一種對講機揚聲系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及電聲技術(shù)，尤其涉及一種可在手持對講機上實現(xiàn)定向、定距傳播聲音的自沉默定向揚聲系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對講機發(fā)展歷史可以追溯到上個世紀30年代，早期戰(zhàn)場上所使用的無線通訊臺就是現(xiàn)如今所用的手持對講機的前身。現(xiàn)如今，移動通信應(yīng)用市場快速發(fā)展，移動手機的大量使用代表了公眾移動通信的快速發(fā)展，對講機的廣泛使用說明了專業(yè)移動通信巨大的市場潛力。從技術(shù)上來講，對講機可以分為模擬對講機和數(shù)字對講機。數(shù)字對講機以其系統(tǒng)集成功能強大、頻率利用率高、功耗小、加密功能強大等優(yōu)點已逐步取代了模擬對講機的使用。
[0003]不管是模擬對講機還是數(shù)字對講機，其主要功能都是為了進行語音通信，因此進行語音輸入的MIC、語音輸出的揚聲器是兩個關(guān)鍵部件。傳統(tǒng)揚聲器技術(shù)經(jīng)過長期的發(fā)展，在靈敏度、保真度等方面的技術(shù)都已經(jīng)非常成熟，但是當前對講機上所使用揚聲器的技術(shù)都是基于常規(guī)動圈式技術(shù)，其發(fā)出聲音的傳播方向是全向的。當對講機之間進行通信時，從對講機揚聲器傳出的聲音也可傳到周邊，這不僅會對周邊造成一定程度的噪聲干擾，而且會造成通信時敏感聲頻信息的暴漏，這在很多工作應(yīng)用場景中是不允許出現(xiàn)的。使用對講機時佩戴耳機可以解決上述問題，但佩戴耳機也有一些固有的缺點，首先長期佩戴耳機會使耳朵有不舒適感；佩戴耳機的人常常不容易聽到外界的聲音；另外作為配件，耳機使用起來不是十分便利。
[0004]基于對講機揚聲系統(tǒng)目前所具有的這些特點，本專利公開了一種對講機自沉默定向揚聲系統(tǒng)，這種采用了參量陣聲學技術(shù)的揚聲設(shè)備在工作時不僅可以發(fā)出高清晰的定向聲波束，而且可以通過自沉默技術(shù)控制定向聲波束的傳播距離，這不僅可解決因?qū)χv機聲音全向傳播所導致的聲音污染、敏感信息泄露等問題，還可以為使用者提供一種全新的聽覺體驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為對講機提供一種可定向、定距傳播聲波束的自沉默定向揚聲系統(tǒng)，旨在解決對講機傳統(tǒng)揚聲設(shè)備工作時因聲音暴漏所導致的聲音污染、敏感信息泄露等冋題。
[0006]本發(fā)明的另一目的是為其它消費類電子產(chǎn)品上的揚聲裝置提供一種可定向、定距傳播聲波束的技術(shù)方案。
[0007]這種對講機揚聲系統(tǒng)的技術(shù)方案主要包括:
模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將對講機接受鏈路接收到的模擬聲頻信號進行采樣并轉(zhuǎn)換成數(shù)字聲頻信號，這是因為后級的自沉默定向控制系統(tǒng)是數(shù)字系統(tǒng)。
[0008]自沉默聲頻定向控制模塊，包括增益控制模塊、延時模塊及延時控制模塊、信號相移模塊以及相移控制模塊、信號調(diào)制模塊；自沉默聲頻定向控制模塊首先將對講機接收并轉(zhuǎn)換的數(shù)字聲頻信號轉(zhuǎn)換為兩個聲通道數(shù)字信號；通過兩級希爾伯特變換，相移控制模塊可以控制一個聲通道上的數(shù)字信號相位移動180°，同時延時控制模塊調(diào)節(jié)另一個聲通道的信號的傳輸延時，這是為了同步前一聲通道由于相移運算所導致的時間延時；當兩個聲通道的相位反向時，增益控制模塊用于調(diào)節(jié)兩個聲道信號的幅度差，旨在控制聲波傳播距離；當兩通道都沒進行相移處理時，就不需要進行延時控制；信號調(diào)制是通過將接受到的數(shù)字音頻加載到超聲載波上，用于驅(qū)動后級的參量揚聲器陣列發(fā)出定向的聲波束。
[0009]功放模塊及負載匹配模塊，采用D類功放提高后級電路的驅(qū)動電壓，用于提高后級負載的輸出功率；負載匹配電路中使用感性元器件抵消負載所呈現(xiàn)的容抗，并且采用電感與電容的組合對調(diào)制波進行低通濾波，以濾除不需要的高頻噪聲，并減少因高頻所產(chǎn)生的容性負載過流和雜音問題。
