專利名稱：光電話中捕捉編碼信號同步頭的電路的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光電測量領域，提供一種光電話中捕捉編碼信號同步頭的電路。
技術背景在光電話中，為了能實現(xiàn)雙機或多機通話，通常采用脈沖編碼的方法，發(fā)送端將語音信號轉換成脈沖編碼信號PCM并連同同步頭(同步頭信號在語音編碼信號的前面，同步頭的寬度與脈沖編碼信號PCM碼的位寬相同)發(fā)送到接收端，接收端通過檢測同步頭信號將脈沖編碼還原成語音信號，從而實現(xiàn)雙機通話，為了通話的可靠性，通常采用鎖相環(huán)的方法來捕捉編碼信號的同步頭，這樣電路中就必須有鑒相器、壓控振蕩器等電路單元，電路復雜，調試難度大，重要的是鎖相環(huán)的捕捉帶受環(huán)境溫度的影響大，尤其對于軍用電子設備，要求在-25℃～55℃溫度范圍內(nèi)能正常工作，一般的鎖相環(huán)電路是很難實現(xiàn)的，當然也可以將鎖相環(huán)部分放在恒溫箱中，但這樣做，不但增加了體積與重量，而且設計也復雜，成本很高。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種電路設計簡單，調試難度低，同步頭信號的捕捉受環(huán)境溫度的影響不大的光電話中捕捉編碼信號同步頭的電路。
本實用新型所提供的光電話中捕捉編碼信號同步頭的電路技術方案如下由高速采樣電路、同步頭寬度計算電路、同步頭分離電路和復位信號產(chǎn)生電路組成，由高速采樣電路以主機時鐘的速度對編碼信號rcv進行采樣，捕捉編碼信號同步頭；由同步頭寬度計算電路對采樣時鐘信號周期計數(shù)，確定同步頭的寬度，當對采樣時鐘信號周期的計數(shù)值等于設定值時，輸出控制信號使同步頭分離電路工作，將同步頭信號從語音信號中分離出去，同步頭信號分離后由復位信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生復位信號使電路中的觸發(fā)器與計數(shù)器復位，以便捕捉下一個同步頭信號。
本實用新型中的高速采樣電路由移位寄存器D0和與門電路D3A、D6A、D觸發(fā)器D4A組成，由移位寄存器D0中的m個D觸發(fā)器以主機時鐘的速度對編碼信號rcv進行采樣，m≥4，編碼信號rcv從移位寄存器D0的數(shù)據(jù)輸入端輸入，其中m個采樣D觸發(fā)器的輸出信號送至與門電路D3A、D6A相與后，其輸出信號進入D觸發(fā)器D4A的時鐘信號端，由D觸發(fā)器D4A向同步頭寬度計算電路輸出電平信號，當采樣電平連續(xù)四次以上都為高電平，則判定已捕捉到編碼信號的同步頭，由D觸發(fā)器D4A向同步頭寬度計算電路輸出高電平控制信號。
本實用新型中的同步頭寬度計算電路由與門D3B、非門D8B、鎖存器D2、計數(shù)器D10A和比較器D1組成，高速采樣電路中的輸出信號與采樣時鐘信號經(jīng)與門D3B相與、非門D8B倒相后，從計數(shù)器D10A的時鐘信號輸入端輸入，對采樣時鐘信號周期計數(shù)，鎖存器D2與計數(shù)器D10A的輸出信號進入比較器D1的輸入端，經(jīng)比較器D1比較后輸出控制電平信號，當高速采樣電路中輸出高電平信號時，與門D3B允許時鐘clk通過與門D3B加載到D10A的時鐘端，當對時鐘信號周期的計數(shù)值等于鎖存器D2的設定值時，比較器D1輸出高電平控制信號。
本實用新型中的同步頭信號分離電路由觸發(fā)器D5B、異或門D7A、與門D3C組成，觸發(fā)器D5B的時鐘信號端與同步頭寬度計算電路的輸出端相接，其輸出信號與高速采樣電路中移位寄存器D0中的第二個D觸發(fā)器的輸出信號進入異或門D7A異或后，輸出同步頭信號；觸發(fā)器D5B的輸出與編碼信號rcv進入與門D3C相與后，輸出不含同步頭的語音編碼信號。
