CN103731767B - 一种基于数字导频的无线麦克风系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数字导频的无线麦克风系统及其工作方法，包括发射机和接收机，接收机与发射机通过唯一相同ID地址码方式进行配对，如果ID地址码不匹配则系统静音，由此避免现场多机同时使用时出现信号混乱的情况。本发明还运用了高精度锁相环频率合成PLL技术，确保了传输信号的稳定性。

Description

一种基于数字导频的无线麦克风系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种基于数字导频的无线麦克风系统及其工作方法。

背景技术

目前，无线麦克风广泛应用在讲台、舞台各种场合，无线麦克风系统主要由发射机和接收机两部分组成。传统的无线麦克风系统大多采用普通模拟导频技术，通过单一频率的超声波导频信号实现接收机与发射机的配对使用，接收机只要接收到导频信号，其音频输出通道就会打开，进而输出声音信号。为解决该技术问题，也可以采用多组频率的导频信号，但是这样会增加成本，而且使用时容易混乱，如果要求多机同在一个场所使用时，将会变得难以实现。

发明内容

为克服现有技术所存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于数字导频的无线麦克风系统及其工作方法，本无线麦克风系统能有效防止环境信号对接收机产生的干扰，提高音频输出的准确性。

本发明采用的技术方案是：

一种基于数字导频的无线麦克风系统，包括发射机和接收机，所述发射机包括音频输入处理电路、红外线接收电路、MCU模块Ⅰ、调制电路、低通滤波电路Ⅰ、信号混合电路、调频电路、射频放大电路以及天线，所述红外线接收电路、MCU模块Ⅰ、调制电路、低通滤波电路Ⅰ依次连接，所述音频输入处理电路和低通滤波电路Ⅰ的输出端分别连接至信号混合电路的输入端，所述信号混合电路的输出端连接至调频电路的输入端，所述调频电路经射频放大电路与天线连接；所述接收机包括高频头Ⅰ、高频头Ⅱ、信号通道控制电路、红外线发射电路、MCU模块Ⅱ、对频按键、音频输出处理电路；所述高频头Ⅰ、高频头Ⅱ的一路输出连接在一比较器上，所述比较器的输出端与信号通道控制电路连接，另一路直接连接在信号通道控制电路上；所述MCU模块Ⅱ的导频数据输出端与红外线发射电路连接，所述MCU模块Ⅱ的静音信号输出端连接至信号通道控制电路；所述对频按键连接MCU模块Ⅱ的的输入端；所述信号通道控制电路的一路输出经低通滤波电路连接至音频输出处理电路，另一路经带通滤波电路、检波整形电路连接至MCU模块Ⅱ。

进一步，所述音频输入处理电路包括音频放大电路和音频压缩电路。

进一步，所述音频输出处理电路包括音频扩展电路和音频放大电路。

进一步，所述调频电路包括依次连接的VCO压控振荡器和PLL锁相环电路。

进一步，所述高频头Ⅰ和高频头Ⅱ之间连接有PLL锁相环电路，所述PLL锁相环电路通过本振电路与MCU模块Ⅱ连接。

进一步，所述高频头Ⅰ、高频头Ⅱ分别设置有依次连接的高频放大及混频电路、解调电路。

进一步，所述发射机设置有LCD显示屏Ⅰ，接收机设置有LCD显示屏Ⅱ。

本发明还提供了一种基于数字导频的无线麦克风系统的工作方法，包括以下步骤：

a.按下接收机的对频按键，接收机将包含频率设置参数和随机生成的2字节ID地址码的数据帧，通过红外线发送至发射机；

b.发射机接收由接收机发送的数据帧，并根据接收到的数据设定自身的发射频率和ID地址，把ID地址信息、电池电量信息、校验码编码成数字信号，由调制电路把数字信号调制在一个65.536KHz的正弦超声波信号上，从而生成导频信号；

c.发射机将拾音头传输的音频信号与导频信号混合在一起，再经过调频以及射频放大后，由天线发射出去；

d. 接收机的高频头Ⅰ、高频头Ⅱ同时接收发射机发送的射频信号，然后根据高频头Ⅰ、高频头Ⅱ的RSSI电压选择使用较强的一路信号作为输出后分成两路，一路输出经低通滤波把20KHz以上的信号滤除后，由音频输出通道输出至外部；另一路输出经带通滤波把导频信号滤出，并对导频信号进行还原解码，再将本地ID地址码与接收到的ID地址码进行比较，如果不相匹配，则控制音频系统静音；如果相匹配，则打开音频输出通道。

本发明的有益效果是：本无线麦克风系统采用数字导频技术，接收机与发射机通过唯一相同ID地址码方式进行配对，如果ID地址码不匹配则系统静音，由此避免现场多机同时使用时出现信号混乱的情况。本发明还运用了高精度锁相环频率合成PLL技术，确保了传输信号的稳定性。

