CN105916080B - 变频无线麦克风系统及其自动扫频方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变频无线麦克风系统及其自动扫频方法，该系统包括UHF发射端和UHF接收端，UHF接收端为USB Dongle设备，UHF发射端与UHF接收端之间通过无线双向通信；UHF接收端包括壳体、设置在壳体前端的USB插头和置于壳体内的接收端单片机、UHF接收芯片及USB音频芯片，接收端单片机的通信端与UHF发射端无线双向连接，UHF接收芯片上设有MUTE引脚，UHF接收芯片的MUTE引脚与接收端单片机的输入端连接，UHF接收芯片与接收端单片机交互连接，且UHF接收芯片的输出端通过USB音频芯片连接USB插头。本发明能够自动变频，自动错开频率和避开互调干扰，完全不需要人为的对麦克风和接收端的频率进行调整和干涉，进而保证每个房间的麦克风的工作频率错开。

Description

变频无线麦克风系统及其自动扫频方法

技术领域

本发明涉及麦克风技术领域，尤其涉及一种变频无线麦克风系统及其自动扫频方法。

背景技术

现有的无线麦克风系统中，发射机和接收机频点是固定的，或者是手动调整的的。由于目前采用的无线麦克风的工作频段，一般是VHF波段或者UHF波段，频率固定的，或者通过手动方式调整频率，我们在此简称为定频麦。因为VHF波段或者UHF波段信号传输距离远（空旷的地方可能达5-30米）和穿墙能力（可以穿透2-4堵墙）比较强，如果这种定频麦在一些KTV包房使用的时候，麦克风的调配和发放就比较麻烦，因为如果某2个房间2对麦克风的频点有重叠或相差太近，会造成串频干扰，会产生大量噪音，甚至会让无线麦克风无法正常工作。所以在发放麦克风之前，要保证每个房间的麦克风的工作频率尽量错开。同时，在无线电波传输的过程中，会产生互调干扰，互调出的新频率，又会对其他麦克风造成干扰。所以同时还要避免互调干扰，这对麦克风的发放工作非常麻烦。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种变频无线麦克风系统及其自动扫频方法，麦克风在使用过程中不会产生串频干扰和三阶互调干扰。

为实现上述目的，本发明提供一种变频无线麦克风系统，包括UHF发射端和UHF接收端，所述UHF接收端为USB Dongle设备，所述UHF发射端与UHF接收端之间通过无线双向通信；所述UHF接收端包括壳体、设置在壳体前端的USB插头和置于壳体内的接收端单片机、UHF接收芯片及USB音频芯片，所述接收端单片机的通信端与UHF发射端无线双向连接，所述UHF接收芯片上设有MUTE引脚，所述UHF接收芯片的MUTE引脚与接收端单片机的输入端连接，所述UHF接收芯片与接收端单片机交互连接，且所述UHF接收芯片的输出端通过USB音频芯片连接USB插头；

所述UHF发射端开机后发送开机指令给UHF接收端，所述UHF接收端接收到指令后开始扫频；所述接收端单片机读出上次的频点索引值，并查频率表，将查到的频率设置为UHF接收芯片的当前接收频率，并检测UHF接收芯片的MUTE引脚；如果检测到MUTE引脚为低电平，则表明该频点被占用，则再次进入扫频流程;再查频率表，再将查到的频率设置为UHF接收芯片的接收频率，再检测UHF接收芯片的MUTE脚，如此反复，直到检测到UHF接收芯片的MUTE脚的电平输出为高，则该频点未被占用且为空闲的频点，则接收端单片机的本次扫频完成；将该空闲频点索引值发送给UHF发射端，将该空闲频点索引值设定为UHF发射端的发射频点，麦克风的声音调制在该空闲频点上；并保存此频点索引值，作为下次麦克风开机扫频的起点。

