一種對(duì)講機(jī)揚(yáng)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(duì)講機(jī)上實(shí)現(xiàn)定向、定距傳播聲音的自沉默定向揚(yáng)聲系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)講機(jī)發(fā)展歷史可以追溯到上個(gè)世紀(jì)30年代，早期戰(zhàn)場(chǎng)上所使用的無線通訊臺(tái)就是現(xiàn)如今所用的手持對(duì)講機(jī)的前身?，F(xiàn)如今，移動(dòng)通信應(yīng)用市場(chǎng)快速發(fā)展，移動(dòng)手機(jī)的大量使用代表了公眾移動(dòng)通信的快速發(fā)展，對(duì)講機(jī)的廣泛使用說明了專業(yè)移動(dòng)通信巨大的市場(chǎng)潛力。從技術(shù)上來講，對(duì)講機(jī)可以分為模擬對(duì)講機(jī)和數(shù)字對(duì)講機(jī)。數(shù)字對(duì)講機(jī)以其系統(tǒng)集成功能強(qiáng)大、頻率利用率高、功耗小、加密功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)已逐步取代了模擬對(duì)講機(jī)的使用。
[0003]不管是模擬對(duì)講機(jī)還是數(shù)字對(duì)講機(jī)，其主要功能都是為了進(jìn)行語音通信，因此進(jìn)行語音輸入的MIC、語音輸出的揚(yáng)聲器是兩個(gè)關(guān)鍵部件。傳統(tǒng)揚(yáng)聲器技術(shù)經(jīng)過長(zhǎng)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(dāng)前對(duì)講機(jī)上所使用揚(yáng)聲器的技術(shù)都是基于常規(guī)動(dòng)圈式技術(shù)，其發(fā)出聲音的傳播方向是全向的。當(dāng)對(duì)講機(jī)之間進(jìn)行通信時(shí)，從對(duì)講機(jī)揚(yáng)聲器傳出的聲音也可傳到周邊，這不僅會(huì)對(duì)周邊造成一定程度的噪聲干擾，而且會(huì)造成通信時(shí)敏感聲頻信息的暴漏，這在很多工作應(yīng)用場(chǎng)景中是不允許出現(xiàn)的。使用對(duì)講機(jī)時(shí)佩戴耳機(jī)可以解決上述問題，但佩戴耳機(jī)也有一些固有的缺點(diǎn)，首先長(zhǎng)期佩戴耳機(jī)會(huì)使耳朵有不舒適感；佩戴耳機(jī)的人常常不容易聽到外界的聲音；另外作為配件，耳機(jī)使用起來不是十分便利。
[0004]基于對(duì)講機(jī)揚(yáng)聲系統(tǒng)目前所具有的這些特點(diǎn)，本專利公開了一種對(duì)講機(jī)自沉默定向揚(yáng)聲系統(tǒng)，這種采用了參量陣聲學(xué)技術(shù)的揚(yáng)聲設(shè)備在工作時(shí)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(jī)聲音全向傳播所導(dǎo)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(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為對(duì)講機(jī)提供一種可定向、定距傳播聲波束的自沉默定向揚(yáng)聲系統(tǒng)，旨在解決對(duì)講機(jī)傳統(tǒng)揚(yáng)聲設(shè)備工作時(shí)因聲音暴漏所導(dǎo)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(fèi)類電子產(chǎn)品上的揚(yáng)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(duì)講機(jī)揚(yáng)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(duì)講機(jī)接受鏈路接收到的模擬聲頻信號(hào)進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)換成數(shù)字聲頻信號(hào)，這是因?yàn)楹蠹?jí)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(shí)模塊及延時(shí)控制模塊、信號(hào)相移模塊以及相移控制模塊、信號(hào)調(diào)制模塊；自沉默聲頻定向控制模塊首先將對(duì)講機(jī)接收并轉(zhuǎn)換的數(shù)字聲頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩個(gè)聲通道數(shù)字信號(hào)；通過兩級(jí)希爾伯特變換，相移控制模塊可以控制一個(gè)聲通道上的數(shù)字信號(hào)相位移動(dòng)180°，同時(shí)延時(shí)控制模塊調(diào)節(jié)另一個(gè)聲通道的信號(hào)的傳輸延時(shí)，這是為了同步前一聲通道由于相移運(yùn)算所導(dǎo)致的時(shí)間延時(shí)；當(dāng)兩個(gè)聲通道的相位反向時(shí)，增益控制模塊用于調(diào)節(jié)兩個(gè)聲道信號(hào)的幅度差，旨在控制聲波傳播距離；當(dāng)兩通道都沒進(jìn)行相移處理時(shí)，就不需要進(jìn)行延時(shí)控制；信號(hào)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(dòng)后級(jí)的參量揚(yáng)聲器陣列發(fā)出定向的聲波束。
[0009]功放模塊及負(fù)載匹配模塊，采用D類功放提高后級(jí)電路的驅(qū)動(dòng)電壓，用于提高后級(jí)負(fù)載的輸出功率；負(fù)載匹配電路中使用感性元器件抵消負(fù)載所呈現(xiàn)的容抗，并且采用電感與電容的組合對(duì)調(diào)制波進(jìn)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(fù)載過流和雜音問題。
