Устройство громкой связи для мобильного телефона

 

Изобретение относится к технике связи и может применяться в устройствах громкой связи для мобильных телефонов. Для повышения качества связи в заявляемом устройстве, что является техническим результатом, включающем приемный канал, состоящий из последовательно соединенных управляемого электронного аттенюатора, усилителя и громкоговорителя, передающий канал, состоящий из последовательно соединенных микрофона и усилителя, а также детектор электрических сигналов и управляемый электронный ключ, дополнительно использованы компаратор и таймер, причем вход детектора электрических сигналов соединен с выходом управляемого электронного аттенюатора, вход таймера через компаратор соединен с выходом детектора электрических сигналов, выход таймера одновременно соединен с управляющими входами электронного ключа и управляемого электронного аттенюатора, причем электронный ключ одновременно соединен со входом усилителя и выходом управляемого электронного аттенюатора. 1 ил.

Изобретение относится к технике связи и может применяться в устройствах громкой связи для мобильных телефонов.

Известно устройство громкой связи (патент США 5796818, Н 04 М9/08, опубл. 18.08.98). Данное устройство состоит из приемного канала, включающего последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и громкоговоритель, передающего канала, включающего последовательно соединенные микрофон, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и микрофонный фильтр, а также схемы подавления сигнала помехи, одновременно подключенной к входу цифроаналогового преобразователя и выходу микрофонного фильтра.

Недостатком данного устройства является сложность и высокая стоимость, обусловленные использованием цифроаналогового и аналого-цифрового преобразователей, а также схемы подавления сигнала помехи, выполненной на процессоре.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является устройство громкой связи для мобильного телефона (заявка PCT/CA/98/00138, WО 98/39905, Н 04 М 9/08, опубл. 11.09.98), включающее приемный канал, состоящий из последовательно соединенных управляемого электронного аттенюатора, усилителя приемного канала и громкоговорителя, передающий канал, состоящий из последовательно соединенных микрофона, усилителя передающего канала, управляемого электронного аттенюатора и управляемого электронного ключа, три детектора электрических сигналов и процессор, имеющий три входа и три выхода, причем входы двух детекторов электрических сигналов соединены с входами управляемых электронных аттенюаторов, вход третьего детектора электрических сигналов соединен с входом громкоговорителя, выходы всех трех детекторов электрических сигналов соединены с тремя входами процессора, а три выхода процессора соединены с управляющими входами управляемого электронного ключа и двух управляемых электронных аттенюаторов.

Способ осуществления громкой связи, реализуемый с помощью прототипа, состоит в том, что его приемный канал подключают к порту выходного аудиосигнала мобильного телефона, а передающий канал - к порту входного аудиосигнала мобильного телефона соответственно. При этом в прототипе реализуют режим полудуплексной громкой связи. Это означает, что при работе устройства в произвольный момент передача акустических сигналов производится только в одном из каналов: либо в приемном, либо в передающем, в зависимости от того, в каком из каналов выше уровень акустического сигнала.

Недостатком прототипа является низкое качество громкой связи, обусловленное особенностями полудуплексного режима, а именно имеющими место во время разговора по телефону изменениями громкости и обрывами принимаемых и передаваемых акустических сигналов, способными привести к искажению и даже к потере принимаемой или передаваемой информации.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении качества громкой связи. Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, состоит в реализации полного дуплексного режима громкой связи.

Для достижения указанного технического результата в устройстве громкой связи для мобильного телефона, включающем приемный канал, состоящий из последовательно соединенных управляемого электронного аттенюатора, усилителя приемного канала и громкоговорителя, передающий канал, состоящий из последовательно соединенных микрофона и усилителя передающего канала, а также детектор электрических сигналов и управляемый электронный ключ, дополнительно установлены компаратор и таймер, причем вход детектора электрических сигналов соединен с выходом управляемого электронного аттенюатора, вход таймера через компаратор соединен с выходом детектора электрических сигналов, выход таймера одновременно соединен с управляющими входами электронного ключа и управляемого электронного аттенюатора, причем электронный ключ одновременно соединен с входом усилителя и выходом управляемого электронного аттенюатора.

Как известно, режим полной дуплексной связи имеет преимущества перед полудуплексной или симплексной связью, ввиду того, что устройства громкой связи, реализующие данный режим, обеспечивают возможность одновременной передачи звуковой информации как по приемному, так и по передающему каналам. При этом практически сведена к минимуму вероятность пропуска или потери передаваемых голосом данных. Более того, режим полной дуплексной связи обеспечивает неизменность параметров пропускания сигнала в течение сеанса связи одновременно в обоих каналах устройства громкой связи, что в свою очередь также способствует высокому качеству передачи и приема акустических сигналов. Особенностью реализации режима полной дуплексной связи в известных автору устройствах громкой связи для мобильных телефонов является необходимость использования специальной системы управления коэффициентами пропускания сигналов в приемном и передающем каналах устройств, которая реализована в известных устройствах (включая описанный выше аналог) на основе цифровой обработки сигналов с помощью процессора.