其中，所述UHF发射端包括麦克风本体、置于麦克风本体内的UHF发射天线、UHF发射芯片及发射端单片机；所述接收端单片机与发射端单片机的通信端之间无线双向通信，所述发射端单片机与UHF发射芯片交互连接，且所述UHF发射芯片的输出端与UHF发射天线连接；所述接收端单片机扫频完成后，接收端单片机与发射端单片机之间采用该频点进行UHF通信；所述发射端单片机将该频点发送给UHF发射芯片，所述UHF发射芯片将声音调制在该空闲频点上，并通过UHF发射天线发射出去。

其中，所述UHF接收端还包括置于壳体的接收端2.4G天线，所述接收端单片机上设置有与接收端2.4G天线连接的2.4G模块；所述UHF发射端还包括置于麦克风本体内的发射端2.4G天线，所述发射端单片机上设置有与发射端2.4G天线连接的2.4G模块；所述接收端2.4G天线与发射端2.4G天线无线连接后，接收端单片机与发射端单片机之间进行无线双向通信。

其中，该UHF接收端还包括置于壳体内的UHF接收天线，所述UHF接收芯片与UHF接收天线连接；所述UHF接收芯片与接收端单片机之间及发射端单片机与UHF发射芯片之间均通过I2C总线交互连接。

其中，所述麦克风本体上设置有控制其通断电的电源按键。

为实现上述目的，本发明还提供一种变频无线麦克风系统的自动扫频方法，包括以下步骤：

步骤1，按下UHF发射端的电源按键，UHF发射端开机，同时UHF发射端通过2.4G天线发送一个开机指令给UHF接收端，UHF接收端收到指令后，开始扫频；

步骤2，接收端单片机读出上次的频点索引值

步骤3，查频率表，将查到的频率设置为UHF接收芯片的当前接收频率；

步骤4，检测UHF接收芯片的MUTE引脚是否为高电平；若检测到MUTE引脚为低电平，则表明该频点被占用后回转至步骤3；若检测到UHF接收芯片的MUTE脚的电平输出为高，则该频点未被占用且为空闲的频点，接收端单片机的本次扫频完成，接收端单片机，保存此频点索引值，作为下次麦克风开机扫频的起点；

步骤5，将该空闲频点索引值通过2.4G通信发送给UHF发射端，UHF发射端查频率表，设置UHF发射频点，UHF发射芯片将麦克风的声音调制到该空闲频点上进行发射。

其中，所述步骤4中检测UHF接收芯片的MUTE引脚为低电平后，将该频点索引加1，并判断频点索引是否超出频率表的最大索引值，若超出则将索引值清0后回转回转至步骤3，若未超出，则直接回转至步骤3。

其中，所述步骤2中若该UHF接收端为第一次使用，则其出厂默认的频点索引值为零。

其中，所述步骤3中的频率表是放置在接收端单片机的ROM表格中，供变频时查频率表使用。

其中，所述频率表的形成方式为：将预设的频率表文本文件载入到VC工具中，通过三阶互调原理得到两两之间不会产生三阶互调干扰的频点，将这些频点制作成表格后形成该频率表。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的变频无线麦克风系统及其自动扫频方法，UHF发射端与UHF接收端之间通过无线双向通信，且在UHF接收端设置UHF接收芯片和接收端单片机，UHF接收端接收到UHF发射端开机后，即可自动扫描周围空闲的频点，扫描到空闲的频点后，无线发送该频点索引值给UHF发射端，UHF发射端和UHF接收端用此频点进行UHF通信，同时将麦克风的声音调制在UHF频点上进行发射。上述结构及方法的改进，使得该麦克风系统能够自动变频，自动错开频率和避开互调干扰，完全不需要人为的对麦克风和接收端的频率进行调整和干涉，进而保证每个房间的麦克风的工作频率错开，且可及时避免调干扰，大大方便了使用。另外，UHF接收端为一个USB Dongle设备，直接插在安卓电视或安卓播放盒上，且配上K歌软件，就能进行互联网K歌，颠覆传统的K歌方式。