[0010]對(duì)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(jì)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(jí)一個(gè)聲通道的輸出端上，另一類換能器電極連接在前級(jí)另一個(gè)聲通道的輸出端上；當(dāng)相位控制模塊使兩個(gè)聲通道信號(hào)的相位相反時(shí)，即相位差為180°，這時(shí)對(duì)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(jìn)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(huì)消失，這就實(shí)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(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)相位控制模塊使兩個(gè)聲通道信號(hào)的相位相同時(shí)，即相位差為0°，這時(shí)對(duì)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(yáng)聲系統(tǒng)功能模塊，揚(yáng)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(yáng)聲系統(tǒng)可設(shè)定接受信息時(shí)的提醒方式為響鈴、震動(dòng)、燈光或它們的組合，這是因?yàn)閷＠鲎猿聊ㄏ驌P(yáng)聲系統(tǒng)聲音傳播不是全向的，所以就需要設(shè)計(jì)輔助提醒裝置。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例中的模擬對(duì)講機(jī)接收鏈路功能模塊的流程框圖。
[0013]圖2為本發(fā)明中實(shí)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(gè)實(shí)施例中的數(shù)字對(duì)講機(jī)接收鏈路功能模塊的流程框圖。
[0015]圖4為本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例中的數(shù)字對(duì)講機(jī)接收鏈路功能模塊的流程框圖。
[0016]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)沖式發(fā)聲面板的換能陣列的布局設(shè)計(jì)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合具體的實(shí)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(shí)施例只是為詳細(xì)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(jìn)和應(yīng)用都應(yīng)屬于本專利保護(hù)范圍。
[0018]圖1示出了模擬對(duì)講機(jī)接受鏈路功能模塊的流程框圖。無線電信號(hào)首先通過天線進(jìn)入信號(hào)接收模塊1，并依次進(jìn)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(shí)得到對(duì)講機(jī)通信時(shí)的數(shù)字聲頻信號(hào)。數(shù)字聲頻信號(hào)進(jìn)入自沉默聲頻定向系統(tǒng)2，圖2示出了數(shù)字聲頻信號(hào)首先進(jìn)入自沉默聲頻定向控制模塊3，接著一路數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)為A、B兩路聲通道。其中聲頻信號(hào)相移模塊9在相移控制模塊調(diào)節(jié)下可使聲頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)0°或180°的相移，當(dāng)移相為180°時(shí)，A通道的延時(shí)模塊7在延時(shí)控制模塊調(diào)節(jié)下進(jìn)行延時(shí)運(yùn)算，以同步B通道聲頻信號(hào)由于希爾伯特運(yùn)算而導(dǎo)致的時(shí)間消耗，增益控制模塊6可控制兩聲通道幅度差；當(dāng)B通道的聲頻信號(hào)移相為0°時(shí)，A通道的延時(shí)模塊不做相應(yīng)的延時(shí)處理。當(dāng)聲通道的聲頻信號(hào)完成相移、延時(shí)及增益控制后，兩個(gè)聲通道的數(shù)字信號(hào)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(jìn)行調(diào)制。兩路已調(diào)超聲分別進(jìn)入后級(jí)電路4，功放模塊可提高后級(jí)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電壓，負(fù)載匹配是通過呈感性的元器件抵消呈容抗的負(fù)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(dǎo)致的容性負(fù)載與前級(jí)電路不匹配現(xiàn)象。對(duì)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(jí)兩個(gè)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(jì)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(gè)不同的聲通道的輸出端，當(dāng)兩聲道發(fā)出相位相反的聲信號(hào)時(shí)，這種布局利于互為反向的聲波束在傳播的過程中進(jìn)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(shí)度的定向聲波束在對(duì)沖式方式下傳播特定距離后就會(huì)大幅減弱，這樣就就實(shí)現(xiàn)了定向聲波束的定距傳播。
[0019]圖3示出了第二個(gè)實(shí)施例中的數(shù)字對(duì)講機(jī)接收鏈路功能模塊的流程框圖，與第一個(gè)實(shí)施例相似，接收鏈路功能模塊需要對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行的放大、混頻、解調(diào)等操作，不同與模擬對(duì)講機(jī)的是，其接收鏈路解調(diào)出的聲頻信號(hào)進(jìn)入對(duì)講機(jī)基帶芯片15進(jìn)行處理，其中通訊相關(guān)的數(shù)字信號(hào)處理模塊16完成聲頻信號(hào)的解碼、均衡等處理并得到數(shù)字聲頻信號(hào)17，后級(jí)的流程與圖2所示流程相同。
