專利名稱：一種動態(tài)降噪語言處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種動態(tài)降噪語言處理器，適用于高噪聲環(huán)境下的工作。該產(chǎn)品屬于通信和電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
在航空航天領(lǐng)域，如飛機、飛行器內(nèi)部通話器、無線電臺、有線電話，人聲在噪聲環(huán)境中不易識別，影響通訊效果；另外，在許多場所，人們采用計算機語言識別系統(tǒng)，即用語言來直接控制機器工作。人們發(fā)出不同的語言信號，機器就可以執(zhí)行不同的操作，但是當(dāng)環(huán)境噪聲大于65db后，則機器誤碼率急劇增加，甚至不能正確工作。
本實用新型的目的在于提供一種對輸入信號進行識別和處理，將語言信號從噪聲中分離出來，并且放大語言信號、抑制背景噪聲的動態(tài)降噪語言處理器。
本實用新型主要由兩個部分組成語音跟隨電路和背景噪聲自動監(jiān)控電路。當(dāng)輸入端有語言信號出現(xiàn)時，背景噪聲自動監(jiān)控電路檢出語言信號，語音跟隨電路對話音進行放大；當(dāng)語言信號停止，背景噪聲自動監(jiān)控電路未檢出語言信號，語音跟隨電路對噪聲處于衰減狀態(tài)，并抑制其輸出。即在高噪聲環(huán)境中，噪聲不能通過送話器進入電路，而語言信號能夠被放大，從而達到消除噪聲的目的。
本實用新型包括由A5、A6、A7三個運算放大器組成的高共模抑制比前置放大電路；由A4、D1、D2和比例放大器A2、可編程放大器LM146、電壓跟隨器A8組成的語音跟隨電路和由A2、A3、CA、RA、B1等器件組成背景噪聲監(jiān)控器。其電路連接關(guān)系為運算放大器A5、A6的同相端接受輸入信號，A5、A6的反相端通過串聯(lián)電阻R1相連，反饋電阻R2并聯(lián)在A6的輸出端與A6反相端之間，反饋電阻R3并聯(lián)在A5輸出端與A5反相端之間，A5輸出端通過與之相串聯(lián)的電阻R4與運算放大器A7的反相端相連，電阻R5并聯(lián)在運算放大器A7的輸出端與反相端之間，A6輸出端通過與之相串聯(lián)的電阻R6與運算放大器A7的同相端相連，電阻R7并聯(lián)在運算放大器A7的同相端與地之間；A7的輸出端一路串接有耦合電容C1接入可編程放大器LM146的同相端，R8、C4接在LM146選通線與地之間，R9串接在LM146選通線與A3的輸出端之間，LM146輸出端接A8的同相端，A8輸出端接輸出耦合電容C2,C2的另一端接R10、R11組成的電阻匹配網(wǎng)絡(luò)，可與其他通訊設(shè)備直接聯(lián)接；A7的輸出端另一路經(jīng)耦合電容C3與直流電阻R12串聯(lián)，接到A4同相端，A4、D1、D2組成對數(shù)放大器，對數(shù)放大器A4的輸出端經(jīng)二極管D3接到比例器A2的同相端，CB、RB接在A2同相端與地之間，D3、RB、CB組成半波整流電路，R13、R14、C5組成串聯(lián)電阻分壓電路，R13、R14串聯(lián)在電源電壓與地之間，R13、R14的接點為運放提供靜態(tài)工作電位。C5和R14并聯(lián)，起穩(wěn)壓作用，A2的反相端與A3的反相端連接，A3的輸出端與LM146選通線連接；背景噪聲監(jiān)控器由A2、A3、CA、RA、B1等器件組成，A2的同相端連接在A1的輸出端，A2的反相端與A3的反相端連接，B1接在A3的同相端與A2的反相端之間。
本實用新型由于采用語音跟隨電路，當(dāng)輸入端有語言信號出現(xiàn)時，可以對話音進行放大；當(dāng)語言信號停止，對噪聲信號抑制其輸出。而背景噪聲自動監(jiān)控電路能夠把語言信號(由一串正弦波組成)，同背景噪聲區(qū)分開來(噪聲是比較穩(wěn)定的信號)。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行進一步說明；附

圖1為本實用新型動態(tài)降噪語言處理器的工作原理框圖。
附圖2為本實用新型動態(tài)降噪語言處理器的電路原理圖。