[0010]對沖式發(fā)聲面板，特性完全一致的換能器件按一定規(guī)則設(shè)計布局在基板上；換能器件按其電氣連接不同分為兩類，第一類換能器件的電極連接在前級一個聲通道的輸出端上，另一類換能器電極連接在前級另一個聲通道的輸出端上；當相位控制模塊使兩個聲通道信號的相位相反時，即相位差為180°，這時對沖式發(fā)聲面板上兩類換能器件發(fā)出的聲波束經(jīng)過非線性交互作用所解調(diào)出的可聽聲相位是互為反向的，可聽聲進行疊加傳播的過程也伴隨聲頻抵消過程，這樣定向聲波束在傳播一定距離后聲音就會消失，這就實現(xiàn)了聲波束的定向、定距傳播，聲波束的傳播距離可通過自沉默聲頻定向控制模塊的增益控制模塊進行調(diào)節(jié)；當相位控制模塊使兩個聲通道信號的相位相同時，即相位差為0°，這時對沖式發(fā)聲面板發(fā)出的定向聲波束沒有定距傳播特性。
[0011]揚聲系統(tǒng)功能模塊，揚聲系統(tǒng)功能模塊可通過設(shè)定選擇只具有定向傳播特性，也可設(shè)定選擇為兼具定向、定距傳播特性；揚聲系統(tǒng)可設(shè)定接受信息時的提醒方式為響鈴、震動、燈光或它們的組合，這是因為專利所述自沉默定向揚聲系統(tǒng)聲音傳播不是全向的，所以就需要設(shè)計輔助提醒裝置。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明第一實施例中的模擬對講機接收鏈路功能模塊的流程框圖。
[0013]圖2為本發(fā)明中實施例中自沉默聲頻定向系統(tǒng)的流程框圖。
[0014]圖3為本發(fā)明第二個實施例中的數(shù)字對講機接收鏈路功能模塊的流程框圖。
[0015]圖4為本發(fā)明第三個實施例中的數(shù)字對講機接收鏈路功能模塊的流程框圖。
[0016]圖5為本發(fā)明實施例中對沖式發(fā)聲面板的換能陣列的布局設(shè)計示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合具體的實施例及說明書附圖來解釋專利內(nèi)容及技術(shù)方案，但應(yīng)該理解，實施例只是為詳細解釋本發(fā)明專利，專利并不能因此而受到限制，相關(guān)領(lǐng)域人員在此基礎(chǔ)所做的任何改進和應(yīng)用都應(yīng)屬于本專利保護范圍。
[0018]圖1示出了模擬對講機接受鏈路功能模塊的流程框圖。無線電信號首先通過天線進入信號接收模塊1，并依次進入輸入回路，高頻放大、混頻、中頻放大、解調(diào)鑒波、低頻放大、A/D轉(zhuǎn)換，此時得到對講機通信時的數(shù)字聲頻信號。數(shù)字聲頻信號進入自沉默聲頻定向系統(tǒng)2，圖2示出了數(shù)字聲頻信號首先進入自沉默聲頻定向控制模塊3，接著一路數(shù)字信號轉(zhuǎn)為A、B兩路聲通道。其中聲頻信號相移模塊9在相移控制模塊調(diào)節(jié)下可使聲頻信號實現(xiàn)0°或180°的相移，當移相為180°時，A通道的延時模塊7在延時控制模塊調(diào)節(jié)下進行延時運算，以同步B通道聲頻信號由于希爾伯特運算而導致的時間消耗，增益控制模塊6可控制兩聲通道幅度差；當B通道的聲頻信號移相為0°時，A通道的延時模塊不做相應(yīng)的延時處理。當聲通道的聲頻信號完成相移、延時及增益控制后，兩個聲通道的數(shù)字信號分別通過調(diào)制模塊8及調(diào)制模塊10并被加載到超聲頻進行調(diào)制。兩路已調(diào)超聲分別進入后級電路4，功放模塊可提高后級負載的驅(qū)動電壓，負載匹配是通過呈感性的元器件抵消呈容抗的負載，低通濾波用來濾除已調(diào)波中的高頻噪聲，目的是減少因高頻已調(diào)波而導致的容性負載與前級電路不匹配現(xiàn)象。對沖式發(fā)生面板5上的超聲換能器件分別通過不同的電極接在前級兩個聲通道的輸出端。圖5是發(fā)聲面板聲換能器件在基板上布局設(shè)計示意圖，圖5 (A)和圖5 (B)中的換能器件18和換能器件19表示其電氣連接分別是兩個不同的聲通道的輸出端，當兩聲道發(fā)出相位相反的聲信號時，這種布局利于互為反向的聲波束在傳播的過程中進行充分接觸并抵消，加以增益控制模塊6的調(diào)節(jié)，高辨識度的定向聲波束在對沖式方式下傳播特定距離后就會大幅減弱，這樣就就實現(xiàn)了定向聲波束的定距傳播。
[0019]圖3示出了第二個實施例中的數(shù)字對講機接收鏈路功能模塊的流程框圖，與第一個實施例相似，接收鏈路功能模塊需要對接收到的信號進行的放大、混頻、解調(diào)等操作，不同與模擬對講機的是，其接收鏈路解調(diào)出的聲頻信號進入對講機基帶芯片15進行處理，其中通訊相關(guān)的數(shù)字信號處理模塊16完成聲頻信號的解碼、均衡等處理并得到數(shù)字聲頻信號17，后級的流程與圖2所示流程相同。
