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1、 TWOTONE信令系统的研究与实现 第1章 绪 论随着无线通信的迅猛发展，在一对一、一对多的近距离通讯要求下日益激烈的对讲机市场慢慢步入了人们的视野当中，引发了人们对这一便捷的通讯工具的关注。在中国高速发展的20多年间，无线通信技术也取得了迅猛的发展。目前在边防哨兵、公安、消防、保安、建筑、工厂、商场、车队、宾馆、饭店等多领域内都能看到对讲机的身影，对于庞大的消费市场也吸引了众多的生产企业对它的关注。1.1课题背景 对讲机通信在1985年以前是我国主要的专用无线通信系统，如今随着公众移动通信的发展对讲机通信已逐步形成为一个重要的专业通信市场。随着我国经济的快速发展，各个行业已广泛而大量地使用
2、对讲机通信，因此，对讲机实际上已成为各个行业重要的无线通信装备。对讲机在美国、欧洲、韩国、新加坡等地深受消费者的欢迎。美国从1998年开放民用对讲机市场后，其销量以每年翻一番的速度增长，2000年销量就达到1000万台，与同年手机销量处于同一个数量级。在德国、日本，大概有30%的家庭拥有对讲机，大概有25%的法国家庭使用对讲机。对讲机家庭拥有量是反映一个国家公众无线通信水平高低的综合性指标之一，也是一个国家国民经济和科学技术发展水平的标志之一。对讲机显示出了其在国民经济中的重要地位。现在，人们对对讲机的认识达到空前的高度，对讲机在国民经济各部门和人们生活各个领域的广泛应用得到了充分的体现，已成
3、为国家安全、公安警察、交通管理、石油化工、建筑施工、机械制造、宾馆酒楼等部门重要的无线通信装备1。对讲机产业是我国移动通信比较重要的一部分，产业布局呈现相应的比较明显的区域性，主要制造企业大部分分布在东南沿海、珠三角一带。近年来，我国对讲机产业在通信产业快速发展的拉动下，超常规高速发展，仅深圳无线电通信制造企业就有近200家，无线电通信设备制造总产值有400亿元之巨，位居全国前列，是全国最重要的对讲机生产基地，也是全球最多生产对讲机企业基地之一，专业从事对讲机生产的企业（包括外销企业）就有四十多家。其中对讲机品牌企业10余家，创造了国内产量最大、在理论和实践上位列世界前五名、服务全球用户的对讲
4、机品牌，抢了洋品牌不少的饭碗。一批起点较高的“中国造”已经向美国、日本、欧盟等世界80多个国家和地区出口，出口贸易呈增长趋势2。由近十年来世界经济的发展可以看出，即使世界经济处于低迷时期，各大经济领域发展缓慢时，移动通信包括专业无线通信和公众低功率民用对讲机通信，仍保持较强的增长势头。目前，中国是移动通信最大的市场，也是世界上对讲机通信最具发展前途的市场之一。对此，我国的对讲机生产企业应加速提高对讲机产品的技术含量和设计水平，朝着智能化、个性化、轻巧型的方向发展，以自主研发、科技创新为主线，把国内的民用对讲机市场培育起来3。1.2课题研究的意义信令（Signaling）是电信网中，在终端和交换
5、机之间，以及交换机与交换机之间传送的一种对话信息。它的作用是控制信道的接续和传递网络管理信息，任何通信网都离不开信令系统3。传统对讲机采用类似广播信道的一呼百应方式；不管是否呼叫你，也不管你是否愿意，都得开机守候。本课题研究的两音信令系统，是一种在对讲机平台上运行，实现对讲机选呼功能，并做出相应预设响应的一种信令系统，该信令系统的应用可以有效提高对讲机的使用价值。1.3本文工作1分析对讲机的市场发展状况，了解对讲机的基本工作原理；2对两音信令系统的原理进行深入研究，对编码和解码过程进行详细介绍；3用C语言编写出两音信令系统的程序代码，实现预设的各种功能；4最后在TC700对讲机平台上进行测试。
