专利名称：一种语音处理模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及语音信号处理技术领域，更具体地说，涉及一种语音处理模块。
背景技术：
在电力机车的强磁、强噪的环境下，各机车司乘人员在多台机车重联编组作业时， 使用机车重联通信器进行清晰、无间断通话。双方通过机车重联通信器通信时，其内的语音处理模块对语音信号进行处理。语音处理模块包括信号放大电路、反相电路、消侧音电路、耦合电路和带通滤波电路。其中信号放大电路用于接收话筒发送的电信号，该电信号是话筒将呼叫方的语音信号转换后获得。信号放大电路将该电信号放大，输出放大后的电信号给反相电路和消侧音电路。反相电路将放大后的电信号反相，输出电信号给消侧音电路和耦合电路。耦合电路将电信号输出给被呼叫方的机车重联通信器，并接收被呼叫方通过其机车重联通信器发送的电信号。消侧音电路接收呼叫方的电信号、被呼叫方的电信号和经过信号放大电路放大后的电信号。由于呼叫方的电信号和放大后的电信号相位相反、幅值相同，所以呼叫方的电信号和放大后的电信号经过消侧音电路后，两个信号抵消，消侧音电路输出被呼叫方的电信号给带通滤波电路。带通滤波电路接收被呼叫方的电信号，提取频率在预设频率范围内的电信号，输出提取后的电信号至机车重联通信器的功率放大装置。功率放大装置放大信号的功率，将放大后的信号发送至扬声器。扬声器再将电信号转换为语音信号，扬声器发出相应的声音。语音处理模块可以提取预设频率范围内的电信号，但是，提取出的电信号在传输过程中再次引入杂波信号。电信号和杂波信号同时被输入到扬声器中，进而扬声器再将信号转换为语音信号时，影响语音信号的质量，造成双方通话不清晰。
实用新型内容为解决上述技术问题，本实用新型提供一种语音处理模块，有效去除杂波信号，保证双方通话清晰。技术方案如下本实用新型提供一种语音处理模块，应用于机车重联通信器，包括信号放大电路、反相电路、消侧音电路、耦合电路、带通滤波电路和静噪电路，其中所述信号放大电路的输入端与机车重联通信器的话筒的输出端相连，用于接收并放大话筒发送的电信号，输出放大后的电信号；所述反相电路的输入端与所述信号放大电路的输出端相连，用于将放大后的电信号反相，输出电信号；所述耦合电路一端连接所述反相电路的输出端和所述消侧音电路的第一端的连接点，另一端连接通信对方的机车重联通信器，用于接收通信对方通过其机车重联通信器发送的电信号，以及发送自身的电信号至通信对方的机车重联通信器；所述消侧音电路的第二端连接所述信号放大电路的输出端，所述消侧音电路的输出端连接所述带通滤波电路的输入端，用于过滤放大后的电信号和反相电路输出的电信号，输出通信对方的电信号；所述带通滤波电路的输入端与所述消侧音电路的输出端相连，用于提取频率在 300Hz 3KHz范围内的电信号，输出提取后的电信号，所述带通滤波电路的电压放大倍数大于1;所述静噪电路的输入端与所述带通滤波电路的输出端相连，用于滤除提取后的电信号传输过程引入的杂波信号，并将滤除后的电信号发送给所述功率放大装置，所述功率放大装置放大滤除后的电信号的功率，将信号再次发送给扬声器或听筒。优选地，所述信号放大电路包括第一运算放大器；所述第一运算放大器的同相输入端连接机车重联通信器的话筒的输出端，反相输入端与自身的输出端相连。优选地，所述反相电路为基本放大电路的放大倍数为-1的运算放大器，所述运算放大器的反相输入端连接所述信号放大电路的输出端，同相输入端接地。优选地，所述反相电路为非门。优选地，所述消侧音电路包括可调电阻和第一电阻，其中所述可调电阻的第一端和所述反相电路的输出端相连，第二端与所述信号放大电路的输出端相连，可调端与第一电阻的一端相连；所述第一电阻的另一端与所述带通滤波电路的输入端相连。优选地，所述语音处理模块采用铁外壳封装。应用上述技术方案，带通滤波电路可以将频率在300Hz 3KHz范围内的电信号提取出来，过滤其他频率的电信号。而电信号频率不属于该范围的电信号多数为噪声信号， 因此使用上述语音处理模块能够去除语音信号中的噪声信号。更进一步地，带通滤波电路提取后的电信号输入静噪电路，静噪电路再次滤除提取后的电信号传输过程引入的杂波信号，进而有效去除了杂波信号，提高发送至功率放大装置和扬声器中电信号的信号质量，进而提高扬声器转换后的语音信号的质量，保证了双方通话清晰。
