专利名称：具有回声抑制功能的语音通话电路及平板电脑的制作方法
技术领域：
本实用新型属于移动互联网设备技术领域，具体地说，是涉及一种在移动互联网设备上实现语音通话功能并对通话语音进行回声抑制的电路设计以及采用所述回声抑制方案设计的平板电脑产品。
背景技术：
以苹果公司生产的IPAD为代表的平板电脑作为一种新兴的电子产品，已经逐渐被大众所接受，其丰富的影音、游戏等娱乐功能深受广大年轻消费者的喜爱。而手机作为一种通讯工具早已离不开人们的日常生活，它所具有的语音通话和短信息功能是目前市面上的平板电脑尚不具备的，但其影音娱乐功能相比平板电脑稍显不足。因而，如何将平板电脑和手机合二为一，使平板电脑具备语音通话和短信收发功能，一直是各大电子通讯厂商的研究方向。目前市面上已经有个别厂商推出了带有语音通话功能的平板电脑，但是由于平板电脑的结构设计以及所采用的调制解调和音频编解码等芯片不同于手机产品，因此，用它实现的通话功能在回声消除方面非常薄弱。而对于手机产品而言，手机赖以生存的基础就是其通话功能，如果一款手机的通话功能做得不好，即使其他功能做得再好也是舍本逐末，因此通话过程中产生的回声效应如何消除一直是各大手机平台厂商努力攻克的方向。截至目前，大多数手机上已具有较成熟的回声消除方案，一般的做法是在手机内部的音频编解码器中内置一颗数字信号处理器DSP，在DSP中利用软件编程的方法运行一些独特的回声消除算法，以此消除通话过程中产生的回声效应。但是，平板电脑由于主打影音娱乐功能，即看重的是音视频的播放功能，因此其选择的音频编解码器内部一般不会包含用于回声消除的DSP单元。如果要在平板电脑上实现语音通话功能，回声的消除就成为了一个设计难点。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种适用于目前具有语音通话功能的移动互联网设备上的回声抑制电路，通过在语音通话电路中采用该回声抑制方案，进而消除了移动互联网设备在语音通话过程中产生的回声效应。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现—种具有回声抑制功能的语音通话电路，包括麦克风和扬声器；所述麦克风拾取语音信号并转化成模拟电信号后输出至一模拟回声消除芯片，所述模拟回声消除芯片连接扬声器的音频输入端，将麦克风米集输出的模拟电信号与传输至扬声器的音频信号进行求差处理后，输出至基带芯片进行调制并传输至射频收发电路进行上变频处理后，通过天线发射出去。进一步的，所述麦克风包括主麦克风和耳机麦克风，通过主麦克风或者耳机麦克风拾取的语音信号在转化为模拟电信号后，分别输出至所述的模拟回声消除芯片；所述模拟回声消除芯片连接耳机听筒的音频输入端。优选的，所述主麦克风和耳机麦克风连接模拟回声消除芯片的同一组音频输入端子，所述扬声器和耳机听筒的音频输入端均与模拟回声消除芯片的另外一组音频输入端子相连接。又进一步的，所述麦克风通过一对差分信号线连接模拟回声消除芯片的一组差分音频输入端子，在所述的差分信号线之间跨接有用于消除差模噪声的电容，在每一条信号线上各自串联有一路隔直电容。为了使差分信号线上的阻抗达到平衡，在所述差分信号线中，正极性信号线通过一电阻连接直流偏置电压，负极性信号线通过另一电阻接地，两个电阻的阻值相等。再进一步的，所述模拟回声消除芯片利用其另外一组差分音频输入端子接收传输至扬声器的音频信号，在所述的另外一组差分音频输入端子中，正极性端子通过一串联的·隔直电容连接扬声器的音频输入端，负极性端子通过另一串联的隔直电容接地。即，将传输至扬声器的单端音频信号虚拟成一对假差分信号输出至所述的模拟回声消除芯片。更进一步的，所述模拟回声消除芯片通过单端音频信号线输出处理后的音频信号，所述单端音频信号线与一根一端接地或者一端通过电阻接地的信号线构成一对差分信号线连接基带芯片的差分音频输入端子；在所述的差分信号线之间跨接有差模噪声抑制电容，在每一条信号线上各自串联有一路隔直电容。