礦用無線電話的製作方法

2023-05-29 01:37:11

專利名稱:礦用無線電話的製作方法
本發明屬於無線通訊技術領域：
，具體涉及一種礦井巷道實現無線通訊的無線電話，特別適用於斜巷及小於90°轉角巷和S形轉角巷道。
目前，從已查閱的資料看，真正能在彎曲的巷道內實現正常通訊的無線電話，國內外幾乎還沒有。工程技術人員一直在作這方面的研究，但至今仍未有重大突破，其原因是1、巷道四周都是巖石和煤等導電物質，相當於一個大截面的短路環，其強烈地切割和吸收電磁波的能量，使無線電波急劇衰減。
2、巷道壁往往是凸凹不平的，對無線電波的反射是無規則的，在亂反射過程中，抵消和削弱電磁波的能量。
3、無線電波是按直線行進的，而井巷往往是曲折的，經過一個拐彎，電磁波被大幅度衰減。
現有的用於礦井直巷道的無線電話，一般採用的是VHF-UHF頻段(甚高頻和特高頻)，包括天線，發射電路和接收電路。發射，接收電路各自含有一個接口電路，即輸出或輸入迴路。上述無線電話只利用天線輸出的一個頻率的電磁波來實現井下通訊。採用VHF-UHF頻段，信噪比可以提高，排除了外界噪聲的幹擾，另外，由於工頻高，波長小於巷道截面直徑，巷道壁的短路效應小，可進行視距傳輸電磁波。但由於巷道壁面凸凹不平，勢必出現亂反射現象，從而削弱了電磁能量，井下實用效果很差，加之巷道曲折造成的衰減，在彎曲巷道中便無法使用。
本發明的目的在於為煤礦井下巷道，特別是斜巷及小於90°轉角巷和S形轉角巷中的通訊聯絡，提供一種新的無線電話。通過改變天線的接口方式，利用天線輸出兩個頻率，幅度、方向都相同，而相位相反的電磁波(正、反相位間的空間可產生一時間差)在巷道中傳輸，實現無線通訊。
圖1是本發明發射電路框圖。
圖2是本發明接收電路框圖。
圖3是本發明整機電路圖。其中1-天線，2-同軸電纜，3-同軸電纜芯線，4-同軸電纜皮線。
以下結合實施例，參照附圖對本方案做詳細說明。
本發明是在分析了UHF頻段傳輸衰減的原因後，從根本上改變了天線的接口方式，利用天線兩端輸出兩個頻率、幅度、方向等都相同，而相位相反的電磁波在巷道中傳輸，實現無線通訊。
本發明是這樣實現的在圖3所示的接口迴路中，同軸電纜入口端的芯線和皮線接地，呈短路環。整機的發射輸出與接收輸入為不平衡式，天線為平衡式天線，兩者直接相接，即天線的兩端分別與同軸電纜出口端的芯線和皮線直接相接。天線設計為全波長天線，這樣，在天線的兩端可輸出兩個頻率、幅度、方向都相同，而相位相反的電磁波，天線既有正相輸出(入+)，也有反相輸出(入-)，正、反相位間隔約為λ/2π，行進中的兩電磁波總是一個削弱，一個增強，總能量不變，在曲折的巷道中也是如此，這樣，能量損失較少。更重要的是當天線輻射兩個相位相反的信號時，兩相位的差接近180°(正、反相位的電磁波在空間傳輸可產生一時間差)，其實際的有用能量甚微，當有反射界面時，由於巷道壁不光滑，反射無規則，結果總會使兩信號相位改變，距離越遠，差別越大，總能量隨距離遠而減弱，而相位差偏離180°越多，使有用能量實際降低不多，拐彎後還有增強趨勢。從天線平面90°方向幾乎是取不到輻射〔接收〕信號能量，但只要略有偏移或有反射界面，可獲得的能量就有所增加，偏移或反射愈烈，能量愈高。
當天線輻射功率為0.1W，接收靈敏度為50μV(總空間傳輸衰減70db)時，使用420MHz和660MHz，傳輸距離相差無幾，可視為與頻率關係不大(只與巷道截面有關)。由於使用頻率低時，天線較長，考慮到生產及使用兩者條件後，選用了420-750MHz這一頻段作為工作頻率。
為使用方便，天線設計為可伸縮框架式變形摺疊振子天線，長21Cm，寬7cm，天線阻抗300Ω，發射輸出和接收輸入阻抗75Ω，選用75Ω同軸電纜，天線的特徵阻抗則為100Ω，收發共用相當於一個全波負載線。
為適應本發明中天線的正常使用，還設計了新的射頻接收和發射電路。在發射電路中，將傳統的調頻制，調相制改為調幅制，在接收電路中，將傳統的兩次變頻改為一次變頻。