由圖1、圖2可知，本實用新型的電路連接關(guān)系為本實用新型包括由A5、A6、A7三個運算放大器組成的高共模抑制比前置放大電路；由A4、D1、D2和比例放大器A2、可編程放大器LM146、電壓跟隨器A8組成的語音跟隨電路和由A2、A3、CA、RA、B1等器件組成背景噪聲監(jiān)控器；運算放大器A5、A6的同相端接受輸入信號，A5、A6的反相端通過串聯(lián)電阻R1相連，反饋電阻R2并聯(lián)在A6的輸出端與A6反相端之間，反饋電阻R3并聯(lián)在A5輸出端與A5反相端之間，A5輸出端通過與之相串聯(lián)的電阻R4與運算放大器A7的反相端相連，電阻R5并聯(lián)在運算放大器A7的輸出端與反相端之間，A6輸出端通過與之相串聯(lián)的電阻R6與運算放大器A7的同相端相連，電阻R7并聯(lián)在運算放大器A7的同相端與地之間；A7的輸出端一路串接有耦合電容C1接入可編程放大器LM146的同相端，R8、C4接在LM146選通線與地之間，R9串接在LM146選通線與A3的輸出端之間，LM146輸出端接A8的同相端，A8輸出端接輸出耦合電容C2,C2的另一端接R10、R11組成的電阻匹配網(wǎng)絡(luò)，可與其他通訊設(shè)備直接聯(lián)接；A7的輸出端另一路經(jīng)耦合電容C3與直流電阻R12串聯(lián)，接到A4同相端，A4、D1、D2組成對數(shù)放大器，對數(shù)放大器A4的輸出端經(jīng)二極管D3接到比例器A2的同相端，CB、RB接在A2同相端與地之間，D3、RB、CB組成半波整流電路，R13、R14、C5組成串聯(lián)電阻分壓電路，R13、R14串聯(lián)在電源電壓與地之間，R13、R14的接點為運放提供靜態(tài)工作電位。C5和R14并聯(lián)，起穩(wěn)壓作用，A2的反相端與A3的反相端連接，A3的輸出端與LM146選通線連接；背景噪聲監(jiān)控器由A2、A3、CA、RA、B1等器件組成，A2的同相端連接在A1的輸出端，A2的反相端與A3的反相端連接，B1接在A3的同相端與A2的反相端之間。
本實用新型的工作原理是輸入信號從A5、A6的同相端輸入，R1、R2、R3分別為A5、A6的反饋電阻，A5、A6輸出的差模信號被由A7、R4、R5、R6、R7組成的減法電路放大后，由A7的輸出端輸出。交流信號由A7的輸出端分兩路傳輸一路經(jīng)耦合電容C1傳入可編程放大器LM146的同相端，另一路經(jīng)耦合電容C3經(jīng)直流電阻R12傳入A4同相端。交流信號進入A4同相端后，被由A4、D1、D2組成對數(shù)放大器處理。該對數(shù)放大器的靈敏度由R12、 C3的取值分別決定；對數(shù)放大器反饋元件D1、D2能提供對數(shù)增益曲線，這就擴大了輸入信號電平范圍；因為輸入、輸出的關(guān)系是對數(shù)關(guān)系，電路對輸入的小信號具有提升放大的作用，而對于輸入的大信號又具有壓縮作用。交流信號由對數(shù)放大器輸出后，經(jīng)過由D3、RB、CB組成半波整流電路，把交流信號變成直流信號，這個直流信號對電容CB進行快速充電，充電時間控制在1ms以內(nèi)，放電時間取決于CB和RB的值。CB、RB取值合適，CB上的電平值能跟隨輸入信號電平值的變化。R13、R14、C5組成串聯(lián)電阻分壓電路，R13、R14的接點為運放提供靜態(tài)工作電位。C5和R14并聯(lián)，起穩(wěn)壓作用。信號經(jīng)放大器A1放大后，進入由A2、A3、CA、RA、B1等器件組成的背景噪聲監(jiān)控器，它能夠把語言信號(由一串正弦波組成)，同背景噪聲區(qū)分開來(噪聲是比較穩(wěn)定的信號)，把代表平均背景噪聲的電壓電平存儲在A2反相端的電容CA中，CA取值較大，RA·CA的時間常數(shù)較大(4～5秒)，A2反相端CA上的電壓被送到發(fā)送檢測比較器A3的反相端。R8、R9、C4組成V/I轉(zhuǎn)換電路。將A3輸出的電壓變化量變?yōu)殡娏骺刂屏??？删幊谭糯笃鱈M146的工作狀態(tài)取決于比較器A3的狀態(tài)。當(dāng)A3有控制信號(A3正飽和為5V直流電壓)，LM146處于工作狀態(tài)；當(dāng)A3無控制信號(A3負(fù)飽和輸出為0V),LM146處于衰減狀態(tài)。A8為電壓跟隨器，作為語言處理器的輸出級，具有語言跟隨和電流放大的作用。A8輸出端接輸出耦合電容C2,C2的另一端接R10、R11組成的電阻匹配網(wǎng)絡(luò)，可與其他通訊設(shè)備直接聯(lián)接。
