本發(fā)明涉及專用無線通信行業(yè)，是一種將有線PTT設(shè)備升級成無線PTT控制方式的一種模塊。

二、

背景技術(shù)：

單兵通信設(shè)備是單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)的重要組成部分，單兵人員可以通過通信設(shè)備接收上級的指令，組員的狀態(tài)位置和戰(zhàn)場的實時態(tài)勢等信息，同時也將自己的位置和其他狀態(tài)信息實時更新到作戰(zhàn)信息網(wǎng)絡(luò)中。讓未來的單兵不再是孤立的個人，而是戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點(diǎn)。

目前主流的單兵通信設(shè)備主要是穿戴式單兵電臺，耳機(jī)話筒組大多采用頭戴式且有降噪功能，PTT(Push To Talk)控制一般采用有線的方式，比較容易實現(xiàn)且可靠，但受到有線連接線纜的影響，其不具備靈活移動和操作的便攜性。

振幅鍵控(Amplitude Shift Keying，縮寫為ASK)是載波的振幅隨著數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進(jìn)制時，則為二進(jìn)制振幅鍵控。二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)信號可以表示成具有一定波形形狀的二進(jìn)制序列(二進(jìn)制數(shù)字基帶信號)與正弦型載波的乘積，通常，二進(jìn)制振幅鍵控信號的產(chǎn)生方法有兩種，一般的模擬幅度調(diào)制方法與數(shù)字鍵控方法實現(xiàn)，2ASK信號的時間波形e2ASK(t)隨二進(jìn)制基帶信號s(t)通斷變化，所以又稱為通斷鍵控信號(On Off Keying，縮寫為OOK)。

三、

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是，在常規(guī)頭戴式耳機(jī)話筒組內(nèi)，通過加裝本發(fā)明的無線PTT模塊，即可將有線PTT控制方式改造成無線PTT控制方式，讓包括單兵便攜的各種終端的PTT控制按鍵可以靈活移動，并適應(yīng)多種安裝和固定要求，有效提高包括單兵成員作戰(zhàn)時武器系統(tǒng)和通信系統(tǒng)同時操作時的方便性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種無線PTT控制方法，無線PTT模塊主要包括發(fā)射模塊和接收模塊兩個部分，收發(fā)模塊間的無線傳輸采用OOK調(diào)制方式，工作載波頻率為315MHz；無線PTT按鍵控制著所有發(fā)射器有源電路的供電，只有在無線PTT按鍵按下時，有源電路才接通電源并啟動工作，此時編碼芯片開始輸出由編碼位設(shè)定好的特定0、1數(shù)字信號序列，可以設(shè)置8位或10位長度編碼，實現(xiàn)256或1024個不同的編碼序列。由于發(fā)射器模塊是一個由鋰電池供電的無線信號發(fā)射裝置，因此選用OOK調(diào)制方式， 該調(diào)制方式在發(fā)射“0”時，發(fā)射電路是不發(fā)射信號的，可以非常有效的節(jié)省電池電量，延長發(fā)射器的工作時間和使用壽命。

射頻發(fā)射電路是基于315MHz聲表諧振器(SAW)的振蕩發(fā)射電路。

發(fā)射器或發(fā)射模塊：無線PTT按鍵控制著所有發(fā)射器有源電路的供電，只有在無線PTT按鍵按下時，有源電路才接通電源并啟動工作，此時編碼芯片開始輸出由編碼位設(shè)定好的特定0、1數(shù)字信號序列，可以設(shè)置8位或10位長度編碼，實現(xiàn)256或1024個不同的編碼序列。

接收器或接收模塊：PCB天線是基于射頻接收芯片經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的PCB螺旋天線，由16圈螺旋結(jié)構(gòu)組成4mm×30mm的矩形空間，在基板的兩面分別用寬度為1mm的金屬導(dǎo)線連接，單層并行印制線的間距約為1.9253mm，導(dǎo)線兩端分別通過金屬化過孔，實現(xiàn)雙面導(dǎo)線的電氣連接，構(gòu)成完整的PCB螺旋天線，PCB設(shè)計的詳細(xì)外形尺寸，其具有較小的外形尺寸和良好的全向性，加入接收前端電容和電感匹配網(wǎng)絡(luò)后，在315MHz工作頻率內(nèi)具有最優(yōu)的天線增益，可以進(jìn)一步提高接收模塊的接收靈敏度。