6、第2章 TC700对讲机硬件平台TC700专业对讲机是HYT（好易通）为各专业用户新推出的一款高端对讲机，采用目前国际先进的技术和世界知名品牌的元器件，囊括了目前几乎所有模拟对讲机的功能，并增加了HYT独创的功能，提供了强大功能和可靠性能的精致体验，它流畅的造型，适中的体积，广泛适用于国内外各行业的中，高端用户4。 TC700专业对讲机具有五大特点： 1声音洪亮：使用大喇叭，直径为400mm声音洪亮。最大音频输出达1W以上；使用户在噪杂的环境中仍可以保持畅通的联系。 2频段宽：的宽频段充分满足了用户对不同频段的使用需求。频率范围： VHF：136-174 MHz ，UHF：350-390400
7、-450420-470440-490 MHz，音频输出功率1W ，信道数16。3提供安全保障：TC700提供了单独工作，安全检测，倒放（可选）三种安全保障功能。符合美国军标MIL-STD-810CDEF及IP54，有自动联系功能，紧急报警。4内置语音加密：不需要增加附件选项板，若通话双方同时加密，可防止其他相同频率的对讲机窃取信息。 5好易通HYT专有信令HDC2400TM：HDC2400TM是好易通提供的专有信令，由它组成的系统可以完成身份识别、呼叫计时和录音、记录查询和统计，并能实现个呼、组呼、广播、遥毙、状态查询、短消息、数据传输等功能4。 2.1控制旋钮和功能键图2.1 TC700 对
8、讲机部件图 各部件的相关名称和功能如下：(1) PTT键（发射按键）：该按键式发射与接收的转换键；发射时，按此键，并对着麦克风讲话；接收时，松开此键。(2) SK1键：Side Key1，可编程按键。(3) SK2键：Side Key2，可编程按键。(4) 天线。(5) 麦克风。(6) 扬声器。(7) TK键：Top Key，可编程按键。(8) Channel（频道）选择旋钮：转动旋钮可选择频道116。(9) Power/Volume（电源/音量）开关：按顺时针方向转动时打开对讲机的电源；按逆时针方向转动时关闭对讲机的电源；随意转动时可调节音量大小。(10) 状态指示灯：在发射过程中点亮红灯；
9、在接收到信号时点亮绿灯；在发射过程中电池电压变低时闪烁红灯。(11) 扬声器/麦克风插孔。(12) 皮带夹。(13) 电池。(14) 皮带夹螺钉。(15) 释放扣。52.2 TC700对讲机工作原理对讲机的工作原理：基于电磁波运动学、动力学原理和现在电子技术。2.2.1电源 TC700对讲机的电源由电池经3A保险丝后提供电池电压B，通过电源开关后，电源向3个AVRs提供电压。IC504向控制电路提供5V（M5V）电压，IC523向共用电路提供5V（C5V）电压。IC502向TX电路、RX电路提供电压。在发送过程中， T5C变为低电压，且Q502接通并向TX电路提供5V（T5V）电压；在接收过程
10、中，R5C变为低电压，且Q504接通并向RX电路提供5V（R5V）电压6。 图2.2.1 电源处理电路框图2.2.2锁相环频率合成器锁相环电路产生用于接收的第一本振信号和用于发射的射频载波信号。图2.2.2 锁相环框图1、锁相环电路IC301是分频器。锁相环电路的步进频率为2.5 KHz、5.0KHz或6.25KHz。16.8MHz的参考振荡器信号通过一个固定计数器在IC301中被分频并生成2.5 KHz、5.0KHz或6.25KHz的参考频率。压控振荡器（VCO）输出的信号通过Q301缓冲放大器，然后在IC301中被分频器分频。被分频的信号在带有2.5 KHz、5.0 KHz或6.25KHz