如圖1所示本機發射振蕩電路採用了頻率穩定度高的AT切型泛音石英振蕩器，經射隨器、倍頻器、丙類射頻放大器，丙類功率放大器和輸出迴路(接口迴路)，由天線發出信號。調製虧式採用雙重集電極調幅，由一個變壓器和組容元件組成。其輸出端分別與丙類射頻放大器和丙類功率放大器的集電極相連，對調製深度，失真度以及諧波等參數指標都能兼顧，並可與接收電路共用同一音頻功率放大單元。簡化了電路，提高了整機性能和指標。
如圖2所示接收的信號經輸入迴路(接口迴路)，高頻放大器，通過混頻，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中頻放大、檢波器和音頻功率放大器送入揚聲器。本機振蕩也採用高穩定度的AT切型泛音振蕩器，使接收無需任何調整就可收到較滿意的發射信號。本振器輸出的329、767MHz的等幅信號進入混頻器時，由於電晶體的非線性可產生高次倍頻信號，獲得2倍於本振頻率的659.535MHz的等幅信號，與高放級注入已放大的660MHz的調幅信號在電晶體內實現一次混頻，混頻器起著混頻，倍頻和中頻放大三種作用，其輸出端的LC選頻迴路選出465KHz的中頻調幅信號，簡化了電路。
本發明的結構形式與主要技術指標如下
一型式1礦用安全火花型。
2調幅，半雙工，單頻，可攜式。
二發射電路1截頻420-750MHz。
2天線輻射功率≤150mW3調製深度≥75%。
三接收電路1接收頻率420-750MHz。
2靈敏度≤50MV/10db S/N。
3中頻頻率465KHz。
4音頻輸出功率≤250mW。
四天線121cm×7cm可伸縮框架式天線。
2特徵阻抗100Ω。
五通訊距離井下≥200米(巷道截面≥1.5×2M2)。
六外形尺寸23cm×9cm×6cm七重量約1.6Kg。
採用本發明的礦用無線電話，經測試實際效果如下(一)水平運輸大巷巷道結構為料石砌碹，該巷道敷設6000V鎧裝電纜一條，660V橡套電纜一條，地面敷設兩路24Kg電機車運輸軌道，巷道截面4M×4.2M。
(1)在電機車火花幹擾下，無線電話中無雜音幹擾。
(2)直巷道中可在400米內正常通話。
(3)不同曲率半徑的拐彎巷道，通話距離均大於200米。
(二)進風巷巷道結構為斜巷拱形鐵棚，巷道截面3.45M×2.00M，巷道內安有無級絞車一部。
在300米內可以清晰通話。
(三)在直角形砌碹巷道及S形巷道內，斷面為10～5M2。
有障礙，通話距離為200米。
無障礙，通話距離為250米。
由此可見，本發明能在大、中、小型礦井內，用於各種通訊信號，如井下測量，事故救護，調度絞車信號，工作面的通訊聯絡等，基本上不受巷道彎曲的影響，抗幹擾性強，語音清晰度高，為煤礦井下巷道提供了一種新的聯絡工具，在此基礎上還可實現通訊裝置的自動遙控。
權利要求
1.一種礦用無線電話，特別適用於斜巷及小於90°轉角巷的S形轉角巷道的通訊，它包括天線、發射電路和接收電路，其特徵在於整機的發射輸出和接收輸入為不平衡式，天線為平衡式，兩者直接相連，可在天線兩端產生兩個頻率、幅度、方向都相同，而相位相反的電磁波。
2.根據權利要求
1所述的無線電話，其特徵在於天線為可伸縮式框架結構。
3.根據權利要求
1或2所述的無線電話，其特徵在於發射電路的調製方式為調幅。
4.根據權利要求
3所述的無線電話，其特徵在於發射電路的工作頻率為420～750MHz。
5.根據權利要求
1或2所述的無線電話，其特徵在於接收電路採用一次變頻。
專利摘要
一種礦用無線電話，特別適用於斜巷及小於90°轉角巷和S形轉角巷道的通訊聯絡，它包括天線、發射電路和接收電路。本發明整機的發射輸出和接收輸入為不平衡式，天線為平衡式，兩者直接相連。利用天線輸出兩個頻率、幅度、方向都相同，而相位相反的電磁波在巷道中傳輸，以達到無線通訊的目的。本天線設計成可伸縮框架式結構，發射電路和接收電路分別採用調幅制和一次性變頻方式，在不同曲率半徑的彎曲巷道中，傳輸距離均達200米以上。
文檔編號H04M1/18GK86103937SQ86103937
公開日1987年1月24日 申請日期1986年6月11日
發明者馬嘉裡 申請人:太原市晉山電子工廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan