一种基于智能分合电路的天线音频复合同轴屏蔽导线的制作方法

本发明涉及通信与音频传输，具体涉及一种基于智能分合电路的天线音频复合同轴屏蔽导线，用于对讲机系统中天线功能与音频传输功能的集成。

背景技术：

1、对讲机作为一种广泛使用的无线通信设备，在安保、施工、应急救援、户外活动等领域具有不可替代的作用。传统对讲机在使用外接耳机时，需要同时连接天线线和耳机线两条独立的线缆，其中天线线负责射频信号的收发，耳机线负责音频信号的传输。这种分离式的线缆配置导致外接配线结构复杂、线缆数量多，在使用过程中容易发生缠绕和牵绊，影响用户的操作便利性和通信体验。

2、为简化对讲机外接配线结构，现有技术中提出了将耳机线与天线功能集成的技术方案。日本索尼株式会社提出的耳机天线技术（cn200480005195.3）采用平衡-不平衡转换器与加感线圈的组合，使音频/高频双功能信号线同时承担天线接收和音频传输的双重功能。该方案在耳机线与天线之间设置了复杂的分离叠加电路，通过加感线圈实现频率选择性阻抗变化。另一项耳机天线技术（cn200610064769）采用同轴电缆的芯电线与屏蔽线路配合构成天线，并设置分离叠加电路部分，利用高频扼流圈和片状电容器实现射频信号与音频信号的分离与叠加。

3、上述现有技术虽然实现了耳机线与天线功能的集成，但存在以下不足：

4、1.分离叠加电路结构复杂，需要使用多个高频扼流圈和电容器件，增加了电路体积和成本。

5、2.信号分离依赖多个分立元件的组合，各元件之间的参数匹配要求严格，温度漂移和元件老化容易导致分离性能下降。

6、3.天线功能与音频传输功能在物理路径上并未实现真正的复用，而是通过电路层面的叠加与分离来实现，信号路径中存在额外的插入损耗。

7、4.现有方案中同轴电缆的外导体屏蔽层始终固定接地，仅作为电磁屏蔽结构使用，未考虑其在高频与音频双模工作状态下承担不同功能角色的可能性。

8、针对上述问题，本发明提出一种基于智能分合电路的天线音频复合同轴屏蔽导线，通过同轴屏蔽线的双导体物理分流与智能分合电路的频率选择性分离的协同配合，实现天线与耳机线的功能二合一，同时消除高频信号与音频信号之间的相互干扰。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于智能分合电路的天线音频复合同轴屏蔽导线，以解决现有技术中对讲机外接配线结构复杂、天线与耳机线分离设置导致线缆数量多、以及现有集成方案电路复杂且信号分离性能不足的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于智能分合电路的天线音频复合同轴屏蔽导线，包括同轴屏蔽复合导线和智能分合电路。同轴屏蔽复合导线具有内导体、包覆于内导体外周的绝缘层、包覆于绝缘层外周的外导体屏蔽层以及包覆于外导体屏蔽层外周的外护套。外导体屏蔽层作为对讲机天线的高频信号传输与辐射通道，内导体作为耳机喇叭的音频信号传输通道，外导体屏蔽层在音频传输状态下还作为音频信号的接地回路。智能分合电路连接于同轴屏蔽复合导线的第一端，包括高频信号通道、音频信号通道以及信号分离模块。信号分离模块分别与高频信号通道和音频信号通道连接。

4、信号分离模块实时检测外导体屏蔽层中传输信号的频率特征，根据频率特征将高频信号动态路由至高频信号通道、将音频信号动态路由至音频信号通道，使外导体屏蔽层在高频信号状态下作为天线辐射体工作、在音频信号状态下作为音频接地回路工作。

5、外导体屏蔽层通过切换开关分别与对讲机射频地和音频地连接，对讲机射频地与音频地相互独立设置。在高频状态下，切换开关将外导体屏蔽层切换至与对讲机射频地连接，使外导体屏蔽层作为天线接地参考面；在音频状态下，切换开关将外导体屏蔽层切换至与对讲机音频地连接，使外导体屏蔽层作为音频信号接地回路。

6、信号分离模块包括高通滤波单元和低通滤波单元。高通滤波单元的输入端与外导体屏蔽层连接，输出端与高频信号通道连接；低通滤波单元的输入端与内导体连接，输出端与音频信号通道连接。高通滤波单元由串联电容与并联电感构成，其截止频率设定于对讲机工作频段的下限频率与音频信号最高频率之间。低通滤波单元由串联电感与并联电容构成，其截止频率设定于音频信号最高频率与对讲机工作频段的下限频率之间。通过高通滤波单元与低通滤波单元的协同工作，高频信号被导向高频信号通道，音频信号被导向音频信号通道，两路信号在不同导体上实现物理分离。