[0020]圖4示出了第三個實施例中的數(shù)字對講機接受鏈路功能模塊的流程框圖，與第二個實施例基本類似，不同點是自沉默聲頻定向控制模塊的相關(guān)信號處理沒有在對講機中的基帶芯片內(nèi)完成，而是使用了獨立的處理芯片。
【主權(quán)項】
1.一種對講機揚聲系統(tǒng)，包括: 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將對講機接收鏈路所得收到的模擬聲頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 自沉默聲頻定向控制模塊，用于實現(xiàn)對數(shù)字聲頻信號的相位、延時及增益進行控制； 功放及負載匹配模塊，用于提高對講機揚聲系統(tǒng)的有效輸出功率； 對沖式發(fā)聲面板，用于發(fā)出定向的聲波束，發(fā)聲面板上換能器件陣列通過電極分別連接在前級兩個聲通道上，通過發(fā)出相位相反的定向聲波束實現(xiàn)聲頻的定距傳播功能； 揚聲系統(tǒng)功能模塊，用于選擇對講機揚聲系統(tǒng)工作模式，也具有信息通訊時的響鈴、震動及閃光提示功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對講機揚聲系統(tǒng)，其特征在于，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換是為了將對講機接收鏈路所收到的模擬聲頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，自沉默聲頻定向控制系統(tǒng)中所涉及的信號處理都是基于數(shù)字信號的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對講機揚聲系統(tǒng)，其特征在于，此模塊包括:相移模塊及相移控制模塊、增益控制模塊、延時模塊及延時控制模塊；首先它是通過數(shù)字信號處理技術(shù)把一路數(shù)字聲頻信號轉(zhuǎn)為兩個聲通道；相移模塊及相移控制模塊可處理兩通道信號相位為互反或相同；增益模塊可調(diào)節(jié)兩聲通道信號的幅度差；延時模塊可對通道內(nèi)的信號進行延時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對講機揚聲系統(tǒng)，其特征在于，所述的功放模塊是為了提高系統(tǒng)負載的有效輸出功率；所述的負載匹配是將在電路設(shè)計中所呈感性的器件抵消負載所呈現(xiàn)的容抗成分，旨在減弱系統(tǒng)工作時因頻率過高而導致的有效功率過小現(xiàn)象。
5.根據(jù)權(quán)利要去I所述的對講機揚聲系統(tǒng)，其特征在于，所述的對沖式發(fā)聲面板的基板上規(guī)則的布局有換能器陣列，所有換能器件特性一致，換能器通過電極分別連接到前級兩個聲通道的輸出端，換能器件依其與前級聲通道的電氣連接不同分為兩類；兩個聲通道上的相位相反、幅度不同的聲頻信號通過換能器陣列發(fā)出，此時對沖式發(fā)聲面板發(fā)出的定向聲波束就可進行定距傳播。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對講機揚聲系統(tǒng)，其特征在于，所述的揚聲系統(tǒng)功能模塊可通過設(shè)定選擇揚聲系統(tǒng)只具有定向效果，也可以選擇揚聲系統(tǒng)兼具定向、定距傳播聲音的特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對講機揚聲系統(tǒng)，其特征在于，所述的揚聲系統(tǒng)功能模塊可設(shè)定接受到信號的提醒方式為響鈴、震動或閃光。
【專利摘要】一種對講機揚聲系統(tǒng)，它主要是由自沉默聲頻定向控制模塊、對沖式參量陣列模塊及功能模塊構(gòu)成。本發(fā)明利用參量聲學裝置的聲波定向傳播特性，并結(jié)合采用相位控制、增益控制及延時控制技術(shù)實現(xiàn)了揚聲器定距傳播聲音的功能，這就確保了對講機通訊時的敏感聲頻信息不易泄露、且不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生噪聲干擾。
【IPC分類】H04R3-00, H03G3-20
【公開號】CN104703095
【申請?zhí)枴緾N201510077037
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】深圳市波奇智能系統(tǒng)有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月13日