附图说明

图1为本发明的变频无线麦克风系统的结构示意图；

图2为本发明中UHF接收端的内部工作框图；

图3为本发明中UHF发射端的内部工作框图；

图4为本发明中变频无线麦克风系统的自动扫频方法流程图。

主要元件符号说明如下：

10、UHF发射端 11、UHF接收端

12、安卓播放盒 101、麦克风本体

102、UHF发射天线 103、UHF发射芯片

104、发射端单片机 105、发射端2.4G天线

106、电源按键 107、咪芯

111、壳体 112、USB插头

113、接收端单片机 114、UHF接收芯片

115、USB音频芯片 116、接收端2.4G天线

117、UHF接收天线。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

请参阅图1-3，本发明的变频无线麦克风系统，包括UHF发射端10和UHF接收端11，UHF接收端11为USB Dongle设备，UHF发射端10与UHF接收端11之间通过无线双向通信；UHF接收端11包括壳体111、设置在壳体111前端的USB插头112和置于壳体111内的接收端单片机113、UHF接收芯片114及USB音频芯片115，接收端单片机113的通信端与UHF发射端10无线双向连接，UHF接收芯片114上设有MUTE引脚，UHF接收芯片114的MUTE引脚与接收端单片机113的输入端连接，UHF接收芯片114与接收端单片机113交互连接，且UHF接收芯片114的输出端通过USB音频芯片115连接USB插头112；咪芯107发送的待调制的音频信号经过通过接收端单片机113和UHF接收芯片114的处理后，得到已调制的音频信号，该音频信号经过USB音频芯片115发送给USB插头112，由此USB插头112连接的安卓电视或安卓播放盒12得到的信号是已调制的。

UHF发射端10开机后发送开机指令给UHF接收端11，UHF接收端11接收到指令后开始扫频；接收端单片机113读出上次记住的频点索引值，并查频率表，将查到的频率设置为UHF接收芯片114的当前接收频率，并检测UHF接收芯片114的MUTE引脚；如果检测到MUTE引脚为低电平，则表明该频点被占用，接收端单片机113将当前频点索引加1, 则再次进入扫频流程;再查频率表，再将查到的频率设置为UHF接收芯片的接收频率，再检测UHF接收芯片114的MUTE脚，如此反复，直到检测到UHF接收芯片114的MUTE脚的电平输出为高，则该频点未被占用且为空闲的频点，则接收端单片机113的本次扫频完成；将该空闲频点索引值发送给UHF发射端，将该空闲频点索引值设定为UHF发射端的发射频点，麦克风的声音调制在该空闲频点上；并保存此频点索引值，作为下次麦克风开机扫频的起点。

相较于现有技术的情况，本发明提供的变频无线麦克风系统，UHF发射端10与UHF接收端11之间通过无线双向通信，且在UHF接收端11设置UHF接收芯片114和接收端单片机113，UHF接收端11接收到UHF发射端10开机后，即可自动扫描周围空闲的频点，扫描到空闲的频点后，无线发送该频点索引值给UHF发射端，UHF发射端和UHF接收端用此频点进行UHF通信，同时将麦克风的声音调制在UHF频点上进行发射。上述结构的改进，使得该麦克风系统能够自动变频，自动错开频率和避开互调干扰，完全不需要

人为的对麦克风和接收端的频率进行调整和干涉，进而保证每个房间的麦克风的工作频率错开，且可及时避免调干扰，大大方便了使用。另外，UHF接收端为一个USB Dongle设备，直接插在安卓电视或安卓播放盒上，且配上K歌软件，就能进行互联网K歌，颠覆传统的K歌方式。

