一种近距离无啸叫电路、对讲机和对讲系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种对讲机技术领域，具体的，涉及一种近距离无啸叫电路、对讲机和对讲系统。


背景技术：

2.目前，在音频设备中，由于音频设备的采集方式等因素，导致采集到的音频信号存在啸叫。例如，在扩音系统中，麦克风接收的音频信号经功率放大器放大后由扬声器输出，输出的信号经过反射和/或折射可能重新被麦克风接收，形成正反馈回路。根据奈奎斯特稳定判据可知，一些频点可能会产生均匀振荡，导致扩音系统的音频信号的功率不断增大，系统不稳定，可能产生声反馈啸叫现象。从而导致音频设备发出令人不悦的声音，音频信号质量低，影响用户体验。并且，回声反馈啸叫现象严重时还可能会损坏音频设备，如烧毁功率放大器和/或扬声器的中高音单元等。特别是在对讲系统的对讲发端和对讲收端的距离过近时。收端播放的语音就有可能反馈至对讲发端形成语音回路，引起自激，进而导致产生啸叫。


技术实现要素：

3.本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种近距离无啸叫电路、对讲机和对讲系统，从电路部分的改进入手，使对讲机在微近距离场景语音对话中实现高品质传输，且不会因回声和混响引起啸叫和噪音干扰，满足特殊微近距离的语音对讲通话聆听要求。
4.本实用新型克服其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型的第一个方面公开了一种近距离无啸叫电路，至少包括耦接的带通放大单元、回声消除单元和音频放大单元，所述带通放大单元用于耦接输入的语音信号，并对语音信号进行放大和滤波后输出至回声消除单元；所述回声消除单元的输入端分别耦接输入的外部输入对讲信号和带通放大单元的语音输出信号，用于对输入的语音信号进行回声消除后对外输出外部输出对讲信号，以及，基于外部输入对讲信号控制外部输出对讲信号电平幅度；所述音频放大单元的输入端也用于耦接输入的外部输入对讲信号，并将外部输入对讲信号放大和带通滤波后输出至音频输出模块。
5.进一步的，所述带通放大单元至少包括运算放大器，与运算放大器的输出端耦接的滤波电容，以及，与运算放大器并联的反馈电容，所述滤波电容和反馈电容分别用于低频滤波和高频滤波。
6.进一步的，所述运算放大器ic4包括第一放大器ic4a和第二放大器ic4b,所述第一放大器ic4a的引脚3作为正输入端耦接电阻r15、r16和电容c38的一端，所述电阻r15的另一端用于耦接电源avdd，电阻r16和电容c38的另一端用于耦接地，所述运算放大器ic4a的引脚4作为负输入端耦接反馈电容c29的一端、电阻r12的一端和电容c34的一端，电容c34的另一端和电容c35耦接，电容c35的另一端和电感fb4的一端耦接，所述电感fb4的另一端和电阻r13的一端耦接输入的语音信号，电阻r13的另一端和电阻r10串联后耦接麦克直流偏置
mic_bias，所述运算放大器ic4a的引脚1作为输出端耦接滤波电容c36的一端、反馈电容c29的另一端和电阻r12的一端，所述电容c36的另一端作为带通放大单元的输出引脚耦接回声消除单元；所述第二放大器ic4b的引脚5用于耦接电源avdd,引脚2用于耦接地。
7.进一步的，所述基于输入的外部对讲信号，控制外部输出对讲信号电平幅度，具体包括：所述回声消除单元若检测到有外部输入对讲信号，则降低外部输出对讲信号电平幅度。
8.进一步的，所述回声消除单元至少包括dsp处理器ic3，所述ic3的引脚36作为第一输入引脚耦接带通放大单元的输出引脚，引脚35作为第二输入引脚耦接外部输入对讲信号和音频放大单元的输入引脚，引脚37作为第一输出引脚输出麦克直流偏置mic_bias耦接带通放大单元，引脚26作为第二输出引脚输出对外输出对讲信号。
9.进一步的，所述音频放大单元至少包括音频功率放大器，与音频功率放大器的输入端和输出端分别耦接的第一滤波电容和第二滤波电容，所述第一滤波电容和第二滤波电容用于滤波。
