專利名稱：多頻信號接收器的制作方法
技術領域：
本發明屬于通信領域，用于電話自動交換網市話局間，長話局間和長市話局間傳送記發器多頻信號。
根據中華人民共和國標準GB3377-82的規定，記發器多頻信號分為前向多頻信號和后向多頻信號兩組，前向多頻信號由六個單頻信號組成1380Hz、1500Hz、1620Hz、1740Hz、1860Hz和1980Hz，后向多頻信號也由六個單頻信號組成540Hz、660Hz、780Hz、900Hz、1020Hz和1140Hz(我國目前只用后向多頻信號中的四個單頻780Hz、900Hz、1020Hz和1140Hz)，前向多頻信號發送時以六中取二的方式發送，即每次只發送六個單頻信號中的兩個。六中取二有15種不同的組合，用來代表0-9十個撥號數字和其它信息，后向多頻信號發送時以四中取二的方式發送，用來證實前向信號收到沒有，多頻信號接收器的功能就是接收模擬多頻信號，用多個輸出端，輸出與之相對應的直流信號。
與本發明最接近的現有技術，如中國通信學報，1988年第一期109-113頁上記載的多頻信號接收器，其構成如圖2，它是由一個模擬域抗混迭失真濾波器(AF)，信號采集電路(2)，數字方向濾波器(3)，數字分路濾波器(4)，信號判別電路(5)組成，它的工作原理是多頻模擬信號事先進入模擬域抗混迭失真濾波器(AF)，為的是防止信號在采集過程中產生有用信號的混迭，該信號進行濾波后進入信號采集電路(2)進行信號抽樣，抽樣頻率為5040Hz和A/D變換，變換后的數字多頻信號進入數字方向濾波器(3)，將前向頻率和后向頻率區分開來，送入數字分路濾波器組(4)中分離出各個不同單頻數字信號，數字分路濾波器組(4)是由六個數字帶通濾波器組成，六個數字帶通濾波器分別對應接收多頻信號中的六個不同的單頻信號，由于這六個數字帶通濾波器的指標幾乎相同，僅僅只是數字帶通濾波器的中心頻率不同，因此在現有技術中，用一個數字低通濾波器加六個調制系數來得到這六個數字帶通濾波器，也就是說，將一個數字低通濾波器分別調制到六個不同的中心頻率上以得到六個中心頻率不同的數字帶通濾波器。數字方向濾波器組(4)的信號輸入到信號判別電路(5)中，根據數字分路濾波器組(4)輸出信號的幅度大小和維持時間長短來判別數字分路濾波器組(4)所收到的信號是多頻信號還是干擾信號，實際上就是用一個幅度門限值和一個時間門限值來判斷信號的真偽，信號判別電路有六個輸出端，六個輸出端與多頻信號中的六個單頻一一對應，輸出直流電平，指示出輸入多頻信號中相應單頻信號的有無。
該文中記載的信號采集電路的抽樣率為5040Hz，小于6800Hz，為防止信號混迭，因此在進行A/D變換之前需加一個模擬域抗混迭失真濾波器(AF)，而模擬域抗混迭失真濾波器(AF)為五階橢圓濾波器，其制作調整卻都較困難，買成品、器件價格又高。又由于輸入信號的動態范圍為-35dBm--5dBm，動態范圍達30dB，動態范圍越大，需要進行A/D變換器件的精度越高，該文中采用了12bit的A/D變換器，又由于進行了A/D變換后的信號進入到數字方向濾波器中，數字方向濾波器(3)的輸入與輸出信號的抽樣率相同，都是5040Hz，數字濾波器的運算量與數字濾波器輸出信號的抽樣率以及與輸入信號的動態范圍成正比，即數字方向濾波器的輸出信號抽樣率越高，輸入信號的動態范圍越大，就要求運算速度高的運算控制器來完成，因此該文中記載的數字方向濾波器用了16bit的運算控制器。數字方向濾波器(3)的輸出是數字分路濾波器(4)的輸入。因此，導致數字分路濾波器組(4)也得用16bit的運算控制器。該文中記載的信號判別電路(5)單獨用了一個8bit的運算控制器。綜上所述，現有技術組成一個多頻信號接收系統用了一個模擬域抗混迭失真濾波器。一個12bit的A/D變換器，一個由16bit運算控制器構成的數字方向濾波器，一個由16bit運算控制器構成的數字分路濾波器，一個8bit運算控制器構成的信號判別電路，由于12bit、16bit的器件與8bit器件相比，價格相差很大，因此，能否降低器件成本，達到同樣效果是相當重要的。
本發明的目的是針對上述不足，發明一種既能降低成本，結構又簡單，達到同樣效果的多頻信號接收器。