Полудуплексный режим работы устройств громкой связи (см. прототип) в принципе обеспечивает менее качественную громкую связь по сравнению с режимом полной дуплексной связи. Это связано с тем, что в произвольный момент времени данный режим предусматривает возможность передачи акустических сигналов только в одном из каналов: приемном или передающем, т.е. в течение сеанса связи параметры пропускания сигнала в каналах устройства громкой связи изменяются в зависимости от текущего значения амплитуды сигнала. При этом, учитывая конечное время переключения каналов, возникает возможность пропуска или искажения информации.

В прототипе включение канала устройства громкой связи, по которому производится передача информации в определенный момент времени, осуществляется автоматически по сигналам процессора, который в свою очередь управляется детекторами электрических сигналов, осуществляющими мониторинг уровней сигналов, в различных точках электронной схемы устройства громкой связи. Процессор формирует сигналы управления электронными аттенюаторами таким образом, что дополнительное ослабление сигнала обеспечивается в том из каналов, в котором при сравнении уровень сигнала оказывается ниже. Передающий канал прототипа дополнительно содержит управляемый электронный ключ, выполняющий функцию полного отключения передающего канала в тех случаях, когда схема прототипа оказывается не в состоянии обеспечить надлежащий уровень затухания сигнала в передающем канале.

Для обеспечения режима полной дуплексной связи в предлагаемом устройстве предложено использовать схему амплитудной дискриминации с временной задержкой в приемном канала устройства. В соответствии с формулой изобретения схема амплитудной дискриминации с временной задержкой выполнена в виде последовательно соединенных детектора электрических сигналов, компаратора и таймера, причем вход детектора электрических сигналов соединен с выходом управляемого электронного аттенюатора, а выход таймера одновременно соединен с управляющими входами управляемого электронного аттенюатора и управляемого электронного ключа.

Как известно, основным препятствием для реализации режима полной дуплексной связи в простых (т.е. не содержащих сложных и дорогостоящих электронных компонентов таких, как, например, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, а также процессоры для цифровой обработки сигналов) устройствах громкой связи является отсутствие возможности управления параметрами пропускания сигналов в каналах устройства. Между тем такое управление необходимо, чтобы предотвращать проникновение в громкоговоритель устройства сигналов от помех, наведенных в электронной схеме устройства внешними источниками, в частности системой зажигания автомобиля или собственным электромагнитным излучением мобильного телефона.

Известно также, что при оптимальных условиях связи амплитуды электрических сигналов, формируемых при вызове абонента (так называемый "длинный" гудок) и во время разговора, превышают амплитуды сигналов, причиной появления которых являются электромагнитные помехи, вызванные, например, работой цепей зажигания двигателя автомобиля и т.п. Таким образом, существует принципиальная возможность обеспечить дискриминацию помех в приемном канале устройства за счет обеспечения двухуровневого режима пропускания акустических сигналов.

Совокупность признаков предлагаемого устройства обеспечивает адаптивное гистерезисное (с фиксированной временной задержкой) управление параметрами пропускания сигнала приемным трактом устройства таким образом, что переключение устройства из состояния подавления сигнала в приемном канале в режим его пропускания имеет место при высоком уровне входного сигнала, а обратное переключение - при низком уровне, причем не ранее, чем по истечении времени, задаваемого таймером. Именно адаптивное гистерезисное (с фиксированной временной задержкой) управление пропусканием приемного канала устройства обеспечивает возможность реализации режима полной дуплексной связи с защитой срабатывания приемного канала устройства от помех и, тем самым, повышение качества громкой связи в устройстве в целом.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема предлагаемого устройства громкой связи для мобильного телефона. На схеме представлены: управляемый электронный аттенюатор 1, усилитель приемного канала 2, соединенный с выходом управляемого электронного аттенюатора 1 через управляемый электронный ключ 3, громкоговоритель 4, микрофон 5, усилитель передающего канала 6, а также детектор электрических сигналов 7, соединенный с выходом управляемого электронного аттенюатора 1, компаратор 8 и таймер 9, выход которого одновременно соединен с управляющими входами управляемого электронного аттенюатора 1 и управляемого электронного ключа 3.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Вход управляемого электронного аттенюатора 1 подключают к порту выходного аудиосигнала мобильного телефона, а выход усилителя передающего канала 6 - к порту входного аудиосигнала мобильного телефона соответственно. Используя функцию мобильного телефона (если таковая предусмотрена фирмой-производителем конкретной модели телефона) в соответствии с техническим описанием и инструкцией по его эксплуатации, устанавливают режим работы мобильного телефона с устройством громкой связи.

При этом центральный процессор мобильного телефона вырабатывает сигнал управления коммутатором приемника мобильного телефона, который отключает внутренний громкоговоритель мобильного телефона от выхода приемника мобильного телефона и подключает к нему порт выходного аудиосигнала, и коммутатором передатчика, который отключает внутренний микрофон мобильного телефона от входа передатчика мобильного телефона и подключает к нему порт входного аудиосигнала через схему подавления эхо-сигнала и центральный процессор мобильного телефона. Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечены условия реализации режима полной дуплексной громкой связи с высоким качеством.