图1为本实用新型实施例提供的语音处理模块的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的语音处理模块的局部电路图。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供的一种应用于机车重联通信器的语音处理模块的结构示意图，包括信号放大电路11、反相电路12、消侧音电路13、耦合电路14、 带通滤波电路15和静噪电路16，其中信号放大电路11的输入端与机车重联通信器的话筒的输出端相连，用于接收话筒发送的电信号，该电信号是话筒将呼叫方的语音信号转换后获得。信号放大电路11放大接收到的电信号，输出放大后的电信号。信号放大电路11的电路图可以采用图2所示的电路图，图2是本实用新型提供的语音处理模块的局部电路图。信号放大电路11包括第一运算放大器111。第一运算放大器111的同相输入端连接机车重联通信器的话筒的输出端，反相输入端与自身的输出端相连。优选地，信号放大电路11还包括电阻112，用于限流保护第一运算放大器111。电阻 112连接在第一运算放大器111的反相输入端与自身的输出端之间。上述电路图中，第一运算放大器111的环路放大倍数为
_ λΡ = %: = %: = %ο,Ν = ΥΝ其中Ν为基本放大电路的放大倍数。从上式中可以得出，基本放大电路的放大倍数时，第一运算放大器111自激。而第一运算放大器111产生自激时，如果其同相输入端无信号输入时，输出端有信号输出。更进一步地，其他在线的机车重联通信器的扬声器可能会发出声音，那么被叫方误认为需要进行通话，进而通话错误。因此本实用新型实施例优选第一运算放大器111不产生自激，即基本放大电路的放大倍数不为-1。当然，信号放大电路11除了采用图2所示第一运算放大器111和电阻112组合的方式，还可以选用其他电路，对此不再加以阐述。反相电路12的输入端与信号放大电路11的输出端相连，用于将放大后的电信号反相，输出电信号。反相电路12可以是一个运算放大器，该运算放大器作为反相器使用，当然，还可以直接采用一个非门作为反相器。图2所示的局部电路图中，反相电路12是一个运算放大器，该运算放大器的基本放大电路的放大倍数为-1，反向输入端连接信号放大电路11的输出端，同相输入端接地。反相电路12的输入端的电信号为Vil，经过反相后，其输出的电信号为-vn。耦合电路14 一端连接反相电路12的输出端和消侧音电路13的第一端的连接点， 另一端连接通信对方的机车重联通信器，用于接收通信对方通过其机车重联通信器发送的电信号，以及发送自身的电信号至通信对方的机车重联通信器。图2中电信号-Vi2为通信对方通过其机车重联通信器发送的电信号，虚箭头表示传输方向。耦合电路14可以为一个电解电容，如图2所示。电解电容的正极连接通信对方的机车重联通信器，负极连接反相电路12的输出端和消侧音电路13的第一端的连接点。需要注意的是本实用新型实施例所选用的电解电容的充放电时间常数大于电信号两波峰的时间常数5 10倍。如果电解电容的电容量过小，充放电时间常数小于电信号两波峰的时间常数，即为微分电路，电信号会产生失真。如果电解电容的电容量过大，会增加成本和电容的体积。耦合电路14还可以选用其他的电容还可以选用其他的电容，如可变电容。