接收電路，由專用的ASK/OOK接收機(jī)芯片MICRF220構(gòu)成；信號輸入輸出接口，主要包括模塊供電電源輸入和接收模塊收到的PTT控制信號輸出，PCB上設(shè)有天線凈空區(qū)，該區(qū)域同發(fā)射模塊一樣，所有信號層都不能放置器件或覆銅，以利于天線的有效輻射，提高天線的發(fā)射效率。

有益效果：通過加裝本發(fā)明的無線PTT模塊，即可將有線PTT控制方式改造成無線PTT控制方式，不會誤觸發(fā)終端設(shè)備的工作狀態(tài)；電源電路為寬輸入范圍、低壓差的LDO降壓芯片，且PCB天線凈空區(qū)，以利于天線的有效輻射，提高天線的發(fā)射效率；讓包括單兵便攜的各種終端的PTT控制按鍵可以靈活移動，并適應(yīng)多種安裝和固定要求，有效提高包括單兵成員作戰(zhàn)時武器系統(tǒng)和通信系統(tǒng)同時操作時的方便性。

四、附圖說明

圖1為無線PTT發(fā)射模塊電路框圖；

圖2為無線PTT發(fā)射OOK信號示意圖；

圖3為無線PTT接收模塊電路框圖；

圖4為無線PTT發(fā)射模塊內(nèi)部PCB示意圖；

圖5為無線PTT發(fā)射模塊外形示意圖；

圖6為無線PTT接收模塊PCB示意圖；

圖7為有線PTT耳機(jī)話筒組與電臺連線示意圖；

圖8為有線PTT無線化改造示意圖。

圖9為無線PTT收發(fā)模塊工作示意圖。

五、具體實施方式

圖中標(biāo)號：外殼1、鋰電池2、電源電路2-1、綁帶槽3、綁帶3-1、PTT按鍵4、編碼位5、印制板6、凈空區(qū)7、PCB天線8。接收電路9、信號接口10、頭戴11、耳機(jī)12、麥克風(fēng)13、有線PTT盒14、航空插頭15、單兵通信終端16、接耳機(jī)17、接收模塊18、有線PTT19、無線PTT20、音頻信號21、接電臺22、PCB天線8、發(fā)射模塊23。

發(fā)射器或發(fā)射模塊：圖1是發(fā)射模塊電路框圖，由圖可見無線PTT按鍵控制著所有發(fā)射器有源電路的供電，只有在無線PTT按鍵按下時，有源電路才接通電源并啟動工作，此時編碼芯片開始輸出由編碼位設(shè)定好的特定0、1數(shù)字信號序列，可以設(shè)置8位或10位長度編碼，實現(xiàn)256或1024個不同的編碼序列。如圖2中②是8位編碼序列信號波形，數(shù)字信號輸出給射頻發(fā)射電路，激勵其輸出如圖2中③的OOK調(diào)制信號。射頻發(fā)射電路是基于315MHz聲表諧振器(SAW)的振蕩發(fā)射電路，由于聲表諧振器具有很高的穩(wěn)頻特性，因此其發(fā)射的射頻信號具有極高的頻率穩(wěn)定度，當(dāng)編碼芯片輸出0時，發(fā)射電路無振蕩輸出，電路基本不消耗能量；當(dāng)編碼芯片輸出1時，發(fā)射電路開始工作，發(fā)射315MHz的單載波射頻信號并通過天線輻射出去。

圖4和圖5分別是發(fā)射模塊內(nèi)部PCB和外形示意圖，圖4中：

①是塑料外殼，外形長寬高為50mm×40mm×20mm，比較小巧，方面攜帶，具有IP68級別的防塵、防水標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)室外惡劣環(huán)境下使用；

②是高能量密度的鋰離子電池，其標(biāo)稱輸出電壓3.6V，額定容量為1.10Ah，工作穩(wěn)定范圍-60℃～+85℃，基本滿足全壽命下的電量供應(yīng)和環(huán)境要求；

