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通信终端

   通信终端作为人们享用不同信息应用(通信业务)的直接工具,承担着为用户提供良好的用户界面、完成所需业务功能和接入通信网络等多方面任务。本章主要讲述不同业务所需的终端类型,以及各类通信终端的组成、简单工作原理等内容。
1、音频通信终端
        音频通信终端是通信系统中应用最为广泛的一类通信终端,它可以是应用于普通电话交换网络PSTN的普通模拟电话机、录音电话机、投币电话机、磁卡电话机、IC卡电话机,也可以是应用于ISDN网络的数字电话机,以及应用于移动通信网的无线手机。此外,具备音频处理能力的计算机在软件支持下,也可完成音频通信终端的功能。
       当人们通过电话进行语音通信时,发话人讲话时的声带振动激励空气产生振动发出声波,声波作用于送话器引起电流变化,产生语音信号。语音信号沿电话线传送到对方受话器,由受话器再将信号电流转换为声波传送到空气中,作用于人耳完成语音通信过程。
        一般来讲,具备最基本功能的电话机是由通话模块、发号模块、振铃模块以及线路接口组成的。目前,大部分电话机为按键式电话机,其发号模块主要包括按键号盘、双音频信号/脉冲信号发生器,其作用是将用户所拨的每一个号码以双音频信号或脉冲串方式发送给电话交换机。振铃模块由音调振铃电路、压电陶瓷振铃器或扬声器组成,其作用是在待机状态下检测电话线上的信号状态,当收到从电话交换机送来的振铃信号时驱动压电陶瓷振铃器或扬声器发出振铃提示音。通话模块由电/声器件组成的受话器、声/电转换器件组成的送话器以及信号放大器构成.其作用是完成发话时话音信号的声电变换、信号放大,以及接收信号的放大和语音信号的电声变换。
2、图形图像通信终端
       传真是目前已被广泛应用的一种图形图像通信业务,它是把纸介质所记录的文字、图表、照片等信息,通过光电扫描方法变为电信号,经公共电话交换网络传输后,在接收端以硬拷贝的方式得到与发端相类似的纸介质信息。
       与视频传输系统类似,要想将一幅保存在纸介质上的文字、图表、照片等信息进行远距离传输,同样需要将其分解成许多微小的像素,并按照一定的顺序将其转换为电信号后经传输线路发送给接收方。与视频传输系统不同的是,传真系统只需对所传文稿扫描传输一次,便可得到所需的硬拷贝,而视频系统则需要对所摄取的景物信息以每秒几十帧的速率连续进行扫描变换才能得到自然连续的显示画面。
       传真机在发送时,将文稿放在发送滚筒上,并在滚筒的带动下向前运动。同时,从光源发出的光照射在文稿上,对应文稿上白色的部分反射的光较强,而对应文稿上黑色的部分反射的光弱,这样利用文稿上的信息完成了对入射光的调制。从文稿反射回来的光线经聚光镜聚焦照射在一条线阵CCD成像器件上,经成像器件的光电转换和串行读出形成电信号。CCD每输出一行电信号,相当于扫描了一行文稿。由于文稿跟随滚筒持续的向前运动,传真机便一行一行地完成了对整篇文稿的扫描变换。CCD输出的电信号经过放大与调制,成为适合于在信道上传输的信号。
       在接收端,将感光记录纸放在接收滚筒上.通过传输信道发来的电信号经放大、解调后加到辉光管上。辉光管所发出的光受信号的调制,光的强弱随电信号的幅度大小而变化。该光线经透镜、光阑在感光纸上形成一个小光点使记录纸感光,由于接收滚筒的转动和光学系统的移动,使光点在记录纸上形成扫描,从而组合成与原文稿相似的复制品。
       目前工作在普通电话交换网并应用最为广泛的三类传真机,是由CCD图像传感器、视频处理电路、电机驱动电路、记录控制电路、编码解码器、系统控制器、调制解调器、网络控制器、操作面板及电源系统等部分组成。
       作为多媒体应用系统中图形、图像、表格等信息的主要输入设备,扫描仪配合打印机、多媒体计算机也可完成图形图像通信终端的功能。扫描仪的技术原理与复印机几乎是相同的。它把图形图像信息转成电子信息形式的数据并转化成二进制形式存储于计算机。根据扫描仪获取图像彩色信息的能力,分为彩色扫描仪和黑白扫描仪。扫描仪技术发展很快,目前绝大部分扫描仪已具备彩色图像扫描输入能力。
       数码相机是近几年来发展较迅速的多媒体信息输入设备,它可以把用户拍摄的图像信息直接输入计算机,借助计算机的网络通信功能完成图像通信。数码相机把静止的影像直接转换为数字数据,存储在内存卡上或磁盘上。数码相机的感光器件是CCD或CMOS,它由半导体材料制成,能把光线转变为电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号。
