Устройство электроакустического преобразования

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к технике электрической телефонной связи, и может использоваться для акустического контроля помещений. Техническим результатом изобретения является обеспечение более высокой чувствительности устройства. Для достижения поставленой цели в устройство, содержащее фильтр, включенный в разрыв двухпроводной линии связи, подключенной к нагрузке, обладающей микрофонным эффектом, и высокочастотный генератор, вход которого подключен к первому проводу двухпроводной линии связи, дополнительно введены последовательно соединенные полосовой НЧ-усилитель, фильтр низких частот, детектор, полосовой фильтр. Вход полосового фильтра соединен со вторым проводом двухпроводной линии связи. Выход полосового низкочастотного усилителя является выходом устройства. 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к технике телефонной связи, и может использоваться для акустического контроля помещений.

Известны устройства, например: "Интерактивное телефонное устройство оповещения" по заявке Великобритании N 2251765, опубликованное в Реферативном журнале (РЖ), сер. 29А, 1992, N 5, реф. N 497П; "Дистанционно управляемая аппаратура для оценки состояния телефонных линий, проводящих постоянный ток" по патенту США N 5115462, опубликованное в РЖ, сер. 29А, 1993, N 11, реф. 360П; "Устройство для проверки подключения к телефонному коммутатору" по патенту Швеции N 501021, опубликованное в РЖ, сер. 29А, 1995, N 9, реф. N 440П.

В этих устройствах решаются задачи оповещения и проверки телефонной линии. Эти устройства можно считать аналогами заявляемому устройству.

Однако, в этих устройствах через линию связи к телефонному аппарату передаются испытательные сигналы звуковой частоты и возвращаются обратно. Это достаточно лишь для контроля абонентской линии, но это не позволяет обеспечить акустический контроль помещений.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является "Устройство ВЧ-навязывания на телефонный аппарат", описанное в книге В.И. Ярочкина "Безопасность информационных систем", М., Ось-89, 1996, стр. 104-105, рис. 2.40, которое выбрано в качестве прототипа.

Прототип состоит из фильтра, включенного в разрыв двухпроводной линии, подключенной к нагрузке, обладающей микрофонным эффектом (телефонному аппарату) и ВЧ-генератора, выход которого подключен к двухпроводной линии связи между фильтром и нагрузкой, обладающей микрофонным эффектом.

Особенностью прототипа в сравнении с указанными аналогами является наличие в его составе фильтра и ВЧ-генератора, на основе которых может решаться задача электроакустического преобразования.

Недостатком прототипа является низкая чувствительность, обусловленная тем, что принимаемый сигнал излучается нагрузкой, обладающей микрофонным эффектом, в частности телефонным аппаратом, с относительно низким уровнем электромагнитного излучения.

Целью изобретения является разработка устройства электроакустического преобразования, обеспечивающего более высокую чувствительность.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем фильтр, включенный в разрыв двухпроводной линии связи, подключенной к нагрузке, обладающей микрофонным эффектом, и ВЧ-генератор, выход которого подключен к первому проводу двухпроводной линии связи, дополнительно введены полосовой НЧ-усилитель, фильтр низких частот, детектор, полосовой фильтр, вход которого подключен ко второму проводу двухпроводной линии связи, заземляющий выход высокочастотного генератора подключен к заземляющему входу полосового низкочастотного усилителя и заземляющему входу детектора, а вход полосового низкочастотного усилителя через фильтр низких частот подключен к выходу детектора, сигнальный вход которого подключен к выходу полосового фильтра.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков обеспечивает повышение чувствительности устройства за счет замены радиоканала устройством согласованной фильтрации и выделения низкочастотного сигнала с двухпроводной линии связи.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного изобретения условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявленное устройство поясняется чертежом на фиг. 1; на фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство электроакустического преобразования, показанное на фиг. 1, состоит из фильтра 1, ВЧ-генератора 2, полосового НЧ-усилителя 3, фильтра низких частот 4, детектора 5, полосового фильтра 6, двухпроводной линии связи 7, первого провода 8, второго провода 9 и нагрузки 10, обладающей микрофонным эффектом. Фильтр 1 включен в разрыв двухпроводной линии связи 7. Двухпроводная линия связи 7 подключена к нагрузке 10, обладающей микрофонным эффектом. Выход ВЧ-генератора 2 подключен к первому проводу 8 двухпроводной линии связи 7. Заземляющий выход ВЧ-генератора 2 подключен к заземляющему входу полосового НЧ-усилителя 3 и заземляющему входу детектора 5. Сигнальный вход полосового НЧ-усилителя 3 через фильтр низких частот 4 подключен к выходу детектора 5. Сигнальный вход детектора 5 через полосовой фильтр 6 подключен ко второму проводу 9 двухпроводной линии связи 7. Выход полосового НЧ-усилителя 3 является выходом устройства.

Фильтр 1 предназначен для предотвращения проникновения сигнала от ВЧ-генератора в сторону линии связи. Фильтр должен пропускать НЧ-сигналы в двухпроводной линии связи и задерживать ВЧ-сигнал с частотой 150...200 кГц, создавая в указанном диапазоне частот сопротивление 5...10 кОм. Он может быть выполнен, например, в виде двух дросселей. Расчет таких дросселей известен и приведен в справочной литературе, например, в справочнике радиолюбителя, Р. М.Терещук, К.М.Терещук, С.А.Седов, "Полупроводниковые приемно-усилительные устройства", К., Наукова думка, 1982, стр. 111-151.