7、智能分合电路还包括阻抗匹配单元，阻抗匹配单元连接于信号分离模块与高频信号通道之间。阻抗匹配单元将对讲机射频端的输出阻抗转换为与同轴屏蔽复合导线的特性阻抗相匹配的阻抗值。阻抗匹配单元为π型电阻衰减网络或l型lc匹配网络，阻抗匹配单元的输入阻抗与对讲机射频端的输出阻抗相等，阻抗匹配单元的输出阻抗与同轴屏蔽复合导线的特性阻抗相等。通过阻抗匹配单元的设置，确保高频信号在传输过程中的反射损耗最小化，保证天线辐射效率。

8、智能分合电路还包括音频隔离单元，音频隔离单元连接于信号分离模块与音频信号通道之间。音频隔离单元抑制音频信号通道中的高频残余分量。音频隔离单元为共模扼流圈或铁氧体磁珠，音频隔离单元在音频频段呈现低阻抗，在对讲机工作频段呈现高阻抗。音频隔离单元进一步滤除可能泄漏至音频通道的高频残余信号，确保音频信号不受高频干扰。

9、同轴屏蔽复合导线的第二端连接有type-c插口。type-c插口包括cc1引脚、cc2引脚、d+引脚、d-引脚、vbus引脚和gnd引脚。内导体与d+引脚和d-引脚中的至少一个连接，外导体屏蔽层与gnd引脚连接，gnd引脚通过隔离元件与对讲机pcb线路板地连接。外导体屏蔽层在音频传输状态下作为音频信号的接地回路，在高频传输状态下作为天线辐射体的接地参考面，实现屏蔽层的双模复用。

10、同轴屏蔽复合导线的长度设定为对讲机工作频段中心频率对应波长的四分之一整数倍，使同轴屏蔽复合导线在对讲机工作频段内呈现谐振天线特性。通过长度设定，同轴屏蔽复合导线在对讲机工作频段内形成驻波分布，外导体屏蔽层上的电流分布满足天线辐射条件，实现天线功能。

11、智能分合电路集成于对讲机的type-c插口电路板或外接适配器中。智能分合电路的电源由对讲机内部供电电路提供。当智能分合电路集成于外接适配器中时，适配器通过对讲机的type-c插口与对讲机连接，适配器内部集成信号分离模块、阻抗匹配单元和音频隔离单元，外接适配器的一端与同轴屏蔽复合导线连接，另一端与对讲机的type-c插口连接。

12、本发明所述的智能分合电路在执行信号传输时，依据以下工作方法实现高频信号与音频信号的路径动态切换：

13、步骤s1，信号检测步骤：智能分合电路通过信号分离模块中的频率检测子单元对外导体屏蔽层上传输信号的频率特征进行实时检测。当对讲机射频端有信号输出时，信号分离模块检测到信号频率处于对讲机工作频段范围内，判定为高频信号；当对讲机音频电路有信号输出时，信号分离模块检测到信号频率处于音频频段范围内，判定为音频信号。

14、步骤s2，路径选择步骤：当信号分离模块判定信号为高频信号时，高通滤波单元导通，低通滤波单元截止，高频信号经高通滤波单元进入高频信号通道，经阻抗匹配单元进行阻抗变换后传输至对讲机射频端。当信号分离模块判定信号为音频信号时，低通滤波单元导通，高通滤波单元截止，音频信号经低通滤波单元进入音频信号通道，经音频隔离单元滤除高频残余分量后传输至耳机喇叭。

15、步骤s3，屏蔽层切换步骤：智能分合电路根据当前工作状态，通过开关控制子单元同步控制外导体屏蔽层的接地连接方式。在高频状态下，外导体屏蔽层通过切换开关与对讲机射频地连接，使外导体屏蔽层作为天线辐射体的接地参考面，为天线提供稳定的参考电位。在音频状态下，外导体屏蔽层通过切换开关与对讲机音频地连接，使外导体屏蔽层作为音频信号的接地回路，为音频信号提供低阻抗回流路径。

16、上述三个步骤在时间上连续执行，形成完整的信号路由循环。当高频信号与音频信号同时存在时，信号分离模块依据信号的频率特征并行执行路径选择，高频信号经高通滤波单元进入高频信号通道并通过外导体屏蔽层传输，音频信号经低通滤波单元进入音频信号通道并通过内导体传输，两路信号在同轴屏蔽复合导线的不同导体上分别传输、互不干扰。

17、本发明的工作原理如下：

18、在对讲机发射状态下，对讲机射频端产生的高频信号经高频信号通道进入信号分离模块。信号分离模块中的高通滤波单元允许高频信号通过，低通滤波单元阻止高频信号进入音频信号通道。高频信号经阻抗匹配单元进行阻抗变换后，通过外导体屏蔽层传输至同轴屏蔽复合导线的远端。同轴屏蔽复合导线的长度设定为工作频段对应波长的四分之一整数倍，外导体屏蔽层上的高频电流形成驻波分布，使同轴屏蔽复合导线作为天线辐射体向空间辐射电磁波。外导体屏蔽层在高频状态下通过切换开关与对讲机射频地连接，形成天线辐射体的接地参考面。