3、视频通信终端
视频通信终端
      目前,通信系统中使用的主要视频通信终端为各种电视摄像机、多媒体计算机用摄像头、电视接收机、视频监视器以及计算机显示器。
(1)彩色电视摄像机
     彩色摄像机主要是由光学系统、摄像管(或固体成像器件)、视频处理电路,同步信号发生器以及彩色信号编码器组成,如图1所示。 
彩色摄像机组成方框图
图1   彩色摄像机组成方框图
       对广播电视摄像机来说,彩色景物的光像由变焦距镜头摄取,通过中性滤光片(为得到适宜的光通量)和色温滤光片(将不同照明光源的色温转换为摄像机所要求的色温)后进入分色棱镜’被分解为红绿蓝三个基色光像。三基色光分别投射到相应成像器件靶面而转换成电图像。当使用摄像管时,管内电子束在偏转与聚焦系统作用下实现良好的聚焦并扫描靶面,通过输出电路获得符合一定扫描标准的随时间而变化的电视信号;而使用CCD/CMOS成像器件时,由面阵感光元素组成的图像在脉冲电路作用下依行场扫描顺序逐行逐场移位输出电视信号。
       摄像器件输出的电信号一般是十分微弱的(一般只有几毫伏),需经预放器放大,再用进行视频信号的处理。视频信号处理包括电缆校正、黑斑校正、轮廓校正、彩色校正"校正、电平调节、黑色电平调整等等。最后将处理后的红绿蓝三基色信号送给彩色信号编码器,产生全电视复合信号。
(2)多媒体计算机用摄像头
       多媒体计算机用摄像头与彩色摄像机相比其结构简单,但技术指标较低。其光学系统一般使用较为廉价的塑料镜头,成像器件釆用单片CCD或CMOS固体成像器件。按照其信号输出形式,可分为数字摄像头和模拟摄像头两大类。
       模拟摄像头捕捉到的视频信号必须经过视频釆集卡将模拟信号转换成数字模式,并加以压缩后才可以转换到计算机上运用。数字摄像头可以直接捕捉活动影像,然后通过USB或IEEE1394接口传到计算机里,无须另外的视频采集卡。目前电脑摄像头被广泛地运用在视频会议上,或者当成网络摄影机通过互联网或局域网传送视频信号。也可利用它来捕捉静态画面,供多媒体展示或网页设计使用。,
      目前多媒体计算机所用摄像头基本以使用新型数据传输接口的USB数字摄像头为主。使用USB接口的摄像头支持真正的即插即用,当电脑在工作时,插入设备系统会立即汇报,并为其寻找合适的驱动程序;而且,USB摄像头所使用的电源可以直接从主板USB接口中得到,不再需要独立电源转换器;USB接口提供的传输带宽,基本满足了数字视频信号输入的需要。
(3)视频显示终端
       彩色电视接收机、视频监视器以及计算机显示器是目前主要的视频通信接收终端设备。其中,彩色电视接收机主要用来接收显示广播电视信号、有线电视信号以及各种视频播放设 备输出的视频电视信号;视频监视器主要用在各种专业领域,用于视频图像信号的监示,其各项技术性能指标要高于电视接收机,但一般不具备高频电视信号的接收功能(即没有射频信号接口,只有基带视频信号接口);计算机显示器主要用于计算机图形图像的显示,尽管其显示原理同电视接收机基本相同.但由于它没有高频解调和彩色全电视信号解码电路,因此不能直接用来显示电视信号(即无射频信号接口,也无基带混合视频信号接口,只有分量基色信号接口)。计算机显示器在显示分辨率、屏幕刷新速率等方面远高于电视接收机,并工作在逐行扫描状态。
       彩色电视接收机一般是由高频调谐器、中频通道、视频通道、视音频检波、伴音通道、同步扫描电路、显像管、偏转线圈、扬声器以及电源系统构成,如图2所示。从天线和馈线输入的射频电视信号经高频调谐器输出一个固定的中频信号。由高频放大器、混频器和本机振荡器等组成的高频调谐器,主要用来选择所需的电视频道,以获得良好的选择性和灵敏性。中频通道的功能.一是放大中频信号,二是给出所需要的幅频特性以保证接收机的图像和伴音质量。检波器从中频信号中解调出全电视信号,并产生6.5MHz第二声音中频信号。视频通道的作用在于从彩色全电视信号中完成亮度信号与色度信号的分离、色度信号的解调、彩色分量信号的矩阵变换以及视频信号的放大。同步部分完成同步信号的分离、行场扫描的驱动。声音通道实现对伴音信号的鉴频和音频放大。电源部分除了提供所有电路系统的低压供电外,还需供给显像管所需的各种高压电源。
 CRT彩色电视接收机原理
图2   CRT彩色电视接收机原理方框图