本實用新型中的復位信號產(chǎn)生電路由觸發(fā)器D4B、D5A、異或門D7B及非門D8A組成，觸發(fā)器D4B的數(shù)據(jù)輸入端與同步頭信號分離電路中觸發(fā)器D5B的輸出相接，由觸發(fā)器D4B、D5A的輸出經(jīng)異或門D7B異或、通過非門D8A倒相，向高速采樣電路、同步頭寬度計算電路、同步頭分離電路中的觸發(fā)器、計數(shù)器輸出一個很窄的復位脈沖，用于復位所有觸發(fā)器及計數(shù)器，以便捕捉下一個同步頭信號。
上述的高速采樣電路、同步頭寬度計算電路、同步頭分離電路和復位信號產(chǎn)生電路可由分離器件組裝實現(xiàn)，也可采用可編程器件中的邏輯資源實現(xiàn)。
由于在光電話中，語音編碼芯片對語音的采樣周期一般為126us左右，，當主機時鐘周期為100ns時，編碼芯片對語音的采樣周期為128us，編碼信號PCM碼的位寬為2us，同步頭的寬度與編碼信號PCM碼的位寬相同，本實用新型利用高密度數(shù)字采樣技術，從編碼信號中捕捉編碼同步頭信號并提取語音信號。工作原理是用以主機時鐘的速度采樣編碼信號(采樣時鐘的頻率越高，則對同步頭的捕捉越準確，為了提高其準確性，要求采樣周期的周期要求要遠小于同步頭的寬度，一般要求小于其1/20)，若高速采樣電路中的觸發(fā)器連續(xù)m次(m視具體情況可適當調節(jié)，一般取4≤m≤10)采樣電平都為高電平，則判定已采樣到信號的同步頭，這就排除了信號中噪聲或毛刺的影響。這時由同步頭寬度計算電路對采樣時鐘信號的周期計數(shù)，當計數(shù)值等于設定值時，同步頭寬度計算電路輸出高電平控制信號，使同步頭分離電路工作，將同步頭信號從編碼信號中分離出去。
本實用新型所提供的光電話中捕捉編碼信號同步頭的電路，由于采用了高密度數(shù)字采樣技術，同步頭信號的捕捉受環(huán)境溫度的影響不大，因此，避免了采用鎖相環(huán)時在低溫、高溫失鎖的可能。保證了電路工作的可靠性。由于采用了數(shù)字電路，電路設計簡單、調試方便，一旦設計通過，則不需要調試，尤其適于大批量生產(chǎn)。由于高密度采樣與信號的同步頭及脈沖編碼在時間上是相關的，因此，大大避免了電路噪聲對脈沖編碼的影響，提高了話音質量。同時，由于采用了高密度采樣技術替代鎖相環(huán)電路的鑒相器、壓控振蕩器(VCO)及周邊電路，降低了成本與電路功耗。
本實用新型提供的光電話中捕捉編碼信號同步頭的電路，具有電路設計簡單，調試難度低，同步頭信號的捕捉受環(huán)境溫度的影響不大，可靠性高，電路成本與功耗均低，語音質量好的優(yōu)點。
圖1為本實用新型所提供的在光電話中捕捉信號同步頭電路的原理方框圖；圖2為本實用新型所提供的在光電話中捕捉信號同步頭電路的一個實施例的電路原理圖；圖3為高密度采樣信號同步頭的波形圖。
圖2中D0為移位寄存器，D1為比較器，D2為鎖存器，D3A、D3B、D3C、D6A為與門；D4A、D4B、D5A、D5B為觸發(fā)器；D7A、D7B為異或門；D10A為計數(shù)器。D8A、D8B為非門。圖3中波形(1)為輸入的PCM編碼信號(rcv)，周期為128us；(2)為取樣時鐘(clk)，周期為100ns；波形(3)為從輸入信號波形(1)中捕捉并復原出的同步頭信號(sync)；波形(4)為從輸入信號波形(1)中提取的語音PCM碼(pcm_detected)；波形(5)為光電話中一個完整的通信編碼信號，其周期為128us，共64個位寬，其中同步頭1位，語音編碼8位，其余空。
具體實施方式