本發明的目的是通過下述措施來達到的多頻模擬信號在進入信號采集電路(2)之前有一個能預先對該信號的電平動態范圍進行自動壓縮的電平調節電路(1)，將多頻模擬信號首先進行動態范圍壓縮，以適應用8bit的A/D變換器的需要信號采集電路(2)的抽樣率為2400Hz×n(n＝3、4、5…10)，使抽樣率大于6800Hz，不至于發生信號混迭;數字方向濾波器(3)輸出信號的抽樣率低于輸入信號的抽樣率，以降低數字濾波器的運算量。
本發明的又一個特征是數字方向濾波器(3)的輸入信號抽樣率是輸出信號抽樣率的N倍(N＝3、4、5…10)，N的取值與信號采集電路(2)中n的取值一致。
本發明的再一個特征是數字方向濾波器(3)由m個并聯分支濾波器(H1、H2…Hm)構成，m的取值與采集電路(2)中的n一致。
附圖的圖面說明如下

圖1為本發明的原理方框2為現有技術的原理方框3為自動電平調節電路(1)原理方框4為數字方向濾波器原理5為本發明的一個實施例的原理結構6為本發明的另一個實施例的原理結構圖。
本發明下面將結合附圖作進一步敘述參照圖1，多頻信號接收器的自動電平調節電路(1)的輸出端與信號采集電路(2)的輸入端相連，信號采集電路(2)的輸出端接在數字方向濾波器(3)的輸入端上;數字方向濾波器(3)的輸出端與數字分路濾波器組(4)的輸入端相連，數字分路濾波器組(4)的輸出端接在信號判別電路(5)的輸入端上，信號判別電路(5)有6個輸出端子，每一個端子與模擬多頻信號中的6個單頻相對應。
模擬多頻信號首先進入自動電平調節電路(1)中進行電平動態范圍壓縮，將-35dBm--5dBm的信號壓縮為-20dBm--5dBm，以適應8bit的A/D變換器和8bit數字方向濾波器的需要。電平自動調節電路(1)如圖3，它是由增益可調放大器(6)和負反饋支路(7)構成。增益可調放大器(6)的輸出端B也與負反饋支路(7)的輸入端D相連，負反饋支路(7)的輸出又與增益可調放大器(6)另一個輸入端C相連。當信號由A端進入增益可調放大器(6)中進行放大。該信號由D端進入負反饋支路(7)反饋到增益可調放大器(6)的另一個輸入端C，增益可調放大器(6)的增益與C端信號大小成反比，換言之模擬多頻信號越強，增益可調放大器(6)的增益越小，達到壓縮信號動態范圍的目的。
信號采集電路(2)由抽樣保持電路和A/D變換共同組成，取樣保持電路的取樣頻率為2400Hz×n(n＝3、4、5…10)，A/D變換部分是由8bit的A/D變換器來完成，它將模擬多頻信號轉變為數字多頻信號進入數字方向濾波器(3)中。數字方向濾波器(3)的原理方框圖如圖4。分支濾波器分別用H1、H2…Hm來表示，分支濾波器的系數h1、h2…hm與數字方向濾波器(3)系數h關系如下h1(k)＝h(mk) k＝0，1，2，3…h2(k)＝h(mk+1) k＝0，1，2，3…h3(k)＝h(mk+2) k＝0，1，2，3…┇┇hm(k)＝h(mk+m) k＝0，1，2，3…輸入信號按順時針方向，依次將輸入信號的離散樣值送到m個分支濾波器中濾波，其濾波輸出相加后作為數字方向濾波器的輸出，用這種方式，可將信號的抽樣率降為m倍，使數字方向濾波器的運算量降為原來的1/m。
參照圖5，數字方向濾波器(3)是由一個8bit牡テ低 構成，AB為地址總線，DB為數據總線、IC為程序存貯器，IC2為數據鎖存器，IC3為8bit單片機，線9為定時控制連線，線10為應答信號連線。IC3的P2口為地址總線的高8位，P0口為地址總線的低8位和數據總線;由IC2將P0口中的地址總線低8位與數據總線區分開，IC2將P0口中地址總線低8位鎖存后與P2口的地址總線高8位合并后聯到IC1的輸入端，作為IC1的地址總線P3口為IC3的輸出口，其可與IC6的P3′口進行串行口連接，IC3內的定時器從I1端按12400×n(n＝3，4，5…10)秒的時間間隔定時控制啟動信號采集電路(2)的A1端，啟動信號采集電路，采集輸入信號，信號采集電路(2)將采集到的模擬多頻信號，轉換成數字多頻信號后，從B1端向IC3的I2端送給應答信號，IC3從I2端收到應答信號后，從P0口將信號采集電路(2)輸出的數字多頻信號從數據總線DB輸入到IC3，IC3周而復始的通過地址總線到IC1中取回指令，指令從數據總線DB送回P0口，直到完成數字方向濾波的運算，將數字方向濾波器(3)的輸出從IC3的P3口送到IC6的P3′口，從而開始分路濾波和信號判別的運算。
