CN101136664B - 抗干扰的具有单一频率的超音频数据的传输方法 - Google Patents

抗干扰的具有单一频率的超音频数据的传输方法 Download PDF

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Abstract

一种抗干扰的具有单一频率的超音频数据的传输方法，发射装置向接收装置传输两个信号，一个信号是经音频拾音器接收的音频信号；另一个是单一频率的超音频数据信号，两个信号混合后调制成射频信号，放大后，向空间辐射；接收装置接收后，经过带通滤波器、低噪声放大器和第一本振信号混频后产生第一中频信号，第一中频信号和第二本振混频后产生第二中频信号，第二中频信号解调后得到音频和数据的混合信号，混合信号一路经过低通滤波器滤除数据信号，经过静音开关电路、扩展、去加重、音量调节后经音频插座输出；混合信号另外一路直接输出到微控制器，微控制器根据输入的数据判断出发射装置的工作状态，并根据数据的合法性决定是否允许音频输出。本方法在接收装置即使在数据出错的情况下，仍然可以允许音频输出，更好地解决了死角和在多空间短距离使用时相互干扰问题。

Description

抗干扰的具有单一频率的超音频数据的传输方法
技术领域
本发明涉及一种可以在多空间短距离使用的用于无线麦克风装置抗干扰的具有单一频率的超音频数据的传输方法。
背景技术
现有的无线麦克风装置传输方法，主要有红外线无线传输和普通的射频无线传输。红外线无线传输，存在的主要问题是距离近、方向性强、穿透性差、接收装置移动不灵活、施工安装难度大等缺点。
普通的射频无线麦克风多支使用时，由于混频器的非线性会存在多个频率相互混合后产生其它的频率，如果这个频率刚好落在这个接收装置设定频率附近，就会对接收装置有干扰，从而输出其它系统的音频或者噪声。为解决前述问题，中国专利申请公开了一种具有音码控制静音功能的无线麦克风收发信装置(申请号：200310114924.6)，该装置使用两个音码所组成的数据信号进行数据传输方式，用这种方式传输数据其调制方式占用带宽比较宽，射频利用效率不高；另外该装置只有输入的音码和预先设定的码相同时，解除音频输出的静音的功能，这样当发射装置处于死角位置或距离较远时，由于射频信号变弱，数据就会有一定的误码产生，而导致接收装置过早的禁止音频输出，增加了断音产生的机会。
发明内容
本发明的目的是：提供一种可以在多空间短距离使用的、抗干扰性更好的用于无线麦克风装置的具有单一频率的超音频数据的传输方法。
本发明的技术方案是：一种用于无线麦克风装置抗干扰的具有单一频率的超音频数据的传输方法，包括无线麦克风发射装置和接收装置，所述发射装置向所述接收装置传输两个信号，一个信号是经音频拾音器接收的音频经过放大、预加重、压缩、限幅处理的信号；另外一个信号是单一频率的超音频数据信号，以上两个信号经过混合级后再经过压控振荡器调制变成射频信号，然后再经过可以调节功率的射频放大器放大后，由天线向自由空间辐射；该射频信号由接收装置的天线接收后，经过带通滤波器、低噪声放大器(LNA)和第一本振信号混频后产生第一中频信号，第一中频信号和第二本振混频后产生第二中频信号，第二中频信号解调后得到音频和数据的混合信号，混合信号一路经过低通滤波器滤除数据信号，经过静音开关电路、扩展、去加重、音量调节后经音频插座输出；混合信号另外一路经过带通滤波器滤除音频信号和高频噪声后放大、波形整形后直接输出到微控制器，微控制器根据输入的数据判断出发射装置的工作状态并且在显示屏上显示出发射机的电池电量，射频功率状态等，并且根据数据的合法性决定是否允许音频输出。所谓数据的合法性是指：1、当接收数据的频率部分和接收装置的频率相等时，数据为合法。2、当接收机接收到一帧数据的频率和接收装置的频率不相等时，在下面的情况下也是合法的，前面的一帧数据中频率是和接收装置的频率相等的，在允许位数范围内的数据位错误情况下。
前述发射装置向接收装置传输的是音频信号和单一频率的超音频数据信号，并且数据信号反映发射装置系统的工作状态。
上述接收装置能够识别单一频率的超音频数据信号，并且能够判断数据的合法性，即使在数据错误的情况下也可以允许接收装置输出音频信号。
本发明由于采用了音频和单一频率的超音频数据同时传输的方法，这样，单一频率的超音频数据只使用一个超音频频率，占用的带宽窄；接收装置即使在数据出错的情况下，仍然可以允许音频输出，更好地解决了死角和在多空间短距离使用时相互干扰这个问题。
附图说明
图1是实现本方法的无线麦克风发射装置的电路示意图。
图2是实现本方法的无线麦克风接收装置的电路示意图。
图3a和图3b是实现本方法的本无线麦克风系统的数据格式，以一帧为例。
图4是实现本方法的发射装置的软件工作流程图。
图5是实现本方法的接收装置的软件工作流程图。
具体实施方式
下面以包括无线麦克风发射装置及接收装置的工作过程，来说明本方法的实施。