以下結合附圖說明實用新型的實施圖2為本實用新型所提供的光電話中捕捉編碼信號同步頭電路一個實施例的電路原理圖。圖中由移位寄存器D0和與門電路D3A、D6A、D觸發(fā)器D4A組成高速采樣電路，移位寄存器D0采用741S164，由其內(nèi)的m個觸發(fā)器以主機時鐘的速度對編碼信號采樣，本實施例中m＝4，當m值較大時，可采用兩個以上移位寄存器級連，如m值較大時，將m個采樣D觸發(fā)器的輸出信號相與(若與門電路D3A、D6A不夠用時)，也可再級連與門電路。由鎖存器D2、計數(shù)器D10A和比較器D1組成同步頭寬度計算電路，由計數(shù)器對采樣時鐘周期計數(shù)，當計數(shù)值等于鎖存器D2的設置值時(本實施例中由光電話主機通過接口電路將鎖存器D2的數(shù)據(jù)設置為15，就二進制而言，數(shù)值從0000-1111，表示16個數(shù))，比較器D1輸出高電平。由觸發(fā)器D5B、異或門D7A、與門D3C組成同步頭信號分離電路，比較器D1輸出的高電平信號將觸發(fā)器D5B的輸出置為高電平，并與移位寄存器中第二個采樣觸發(fā)器的輸出信號經(jīng)異或門D7A異或后輸出，此輸出信號即為同步頭信號，這時已將同步頭信號分離出去，(4+16)×100ns＝2us。觸發(fā)器D5B的輸出與編碼信號rcv經(jīng)與門D3C相與后，輸出的信號即為提取出的不含同步頭的語音編碼信號。本實施例中觸發(fā)器D4A、D4B、D5A、D5B采用74ls74，與門D3A、D3B、D3C采用74LS08，與門D6A采用74LS15，非門D8A、D8B采用74LS04。異或門D7A、D7B采用74LS86，比較器D1采用74LS85，鎖存器D2采用74LS77型4D鎖存器，計數(shù)器D10A采用74LS393四位計數(shù)器。本實用新型可按照圖2中所示電路圖采用分離器件組裝而成，也采用可編程器件實現(xiàn)，如用可編程芯片XC3256，其具體過程如下(1)設計輸入利用可編程邏輯電路芯片的開發(fā)平臺，建立一個工程并將原理圖輸入。
(2)編譯(邏輯綜合)原理圖輸入完畢后，點擊編譯按鈕，則開發(fā)系統(tǒng)對上述設計進行編譯并檢查語法錯誤，如無誤則編譯通過，否則將給出錯誤指示。
(3)仿真利用可編程邏輯電路芯片的開發(fā)系統(tǒng)可以對上述設計進行仿真，以驗證設計結果是否正確。
(4)編程芯片將上述編譯產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流文件對可編程邏輯電路芯片進行編程，編程結束無誤后即可使用。
權利要求1.一種光電話中捕捉編碼信號同步頭的電路，其特征在于由高速采樣電路、同步頭寬度計算電路、同步頭分離電路和復位信號產(chǎn)生電路組成，由高速采樣電路以主機時鐘的速度對編碼信號(rcv)進行采樣，捕捉編碼信號同步頭，由同步頭寬度計算電路通過對采樣時鐘信號的周期進行計數(shù)，確定同步頭的寬度，當對時鐘信號周期的計數(shù)值等于設定值時，輸出控制信號使同步頭分離電路工作，將同步頭信號從語音信號中分離出去，同步頭信號分離后由復位信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生復位信號使電路中的觸發(fā)器與計數(shù)器復位，以便捕捉下一個同步頭信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的光電話中捕捉編碼信號同步頭的電路，其特征在于所述高速采樣電路由移位寄存器(D0)和與門電路(D3A、D6A)、D觸發(fā)器(D4A)組成，由移位寄存器(D0)中的m個D觸發(fā)器以主機時鐘的速度對編碼信號(rcv)進行采樣，m≥4，編碼信號(rcv)從移位寄存器(D0)的數(shù)據(jù)輸入端輸入，其中m個采樣D觸發(fā)器的輸出信號送至與門電路(D3A、D6A)相與后，其輸出信號進入 D觸發(fā)器(D4A)的時鐘信號端，由D觸發(fā)器(D4A)向同步頭寬度計算電路輸出高電平控制信號。