調(diào)制方案，即先將音頻信號(hào)對(duì)某一載波進(jìn)行頻率調(diào)制，再將這個(gè)調(diào)頻波對(duì)紅外光作幅度調(diào)制，然后將這個(gè)已調(diào)的紅外光向空間傳播。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室紅外線信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于接收部分采用紅外接收管截取空間的紅外信號(hào)，對(duì)這個(gè)調(diào)幅波解調(diào)后得到一個(gè)調(diào)頻波，經(jīng)過第二次解調(diào)恢復(fù)原來的音頻信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室紅外線信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于紅外發(fā)光管工作頻率采用窄帶調(diào)制方案，帶寬小于1Hz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室紅外線信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于采用了分頻調(diào)制方案多通道、多向傳輸音頻模擬信號(hào)，每?jī)商讉鬏數(shù)囊纛l模擬信號(hào)之間的載頻可相距75Hz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室紅外線信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于采用了大功率紅外線發(fā)射器材，發(fā)射功率達(dá)到25W的器件足以覆蓋整個(gè)語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室紅外線信號(hào)傳輸系統(tǒng)其特征在于本系統(tǒng)具有獨(dú)有的紅外線接力放大轉(zhuǎn)發(fā)器，這是紅外線接收器和紅外線放大器及紅外線發(fā)射一體的裝置，能將紅外線轉(zhuǎn)發(fā)到語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室的每一處角落。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室紅外線信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于采用鎖相環(huán)技術(shù)、預(yù)加重和去加重電路、雙平衡模擬乘法器、接收部分的每一個(gè)通道中分別加入濾波網(wǎng)絡(luò)、紅外線鏡面反射技術(shù)。
全文摘要
本發(fā)明在語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室中采用紅外線信號(hào)傳輸系統(tǒng)傳輸語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所需的信號(hào),在采用這種傳輸系統(tǒng)的語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室內(nèi)只有安裝在天花板上的紅外線發(fā)射器和天花板四角的紅外線接力放大轉(zhuǎn)發(fā)器,由此完全除去了埋在地面下的縱橫交錯(cuò)的電纜。本發(fā)明其特征是采用了雙重調(diào)制方案,音頻頻帶寬,失真度小,能夠滿足語(yǔ)言室高質(zhì)量音頻傳輸?shù)囊?采用這種傳輸系統(tǒng)建立語(yǔ)言室不需基建改裝教室,由此節(jié)約了開支,維護(hù)也極為方便,安裝調(diào)試周期短。
文檔編號(hào)H04B10/04GK1305275SQ0110722
公開日2001年7月25日 申請(qǐng)日期2001年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月2日
發(fā)明者胡京笛 申請(qǐng)人:胡京笛