在本实施例中，UHF发射端10包括麦克风本体101、置于麦克风本体内的UHF发射天线102、UHF发射芯片103及发射端单片机140；接收端单片机113与发射端单片机104的通信端之间无线双向通信，发射端单片机104与UHF发射芯片103交互连接，且UHF发射芯片103的输出端与UHF发射天线102连接；接收端单片机113扫频完成后，接收端单片机113与发射端单片机104之间采用该频点进行UHF通信；发射端单片机104将该频点发送给UHF发射芯片103，UHF发射芯片103将声音调制在该空闲频点上，并通过UHF发射天线102发射出去。UHF发射端上UHF发射天线102的设计，使得麦克风不仅能实现无线无线接收，而且接收信号强，接收不受距离影响。

在本实施例中，UHF接收端11还包括置于壳体111的接收端2.4G天线116，接收端单片机113上设置有与接收端2.4G天线116连接的2.4G模块；UHF发射端10还包括置于麦克风本体101内的发射端2.4G天线105，发射端单片机104上设置有与发射端2.4G天线105连接的2.4G模块；接收端2.4G天线116与发射端2.4G天线105无线连接后，接收端单片机113与发射端单片机104之间进行无线双向通信。该UHF接收端11还包括置于壳体111内的UHF接收天线117，UHF接收芯片114与UHF接收天线117连接；UHF接收芯片114与接收端单片机113之间及发射端单片机104与UHF发射芯片103之间均通过I2C总线交互连接。麦克风本体10上设置有控制其通断电的电源按键106。当然，还可以设置其他按键。

请进一步参阅图4，本发明还提供一种变频无线麦克风系统的自动扫频方法，包括以下步骤：

步骤S1，按下UHF发射端的电源按键，UHF发射端开机，同时UHF发射端通过2.4G天线发送一个开机指令给UHF接收端，UHF接收端收到指令后，开始扫频；

步骤S2，接收端单片机读出上次的频点索引值；

步骤S3，查频率表，将查到的频率设置为UHF接收芯片的当前接收频率；该步骤中若该UHF接收端为第一次使用，则其出厂默认的频点索引值为零；

步骤S4，检测UHF接收芯片的MUTE引脚是否为高电平；若检测到MUTE引脚为低电平，则表明该频点被占用后回转至步骤3；若检测到UHF接收芯片的MUTE脚的电平输出为高，则该频点未被占用且为空闲的频点，接收端单片机的本次扫频完成，接收端单片机，保存此频点索引值，作为下次麦克风开机扫频的起点；步骤S4中检测UHF接收芯片的MUTE引脚为低电平后，将该频点索引加1，并判断频点索引是否超出频率表的最大索引值，若超出则将索引值清0后回转回转至步骤S3，若未超出，则直接回转至步骤S3。

步骤S5，将该空闲频点索引值通过2.4G通信发送给UHF发射端，UHF发射端查频率表，设置UHF发射频点，UHF发射芯片将麦克风的声音调制到该空闲频点上进行发射。

相较于现有技术的情况，本发明提供的变频无线麦克风系统的自动扫频方法，UHF发射端与UHF接收端之间通过2.4G天线无线双向通信，UHF接收端接收到UHF发射端开机后，即可自动扫描周围空闲的频点，扫描到空闲的频点后，无线发送该频点索引值给UHF发射端，UHF发射端和UHF接收端用此频点进行UHF通信，同时将麦克风的声音调制在UHF频点上进行发射。上述方法的改进，使得该麦克风系统能够自动变频，自动错开频率和避开互调干扰，完全不需要人为的对麦克风和接收端的频率进行调整和干涉，进而保证每个房间的麦克风的工作频率错开，且可及时避免互调干扰，大大方便了使用。