Высокочастотный генератор 2 предназначен для формирования ВЧ-сигнала и подачи его по первому проводу 8 относительно земли в сторону нагрузки 10. Подобные генераторы с частотой 150...200 кГц известны, широко применяются в электротехнике и серийно выпускаются промышленностью, например генераторы ГЗ-36, ГЗ-103 и т.п.

Полосовой НЧ-усилитель 3 предназначен для усиления выделенного низкочастотного сигнала. Полосовой НЧ-усилитель на центральной частоте 1...1,5 кГц должен иметь селективность 40 дБ/октаву и чувствительность не менее 3 мкВ. Данным требованиям удовлетворяют, например, селективные нановольтметры UNIPAN типа 233 или 238 производства ПНР.

Фильтр низких частот 4 предназначен для выделения низкочастотного сигнала и подавления высокочастотных помех, поступаемых с выхода детектора 6. Фильтр низких частот должен иметь частоту среза около 3 кГц. Построение фильтров с такими параметрами известно. В частности, он может быть реализован на RC элементах, расчет такого фильтра приведен там же на стр. 434.

Детектор 5 предназначен для детектирования амплитудно-модулированного сигнала, поступающего от нагрузки 10 через второй провод 9 двухпроводной линии связи. Такой детектор известен, его расчет приведен там же на стр. 470.

Полосовой фильтр 6 обеспечивает выделение промодулированного ВЧ-сигнала. Полосовой фильтр на частоте 150...200 кГц должен иметь полосу пропускания около 6 кГц и может быть выполнен в виде согласованного последовательного LC-контура, расчет которого приведен в книге Б.П.Асеева "Колебательные цепи", М., Связьиздат, 1955, стр. 49-61.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Высокочастотные колебания от ВЧ-генератора 2 (временная диаграмма 1 на фиг. 2) поступают по первому проводу 8 к нагрузке 10. При использовании в качестве нагрузки телефонного аппарата ВЧ-колебания поступают на его элементы через разомкнутую контактную группу даже при положенной телефонной трубке. Посредством воздействия акустического (речевого) сигнала на элементы нагрузки 10 ВЧ-колебания модулируются речью. Фильтр 1 предотвращает поступление ВЧ-сигнала в линию связи и не допускает рассеивание его мощности в линейных цепях телефонной станции. Со второго провода 9 смесь промодулированного ВЧ-сигнала и шумового сигнала телефонной линии (временная диаграмма 3, фиг. 2) поступают на вход полосового фильтра 6, настроенного на резонансную частоту ВЧ-сигнала. Благодаря использованию полосового фильтра 6 обеспечивается отфильтровка промодулированного сигнала от шумов двухпроводной линии связи (временная диаграмма 4 на фиг. 2). В детекторе 5 выделяется низкочастотный речевой сигнал, который после отфильтровки фильтром низких частот 4 (временная диаграмма 5 на фиг. 2) усиливается полосовым низкочастотным усилителем 3 и поступает на выход устройства (временная диаграмма 6 на фиг. 2).

Этим обеспечивается высокий уровень сигнала на выходе полосового низкочастотного усилителя 3 и повышается чувствительность устройства электроакустического преобразования и, следовательно, достигается требуемый результат.

Возможность достижения указанного технического результата проверена на макете устройства, в котором в качестве нагрузки использован телефонный аппарат, фильтр 1 и полосовой фильтр 6 выполнены с использованием индуктивностей 5 мГн, намотанных на кольцевые ферритовые сердечники с внешним диаметром 35 мм. В качестве ВЧ-генератора 2 использован генератор ГЗ-36, а в качестве полосового НЧ-усилителя 3 - UNIPAN типа 238. Детектор 5 выполнен на диоде Д-220, а фильтр низких частот 4 - в виде однозвенного фильтра на стандартных RC-элементах. Конструктивно устройство выполнено в виде прямоугольного блока с размерами 150х70х40 мм.

Эксперименты, проведенные с макетом, показали, что предлагаемое устройство позволяет обнаруживать выделяемые НЧ-сигналы на расстоянии, в 10 раз большем по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Устройство электроакустического преобразования, содержащее высокочастотный генератор, выход которого подключен к первому проводу двухпроводной линии связи для подачи высокочастотного сигнала в сторону нагрузки, обладающей микрофонным эффектом и подключенной к двухпроводной линии связи, и фильтр, предназначенный для предотвращения проникновения сигнала от высокочастотного генератора в сторону линии связи и включенный в разрыв двухпроводной линии связи, отличающееся тем, что введены полосовой низкочастотный усилитель, фильтр низких частот, детектор, полосовой фильтр, вход которого подключен ко второму проводу двухпроводной линии связи, заземляющий выход высокочастотного генератора подключен к заземляющему входу полосового низкочастотного усилителя и заземляющему входу детектора, а сигнальный вход полосового низкочастотного усилителя через фильтр низких частот подключен к выходу детектора, сигнальный вход которого подключен к выходу полосового фильтра, причем выход полосового низкочастотного усилителя является выходом устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2