请参见图1和图4，图1为发射装置的电路结构图，图4为发射装置的工作过程流程图，拾音器111将环境中的音频转化为电信号简称为音频信号，这个音频信号比较微弱，前置放大器112将微弱的音频信号放大到后级电路所需要的电平，为了提高动态范围和信噪比，在音频信号进入混合级114前经过预加重、压缩电路113处理，可以将大的动态范围的音频信号压缩到有限动态范围，这样频率范围占用带宽就比较窄；另外微处理器122产生单一频率的超音频数据信号经数据滤波器119滤除其它分量得到单一频率的超音频数据信号。上述两个信号经过混合器114混合后产生音频和数据混合信号，压控振荡器115将混合信号调制到射频载波上，最终得到已经调制的射频载波，射频载波经功放116放大到足够幅度后，经天线117向自由空间辐射。发射装置使用干电池118，电池电压经过电源管理电路121处理后得到每个电路所需要的电压。微处理器122负责本装置的管理工作和单一频率的超音频数据产生，微处理器的软件流程图，请见图4，它上电时首先将系统进行初始化，然后通过电源管理电路121检测启动开关125是否开启。如果启动开关125处于关闭状态，发射静音指令数据，关闭电源管理电路121中部分电路以节省电池；如果启动开关125处于开启状态，微处理器122则做按键扫描和按键处理来检测键盘部分127输入的指令，然后根据指令向锁相环123写入由键盘指令和参考频率124所决定的二进制数据，同时微处理器122还根据键盘指令通过射频功率调节器120调节射频功率放大器116的输出功率。微处理器122完成上述工作后，将频率数据和功率数据保存起来，以便下次开机调用。接着微处理器122执行数据产生程序，数据产生完成后在调用显示程序将发射系统的频率、电池电量、发射功率等参数显示在显示屏126上。
单一的超音频数据格式见图3a和图3b部分，图3a中的阴影部分为超音频波形存在部分，图3a为一帧数据的结构图，这只是提供一个例子，一帧数据有前导码、若干数据位和结束码组成，数据位利用没有超音频波形的时间长短来决定数据位是“1”还是“0”，而每个位的有固定时间的有波形部分，波形为正弦波或其他波形，见图3b。
图2为无线麦克风接收装置的电路结构图，图5为接收装置的工作过程流程图，这是一个由超内差式二次变频所构成的接收装置。如图所示，天线211感应到发射装置发射出的射频信号，由于空间有许多其它频率的射频信号，所以在天线211和低噪声放大器213之间插入一个带通滤波器212，这个带通滤波器212将本系统之外的射频信号衰减，只留下带内的信号。经过低噪声放大器213放大后的射频信号输入到第一混频器214，混频器的另一信号为第一本振信号，这个信号由第一本振回路227产生，信号的频率由微处理器234写入到第一本振回路内的数据决定，第一本振信号和经过低噪声放大器213的射频信号在第一混频器214内混合产生多种频率，第一中频滤波器215滤除第一混频器产生的其它分量的信号，只留下第一中频信号；第一中频信号和第二本振电路228产生的第二本振信号在第二混频器216内再次混频产生第二中频，第二中频经过第二中频滤波器217、插入补偿损耗放大器218、滤波器219处理后送入鉴频器220解调后产生音频和单一频率的超音频数据混合信号，另外鉴频器还输出一个场强信号，这个信号输入到微处理器234的模数转换接口以便微处理器234处理。
音频和单一频率的超音频数据信号一路经过低通滤波器221滤除超音频数据信号，这样有效地消除超音频数据信号对音频信号的干扰，滤波后的音频信号经过由微处理器234控制的静音开关222后输入到扩展器、去加重电路223，还原出在发射装置中动态范围被压缩的音频信号，然后经过音量控制器224、二次静音开关232、输出放大器225输出。
音频和单一频率的超音频数据信号另外一路经过数据滤波器231滤除音频和高频噪声后得到纯净的单一频率的超音频数据信号，数据信号经数据波形整形电路230处理后输出到微处理器234进行数据处理。
微处理器234主要对整个接收装置软件和硬件管理，处理的软件流程图，请见图5，它上电时首先将系统进行初始化，然后通过电源管理电路233检测启动开关235是否开启。如果启动开关235处于关闭状态，则关闭音频输出，同时关闭电源管理电路233部分电路以节省电源。如果启动开关235开启的话，微处理器234首先进行按键扫描和按键处理以得到由键盘236输入的指令，如果频率数值改变了，微处理器234将新的频率数据写道第一本振回路227内的锁相环，从而通过改变第一本振频率以达到改变接收频率的目的。微处理器234将新的频率数据保存下来以便下次重新开机调用，然后开始读入数据整形电路230输入的数据，如果数据是合法的，则打开音频输出，由于数据内含有发射装置系统的工作参数，因此微处理器234对数据进行处理以得到发射装置的电池电量、射频功率调节器的调节量大小等数据。微处理器234将上述的发射装置的参数和接收装置的状态和参数显示在显示屏237上，以便使用者观察、调节等操作。