19、在对讲机接收状态下，空间电磁波在同轴屏蔽复合导线上感应出高频信号。高频信号经外导体屏蔽层传输至智能分合电路，经高通滤波单元进入高频信号通道，再传输至对讲机射频端进行解调处理。外导体屏蔽层在接收状态下通过切换开关与对讲机射频地连接，确保接收信号的完整性。

20、在音频传输状态下，对讲机音频电路产生的音频信号经音频信号通道进入信号分离模块。信号分离模块中的低通滤波单元允许音频信号通过，高通滤波单元阻止音频信号进入高频信号通道。音频信号经内导体传输至同轴屏蔽复合导线的远端，通过type-c插口驱动耳机喇叭发声。外导体屏蔽层在音频状态下通过切换开关与对讲机音频地连接，作为音频信号的接地回路。音频隔离单元进一步抑制可能耦合至音频通道的高频残余分量，确保音频信号的纯净度。

21、本发明中，同轴屏蔽复合导线的外导体屏蔽层承载高频信号、内导体承载音频信号，两种信号在智能分合电路的频率选择性分离作用下，各自沿预定路径传输，互不干涉。同轴屏蔽复合导线的外导体屏蔽层在高频状态下作为天线接地参考面，在音频状态下作为音频信号接地回路，实现屏蔽层的双模复用。同轴屏蔽复合导线的物理结构复用与智能分合电路的频率选择性分离相互支持，共同构成完整的信号传输与辐射系统。

22、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

23、第一，通过同轴屏蔽复合导线的外导体屏蔽层承载高频信号、内导体承载音频信号，实现天线与耳机线的功能二合一，将传统对讲机外接配线中的天线线和耳机线合并为一根同轴屏蔽复合导线，简化了外接配线结构，降低了线缆数量。

24、第二，通过双导体物理分流与智能分合电路频率分离的双重隔离，高频信号与音频信号在传输路径上实现物理分离，消除了高频信号与音频信号之间的相互干扰，保证了天线辐射效率和音频传输质量。

25、第三，通过阻抗匹配单元将射频端阻抗与同轴屏蔽复合导线的特性阻抗进行匹配，降低了高频信号传输过程中的反射损耗，提高了天线辐射效率。

26、第四，通过音频隔离单元进一步抑制音频通道中的高频残余分量，确保音频信号的纯净度，提高了音频输出的信噪比。

27、第五，本发明产生的技术效果超出了各技术特征单独作用效果的简单叠加，具体表现为以下技术效果：

28、（一）外导体屏蔽层实现了从被动屏蔽结构到主动功能元件的质变。在现有技术中，同轴屏蔽线的外导体屏蔽层始终固定接地，仅作为电磁屏蔽结构使用，功能单一且被动。本发明中，外导体屏蔽层通过切换开关分别与对讲机射频地和音频地连接，对讲机射频地与音频地相互独立设置。在高频状态下，外导体屏蔽层切换至与对讲机射频地连接，作为天线接地参考面，直接影响天线辐射效率和辐射方向图的稳定性；在音频状态下，外导体屏蔽层切换至与对讲机音频地连接，作为音频信号接地回路，直接影响音频信号的回流路径和信噪比。屏蔽层从被动的屏蔽工具转变为主动的功能切换元件，其功能角色随工作状态动态变化。

29、（二）信号路径与屏蔽层接地方式实现了协同动态配置。本发明中，信号分离模块实时检测外导体屏蔽层中传输信号的频率特征，根据频率特征将高频信号动态路由至高频信号通道、将音频信号动态路由至音频信号通道，并同步控制外导体屏蔽层的接地连接方式。信号类型变化触发信号路径切换，信号路径切换同步触发屏蔽层接地方式切换，三个动作（信号检测、路径选择、屏蔽层切换）在时间上同步执行，在功能上相互支持。这种系统级的协同行为，使本发明在任何工作状态下均保持信号路径与屏蔽层功能的最优匹配。现有技术中，信号路径固定不变，屏蔽层始终固定接地，二者之间不存在任何协同关系。本发明的协同动态配置不是各技术特征单独作用效果的简单叠加，而是组合后产生的质变。

30、（三）消除了高频信号通过屏蔽层耦合至音频电路的系统性隐患。在现有技术中，屏蔽层固定接地，高频信号的回流路径和音频信号的接地路径共用同一接地点，高频信号通过屏蔽层耦合至音频电路的风险始终存在。本发明中，对讲机射频地与音频地相互独立设置，二者之间通过隔离元件实现电气隔离。在高频状态下，外导体屏蔽层通过切换开关与对讲机射频地连接，高频信号的回流路径仅经过射频地；在音频状态下，外导体屏蔽层通过切换开关与对讲机音频地连接，音频信号的接地路径仅经过音频地。射频地与音频地的物理分离，使高频回流路径与音频接地路径在物理上完全独立，从根本上消除了高频信号通过屏蔽层耦合至音频电路的系统性隐患。