在本实施例中，步骤S3中的频率表是放置在接收端单片机的ROM表格中，供变频时查频率表使用。频率表的形成方式为：将预设的频率表文本文件载入到VC工具中，通过三阶互调原理得到两两之间不会产生三阶互调干扰的频点，将这些频点制作成表格后形成该频率表。本案中避免互调干扰的具体操作为：将预设的频率表文本文件载入到VC工具中，比如701MHz-780MHz区间一共80个频点，假设每间隔1MHz为一个有效频点，那么这些频点数据为：701MHz，702MHz，703MHz，704…780MHz。根据以上的三阶互调原理，该工具会算出这80个频率中，两两互调的三阶互调频率，比如可以算出701MHz和702MHz的三阶互调频率，2X701-702=700MHz，700MHz这个频率不在701MHZ-780MHz区间，无需处理；另一个三阶互调频率，2X702-701=703MHz，此频率在输入的频率表中，所以要将此频率从频率表中剔除。同理，用同样的方法，可以算出701MHZ和703MHZ这两个频率所产生的三阶互调频率，为699MHZ和705MHZ，705MHZ在输入频率表中，所以要将其剔除。依次类推，可以算出80个频率中，剔除除掉两两的三阶互调频率，最后剩下的频率为：702，704，705，710，711，713，714，728，729，731，732，737，738，740，741，单位是MHz。一共是15个频率，若是双麦克风，就取偶数个，即前14个频点。这14个频点就是两两之间不会产生三阶互调干扰的频点，将这些用工具算出来的频点，作为常数表格放置在单片机的ROM表格中，供变频的时候查频率表使用。

互调干扰，是指当两个或多个干扰信号同时加到接收机时，由于非线性的作用，这两个干扰的组合频率有时会恰好等于或接近有用信号频率而顺利通过接收机，其中三阶互调最严重。

三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。比如F1的二次谐波是2F1，他与F2产生了寄生信号2F1-F2。由于一个信号是二次谐波（二阶信号），另一个信号是基波信号（一阶信号），他们俩合成为三阶信号,其中2F1-F2被称为三阶互调信号，它是在调制过程中产生的。又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号，所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。产生这个信号的过程称为三阶互调失真。由于F2，F1信号比较接近，也造成2F1-F2，2F2-F1会干扰到原来的基带信号F1，F2。这就是三阶互调干扰。既然会出现三阶，当然也有高阶的互调，其实因为产生的互调阶数越高信号强度就越弱，所以三阶互调是主要的干扰。

本发明可以最多可以支持24个频点，可以在有限的空间中，最多支持12对麦（或24只麦）同时工作，不会产生串频干扰和三阶互调干扰。开机自动扫频并确定发射机和接收机频点，无需人为设定双方频点。在KTV包房或家庭使用已经完全足够达到需求。不会给用户造成频率串扰的困扰。UHF接收端采用USB Dongle设备，标准的USB Audio设备，即插即用，免驱动，支持WINDOWS系统，安卓系统，Linux系统。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种变频无线麦克风系统，其特征在于，包括UHF发射端和UHF接收端，所述UHF接收端为USB Dongle设备，所述UHF发射端与UHF接收端之间通过无线双向通信；所述UHF接收端包括壳体、设置在壳体前端的USB插头和置于壳体内的接收端单片机、UHF接收芯片及USB音频芯片，所述接收端单片机的通信端与UHF发射端无线双向连接，所述UHF接收芯片上设有MUTE引脚，所述UHF接收芯片的MUTE引脚与接收端单片机的输入端连接，所述UHF接收芯片与接收端单片机交互连接，且所述UHF接收芯片的输出端通过USB音频芯片连接USB插头；所述UHF发射端开机后发送开机指令给UHF接收端，所述UHF接收端接收到指令后开始扫频；所述接收端单片机读出上次的频点索引值，并查频率表，将查到的频率设置为UHF接收芯片的当前接收频率，并检测UHF接收芯片的MUTE引脚；如果检测到MUTE引脚为低电平，则表明该频点被占用，则再次进入扫频流程；再查频率表，再将查到的频率设置为UHF接收芯片的接收频率，再检测UHF接收芯片的MUTE脚，如此反复，直到检测到UHF接收芯片的MUTE脚的电平输出为高，则该频点未被占用且为空闲的频点，则接收端单片机的本次扫频完成；将该空闲频点索引值发送给UHF发射端，将该空闲频点索引值设定为UHF发射端的发射频点，麦克风的声音调制在该空闲频点上；并保存此频点索引值，作为下次麦克风开机扫频的起点；