Claims (3)

1.用于无线麦克风装置抗干扰的具有单一频率的超音频数据的传输方法，包括无线麦克风发射装置和接收装置，其特征在于：所述发射装置向所述接收装置传输两个信号，一个信号是经音频拾音器接收的音频经过放大、预加重、压缩、限幅处理的信号；另外一个信号是单一频率的超音频数据信号，以上两个信号经过混合级后再经过压控振荡器调制变成射频信号，然后再经过可以调节功率的射频放大器放大后，由天线向自由空间辐射；该射频信号由接收装置的天线接收后，经过带通滤波器、低噪声放大器(LNA)和第一本振信号混频后产生第一中频信号，第一中频信号和第二本振混频后产生第二中频信号，第二中频信号解调后得到音频和数据的混合信号，混合信号一路经过低通滤波器滤除数据信号，经过静音开关电路、扩展、去加重、音量调节后经音频插座输出；混合信号另外一路经过带通滤波器滤除音频信号和高频噪声后放大、波形整形后直接输出到微控制器，微控制器根据输入的数据判断出发射装置的工作状态并且在显示屏上显示出发射机的电池电量，射频功率状态，并且根据数据的合法性决定是否允许音频输出。
2.如权利要求1所述的用于无线麦克风装置抗干扰的具有单一频率的超音频数据的传输方法，其特征在于：所述发射装置向接收装置传输的是音频信号和单一频率的超音频数据信号，并且数据信号反映发射装置系统的工作状态。
3.如权利要求1或2所述的用于无线麦克风装置抗干扰的具有单一频率的超音频数据的传输方法，其特征在于：所述接收装置能够识别单一频率的超音频数据信号，并且能够判断数据的合法性，即使在数据错误的情况下也能够允许接收装置输出音频信号。
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