[0020]圖4示出了第三個(gè)實(shí)施例中的數(shù)字對(duì)講機(jī)接受鏈路功能模塊的流程框圖，與第二個(gè)實(shí)施例基本類似，不同點(diǎn)是自沉默聲頻定向控制模塊的相關(guān)信號(hào)處理沒有在對(duì)講機(jī)中的基帶芯片內(nèi)完成，而是使用了獨(dú)立的處理芯片。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種對(duì)講機(jī)揚(yáng)聲系統(tǒng)，包括: 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將對(duì)講機(jī)接收鏈路所得收到的模擬聲頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 自沉默聲頻定向控制模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字聲頻信號(hào)的相位、延時(shí)及增益進(jìn)行控制； 功放及負(fù)載匹配模塊，用于提高對(duì)講機(jī)揚(yáng)聲系統(tǒng)的有效輸出功率； 對(duì)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(jí)兩個(gè)聲通道上，通過發(fā)出相位相反的定向聲波束實(shí)現(xiàn)聲頻的定距傳播功能； 揚(yáng)聲系統(tǒng)功能模塊，用于選擇對(duì)講機(jī)揚(yáng)聲系統(tǒng)工作模式，也具有信息通訊時(shí)的響鈴、震動(dòng)及閃光提示功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)講機(jī)揚(yáng)聲系統(tǒng)，其特征在于，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換是為了將對(duì)講機(jī)接收鏈路所收到的模擬聲頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，自沉默聲頻定向控制系統(tǒng)中所涉及的信號(hào)處理都是基于數(shù)字信號(hào)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)講機(jī)揚(yáng)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(shí)模塊及延時(shí)控制模塊；首先它是通過數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)把一路數(shù)字聲頻信號(hào)轉(zhuǎn)為兩個(gè)聲通道；相移模塊及相移控制模塊可處理兩通道信號(hào)相位為互反或相同；增益模塊可調(diào)節(jié)兩聲通道信號(hào)的幅度差；延時(shí)模塊可對(duì)通道內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行延時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)講機(jī)揚(yáng)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(fù)載的有效輸出功率；所述的負(fù)載匹配是將在電路設(shè)計(jì)中所呈感性的器件抵消負(fù)載所呈現(xiàn)的容抗成分，旨在減弱系統(tǒng)工作時(shí)因頻率過高而導(dǎo)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(duì)講機(jī)揚(yáng)聲系統(tǒng)，其特征在于，所述的對(duì)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(jí)兩個(gè)聲通道的輸出端，換能器件依其與前級(jí)聲通道的電氣連接不同分為兩類；兩個(gè)聲通道上的相位相反、幅度不同的聲頻信號(hào)通過換能器陣列發(fā)出，此時(shí)對(duì)沖式發(fā)聲面板發(fā)出的定向聲波束就可進(jìn)行定距傳播。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)講機(jī)揚(yáng)聲系統(tǒng)，其特征在于，所述的揚(yáng)聲系統(tǒng)功能模塊可通過設(shè)定選擇揚(yáng)聲系統(tǒng)只具有定向效果，也可以選擇揚(yáng)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(duì)講機(jī)揚(yáng)聲系統(tǒng)，其特征在于，所述的揚(yáng)聲系統(tǒng)功能模塊可設(shè)定接受到信號(hào)的提醒方式為響鈴、震動(dòng)或閃光。
【專利摘要】一種對(duì)講機(jī)揚(yáng)聲系統(tǒng)，它主要是由自沉默聲頻定向控制模塊、對(duì)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(xué)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(shí)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了揚(yáng)聲器定距傳播聲音的功能，這就確保了對(duì)講機(jī)通訊時(shí)的敏感聲頻信息不易泄露、且不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生噪聲干擾。
【IPC分類】H04R3-00, H03G3-20
【公開號(hào)】CN104703095
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510077037
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)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(qǐng)日】2015年2月13日