所述UHF发射端包括麦克风本体、置于麦克风本体内的UHF发射天线、UHF发射芯片及发射端单片机；所述接收端单片机与发射端单片机的通信端之间无线双向通信，所述发射端单片机与UHF发射芯片交互连接，且所述UHF发射芯片的输出端与UHF发射天线连接；所述接收端单片机扫频完成后，接收端单片机与发射端单片机之间采用该频点进行UHF通信；所述发射端单片机将该频点发送给UHF发射芯片，所述UHF发射芯片将声音调制在该空闲频点上，并通过UHF发射天线发射出去；

所述UHF接收端还包括置于壳体的接收端2.4G天线，所述接收端单片机上设置有与接收端2.4G天线连接的2.4G模块；所述UHF发射端还包括置于麦克风本体内的发射端2.4G天线，所述发射端单片机上设置有与发射端2.4G天线连接的2.4G模块；所述接收端2.4G天线与发射端2.4G天线无线连接后，接收端单片机与发射端单片机之间进行无线双向通信；

该UHF接收端还包括置于壳体内的UHF接收天线，所述UHF接收芯片与UHF接收天线连接；所述UHF接收芯片与接收端单片机之间及发射端单片机与UHF发射芯片之间均通过I2C总线交互连接。

2.根据权利要求1所述的变频无线麦克风系统，其特征在于，所述麦克风本体上设置有控制其通断电的电源按键。

3.一种变频无线麦克风系统的自动扫频方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，按下UHF发射端的电源按键，UHF发射端开机，同时UHF发射端通过2.4G天线发送一个开机指令给UHF接收端，UHF接收端收到指令后，开始扫频；

步骤2，接收端单片机读出上次的频点索引值

步骤3，查频率表，将查到的频率设置为UHF接收芯片的当前接收频率；

步骤4，检测UHF接收芯片的MUTE引脚是否为高电平；若检测到MUTE引脚为低电平，则表明该频点被占用后回转至步骤3；若检测到UHF接收芯片的MUTE脚的电平输出为高，则该频点未被占用且为空闲的频点，接收端单片机的本次扫频完成，接收端单片机，保存此频点索引值，作为下次麦克风开机扫频的起点；

步骤5，将该空闲频点索引值通过2.4G通信发送给UHF发射端，UHF发射端查频率表，设置UHF发射频点，UHF发射芯片将麦克风的声音调制到该空闲频点上进行发射。

4.根据权利要求3所述的变频无线麦克风系统的自动扫频方法，其特征在于，所述步骤4中检测UHF接收芯片的MUTE引脚为低电平后，将该频点索引加1，并判断频点索引是否超出频率表的最大索引值，若超出则将索引值清0后回转至步骤3，若未超出，则直接回转至步骤3。

5.根据权利要求3所述的变频无线麦克风系统的自动扫频方法，其特征在于，所述步骤2中若该UHF接收端为第一次使用，则其出厂默认的频点索引值为零。

6.根据权利要求3所述的变频无线麦克风系统的自动扫频方法，其特征在于，所述步骤3中的频率表是放置在接收端单片机的ROM表格中，供变频时查频率表使用。

7.根据权利要求6所述的变频无线麦克风系统的自动扫频方法，其特征在于，所述频率表的形成方式为：将预设的频率表文本文件载入到VC工具中，通过三阶互调原理得到两两之间不会产生三阶互调干扰的频点，将这些频点制作成表格后形成该频率表。

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