基于TETRA无线系统的音频电路的制作方法

本实用新型涉及音频电路，具体涉及基于tetra无线系统的地铁车载台终端的音频电路设计，适用于地铁、轻轨轨道交通车载台终端。

背景技术：

随着通信技术的不断发展，数字集群日益走向成熟，并且近几年在国内得到广泛应用，尤其在地铁列车技术领域，tetra(terrestrialtrunkedradio，陆上集群无线电)系统显示了其独特的优势，成为我国地铁列车无线通信发展的趋势和标准。

基于tetra系统的无线车载台终端的音频电路是整个终端设计的关键部分之一，音频电路的质量直接影响了列车司机与调度员的通话质量，也间接地影响了列车的行驶安全及乘客安全。目前，在城市轨道交通音频电路设计方面，依然存在不足，普遍存在的问题有：电路设计冗余复杂，成本高；通话过程中出现语音断断续续、不清晰，有噪音等等的情况。

技术实现要素：

实用新型目的：为了解决背景技术中的问题，本实用新型提出一种基于tetra系统的高质量音频电路，以简明的电路结构提供高可靠性、无噪音、音质好的音频输出。

技术方案：一种基于tetra系统的高质量音频电路，该电路包括手咪设备输入、mtm5200信道机输出的第一子电路，以及mtm5200信道机输入、扬声器或广播输出的第二子电路，其中，

第一子电路中，手咪设备连接第一音频信号放大滤波电路，第一音频信号放大滤波电路分别连接音频变压器和混音加法电路，音频变压器连接mtm5200信道机；由手咪设备输入的音频电压信号经过第一音频信号放大滤波电路进行放大、滤波处理后，一路经音频变压器输出到mtm5200信道机，由mtm5200经无线信号将语音传送出去，另一路输出到混音加法电路，用于语音录制；

第二子电路中，mtm5200信道机连接第二音频信号放大滤波电路，第二音频信号放大滤波电路分别连接混音加法电路和扬声器/广播切换电路，扬声器/广播切换电路连接车厢广播和实时/回放切换电路，混音加法电路连接音频编解码电路，音频编解码电路连接实时/回放切换电路，实时/回放切换电路依次与音量控制电路、功率放大pa电路、扬声器相连；mtm5200信道机接收无线信号传来的语音，输出给第二音频放大滤波电路，处理之后将信号一分为二，一路输出给扬声器/广播切换电路，若选择广播输出则语音输出到车厢广播，若选择扬声器输出，则信号进入实时/回放切换电路；另一路输出给混音加法电路，经音频编解码电路对音频信号进行录音处理，然后输出到实时/回放切换电路；音频信号经过实时/录音切换电路后，通过音量控制电路、功率放大pa电路后，由扬声器播放。

有益效果：本实用新型提出了基于tetra系统的高质量音频电路，在音频输入/输出部分对信号进行了放大、滤波处理，且选用可靠的立体声功率放大器芯片，大大提高了输入输出信号的质量，和现有技术相比，本电路设计简单，节约成本，提高了输出音频的质量，避免了有噪音的情况，可靠性高。

附图说明

图1是基于tetra系统的高质量音频电路硬件框图；

图2是音频输入放大、滤波模块；

图3是音频的混音加法电路模块；

图4是音频编解码电路；

图5是扬声器/广播输出切换电路；

图6是语音实时输出/录音回放切换电路模块；

图7是列车车厢广播输出模块；

图8是音频输出功率放大pa电路模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。

本实用新型是基于tetra无线系统，即采用摩托罗拉的tetra无线电台设备mtm5200，结合自主研发的车载台终端，实现列车司机与调度员之间实时通话，信息交互，紧急呼叫等等功能。自主研发的车载台终端硬件平台采用armcortex-a8内核工业级嵌入式高性能处理器，软件采用嵌入式linux操作系统，linux系统的多任务实时内核和完善的文件系统可以满足车载台呼叫调度、按键控制、高分辨率图文显示、录音回放、查询转储、行为管理等多任务实时可靠响应和安全可靠的文件管理等功能。