10.进一步的，所述音频功率放大器ic2的引脚4耦接电阻r6、r7和电容c28的一端，电阻r6的另一端耦接第一滤波电容c23的一端，第一滤波电容c23的另一端耦接音量控制器vr1b的引脚2，所述音量控制器vr1b的引脚1通过电阻r25耦接地，引脚3耦接外部输入对讲信号；音频功率放大器ic2的引脚5作为第三输出引脚耦接电阻r7和电容c28的另一端，输出扬声器正信号，引脚8耦接第二滤波电容c17的一端，第二滤波电容c17的另一端作为第四输出引脚输出扬声器负信号，引脚6用于耦接电源，引脚0、引脚7、引脚1用于耦接地，引脚2和引脚3通过电容c18耦接地。
11.本实用新型的第二个方面是提供了一种近距离无啸叫对讲机，至少包括上述的近距离无啸叫电路，以及与近距离无啸叫电路分别耦接的语音输入模块和音频输出模块；所述语音输入模块用于接收语音信号并输出至近距离无啸叫电路，所述近距离无啸叫电路用于将输入的语音信号啸叫处理后输出外部输出对讲信号，以及，将耦接的外部输入对讲信号啸叫处理后驱动音频输出模块。
12.本实用新型的第三个方面是提供了一种近距离无啸叫对讲系统，至少包括上述近距离无啸叫对讲机，其中，一个近距离无啸叫对讲机用于耦接外部电源作为主机，其余近距离无啸叫对讲机作为子机，所述主机与子机之间通过信号线连接，所述信号线至少用于传输主机的对外输出对讲信号和子机的对外输出对讲信号，以及，用于主机为子机提供电源。
13.本实用新型的有益效果是：
14.1、近距离无啸叫电路兼顾了语音通话清晰度与噪声抑制，设计语音信号滤波器，同时避免近讲效应的自激啸叫。
15.2、对输入信号进行回声、噪音和静噪处理，减少高频尖锐的回馈啸叫和刺耳噪声，减少低频的回声避免近讲效应和啸叫，以及避免扬声器的放音被拾取后回授给对方引起环路反馈的啸叫发生声。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例的电路原理示意图；
17.图2为本实用新型实施例的带通放大单元原理图；
18.图3为本实用新型实施例的回声消除单元原理示意图；
19.图4为本实用新型实施例的音频放大单元原理示意图；
20.图5为本实用新型实施例近距离无啸叫对讲机示意图；
21.图6为本实用新型实施例近距离无啸叫对讲系统示意图；
22.图中，1-语音输入模块；2-音频输出模块；3-语音信号线；4-支撑杆；5-对讲信号线。
具体实施方式
23.为了便于本领域人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本实用新型的保护范围。
24.如图1所示，为本实施例所述的一种近距离无啸叫电路的原理示意图，包括耦接的带通放大单元、回声消除单元和音频放大单元，带通放大单元用于耦接输入的语音信号，并对语音信号进行放大和滤波后输出至回声消除单元；回声消除单元的输入端分别耦接输入的外部输入对讲信号和带通放大单元的语音输出信号，用于对输入的语音信号进行回声消除后对外输出外部输出对讲信号，以及，基于外部输入对讲信号控制外部输出对讲信号电平幅度；音频放大单元的输入端也用于耦接输入的外部输入对讲信号，并将外部输入对讲信号放大和带通滤波后输出至音频输出模块。
25.如图2所示，带通放大单元至少包括运算放大器ic4，运算放大器分为第一放大器ic4a和第二放大器ic4b，运算放大器ic4a的输出端耦接的滤波电容c36，以及，与运算放大器并联的反馈电容c29，所述滤波电容c36和反馈电容c29分别用于低频滤波和高频滤波。
26.在本实用新型的一个实施例中，运算放大器ic4采用rs721xf，滤波电容c36选用47nf/16v,反馈电容c29选用820pf/50v。语音信号通过io9接口输入，放大器的电压增益gv1＝20log r12/r10+r13。其中r12、r13、r10分别为910kω、6.8kω和1.1kω的电阻，计算得到电压增益为41.2db。