附图说明

以下结合附图和实例对发明作进一步说明。

图1是本发明的发射机的结构原理图框图；

图2是本发明的接收机的结构原理框图。

具体实施方式

参照图1和图2，一种基于数字导频的无线麦克风系统，包括发射机和接收机。

所述发射机包括音频输入处理电路1、红外线接收电路9、MCU模块Ⅰ6、调制电路7、低通滤波电路Ⅰ8、信号混合电路2、调频电路3、射频放大电路4以及天线，所述红外线接收电路9、MCU模块Ⅰ6、调制电路7、低通滤波电路Ⅰ8依次连接，所述音频输入处理电路1和低通滤波电路Ⅰ8的输出端分别连接至信号混合电路2的输入端，其中音频输入处理电路1包括音频放大电路101和音频压缩电路102；所述信号混合电路2的输出端连接至调频电路3的输入端，所述调频电路3经射频放大电路4与天线连接。

发射机的工作原理是：声音经麦克风拾音头转换为音频信号，经音频输入处理电路1将信号进一步放大和压缩处理（压缩是为了增加信号的动态范围），再送至信号混合电路2。MCU模块Ⅰ6产生由5个字节（可扩展）组成的数据帧，其中包括2字节的ID地址码（可组成65536个不重复的地址码）、1字节的发射机电池电量信息、1字节备用（以后用作扩展功能用）、1字节验校码。该数据帧转换成数字信号，经调制电路7调制在一个65.536KHz的正弦超声波信号上，从而生成一个副载波信号（即导频信号），此信号经低通滤波电路Ⅰ8滤除高次谐波成分，再送至信号混合电路2。音频信号和导频信号通过信号混合电路2混合在一起，再经调频电路3调制成与接收机接收频率匹配的发射频率，射频信号经过调频的通过射频放大电路4进行功率放大，最后由天线发射出去。

所述发射机的调频电路3包括依次连接的VCO压控振荡器301和PLL锁相环电路302，由此产生一个高稳定度的射频载波信号。

所述接收机包括高频头Ⅰ11、高频头Ⅱ12、信号通道控制电路10、红外线发射电路22、MCU模块Ⅱ21、对频按键23、音频输出处理电路17，其中所述音频输出处理电路17包括音频扩展电路171和音频放大电路172；所述高频头Ⅰ11、高频头Ⅱ12分别设置有依次连接的高频放大及混频电路111、解调电路112，所述高频头Ⅰ11、高频头Ⅱ12的一路输出连接在一比较器15上，所述比较器15的输出端与信号通道控制电路10连接，另一路直接连接在信号通道控制电路10上；所述MCU模块Ⅱ21的导频数据输出端与红外线发射电路22连接，所述MCU模块Ⅱ21的静音信号输出端连接至信号通道控制电路10；所述对频按键23连接MCU模块Ⅱ21的的输入端；所述信号通道控制电路10的一路输出经低通滤波电路Ⅱ16连接至音频输出处理电路17，另一路经带通滤波电路19、检波整形电路20连接至MCU模块Ⅱ21。

所述高频头Ⅰ11和高频头Ⅱ12之间连接有PLL锁相环电路13，所述PLL锁相环电路13通过本振电路14与MCU模块Ⅱ21连接。MCU模块Ⅱ21通过本振电路14、PLL锁相环电路13控制本机的接收频率。

接收机的工作原理是：高频头Ⅰ11、高频头Ⅱ12同时接收发射机发送的射频信号，然后通过比较器15对高频头Ⅰ、高频头Ⅱ的RSSI电压进行比较，由信号通道控制电路10选择信号较强的一路作为输出，该输出信号分成两路，一路经低通滤波电路16把20KHz以上的信号滤除后，再通过音频扩展电路171（相对应发射机的音频压缩电路102）将音频信号进行扩展，然后输出至音频放大电路172，最后通过音频输出通道输出至外部；另一路输出经带通滤波电路19（中心频率为65.536KHz）把导频信号滤出，经检波和整形后还原为标准的方波数字信号到MCU模块Ⅱ21进行解码，MCU模块Ⅱ21将本地ID地址码与接收到的ID地址码进行比较，如果不相匹配，则输出静音信号MUTE至信号通道控制电路10，从而控制音频系统静音；如果相匹配，则打开音频输出通道。

本实施例中，所述发射机设置有LCD显示屏Ⅰ5，接收机设置有LCD显示屏Ⅱ18，分别用于显示整机的工作状态，如当前的使用频率，导频信号的ON/OFF，麦克风的电池电量等。