本實用新型的工作過程是在沒有語言信號的情況下，由于A3同相端接受了比反相端低的電壓電平(約低40mv)，因此比較器A3處于負(fù)飽和狀態(tài)，輸出為低電平，可編程放大器處于衰減狀態(tài)。進入前置放大器的噪聲信號不能傳輸。當(dāng)有語言信號電平送到輸入端時，經(jīng)A1比例放大后輸出，語言信號電平在A2反向輸入端的電壓(即CA上的電壓)改變之前，到達發(fā)送檢測比較器A3的同相輸入端，使A3變?yōu)檎柡停容^器A3輸出變?yōu)楦唠娖?，產(chǎn)生控制電壓信號，可編程放大器處于放大狀態(tài)，輸出語言信號。當(dāng)一句話講完，A3同相輸入端的電平又立即低于噪聲電平存儲值，A3變?yōu)樨?fù)飽和，A3輸出為低電平，可編程放大器又處于衰減狀態(tài)。當(dāng)背景噪聲變化時，噪聲電平存儲值也隨之變化，在沒有語言信號輸入時，A3反相端總是比同相端低40mv，A3處于負(fù)飽和，使可編程放大器處于衰減狀態(tài)。即使背景噪聲聲級很大時，電路仍能可靠工作。
實驗表明，人耳對小于1ms的脈沖干擾信號是不敏感的。在瞬間響應(yīng)中，假設(shè)干擾信號發(fā)生的時間小于1ms，人耳的作用相當(dāng)于一個積分器不能聽到這類干擾噪聲。根據(jù)這一特性，在設(shè)計電路時，選用工作速度高的元件以保證電路的工作速度。當(dāng)語言信號作用時，可編程電路在小于1ms時間內(nèi)，由衰減狀態(tài)轉(zhuǎn)換成放大狀態(tài)，當(dāng)作用信號消失后，在60～200ms內(nèi)，可編程電路由放大狀態(tài)轉(zhuǎn)換成衰減狀態(tài)。人耳感覺不到可編程放大器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。語言很容易通過電路，而噪聲則不能通過。該電路對噪聲電平衰減平均達20db。
動態(tài)降噪語言處理器主要技術(shù)指標(biāo)如下1．電路增益為30db，頻帶寬度為300～3400HZ。
2．送話器輸入阻抗范圍為40～300Ω，動圈式送話器。
3．電源工作電壓為5V，靜態(tài)工作電流為5～7mv。
4．在125db以下的噪聲環(huán)境中可靠工作，不需任何調(diào)節(jié)。
5．工作溫度-40℃～+85℃。
權(quán)利要求1．一種動態(tài)降噪語言處理器，其特征在于該處理器包括由A5、A6、A7三個運算放大器組成的高共模抑制比前置放大電路；由A4、D1、D2和比例放大器A2、可編程放大器LM146、電壓跟隨器A8組成的語音跟隨電路和由A2、A3、CA、RA、B1等器件組成背景噪聲監(jiān)控器；其電路連接關(guān)系為運算放大器A5、A6的同相端接受輸入信號，A5、A6的反相端通過串聯(lián)電阻R1相連，反饋電阻R2并聯(lián)在A6的輸出端與A6反相端之間，反饋電阻R3并聯(lián)在A5輸出端與A5反相端之間，A5輸出端通過與之相串聯(lián)的電阻R4與運算放大器A7的反相端相連，電阻R5并聯(lián)在運算放大器A7的輸出端與反相端之間，A6輸出端通過與之相串聯(lián)的電阻R6與運算放大器A7的同相端相連，電阻R7并聯(lián)在運算放大器A7的同相端與地之間；A7的輸出端一路串接有耦合電容C1接入可編程放大器LM146的同相端，R8、C4接在LM146選通線與地之間，R9串接在LM146選通線與A3的輸出端之間，LM146輸出端接A8的同相端，A8輸出端接輸出耦合電容C2,C2的另一端接R10R11組成的電阻匹配網(wǎng)絡(luò)，可與其他通訊設(shè)備直接聯(lián)接；A7的輸出端另一路經(jīng)耦合電容C3與直流電阻R12串聯(lián)，接到A4同相端，A4、D1、D2組成對數(shù)放大器，對數(shù)放大器A4的輸出端經(jīng)二極管D3接到比例器A2的同相端，CB、RB接在A2同相端與地之間，D3、RB、CB組成半波整流電路，R13、R14、C5組成串聯(lián)電阻分壓電路，R13、R14串聯(lián)在電源電壓與地之間，R13、R14的接點為運放提供靜態(tài)工作電位。C5和R14并聯(lián)，起穩(wěn)壓作用，A2的反相端與A3的反相端連接，A3的輸出端與LM146選通線連接；背景噪聲監(jiān)控器由A2、A3、CA、RA、B1等器件組成，A2的同相端連接在A1的輸出端，A2的反相端與A3的反相端連接，B1接在A3的同相端與A2的反相端之間。
專利摘要本實用新型涉及一種適用于高噪聲環(huán)境下工作,對輸入信號進行識別和處理,將語言信號從噪聲中分離出來,并且放大語言信號、抑制背景噪聲的動態(tài)降噪語言處理器。主要包括能對話音進行放大的語音跟隨電路和能夠把語言信號同背景噪聲區(qū)分開來的背景噪聲自動監(jiān)控電路。
文檔編號H04B15/00GK2319965SQ9720223
公開日1999年5月19日 申請日期1997年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月5日
發(fā)明者劉珩 申請人:劉珩