然而， 耦合电路14选用可变电容时，可变电容在满足上述关系，即充放电时间常数大于电信号两波峰的时间常数5 10倍时，可变电容的体积增大，导致语音处理模块的体积增大。因此， 耦合电路14优选电解电容。消侧音电路13的第二端连接信号放大电路11的输出端，输出端连接带通滤波电路15的输入端，用于过滤放大后的电信号和反相电路12输出的电信号，输出通信对方的电信号。 消侧音电路13包括可调电阻131和第一电阻132，其中可调电阻131的第一端和反相电路12的输出端的相连，第二端与信号放大电路11的输出端相连，可调端与第一电阻132的一端相连；第一电阻132的另一端与带通滤波电路15的输入端相连。 可调电阻131上共有三个电信号_Vn，Vil和Vi2，调节可调电阻131，使得 Vil+("Vil) = 0，此时，可调电阻131的可调端输出的信号为-vi2,即呼叫方的信号在消侧音电路13被消除，输出通信对方的电信号至带通滤波电路15。带通滤波电路15的输入端与消侧音电路13的输出端相连，用于提取频率在 300Hz 3KHz范围内的电信号，输出提取后的电信号。带通滤波电路15之所以提取频率在 300Hz 3KHz范围内的电信号，是因为300Hz 3KHz是人的语音信号的频率范围。因此， 带通滤波电路15能够有效提取电信号。静噪电路16的输入端与带通滤波电路15的输出端相连，用于滤除提取后的电信号传输过程引入的杂波信号，并将滤除后的电信号发送给所述功率放大装置。功率放大装置放大滤除后的电信号的功率，将信号再次发送给扬声器或听筒。虽然，带通滤波电路15能够有效地提取电信号，但是提取后的电信号在传输过程中，会引入杂波信号。因此，需要使用静噪电路16进一步滤除杂波信号，以提高发送至功率放大装置和扬声器中电信号的信号质量。静噪电路16滤除杂波信号的方法为静噪电路16内设置有预设的电压阈值，当信号的电压值大于电压阈值时，允许信号通过。当信号的电压值不大于电压阈值时，滤除信号。电压阈值的选取可以为20mv。当然，电压阈值的取值不固定，依据不同的应用场景不同。为了更好的使静噪电路16滤除杂波信号，本实用新型实施例中带通滤波电路15 的电压放大倍数大于1，用于提高带通滤波电路15输出的电信号的电压值。上述语音处理模块的工作原理如信号放大电路11接收话筒发送的电信号，该电信号是话筒将呼叫方的语音信号转换后获得。信号放大电路11放大接收到的电信号，输出放大后的电信号。反相电路12将放大后的电信号反相，输出电信号。耦合电路14发送自身的电信号至通信对方的机车重联通信器，并接收通信对方通过其机车重联通信器发送的电信号。消侧音电路13接收自身的电信号、通信对方的电信号和经过信号放大电路11放大后的电信号，由于自身的电信号和放大后的电信号相位相反、幅值相同，所以自身的电信号和放大后的电信号经过消侧音电路后，两个信号抵消，消侧音电路13输出通信对方的电信号给带通滤波电路15。带通滤波电路15接收通信对方的电信号，提取频率在300Hz 3KHz范围内的电信号，输出提取后的电信号。静噪电路16内设置有预设的电压阈值，滤除带通滤波电路15提取后的电信号传输过程引入的杂波信号，将滤除后的电信号发送给机车重联通信器中的功率放大装置。功率放大装置放大滤除后的电信号的功率，并发送放大后的电信号至机车重联通信器的扬声器或者听筒，扬声器或者听筒发出相应的声音。本实用新型实施例提供的语音处理模块采用铁外壳封装，以屏蔽电磁波的干扰。应用上述技术方案，带通滤波电路15可以将频率在300Hz 3KHz范围内的电信号提取出来，过滤其他频率的电信号。而电信号频率不属于该范围的电信号多数为噪声信号，因此使用上述语音处理模块能够去除语音信号中的噪声信号。更进一步地，带通滤波电路15提取后的电信号输入静噪电路16，静噪电路16再次滤除提取后的电信号传输过程引入的杂波信号，进而有效去除了杂波信号，提高发送至功率放大装置和扬声器中电信号的信号质量，进而提高扬声器转换后的语音信号的质量，保证了双方通话清晰。此外，采用铁外壳封装语音处理模块，可以屏蔽电磁波的干扰，进一步保证通话清晰。 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此， 本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。