③是發(fā)射模塊的塑料殼綁帶槽，用于固定捆綁帶，可以通過捆綁帶把發(fā)射模塊固定在手臂或槍械等方便操作的身體部位和物體中，可以靈活操作且不易脫落；

④是內(nèi)部PTT按鍵，外殼中間的硅膠PTT按鍵傳導(dǎo)到此，通過按下和松開實現(xiàn)無線PTT的觸發(fā)控制；

⑤是發(fā)射模塊的編碼位，通過此設(shè)置每組收發(fā)模塊的特定編碼波形，避免各組收發(fā)信號間誤觸發(fā)；

⑥是發(fā)射模塊印制板，外形長寬尺寸為30mm×25mm，底部通過塑料支撐固定，頂 部通過膠水固定在塑料殼內(nèi)；

⑦是PCB天線凈空區(qū)，該區(qū)域所有信號層都不能放置器件或覆銅，以利于天線的有效輻射，提高天線的發(fā)射效率；

⑧是PCB天線，該天線設(shè)計采用四分之一波長曲折線設(shè)計，是一種全向型天線，并非是最優(yōu)的天線設(shè)計方式，主要因為其占用PCB板面積小，模塊又無需輻射太大的發(fā)射信號，還可以降低對其他通信設(shè)備的干擾。

接收器或接收模塊

圖3是接收模塊的電路框圖，模塊的有源電路供電由通信終端設(shè)備提供，通過一片寬輸入范圍、低壓差的LDO降壓芯片輸出，以適應(yīng)不同的輸入電壓情況。接收模塊通過天線接收到空間輻射的315MHz頻率OOK調(diào)制信號，當(dāng)其在接收電路靈敏度范圍內(nèi)時，輸出相應(yīng)的0、1數(shù)字信號序列給解碼芯片，解碼芯片通過將接收的信號序列與本地端的編碼位信息比對，當(dāng)序列碼形不同時，無PTT信號輸出，當(dāng)序列比對碼形相同時，即輸出PTT信號給通信終端設(shè)備，控制其進(jìn)入發(fā)射工作狀態(tài)。

圖6是接收模塊PCB示意圖，圖中：

①是PCB天線，該天線是基于射頻接收芯片經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的PCB螺旋天線，具有較小的外形尺寸和良好的全向性，加入接收前端電容和電感匹配網(wǎng)絡(luò)后，在315MHz工作頻率內(nèi)具有最優(yōu)的天線增益，進(jìn)一步提高了接收模塊的接收靈敏度。該天線由16圈螺旋構(gòu)成，在基板的兩面用寬度一致的金屬導(dǎo)線連接，導(dǎo)線兩端分別通過金屬化過孔，實現(xiàn)雙面導(dǎo)線的電氣連接，構(gòu)成完整的PCB螺旋天線；

②是接收電路，由專用的ASK/OOK接收機(jī)芯片MICRF220和外圍電路構(gòu)成，其具有-110dBm的接收靈敏度，僅4.3mA的工作電流消耗，非常適合于手持終端設(shè)備低功耗的要求；

③是信號輸入輸出接口，主要包括模塊供電電源輸入和接收模塊收到的PTT控制信號輸出，其它有線PTT和音頻信號也可以通過空腳焊盤進(jìn)行轉(zhuǎn)接；

④是PCB天線凈空區(qū)，該區(qū)域同發(fā)射模塊一樣，所有信號層都不能放置器件或覆銅，以利于天線的有效輻射，提高天線的發(fā)射效率；

⑤是接收模塊的編碼位，通過此設(shè)置每個接收模塊的特定編碼波形，這樣即使收到其它組的發(fā)射模塊信號，也不能輸出PTT控制信號，不會誤觸發(fā)終端設(shè)備的工作狀態(tài)；

⑥是電源電路，主要由寬輸入范圍、低壓差的LDO降壓芯片構(gòu)成，以適應(yīng)各種終 端設(shè)備不同的輸入電壓，也對電源進(jìn)行進(jìn)一步濾波和隔離。避免通過電源通路對終端設(shè)備形成相互影響和干擾；