为了实现录音功能，可以通过所述麦克风将输出的模拟电信号传输至音频编解码器，通过音频编解码器转换成脉冲编码调制信号后，经由主控芯片传输至存储器进行保存。作为语音的上行通路，所述基带芯片对通过射频收发电路接收到的对方语音信号进行处理后，输出至所述的音频编解码器进行通道选择，进而传输至耳机听筒或者扬声器输出对方语音。基于上述语音通话电路设计方案，本实用新型还提供了一种采用所述具有回声抑制功能的语音通话电路设计的平板电脑，包括主控芯片、基带芯片、射频收发电路、音频编解码器、存储器、麦克风和扬声器；所述麦克风拾取语音信号并转化成模拟电信号后输出至一模拟回声消除芯片，所述模拟回声消除芯片连接扬声器的音频输入端，将麦克风采集输出的模拟电信号与传输至扬声器的音频信号进行求差处理后，输出至基带芯片进行调制并传输至射频收发电路进行上变频处理后，通过天线发射出去。通过对麦克风拾取的语音信号与扬声器输出的音频信号在模拟回声消除芯片中进行一种类似于减法运算的求差处理，由此便可以对平板电脑中混入到上行语音通道中的回声进行有效抑制，提高通话品质。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型针对平板电脑等移动互联网设备所基于的语音通话硬件平台设计回声抑制电路，在语音通话电路的上行通路中采用增设模拟回声消除芯片的硬件电路设计方案实现回声效应的有效抑制，这相比手机产品所采用的内置DSP处理器进行数字回声消除的设计方法，其硬件成本更低、电路实现更加简单，可以显著改善平板电脑的通话质量。结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
图I是本实用新型所提出的具有回声抑制功能的语音通话电路的一种实施例的电路原理框图；图2是回声抑制电路的一种实施例的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细地描述。在具有通话功能的电子产品中，产生回声效应的主要原因体现在以下三个方面一是在免提通话时扬声器的音量较大；二是扬声器距离麦克风较近；三是由于电子产品内部的腔体没有设计好或者没有密封好，从而出现声音泄露和声传导。这三方面原因都会导 致通过扬声器传出的声音被麦克风拾取，进而误认为是有用信号发送给与其通话的一方，具体表现在与该电子产品通话的一方听到了自己的声音，这就是回声。在通话过程中出现回声，会严重影响通话双方的通话质量，影响用户的正常使用，因此，在具有通话功能的电子产品中增加回声抑制方面的相关设计是非常必要的。本实用新型就是针对目前平板电脑等移动互联网设备所基于的硬件平台而提出的一种具有回声抑制功能的语音通话电路设计。下面以平板电脑为例，通过一个具体的实施例来详细阐述所述具有回声抑制功能的语音通话电路的具体组建结构及其工作原理。实施例一，在具有通话功能的平板电脑产品中，其语音通话电路分为上行通路和下行通路两部分。其中，上行通路是将本机用户发出的语音通过麦克风拾取并转化为模拟电信号后，依次进行模数转换、编码、调制处理，最后通过射频电路发射出去。而下行通路则是将天线接收到的对方语音信号经过下变频、解调、解码处理后，转化为模拟的语音信号，最终通过本机的扬声器或者耳机播放出来，实现本机用户的接听。为了避免通过本机扬声器或者耳机传出的音频信号被本机的主麦克风或者与本机外接的耳机麦克风拾取到，进而回传给对方，产生回声，本实施例提出了如图I所示的硬件电路设计方案，即通过在平板电脑的通话上行通路中增设模拟回声消除芯片，利用该模拟回声消除芯片同时接收麦克风和扬声器的音频信号，并进行一种类似于求差运算的算法处理，进而从麦克风拾取到的语音信号中抵消掉其中的扬声器信号，以达到消除上行语音中回声的设计目的。下面对所述回声抑制电路的具体线路设计进行详细的说明。