权利要求1.一种语音处理模块，应用于机车重联通信器，其特征在于，包括信号放大电路、反相电路、消侧音电路、耦合电路、带通滤波电路和静噪电路，其中所述信号放大电路的输入端与机车重联通信器的话筒的输出端相连，用于接收并放大话筒发送的电信号，输出放大后的电信号；所述反相电路的输入端与所述信号放大电路的输出端相连，用于将放大后的电信号反相，输出电信号；所述耦合电路一端连接所述反相电路的输出端和所述消侧音电路的第一端的连接点， 另一端连接通信对方的机车重联通信器，用于接收通信对方通过其机车重联通信器发送的电信号，以及发送自身的电信号至通信对方的机车重联通信器；所述消侧音电路的第二端连接所述信号放大电路的输出端，所述消侧音电路的输出端连接所述带通滤波电路的输入端，用于过滤放大后的电信号和反相电路输出的电信号，输出通信对方的电信号；所述带通滤波电路的输入端与所述消侧音电路的输出端相连，用于提取频率在 300Hz 3KHz范围内的电信号，输出提取后的电信号，所述带通滤波电路的电压放大倍数大于1 ；所述静噪电路的输入端与所述带通滤波电路的输出端相连，用于滤除提取后的电信号传输过程引入的杂波信号，并将滤除后的电信号发送给所述功率放大装置，所述功率放大装置放大滤除后的电信号的功率，将信号再次发送给扬声器或听筒。
2.根据权利要求1所述的语音处理模块，其特征在于，所述信号放大电路包括第一运算放大器；所述第一运算放大器的同相输入端连接机车重联通信器的话筒的输出端，反相输入端与自身的输出端相连。
3.根据权利要求2所述的语音处理模块，其特征在于，所述反相电路为基本放大电路的放大倍数为-1的运算放大器，所述运算放大器的反相输入端连接所述信号放大电路的输出端，同相输入端接地。
4.根据权利要求2所述的语音处理模块，其特征在于，所述反相电路为非门。
5.根据权利要求2所述的语音处理模块，其特征在于，所述消侧音电路包括可调电阻和第一电阻，其中所述可调电阻的第一端和所述反相电路的输出端相连，第二端与所述信号放大电路的输出端相连，可调端与第一电阻的一端相连；所述第一电阻的另一端与所述带通滤波电路的输入端相连。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的语音处理模块，其特征在于，所述语音处理模块采用铁外壳封装。
专利摘要本实用新型公开一种语音处理模块，应用于机车重联通信器，包括信号放大电路、反相电路、消侧音电路、耦合电路、带通滤波电路和静噪电路，静噪电路的输入端与带通滤波电路的输出端相连，用于滤除提取后的电信号传输过程引入的杂波信号，并将滤除后的电信号发送。应用上述技术方案，带通滤波电路可将频率在300Hz～3KHz范围内的电信号提取出来，过滤其他频率的电信号。而电信号频率不属于该范围的电信号多数为噪声信号，因此能够去除语音信号中的噪声信号。更进一步地，带通滤波电路提取后的电信号输入静噪电路，静噪电路再次滤除提取后的电信号传输过程引入的杂波信号，进而有效去除了杂波信号，提高信号质量，进而保证了双方通话清晰。
文档编号G10L21/02GK202110817SQ201120134360
公开日2012年1月11日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者肖俊冬 申请人:株洲电力机车厂长河机电产品开发公司