本发明的一种基于数字导频的无线麦克风系统的工作方法，具体包括以下步骤：

a.按下接收机的对频按键23，接收机将包含频率设置参数和随机生成的2字节ID地址码的数据帧，通过红外线发送至发射机；

b.发射机接收由接收机发送的数据帧，并根据接收到的数据设定自身的发射频率和ID地址，把ID地址信息、电池电量信息、校验码编码成数字信号，由调制电路把数字信号调制在一个65.536KHz的正弦超声波信号上，从而生成导频信号；

c.发射机将拾音头传输的音频信号与导频信号混合在一起，再经过调频以及射频放大后，由天线发射出去；

d.接收机的高频头Ⅰ11、高频头Ⅱ12同时接收发射机发送的射频信号，然后根据高频头Ⅰ11、高频头Ⅱ12的RSSI电压选择使用较强的一路信号作为输出后分成两路，一路输出经低通滤波把20KHz以上的信号滤除后，由音频输出通道输出至外部；另一路输出经带通滤波把导频信号滤出，并对导频信号进行还原解码，再将本地ID地址码与接收到的ID地址码进行比较，如果不相匹配，则控制音频系统静音；如果相匹配，则打开音频输出通道。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于数字导频的无线麦克风系统，包括发射机和接收机，其特征在于：

所述发射机包括音频输入处理电路（1）、红外线接收电路（9）、MCU模块Ⅰ（6）、调制电路（7）、低通滤波电路Ⅰ（8）、信号混合电路（2）、调频电路（3）、射频放大电路（4）以及天线，所述红外线接收电路（9）、MCU模块Ⅰ（6）、调制电路（7）、低通滤波电路Ⅰ（8）依次连接，所述音频输入处理电路（1）和低通滤波电路Ⅰ（8）的输出端分别连接至信号混合电路（2）的输入端，所述信号混合电路（2）的输出端连接至调频电路（3）的输入端，所述调频电路（3）经射频放大电路（4）与天线连接；

所述接收机包括高频头Ⅰ（11）、高频头Ⅱ（12）、信号通道控制电路（10）、红外线发射电路（22）、MCU模块Ⅱ（21）、对频按键（23）、音频输出处理电路（17）；所述高频头Ⅰ（11）和高频头Ⅱ（12）的一路输出分别连接在一比较器（15）的两个输入端上，所述比较器（15）的输出端与信号通道控制电路（10）连接，高频头Ⅰ（11）和高频头Ⅱ（12）的另一路分别直接连接在信号通道控制电路（10）上；所述MCU模块Ⅱ（21）的导频数据输出端与红外线发射电路（22）连接，所述MCU模块Ⅱ（21）的静音信号输出端连接至信号通道控制电路（10）；所述对频按键（23）连接MCU模块Ⅱ（21）的的输入端；所述信号通道控制电路（10）通过比较器（15）对高频头Ⅰ、高频头Ⅱ的RSSI电压进行比较，选择信号较强的一路作为输出信号，该输出信号分成两路，一路输出经低通滤波电路Ⅱ（16）连接至音频输出处理电路（17），另一路经带通滤波电路（19）、检波整形电路（20）连接至MCU模块Ⅱ（21）。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字导频的无线麦克风系统，其特征在于：所述音频输入处理电路（1）包括音频放大电路（101）和音频压缩电路（102）。

3.根据权利要求2所述的一种基于数字导频的无线麦克风系统，其特征在于：所述音频输出处理电路（17）包括音频扩展电路（171）和音频放大电路（172）。

4.根据权利要求1所述的一种基于数字导频的无线麦克风系统，其特征在于：所述调频电路（3）包括依次连接的VCO压控振荡器（301）和PLL锁相环电路（302）。

5.根据权利要求1所述的一种基于数字导频的无线麦克风系统，其特征在于：所述高频头Ⅰ（11）和高频头Ⅱ（12）之间连接有PLL锁相环电路（13），所述PLL锁相环电路（13）通过本振电路（14）与MCU模块Ⅱ（21）连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于数字导频的无线麦克风系统，其特征在于：所述高频头Ⅰ（11）、高频头Ⅱ（12）分别设置有依次连接的高频放大及混频电路（111）、解调电路（112）。

7.根据权利要求1所述的一种基于数字导频的无线麦克风系统，其特征在于：所述发射机设置有LCD显示屏Ⅰ（5），接收机设置有LCD显示屏Ⅱ（18）。

8.一种基于数字导频的无线麦克风系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.按下接收机的对频按键（23），接收机将包含频率设置参数和随机生成的2字节ID地址码的数据帧，通过红外线发送至发射机；

b.发射机接收由接收机发送的数据帧，并根据接收到的数据设定自身的发射频率和ID地址，把ID地址信息、电池电量信息、校验码编码成数字信号，由调制电路把数字信号调制在一个65.536KHz的正弦超声波信号上，从而生成导频信号；

c.发射机将拾音头传输的音频信号与导频信号混合在一起，再经过调频以及射频放大后，由天线发射出去；

d.接收机的高频头Ⅰ（11）、高频头Ⅱ（12）同时接收发射机发送的射频信号，然后根据高频头Ⅰ（11）、高频头Ⅱ（12）的RSSI电压选择使用较强的一路信号作为输出后分成两路，一路输出经低通滤波把20KHz以上的信号滤除后，由音频输出通道输出至外部；另一路输出经带通滤波把导频信号滤出，并对导频信号进行还原解码，再将本地ID地址码与接收到的ID地址码进行比较，如果不相匹配，则控制音频系统静音；如果相匹配，则打开音频输出通道。