参见图I所示，利用平板电脑产品上配置的麦克风拾取语音信号，所述语音信号既包括本机用户的语音信号，也包括通过本机扬声器输出的对方语音信号。通过麦克风将拾取到的语音信号转化成模拟电信号后，首先输出至模拟回声消除芯片。将所述模拟回声消除芯片同时与扬声器的音频输入端相连接，接收需要通过扬声器输出的音频信号。利用所述模拟回声消除芯片将麦克风采集输出的模拟电信号与传输至扬声器的音频信号进行求差处理，即从麦克风输出的模拟电信号中滤除掉其中与扬声器播出的音频信号波形一致的音频波形，进而还原出本机用户的语音，输出至基带芯片进行调制处理，然后传输至射频收发电路进行上变频处理后，便可以通过天线发射给对方，实现通话功能。由于通过模拟回声消除芯片输出的音频信号中已经滤除掉了扬声器信号，因此对方不会再接听到自身语音，从而实现了回声效应的有效抑制，使得通话质量得以提升。在本实施例中，所述麦克风可以是设置在平板电脑本体上的主麦克风，也可以是设置在耳机上的耳机麦克风。通话时，无论用户选择使用哪个麦克风来拾取语音信号，通过主麦克风或者耳机麦克风拾取到的语音信号在经由麦克风转换成模拟电信号后，都可以传输至模拟回声消除芯片进行回声抑制处理。对于所述模拟回声消除芯片来说，也可以同时连接扬声器和耳机听筒的音频输入端，接收通过本机扬声器或者耳机听筒播出的音频信号，进而与通过主麦克风或者耳机麦克风输出的模拟电信号进行求差处理，得到一路不包含回声的本机用户语音信号，发送给与本机通话的另一方。考虑到用户在进行通话时，要么利用设置在本机上的主麦克风和扬声器进行语音通话，要么利用外接在本机上的耳机麦克风和耳机听筒进行语音通话，二者不 会同时使用，因此，在同一时刻只会有一个麦克风在接收语音信号，也只有一个电声器件在播放语音信号。由此，可以将主麦克风和耳机麦克风连接到模拟回声消除芯片的同一组音频输入端子上；将扬声器和耳机听筒的音频输入端连接到模拟回声消除芯片的另外一组音频输入端子上，进而在确保回声效应有效抑制的同时，达到了节约模拟回声消除芯片的端口资源的设计目的，从而使得平板电脑产品无论在免提通话过程中还是耳机通话过程中，都能获得很好的通话效果。当然，也可以将主麦克风和耳机麦克风分别连接到模拟回声消除芯片的不同音频输入端子上；扬声器和耳机听筒的音频输入端也可以各自占用模拟回声消除芯片的一组不同音频输入端子，同样可以达到本实施例所提出消除回声的设计目的，本实施例对此不进行具体限制。为了保留平板电脑的录音功能，对通过麦克风输出的语音模拟电信号进行双路扩展，即采用并联输出的方式将麦克风转换输出的模拟电信号一方面传输给模拟回声消除芯片进行回声抑制处理后，经由上行通路发送给对方，实现通话功能；另一方面，传输给音频编解码器转化成脉冲编码调制PCM信号后，发送至平板电脑的主控芯片，进而在主控芯片的控制作用下，将所述PCM信号存入到与主控芯片相连接的存储器中，从而实现录音功能。所述录音功能既可以是在用户进行通话时启动，以用于对通话双方的通话内容进行录音；也可以单独进行，单纯地执行录音操作。至于采用哪种类型的录音操作，可以根据用户的选择通过平板电脑的主控芯片生成相应的控制信号，通过该控制信号对上行通路中的各电子器件进行使能控制，进而准确地响应用户的录音操作。图2为所述回声抑制电路的具体电路结构，本实施例以通过麦克风转换生成的语音模拟电信号为差分信号形式为例进行说明。其中，MIC+、MIC-为连接麦克风(这里的麦克风可以是主麦克风，也可以是耳机麦克风)的音频端子，通过麦克风输出的模拟电信号经由一对差分信号线传输至模拟回声消除芯片NI的其中一组差分音频输入端子MIC0_P、MIC0_N。在所述差分信号线上可以分别串联一路隔直电容C6、C7，以用于隔离掉语音模拟电信号中的直流成分；也可以进一步在每一条信号线中分别串联匹配电阻R3、R4，以实现阻抗匹配。在所述差分信号线之间还可以进一步跨接电容CS，以用于消除线路中的差模噪声，提高通话质量。