11、参考信号的相位比较器的IC301中被比较。从相位比较器输出的信号进入一个低通滤波器后，并通过压控振荡器来控制振荡频率。2、压控振荡器在发射模式中通过Q302产生操作频率，在接收模式中通过 Q307产生操作频率。操作频率通过相位比较器产生一个控制电压来控制变容二极管，使振荡频率与MCU 预置频率一致（在发射模式中为D301、D302、D303和D304，在接收模式中为D307、D308、D309和D310）。在接收模式中，T/R设置为高电平。在发射模式中，T/R设置为低电平。Q302和Q307的输出通过Q304被放大并被送到缓冲放大器。3、失锁检测器如果IC301的MUXOUT管脚上出现低电平，
12、则产生失锁状态。当微处理器检测到此情况时，禁止发射7。2.2.3发射部分 人的话音通过麦克风转换成音频的电信号，音频信号通过放大电路、预加重电路及带通滤波器进入压控振荡器直接进行调制。 从压控振荡缓冲放大器（Q111）接收到的发送信号通过Q101和Q102被放大。这个放大信号通过功率放大器Q103和Q104（包括一个二级场效应管放大器），并能产生4.0W射频功率。在其到达天线终端之前，射频放大器输出信号通过一个低通滤波器网络和一个发射/接收转换电路。发射/接收转换电路由D102，D103，D104构成。D103和D104在发射模式下开启（通导），在接收模式下关闭（隔离）。自动功率控制（APC）
13、电路，通过检测末级放大器场效应管的漏极电流来稳定发射的输出功率。电压比较电路，IC101（2/2）用设定的参考电压来比较从末级电流所获得的电压。自动功率控制电压与IC101（1/2）输出的自动检测电压和参考电压之间的差值成正比。此输出电压控制场效应管功率放大器，保持发射部分输出功率常数。发射部分输出功率可以通过微处理器进行改变，在微处理器中改变输出电压来控制输出功率8。图2.2.3 自动功率控制系统2.2.4接收部分接收部分为二次变频超外差方式，从天线输入的信号经过收发转换电路和带通滤波器后进行射频放大，在经过带通滤波器，进入一混频，将来自射频的放大信号与来自锁相环频率合成器电路的第一本振信号
14、在第一混频器处混频并生成第一中频信号。第一中频信号通过晶体滤波器进一步消除邻道的杂波信号。滤波后的第一中频信号进入中频处理芯片，与第二本振信号再次混频生成第二中频信号，第二中频信号通过一个陶瓷滤波器滤除无用杂散信号后，被放大和鉴频，产生音频信号。音频信号通过放大、带通滤波器、去加重等电路，进入音量控制电路和功率放大器放大，驱动扬声器，得到人们所需的信息。构成图如下： 图2.2.4 接收部分构成图2.2.5基带和信令部分信令处理部分的电原理框图参见图2.2.5。图2.2.5 音频及信令处理电路1、CTC/CDC发射：CTC_PLL产生的CTC/CDC通过低通滤波器送到VCXO，CTC_OUT产生
15、的CTC/CDC通过低通滤波器与音频信号混合后送到VCO。接收：解调的信号通过IC404、IC405后进入MCU，由MCU判定CTC/CDC是否与设置的值匹配，并根据判定结果用AFMUTE来控制音频输出。2、2Tone、5Tone及DTMF 发射；由MCU产生的信号通过提供TX/SP输出音频，并输入到基带处理IC，信号与音频混合后送到VCO。接收：解调出来的信号进入基带处理IC后经滤波送入MCU解码。3、MSK发射：由基带处理IC产生的MSK信号与音频解调信号混合后送到VCO调制。接收：解调IC的MSK输入被放大后送到AK2346进行解调，被解调后的信号送到MCU解码。4、AF发射：来自MIC的语音信号经过放大后送到基带处理IC进行放大、预加重等处理后送到VCO调制。接收：解调出来的音频信号放大后被送到基带处理IC进行放大、去加重等处理后送到音频功放驱动扬声器。基带处理芯片AK2346对信号具有放大、滤波、