27.输入的语音信号为毫伏级信号，需经运算放大器ic4a放大，ic4a输出的信号经c36交流耦合给回声消除单元，其取值47nf对于低频100hz的信号较整机中心频率1000hz有20db的衰减，形成输入电路的低通滤波器，减少低频常见的回授避免近讲效应和啸叫，同时ic4a的并联反馈电容c29取值820pf,对于高频10000hz的信号较整机中心频率1000hz有20db的衰减，形成输入电路的高通滤波器，减少高频尖锐的回馈啸叫和刺耳的噪声。
28.如图3所示，为本实用新型实施例的回声消除电路的原理图，其中ic3为dsp处理器，主要用于回声消除和对讲信号电平处理。ic3的引脚36作为第一输入引脚耦接带通放大单元的输出引脚，引脚35作为第二输入引脚耦接外部输入对讲信号和音频放大单元的输入引脚，引脚37作为第一输出引脚输出麦克直流偏置mic_bias耦接带通放大单元，引脚26作为第二输出引脚输出对外输出对讲信号。
29.在本实用新型的一个实施例中，dsp处理器ic3的引脚35接收到io2接口audio-in输入的外部输入对讲信号，当侦测到有对讲信号输入时，引脚26输出降低60db，避免喇叭中的放音被拾取后回授给对方引起环路反馈的啸叫发生，同时该引脚输出的音频信号送至io2接口作为外部输出对讲信号。
30.在本实用新型的一个实施例中，dsp处理器ic3选用kt0707e04。
31.如图4所示，为本实用新型实施例的音频放大单元的原理图，音频放大单元至少包括音频功率放大器，与音频功率放大器的输入端和输出端分别耦接的第一滤波电容和第二滤波电容。
32.在本实用新型的一个实施例中，音频放大器io2接口audio-in信号经由vr1b音量控制器控制大小后的音频交流信号经由c23送入ic2音频功率放大器放大。
33.在本实用新型的一个实施例中，c23选用47nf的电容，构成高通滤波器，对于低频100hz的信号较整机中心频率1000hz有20db的衰减。ic2的功率增益gv1＝10log r7/r6，其中r6和r7的阻值分别为2.2kω和820kω，计算得到ic2的功率增益为25.7db。
34.第二滤波电容c17选用100uf，对于低频100hz较之于中心频率1000hz同样有20db的增益衰减，该带通特性直接加载于负载喇叭，抑制低频声压能量，减小驻极体麦克风的回声拾取。io7、io8外接2吋4欧姆喇叭。j1为耳机接口，阻抗8-32欧姆。
35.在本实用新型的一个实施例中，音频放大器ic2采用xpt4817f。
36.本实用新型的另一个实施例中，还提出了一种近距离无啸叫对讲机，如图5所示，包括上述的近距离无啸叫电路，以及与近距离无啸叫电路分别耦接的语音输入模块1和音频输出模块2。
37.在本实用新型的一个实施例中，拾音器作为语音输入模块1用于采集外部输入的语音信号，并将语音信号输出至近距离无啸叫电路。近距离无啸叫电路和扬声器安装在音频输出模块2中。音频输出模块和语音输出模块通过语音信号线3和支撑杆连接4。
38.本实用新型的另一个实施例中，还提出了一种近距离无啸叫对讲系统，至少包括2个上述近距离无啸叫对讲机，如图6所示，其中，一个近距离无啸叫对讲机用于耦接外部电源作为主机，其余近距离无啸叫对讲机作为子机，所述主机与子机之间通过对讲信号线5连接，所述信号线至少用于传输主机的对外输出对讲信号和子机的对外输出对讲信号，以及，用于主机为子机提供电源。
39.主机中的近距离无啸叫电路中还包括电源接口，从而输入外部5v dc电源，从而为主机和子机提供电源。
40.近距离无啸叫电路的应用，使对讲机在近距离、无障碍的场景语音对话中，实现高品质传输且不受混响回声和噪声的干扰。甚至是在扬声器和麦克风面对面贴紧距离的情况下也不会产生啸叫。
41.以上仅描述了本实用新型的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述做出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本实用新型的保护范围。