CN102711018B - 一种无线话筒 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线话筒，包括：由前置放大电路、模数转换电路、2.4G无线发射电路、音频处理控制电路、DC/DC稳压电路、二极管组成，电池电压输入经DC/DC稳压电路、二极管分别与前置放大电路、模数转换电路、2.4G无线发射电路及音频处理控制电路连接供电，声音信号经话筒输入由前置放大电路后传输到模数转换电路，模数转换电路将模拟信号转换为数字信号分别输入到音频控制电路及2.4G无线发射电路，音频处理控制电路对数字信号进行解析处理输出数字信号到2.4G无线发射电路，2.4G无线发射电路对数字信号进行编码处理后，从天线发射出信号。本发明提供的无线话筒，具有频率稳定、抗干扰，传输距离远等优点。

Description

一种无线话筒

技术领域

本发明涉及话筒领域，尤其涉及一种无线话筒。

背景技术

随着社会的不断发展，无线的优点已经逐步显现，无线通讯的发展是很快速的，而人们对于无线话筒的这个名词已经不在陌生，譬如酒吧、KTV、会议室、演唱会、节目主持等等场所，在这些场所里无线话筒已经显得极其重要。

在无线话筒还没有流行时，那时是有线话筒，有线话筒距离限制了其发展，而且比较麻烦的是有线话筒必须是用连接线与卡拉OK、效果器、会议系统连接起来，才能发出人声。而无线话筒，取代了用连接线来连接，采用了像以前黑白电视机高频头的做法，用U段来实现无线话筒和接收器的连接，从而使无线话筒使用方便。在一定的空间里可以随时随地的移动及发出人声，但采用U段的无线话筒在使用一段时间后，就会出现频偏，容易受干扰等等一些弊病。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线话筒，其具有频率稳定、抗干扰，传输距离远等特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种无线话筒，包括：由前置放大电路、模数转换电路、2.4G无线发射电路、音频处理控制电路、DC/DC稳压电路、二极管组成，电池电压输入经DC/DC稳压电路、二极管分别与前置放大电路、模数转换电路、2.4G无线发射电路及音频处理控制电路连接供电，声音信号经话筒输入由前置放大电路后传输到模数转换电路，模数转换电路将模拟信号转换为数字信号分别输入到音频控制电路及2.4G无线发射电路，音频处理控制电路对数字信号进行解析处理输出数字信号到2.4G无线发射电路，2.4G无线发射电路对数字信号进行编码处理后，从天线发射出信号。

优选的，所述前置放大电路包括：电阻R4、电容C2、前置放大芯片，声音信号经过R4和耦合电容C2后，进入前置放大芯片第3脚，前置放大芯片的第7脚接音频处理控制电路，声音信号经过前置放大芯片放大后从1脚输出，经过R10和C20耦合后与模数转换芯片的第1脚相连，由模数转换芯片对信号进行模数转换后，经模数转换芯片的第9脚经电阻R17输出到音频处理控制电路。

优选的，所述音频处理控制电路由微控制器构成，数字信号从模数转换芯片的9脚输出经过电阻R17后接微控制器第13脚，经微控制器进行解析处理后输出控制信号供给模数转换芯片。

优选的，所述2.4G无线发射电路由2.4GHz的无线收发芯片构成，数字信号从微控制器的16脚输出到无线收发芯片的4脚给射频模块内部编译解码后，由无线收发芯片的12脚、13脚连接天线发射出信号。

优选的，所述无线收发芯片的第10脚经电阻R28连接到模数转换芯片。

优选的，所述DC/DC稳压电路由升压芯片、稳压芯片组成，输入电源经过开关后到升压芯片的第4脚完成升压，同时经过储能电感L3及二极管D2和电感L2输出直流电压到稳压芯片第3脚，经过稳压芯片稳压后输出+3V3电压给前置放大芯片和模数转换芯片供电。

优选的，在所述二极管D2与电感L2的中点与地之间并联有滤波电容C27。

优选的，所述升压芯片的第4脚与第5脚并联后与二极管D3的阴极相连，二极管D3的阳极接地。

优选的，所述输入电源为两节可充电铝电池组成。

优选的，所述无线收发芯片为单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5GHzISM频段；工作电压为1.9～3.6V，最高传输速率为2Mbit／s。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供的无线话筒，基于2.4G无线技术作为数据传输，相比蓝牙其产品制造成本更低，提供的数据传输速率更高；相比27MHz无线技术它的抗干扰性、最大传输距离以及功耗都有明显改进，具有频率稳定、抗干扰，传输距离远等优点。