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的光電話中捕捉編碼信號同步頭的電路，其特征在于所述同步頭寬度計算電路由與門(D3B)、非門(D8B)、鎖存器(D2)、計數(shù)器(D10A)和比較器(D1)組成，高速采樣電路中的輸出信號與采樣時鐘信號經(jīng)與門(D3B)相與、非門(D8B)倒相后，從計數(shù)器(D10A)的時鐘信號輸入端輸入，鎖存器(D2)與計數(shù)器(D10A)的輸出信號進入比較器(D1)的輸入端，經(jīng)比較器(D1)比較后向同步頭分離電路輸出控制電平信號。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的光電話中捕捉編碼信號同步頭的電路，其特征在于所述的同步頭信號分離電路由觸發(fā)器(D5B)、異或門(D7A)、與門(D3C)組成，觸發(fā)器(D5B)的時鐘信號端與同步頭寬度計算電路的輸出端相接，其輸出信號與高速采樣電路中移位寄存器(D0)中的第二個D觸發(fā)器的輸出信號進入異或門(D7A)異或后，輸出同步頭信號；觸發(fā)器(D5B)的輸出與編碼信號(rcv)進入與門(D3C)相與后輸出不含同步頭的語音編碼信號。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的光電話中捕捉編碼信號同步頭的電路，其特征在于所述的復位信號產(chǎn)生電路由觸發(fā)器(D4B、D5A)、異或門(D7B)及非門(D8A)組成，觸發(fā)器(D4B)的數(shù)據(jù)輸入端與同步頭信號分離電路相接，由觸發(fā)器(D4B、D5A)、的輸出經(jīng)異或門(D7B)后，通過非門(D8A)向高速采樣電路、同步頭寬度計算電路、同步頭分離電路輸出復位信號。
6.根據(jù)權利要求2、3、4、5中所述的光電話中捕捉編碼信號同步頭的電路，其特征在于所述的高速采樣電路、同步頭寬度計算電路、同步頭分離電路和復位信號產(chǎn)生電路可由分離器件組裝實現(xiàn)，也可采用可編程器件實現(xiàn)。
專利摘要本實用新型屬于光電測量領域，提供一種光電話中捕捉編碼信號同步頭的電路。該電路由高速采樣電路、同步頭寬度計算電路、同步頭分離電路和復位信號產(chǎn)生電路組成，由高速采樣電路以主機時鐘的速度對編碼信號(rcv)進行采樣，捕捉編碼信號同步頭；由同步頭寬度計算電路對采樣時鐘信號周期計數(shù)，確定同步頭的寬度，當對時鐘信號周期的計數(shù)值等于設定值時，輸出控制信號使同步頭分離電路工作，將同步頭信號從語音信號中分離出去，同步頭信號分離后，由復位信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生復位信號使電路中的觸發(fā)器與計數(shù)器復位，以便捕捉下一個同步頭信號。該電路具有可靠性高、話音質量高、調試方便及成本低、功耗低的優(yōu)點。
文檔編號H04M3/22GK2641943SQ03271430
公開日2004年9月15日 申請日期2003年8月15日 優(yōu)先權日2003年8月15日
發(fā)明者閻繼送, 王峻寧 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所