數字分路濾波器(4)和信號判別電路(5)共用一個運算控制器(8)運算控制器(8)由一個8bit的單片機系統構成，IC4為程序存貯器，IC5為數據鎖存器，IC6為單片機，AB′為地址總線，DB′為數據總線，IC6的P2′口為地址總線的高8位，P0′口為地址總線的低8位和數據總線，由IC5將P0′口中的地址總線低8位與數據總線區分開，IC5將P0′口中地址總線低8位鎖存后與P2′口的地址總線高8位合并連到IC4的輸入端，作為IC4的地址總線，P3′口為IC6的輸入口，與IC3的P3口相連，P1′口為IC6的輸出口，有六個輸出端，作為多頻信號接收器的輸出口。
IC6從P3′口接收到數字方向濾波器的輸出信號后，IC6周而復始的通過地址總線到IC4中取指令，指令從數據總線DB′送回到P0′口，直到完成數字分路濾波器和信號判別的全部運算，(其運算原理同現有技術)，最終將信號判別電路的輸出送到IC6的P1′口，作為多頻信號接收器的輸出。
圖6為本發明的又一個實施例，數字方向濾波器(3)，數字分路濾波器(4)，信號判別電路(5)共用一個16bit的單片機系統來實現，16bit單片機系統由程序控制器(IC7)，數據鎖存器(IC3)，單片機(IC9)共同組成，其工作原理與上同，本文不多加敘述。
本發明與現有技術相比，具有結構簡單，用低速率的器件取代高速率的器件，并達到同效果，大大的降低了成本，提高了可靠性。
權利要求
1.一種多頻信號接收器，其中包括一個將多頻模擬信號轉換為數字信號的信號采集電路(2)，一個用于區分前向多頻信號和后向多頻信號，并防止前、后向頻率相互干擾的數字方向濾波器(3)，一個能分離出多頻信號中各個不同單頻信號的數字分路濾波器組(4)，一個根據單頻信號的幅度和維持時間來判別信號真偽的信號判別電路(5)，其特征在于多頻模擬信號在進入信號采集電路(2)之前有一個能預先對該信號的電平動態范圍進行自動壓縮的電平調節電路(1)；信號采集電路(2)的抽樣頻率為2400Hz×n(n=3，4，5…10)；數字方向濾波器(3)輸出信號的抽樣率低于輸入信號的抽樣率。
2.按照權利要求1所述的多頻信號接收器，其特征在于數址較蚵瞬ㄆ鰨 )的輸入信號抽樣率是輸出信號抽樣率的N倍(N＝3、4、5…10)，N的取值與信號采集電路(2)中n的取值一致。
3.按照權利要求2所述的多頻信號接收器，其特征在于數字方向濾波器(3)由m個并聯分支濾波器(H1、H2…Hm)構成，m的取值與采集電路(2)中的n一致。
4.按照權利要求2所述的多頻信號接收器，其特征在于數字方向濾波器(3)采用的運算控制器來實現。
5.按照權利要求1所述的多頻信號接收器，其特征在于信號采集電路(2)中的模數變換部分是采用8bit的A/D變換器來實現。
6.按照權利要求4所述的多頻信號接收器，其特征在于運算控制器是采用8bit的單片計算機系統來實現。
7.按照權利要求1所述的多頻信號接收器，其特征在于數字方向濾波器(3)，數字分路濾波器組(4)，信號判別電路(5)也可共用一個16bit的單片機系統來實現。
全文摘要
本發明屬于通信領域，用于電話自動交換網市話局間長話局間和長市話局間傳送記發器多頻信號。它的特征是將多頻模擬信號在進入信號采集電路(2)之前有一個能預先對該信號的電平動態范圍進行自動壓縮的電平調節電路(1)，信號采集電路(2)的抽樣率為2400Hz×n(n＝3、4、5…10)；數字方向濾波器(3)輸出信號的抽樣率低于輸入信號的抽樣率。本發明與現有技術相比具有結構簡單，成本低的特點。
文檔編號H04B1/16GK1035031SQ8810872
公開日1989年8月23日 申請日期1988年12月17日 優先權日1988年12月17日
發明者楊毅剛, 石桂平 申請人:郵電部武漢郵電科學研究院