附图说明

图1为本发明无线话筒原理框图。

图2为本发明前置放大电路原理图。

图3为本发明模数转换电路图。

图4为本发明稳压电路原理图。

图5为本发明音频处理控制电路原理图。

图6为本发明2.4G无线发射电路原理图。

具体实施方式

本发明采用的2.4G无线技术，其频段处于2.405GHz-2.485GHz（科学、医药、农业）之间，所以简称为2.4G无线技术。这个频段里是国际规定的免费频段，是不需要向国际相关组织缴纳任何费用的。而且2.4G无线技术不同于之前的27MHz无线技术，它的工作方式是全双工模式传输，在抗干扰性能上要比27MHz有着绝对的优势。这个优势决定了它的超强抗干扰性以及最大可达10米的传输距离。此外2.4G无线技术还拥有理论上2M的数据传输速率，比蓝牙的1M理论传输速率提高了一倍，这就为以后的应用层提高了可靠的保障。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1所示，本发明无线话筒，由前置放大电路1、模数转换电路(ADC)2、2.4G无线发射电路3、音频处理控制电路4、DC/DC稳压电路5、二极管D、滤波电容C组成，电池电压输入经DC/DC稳压电路5、二极管D分别与前置放大电路1、模数转换电路2、2.4G无线发射电路3及音频处理控制电路4连接供电，声音信号经话筒输入连接前置放大电路1输入端，前置放大电路1输出端经模数转换电路2与2.4G无线发射电路3相连，模数转换电路2和2.4G无线发射电路3的控制端分别与音频处理控制电路4的控制端相连。

声音信号经话筒输入由前置放大电路后传输到模数转换电路(ADC)2，模数转换电路2将模拟信号转换为数字信号分别输入到音频控制电路4及2.4G无线发射电路3，音频处理控制电路4对数字信号进行解析处理输出数字信号到2.4G无线发射电路3，2.4G无线发射电路3对数字信号进行编码处理后，从天线发射出信号。

请参阅图2-6所示，前置放大电路包括：电阻R4、电容C2、前置放大芯片U1，声音信号经过R4和耦合电容C2后，进入前置放大芯片U1A第3脚，前置放大芯片U1B的第7脚接音频处理控制电路4。声音信号经过U1放大后从1脚输出，经过R10和C20耦合后与模数转换芯片U2的第1脚相连，由模数转换芯片U2对信号进行模数转换后，经模数转换芯片U2的第9脚经电阻R17输出到音频处理控制电路4。

其中，模数转换芯片U2是24bit,192kHz抽样2ch的A/D的114dB动态范围的高端音频系统中的应用，由U2实现高精度模拟信号转换为数字信号。U2特征为采样率：8kHz~216kHz，全差分输入S/(N+D):103dB，A计权：114dB，高性能线性相位数字抗混叠滤波器，通带：0~21.768kHz(fs=48kHz)、纹波：0.005dB、阻带：100dB。数字HPF。电源：5V±5%(Analog),3.0~5.25V(Digital)功耗：183mW(fs=48kHz)等特点。

音频处理控制电路4由基于AVR增强型RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器U7构成，数字信号从U2的9脚输出经过R17后接微控制器U7第13脚，经U7进行解析处理后输出控制信号供给模数转换芯片U2。

2.4G无线发射电路3由一款工业级内置链路层逻辑的2.4GHz的无线收发芯片U6构成，数字信号从微控制器U7的16脚输出到U6的4脚给射频模块内部编译解码后，由U6的12脚、13脚连接天线发射出信号。无线收发芯片U6的第10脚经电阻R28连接到模数转换芯片U2。

其中，U7是基于AVR增强型RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，U7的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓解系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算术逻辑单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。

U7有4K字节的系统内可编程Flash(具有在编程过程中还可以读的能力，即RWW)，256字节EEPROM，512字节SRAM，23个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C)，片内/外中断，可编程串行USART，面向字节的两线串行接口，一个SPI串行端口，一个6路10位ADC(TQFP与MLF封装的器件具有8路10位ADC)，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，以及五种可以通过软件选择的省电模式。空闲模式时CPU停止工作，而SRAM、T/C、USART、两线串行接口、SPI端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作，寄存器的内容则一直保持；省电模式时异步定时器继续运行，以允许用户维持时间基准，器件的其他部分则处于睡眠状态；ADC噪声抑制模式时CPU和所有的I/O模块停止运行，而异步定时器和ADC继续工作，以减少ADC转换时的开关噪声；Standby模式时振荡器工作而其他部分睡眠，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力。

ATmega48是以Atmel的高密度非易失性内存技术生产的。片内ISPFlash可以通过SPI接口、通用编程器，或引导程序进行多次编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区。在更新应用Flash存储区时引导程序区的代码继续运行，从而实现了FLASH的RWW操作。通过将8位RISCCPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内，U7为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的方案。