对于麦克风所需的直流偏置电压MIC_BIAS，可以经由电感LI、电阻Rl施加到所述差分信号线的正极性信号线上，如图2所示，其中，电感LI和电容C1、C2用于对所述的直流偏置电压MIC_BIAS进行滤波处理。为了使差分信号线上的阻抗达到平衡，本实施例选择阻值与Rl相同的电阻R2连接在所述差分信号线的负极性信号线与地之间，以平衡差分信号线两边的电能。为了实现录音功能，将通过麦克风输出的模拟电信号同时经由另外一对差分信号线传输至音频编解码器的差分输入端MICP、MICN，在该对差分信号线中同样可以各自串联一路隔直电容C3、C4，并在两条信号线之间跨接差模噪声抑制电容C5，以改善录音效果。图2中，SPK_IN为扬声器的音频输入端，由于输出到扬声器的音频信号通常为单端信号，而模拟回声消除芯片NI的音频接收通道往往基于差分信号形式，因此，为了满足模拟回声消除芯片NI的信号接收要求，避免引入共模干扰，本实施例将连接扬声器的音频输入端SPK_IN的单端信号线与另外一条一端通过电阻R5接地或者不通过电阻R5直接接地的信号线构成一对差分信号线，进而以假差分方式实现与模拟回声消除芯片NI的语音信号传输，具体连接到模拟回声消除芯片NI的另外一组差分音频输入端子LINE_IN_P、LINE_IN_N上。在所形成的该对差分信号线中同样可以分别串联电容C9、C10,以滤除掉音频信号中的直流成分。 所述模拟回声消除芯片NI利用其内部软件对接收到的两组差分音频信号进行一种类似求差的算法处理，进而从麦克风拾取到的语音信号中滤除掉其中混入的回声信号，还原出本机用户语音，通过模拟回声消除芯片NI的输出端子LINE_0UT输出至基带芯片进行调制处理，进而通过射频收发电路进行上变频处理后，通过天线发射出去。在本实施例中，通过所述模拟回声消除芯片NI输出的音频信号为单端音频信号，为了满足基带芯片的差分信号接收要求，将连接所述模拟回声消除芯片NI的输出端子LINE_0UT的单端音频信号线与另外一根一端接地或者一端通过电阻接地的信号线构成一对差分信号线，连接基带芯片的差分音频输入端M_MICN。在所形成的这对假差分信号线中，可以各自串联一路隔直电容C11、C12，在两条信号线之间可以进一步跨接差模噪声抑制电容C13，以进一步提升通话质量。对于平板电脑的语音下行通路来说，考虑到平板电脑本身也具有音频播放功能，可以对其存储器中保存的音源信号进行播放。因此，本实施例优选借助平板电脑中已有的音频播放电路来实现对通话语音的播放输出。其电路设计方案是利用平板电脑的天线接收包含对方语音信息的高频信号，输出至射频收发电路进行下变频和解调处理后，送入基带芯片进行相应的信号解码，得到PCM格式的语音信号输出至音频编解码器，进而利用音频编解码器内部的Bypass开关(相当于一个单刀双掷的开关)将接收到的对方语音切换到耳机端，通过耳机听筒输出；或者切换到扬声器端，通过平板电脑上配置的扬声器输出，进而实现用户对通话语音的接听。由于通过音频编解码器输出的语音信号是功率较小的模拟信号，该信号一方面要通过小功率的耳机输出，另一方面还要能够切换到大功率的扬声器输出。因此，在音频编解码器中需要做相应的软件增益适配，适配后的语音信号再经过音频功率放大器进行功率放大处理后，驱动扬声器播放出来。此外，对于存储器中保存的音乐等音源信号，可以经过平板电脑的主控芯片输入到音频编解码器中，该音源信号可以是PCM格式的数字信号，经由音频编解码器转换成模拟信号，并进行一系列的增益和效果处理后，选择通过耳机或扬声器输出，实现音乐播放功倉泛。当然，本实施例所提出的回声抑制电路设计方式不仅可以应用在平板电脑产品中，对于其他具有语音通话功能的移动互联网MID设备来说同样适用，本实施例对此不进行具体限制。应当指出的是，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，对于本技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种具有回声抑制功能的语音通话电路，包括麦克风和扬声器；其特征在于所述麦克风拾取语音信号并转化成模拟电信号后输出至一模拟回声消除芯片，所述模拟回声消除芯片连接扬声器的音频输入端，将麦克风采集输出的模拟电信号与传输至扬声器的音频信号进行求差处理后，输出至基带芯片进行调制并传输至射频收发电路进行上变频处理后，通过天线发射出去。