⑦是PCB天線凈空區(qū)，該區(qū)域所有信號層都不能放置器件或覆銅，以利于天線的有效輻射，提高天線的發(fā)射效率；

⑧是接收模塊印制板，外形長寬尺寸為35mm×21mm，比較小巧，方面安裝。

通常單兵電臺終端都采用有線頭戴式耳機(jī)話筒組和有線PTT控制盒的方式，如圖7所示，圖7中：

①是頭戴，用于把耳機(jī)和麥克風(fēng)固定在頭部，常用的有金屬硬式和網(wǎng)帽軟式，在機(jī)載和車載等環(huán)境用金屬硬式較多，單兵戶外作戰(zhàn)時多用網(wǎng)帽軟式，更加輕便也不易脫落；

②是600Ω高阻耳機(jī)，主要有單耳式和雙耳式兩種結(jié)構(gòu)，單兵成員在戶外作戰(zhàn)時，一般使用單耳機(jī)結(jié)構(gòu)；

③是麥克風(fēng)，具有較高的靈敏度和一定的降噪功能；

④是有線PTT按鍵，使用時通過按壓該鍵，實現(xiàn)對電臺的收發(fā)狀態(tài)控制；

⑤是有線PTT盒，具有一定的三防性能，主要用于多股信號電纜的固定和互聯(lián)，以及有線PTT開關(guān)的安裝和電纜連接；

⑥是航空插頭，和電臺航空插座連接后，具有優(yōu)秀的防水性能，是外部數(shù)據(jù)、音頻、PTT信號的主要輸入輸出接口；

⑦是單兵通信終端，主要用于傳輸數(shù)據(jù)和語音等信息，是單兵作戰(zhàn)成員的重要通信設(shè)備。

如圖7的有線PTT控制方式中，PTT按鍵受制于多股互聯(lián)線纜的影響，很難任意固定在手臂或槍械等設(shè)備中，安裝固定后也會很大的影響到手臂和武器系統(tǒng)的操作靈活性，很難實現(xiàn)良好可靠的用戶體驗，通過加裝本發(fā)明的無線PTT模塊后，即可將有線PTT控制方式改造成無線PTT控制方式，讓單兵便攜終端的PTT控制按鍵可以靈活移動，并適應(yīng)多種安裝和固定要求，有效提高單兵成員作戰(zhàn)時武器系統(tǒng)和通信系統(tǒng)同時操作時的方便性。

無線PTT接收模塊的改造方式如圖8所示，在原有有線PTT接線盒的基礎(chǔ)上，通過安裝無線PTT接收模塊印制板，連接PTT信號電纜，即可實現(xiàn)有線到無線的升級，同時有線PTT控制信號電纜也可以與無線PTT控制信號共聯(lián)，實現(xiàn)有線和無線同時有效工作的方式。圖8中：

①是接耳機(jī)話筒組音頻信號電纜；

②是有線PTT塑料外殼；

③無線PTT接收模塊；

④是有線PTT按鍵；

⑤是無線PTT信號電纜，通過該電纜將PTT信號傳輸給電臺，實現(xiàn)對電臺的收發(fā)控制；

⑥是音頻信號電纜，是耳機(jī)話筒組收發(fā)音頻信號傳輸通路；

⑦是接收模塊PCB螺旋天線；

⑧是接電臺信號電路，內(nèi)部包含了收發(fā)音頻信號和PTT控制信號。

圖9是無線PTT收發(fā)模塊工作時的示意圖，當(dāng)同一組收發(fā)模塊在有效的工作距離內(nèi)，發(fā)射模塊被按下PTT按鍵時，315MHz頻率OOK調(diào)制信號通過空間無線信道傳輸給接收模塊，接收模塊經(jīng)過射頻信號調(diào)理和解碼后，發(fā)現(xiàn)為同一編碼序列時即輸出PTT控制信號，此時麥克風(fēng)接收的話音和PTT信號一起通過航插線纜傳輸給電臺，讓其處于話音發(fā)射狀態(tài)，實現(xiàn)話音的輸出和對講。當(dāng)電臺在接收狀態(tài)時，信號的傳輸狀態(tài)與改造前相同，直接通過線纜傳輸給耳機(jī)。

通過改裝原有有線耳機(jī)話筒組并測試后，其無線控制信號可以在2米的范圍內(nèi)有效工作，因其功率小，作用距離短，不會對其他無線通信終端造成干擾，無線PTT的激活識別概率不低于98％，滿足系統(tǒng)的技術(shù)要求。