После подключения устройства громкой связи к мобильному телефону в исходном состоянии до поступления сигнала вызова приемный канал устройства разомкнут управляемым электронным ключом 3. При этом громкоговоритель 4 отключен и воспроизведение акустических помех, вызванных побочными причинами, например, системой зажигания автомобиля, невозможно. В исходном состоянии управляемый электронный аттенюатор 1 вносит максимальное ослабление сигнала в приемном канале устройства таким образом, что уровень сигнала на выходе управляемого электронного аттенюатора 1 и соответственно на входе детектора электрических сигналов 7 не превышает опорного уровня компаратора 8, что обеспечивает невозможность переключения устройства в режим приема от случайных электромагнитных помех.

При поступлении на вход управляемого электронного аттенюатора 1 сигнала вызова, амплитуда которого значительно превышает амплитуды сигналов, обусловленных электромагнитными помехами, амплитуда сигнала на выходе управляемого электронного аттенюатора 1, несмотря на вносимое им ослабление, превышает опорный уровень компаратора 8. В результате этого на выходе компаратора 8 появляется сигнал запуска таймера 9, а на выходе таймера 9 одновременно формируется сигнал управления электронным ключом 3 и управляемым электронным аттенюатором 1. Управляемый электронный ключ 3 замыкает цепь приемного канала устройства, а управляемый электронный аттенюатор 1 переключается в режим минимального ослабления входного сигнала.

При этом таймер 9 начинает отсчет времени, в течение которого громкоговоритель 4 будет подключен к порту выходного аудиосигнала мобильного телефона через усилитель приемного канала 2, замкнутый управляемый электронный ключ 3 и управляемый электронный аттенюатор 1, включенный в режим минимального ослабления сигнала. С момента запуска таймера 9 устройство громкой связи может работать в режиме полной дуплексной связи, воспроизводя входные сигналы через громкоговоритель 4 и передавая сигналы с микрофона 5 на порт входного аудиосигнала мобильного телефона через усилитель передающего канала 6.

Во время разговора на вход управляемого электронного аттенюатора 1 поступают электрические сигналы, амплитуда которых в среднем меньше амплитуды сигнала вызова, однако, вследствие того, что во время разговора управляемый электронный аттенюатор 1 работает в режиме минимального ослабления, амплитуда сигналов на входе компаратора 8 оказывается в среднем выше опорного уровня компаратора 8. Это обстоятельство обеспечивает формирование сигналов правления управляемым электронным ключом 3 и управляемым электронным аттенюатором 1 во время разговора и удержание, тем самым, приемного канала устройства во включенном состоянии.

Выключение приемного канала устройства происходит в том случае, когда истекает заданное таймером 9 время, в течение которого на вход управляемого электронного аттенюатора 1 не поступают сигналы, амплитуда которых на входе компаратора 8 превышает его опорный уровень. Эта ситуация реализуется либо по окончании разговора, когда центральный процессор мобильного телефона автоматически отключает порт выходного аудиосигнала мобильного телефона от приемника мобильного телефона, либо при механическом отключении устройства громкой связи от мобильного телефона, либо в редких случаях после слишком продолжительной паузы (молчания) абонента владельца устройства. Рекомендуемая продолжительность работы таймера составляет 15-20 сек. При возобновлении разговора амплитуда акустического сигнала на входе управляемого электронного аттенюатора 1 должна быть достаточной (т.е. сравнимой с амплитудой сигнала вызова) для повторного включения приемного канала устройства.

В примере конкретной реализации изобретения компаратор выполнен на микросхеме LM358M, таймер - на микросхеме NE555, усилитель приемного канала - на микросхеме L2726, управляемый электронный ключ - на транзисторе BCW32. В устройстве использованы громкоговоритель 4070А/Р02 и электретный микрофон ЕМ-12В, производимые фирмой YUNGTECH ELECTRONICS. В качестве усилителя передающего канала использована микросхема LM358M, а управляемый электронный аттенюатор выполнен также на микросхеме LM358M, в цепь обратной связи которой включен полевой транзистор BSS100.

Таким образом, на основании вышеизложенного совокупность предлагаемых в изобретении признаков, обеспечивает достижение указанного технического результата и позволяет решить поставленную задачу, а именно повысить качество громкой связи.

Формула изобретения

Устройство громкой связи для мобильного телефона, включающее приемный канал, состоящий из управляемого электронного аттенюатора и последовательно соединенных усилителя и громкоговорителя, передающий канал, состоящий из последовательно соединенных микрофона и усилителя, а также детектор электрических сигналов и управляемый электронный ключ, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит компаратор и таймер, причем вход детектора электрических сигналов соединен с выходом управляемого электронного аттенюатора, вход таймера через компаратор соединен с выходом детектора электрических сигналов, выход таймера одновременно соединен с управляющими входами электронного ключа и управляемого электронного аттенюатора, причем электронный ключ одновременно соединен со входом усилителя и выходом управляемого электронного аттенюатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1