2.根据权利要求I所述的具有回声抑制功能的语音通话电路，其特征在于所述麦克风包括主麦克风和耳机麦克风，通过主麦克风或者耳机麦克风拾取的语音信号在转化为模拟电信号后，分别输出至所述的模拟回声消除芯片；所述模拟回声消除芯片连接耳机听筒的音频输入端。
3.根据权利要求2所述的具有回声抑制功能的语音通话电路，其特征在于所述主麦克风和耳机麦克风连接模拟回声消除芯片的同一组音频输入端子，所述扬声器和耳机听筒的音频输入端均与模拟回声消除芯片的另外一组音频输入端子相连接。
4.根据权利要求I所述的具有回声抑制功能的语音通话电路，其特征在于所述麦克风通过一对差分信号线连接模拟回声消除芯片的一组差分音频输入端子，在所述的差分信号线之间跨接有用于消除差模噪声的电容，在每一条信号线上各自串联有一路隔直电容。
5.根据权利要求4所述的具有回声抑制功能的语音通话电路，其特征在于在所述差分信号线中，正极性信号线通过一电阻连接直流偏置电压，负极性信号线通过另一电阻接地，两个电阻的阻值相等。
6.根据权利要求4所述的具有回声抑制功能的语音通话电路，其特征在于所述模拟回声消除芯片利用其另外一组差分音频输入端子接收传输至扬声器的音频信号，在所述的另外一组差分音频输入端子中，正极性端子通过一串联的隔直电容连接扬声器的音频输入端，负极性端子通过另一串联的隔直电容接地。
7.根据权利要求6所述的具有回声抑制功能的语音通话电路，其特征在于所述模拟回声消除芯片通过单端音频信号线输出处理后的音频信号，所述单端音频信号线与一根一端接地或者一端通过电阻接地的信号线构成一对差分信号线连接基带芯片的差分音频输入端子；在所述的差分信号线之间跨接有差模噪声抑制电容，在每一条信号线上各自串联有一路隔直电容。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的具有回声抑制功能的语音通话电路，其特征在于所述麦克风将输出的模拟电信号传输至音频编解码器，通过音频编解码器转换成脉冲编码调制信号后，经由主控芯片传输至存储器进行保存。
9.根据权利要求I至7中任一项所述的具有回声抑制功能的语音通话电路，其特征在于所述基带芯片对通过射频收发电路接收到的对方语音信号进行处理后，输出至所述的音频编解码器进行通道选择，进而传输至耳机听筒或者扬声器输出对方语音。
10.一种平板电脑，包括主控芯片、基带芯片、射频收发电路、音频编解码器和存储器；其特征在于还包括如权利要求I至9中任一项权利要求所述的具有回声抑制功能的语音通话电路。
专利摘要本实用新型公开了一种具有回声抑制功能的语音通话电路及平板电脑，包括麦克风和扬声器；所述麦克风拾取语音信号并转化成模拟电信号后输出至一模拟回声消除芯片，所述模拟回声消除芯片连接扬声器的音频输入端，将麦克风采集输出的模拟电信号与传输至扬声器的音频信号进行求差处理后，输出至基带芯片进行调制并传输至射频收发电路进行上变频处理后，通过天线发射出去。本实用新型针对平板电脑等移动互联网设备所基于的语音通话硬件平台设计回声抑制电路，在语音通话电路的上行通路中采用增设模拟回声消除芯片的硬件电路设计方案实现回声效应的有效抑制，硬件成本低、电路实现简单，可以显著改善平板电脑的通话质量。
文档编号H04M9/08GK202587132SQ201220060518
公开日2012年12月5日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者赵辉 申请人:青岛海信移动通信技术股份有限公司