U6是挪威(Nordic)公司推出的一款工业级内置链路层逻辑的2．4GHz超低成本的无线收发芯片，支持多点间通信。嵌入的链路层控制减少了MCU的复杂性和成本并且提高了数据传输的可靠性，它采用SOC方法设计只需少量外围元件便可组成射频收发电路。与蓝牙不同的是，U6没有复杂的通信协议，它完全对用户透明通过一个标准的SPI接口与外围控制器连接，同种产品之间可以自由通信，并且比蓝牙产品更便宜。所以U6是业界体积最小、功耗最少、外围元件最少的低成本射频系统级芯片。U6是单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5GHzISM频段。工作电压为1.9～3.6V，有多达125个频道可供选择。可通过SPI写入数据，最高可达10Mb／s，最高传输速率达2Mbit／s，比蓝牙具有更高的传输速度，并且有自动应答和自动再发射功能。芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融进了增强式ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，以-6dBm的功率发射时，工作电流只有9mA，接收时工作电流只有12.3mA，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。

DC/DC稳压电路5由集成芯片U3、U4组成，输入电源有2节可充电铝电池供给，经过开关SW1后到集成芯片U3的第4脚完成升压，同时经过储能电感L3及二极管D2和电感L2输出+5V直流电压到集成芯片U4第3脚，经过U4稳压后输出+3V3电压给U2和U1芯片供电，以及经过经过R9和R8的分压得出2.5V直流给U1的信号输入做偏置供电。在二极管D2与电感L2的中点与地之间并联有滤波电容C27；集成芯片U3的第4脚与第5脚并联后与二极管D3的阴极相连，二极管D3的阳极接地。U4本身具有过压和过流保护，即使+3V3的后面电路出现故障也不会引起+5V电源的变化。以保证即便电池装反的情况下，由D3二极管保护，也不会造成对升压电路及本电路的损坏。

集成芯片U3提供快速的瞬态响应和最小的PCB面积精确调节本地DC/DC转换。内部设置开关频率为1.6MHz。允许使用极小的表面贴装电感器和片式电容器,同时提供近90%的效率。电流模式控制和内部补偿,提供易于使用最少的元件数量，并较广泛的运行条件下的高性能调控。外部关断功能的超低待机电流80nA的便携式应用的理想。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无线话筒，其特征在于，包括：由前置放大电路、模数转换电路、2.4G无线发射电路、音频处理控制电路、DC/DC稳压电路、二极管组成，电池电压输入经DC/DC稳压电路、二极管分别与前置放大电路、模数转换电路、2.4G无线发射电路及音频处理控制电路连接供电，声音信号经话筒输入，由前置放大电路后传输到模数转换电路，模数转换电路将模拟信号转换为数字信号分别输入到音频控制电路及2.4G无线发射电路，音频处理控制电路对数字信号进行解析处理输出数字信号到2.4G无线发射电路，2.4G无线发射电路对数字信号进行编码处理后，从天线发射出信号；所述前置放大电路包括：电阻R4、电容C2、前置放大芯片NJM2100，声音信号经过R4和耦合电容C2后，进入前置放大芯片NJM2100第3脚，前置放大芯片NJM2100的第7脚接音频处理控制电路，声音信号经过前置放大芯片NJM2100放大后从1脚输出，经过R10和C20耦合后与模数转换芯片AK5386的第1脚相连，由模数转换芯片对信号进行模数转换后，经模数转换芯片AK5386的第9脚经电阻R17输出到音频处理控制电路。

2.如权利要求1所述的无线话筒，其特征在于，所述音频处理控制电路由微控制器ATmega48构成，数字信号从模数转换芯片AK5386的9脚输出经过电阻R17后接微控制器ATmega48第13脚，经微控制器ATmega48进行解析处理后输出控制信号供给模数转换芯片AK5386。

3.如权利要求2所述的无线话筒，其特征在于，所述2.4G无线发射电路由2.4GHz的无线收发芯片NRF24L01构成，数字信号从微控制器ATmega48的16脚输出到无线收发芯片NRF24L01的4脚给射频模块内部编译解码后，由无线收发芯片NRF24L01的12脚、13脚连接天线发射出信号。

4.如权利要求3所述的无线话筒，其特征在于，所述无线收发芯片NRF24L01的第10脚经电阻R28连接到模数转换芯片。

5.如权利要求3所述的无线话筒，其特征在于，所述DC/DC稳压电路由升压芯片LMR62421、稳压芯片LD7111SERIES组成，输入电源经过开关后到升压芯片LMR62421的第4脚完成升压，同时经过储能电感L3及二极管D2和电感L2输出直流电压到稳压芯片LD7111SERIES第3脚，经过稳压芯片LD7111SERIES稳压后输出+3V3电压给前置放大芯片NJM2100和模数转换芯片AK5386供电。

6.如权利要求5所述的无线话筒，其特征在于，在所述二极管D2与电感L2的中点与地之间并联有滤波电容C27。

7.如权利要求6所述的无线话筒，其特征在于，所述升压芯片LMR62421的第4脚与第5脚并联后与二极管D3的阴极相连，二极管D3的阳极接地。

8.如权利要求5所述的无线话筒，其特征在于，所述输入电源为两节可充电铝电池组成。

9.如权利要求5所述的无线话筒，其特征在于，所述无线收发芯片为单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5GHzISM频段；工作电压为1.9～3.6V，最高传输速率为2Mbit/s。