图1为基于tetra系统的高质量音频电路硬件框图，该电路包括音频输入放大、滤波模块，即第一音频信号放大滤波电路和第二音频信号放大滤波电路；手咪设备音频输入和mtm5200电台设备输出音频的混音加法电路模块；音频编解码电路模块；扬声器/广播输出切换电路；语音实时输出/录音回放切换电路模块；列车车厢广播输出模块；音频输出功率放大pa电路模块。根据图1，阐述本实用新型音频电路工作过程，以及各模块间的连接关系如下。

1)手咪设备输入、mtm5200信道机语音输出：由手咪设备输入的音频电压信号经过第一音频信号放大滤波电路处理后，一路经音频变压器输出到电台mtm5200，由电台mtm5200经无线信号将语音传送出去，另一路输出到混音加法电路，用于语音录制；

2)mtm5200信道机语音输入、扬声器/广播输出：电台mtm5200接收无线信号传来的语音，输出给第二音频放大、滤波处理电路，之后将信号一分为二，一路输出给扬声器/广播切换电路，若选择广播输出则语音输出到车厢广播，若选择扬声器输出，则信号还需经过实时/录音切换电路；一路输出给混音加法电路，然后经音频编解码电路，对音频信号进行录音处理，然后输出到实时/回放切换电路。音频信号经过实时/回放切换电路(可选择播放实时语音、播放录音)后，通过音量控制电路、功率放大pa电路后，由扬声器播放语音。

图2所示为音频信号放大滤波电路结构，第一音频信号放大滤波电路和第二音频信号放大滤波电路结构相同，用在音频信号输入之后对信号进行放大、滤波。先经过u2lme49720ma运放芯片将信号进行放大，再经过u45lme49720ma运放芯片将信号进行300～3400hz的音频带通滤波器，最后信号输出。

图3所示是混音加法电路，手咪设备和电台mtm5200两路来的音频信号从u44lme49720ma运放芯片的引脚2输入，实现两路信号的叠加输出。

图4所示是音频编解码电路，采用的是vs1063a编解码芯片，是一款易于使用的多功能编码器，能够对多种音频格式进行编码和解码，它拥有高音质的可变采样率立体声dac和立体声adc，以及一个耳机放大器和共地电压缓冲器。车载台终端音频电路设计重要功能之一是录音文件的压缩编码存储和录音文件回放，车载台终端语音录音压缩采用mp3编解码方式，采用多种码率的mp3编解码方式，可以方便pc存储播放，具备良好的通用性。音频编解码方案特点如下：支持mp3编解码方式，采样率48k、码率32k-320kbps、录音文件采用fat32文件系统、标准uart接口进行控制。

图5是扬声器/广播输出切换电路，用来选择扬声器输出还是广播输出。选用max4762eub双路音频电子开关芯片，com1为音频信号输入引脚，no1/nc1为信号输出引脚。当rx_audio_sw电平为0时，no1输出选择扬声器输出；当rx_audio_sw电平为1时，nc1输出选择广播输出。

图6是语音实时输出/录音回放切换电路模块，用来选择语音实时播放还是回放录音。同样选用max4762eub双路音频电子开关芯片，com1、com2为音频信号输入引脚，no1/nc1、no2/nc2为信号输出引脚。当pa_audio_sw为0时，no1、no2输出选择回放录音；当pa_audio_sw为1时，nc1、nc2输出选择播放实时语音。

图7是列车车厢广播输出模块，图中，当brordcast_on为0时，继电器d21闭合，接通列车广播输出线路，从而将broadcast_amp+、broadcast_amp-信号输出。

图8是音频输出功率放大pa电路模块，本实用新型采用tpa31xxd2，具有am干扰抑制功能的15w、30w、50w无滤波器d类立体声放大器系列，tpa31xxd2系列器件是用于驱动扬声器的高效立体声数字放大器功率级，单声道模式下的驱动功率高达100w/2欧姆。图8示出了实施例中选用的tpa3118d2芯片结构，增益为32db，运用于扬声器之前，作用是驱动扬声器工作。

本音频处理电路优势不仅在于元器件的选型，更在于更够结合实际应用需求设计的两个切换电路，巧妙的运用电平信号的选择来切换扬声器/广播输出、实时/录音输出；以及混音加法电路，将两路音频信号叠加在一起进行编解码，能够同时录制两边过来的语音，当应用于车载台终端时，增强了产品的功能，同时电路设计合理简便，功能稳定，达到了应用需求。