CN106257897A - 免外接电源的自适应智能电话增音器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种免外接电源的自适应智能电话增音器，涉及通讯设备领域，可以自适应电话通话状况，使受话信号强度以函数和送话信号强度以函数变化输出。该增音器包括送话通道和受话通道，所述增音器送话电平采样电路和受话电平采样电路，通过电平比较模块接入特定函数智能控制模块，再通过送话通道衰减电路连接电话主机，并向送话电平采样电路反馈；特定函数智能控制模块通过受话通道放大电路和功率放大电路连接电话手柄耳机，并向受话电平采样电路反馈。本发明完全消除了通话中产生的“振鸣啸叫”，使受话通道放大倍数从1-316倍、送话通道相应地从1-(-10)倍变化。本发明自动识别抑制短促突发型和恒稳型噪声，在噪声强度过大时，自动使电话变成直通状态。本发明直接从电话线取电，设有电源极性校正电路，因此免除外接电源。

Description

免外接电源的自适应智能电话增音器

技术领域

本发明涉及通讯设备领域，具体地说，涉及一种免外接电源的自适应智能电话增音器。

背景技术

由于上世纪中、后期临床上缺乏经验，过量运用抗生素(耳毒性依大小排列为庆大霉素，链霉素，新霉素...)，以及对环境噪音造成感音性耳聋的污染认识不足，造成目前老年和非老年失听的人数越来越多，据国家民政部门估计，截止2012年底，全国已达570万人。社会上对电话增音器(大声电话)有一定的需求。市场上曾出现过深圳产的电话声音放大器(中国专利ZL200620034811)，德国和日本产的大声电话，现都已无货供应，究其原因，都是因为效果不佳，退出了市场。

将电话机里传出的语音信号放大，技术上不是困难的事情，为什么国内外市场却产品匮乏。分析原因，主要因为电话机是双工工作的产品，即发话和受话是同线、同时进行的，一旦受话的声音放大得很响，使耳聋的人也能听清，则耳机里输出的声音又经话筒返回对方电话，再从对方送回己方的电话进一步放大后又传回对方，形成一个“正反馈”的过程，引起所谓“振鸣啸叫”。而一款美国产电话放大器采用一种半双工的工作方法。用话筒信号(己方讲话的声音)来控制一只电子开关。起始的时候，己方不讲话，电子开关开通受话通道，关闭送话通道，此时可以把对方的来话声音放大所需倍数，由于送话通道关闭，受话信号不会“反馈”回去，因此不会发生振鸣啸叫。而己方一开始讲话，送话语音信号立即控制电子开关，使其开通送话通道，关闭受话通道，此时对方的声音并不能送过来。这种方法虽然不会发生啸叫，但是不能在送话的同时听取对方的讲话，更为严重的是，如周围有其他声音存在，则送话通道常开，根本无法听取对方的讲话。半双工方法与普通手持对讲机是相同的，仅在于变“手动”切换送、受话通道，为“语音控制”切换送、受话通道，缺点是明显的。

中国专利ZL200620034811.提供了一种电话语音放大器，其特征在于由放大器主机和专用分线盒构成，专用分线盒有话机端、听筒端和放大器端三个接线端，话机端与话机的听话线路和讲话线路相连，其中，听话线路中的两路线分别在专用分线盒中分为两支，一支经听筒端与听筒相连，另一支经放大器端与放大器主机相连；讲话线路的两路线中，一路经听筒端与听筒相连，另一路经放大器端与放大器主机相连后，再经放大器端回到专用分线盒，并经听筒端与听筒相连。但因其无法克服“反馈啸叫”，仅仅能对听筒中的声音进行有限的放大，功能相当有限。

中国专利ZL200520069769.5提供了一种新型手持式电话系统的双向放大器，其特征在于：包括检测控制电路单元、下行功率放大电路单元、上行低噪声接收电路单元以及3个时分开关；其中检测控制电路用于耦合并检测由J端口进入双向放大器的基站下行信号，并形成控制电平来控制3个时分开关的导向以及下行功率放大电路和上行低噪声接收电路的通断；下行功率放大电路用于放大由J端口进入的基站下行信号，在基站的下行工作时隙打开，而在基站的上行工作时隙关断；上行低噪声接收电路用于接收并放大室内天线接收到的由T端口进入双向放大器的手机信号，在基站的下行工作时隙关断，而在基站的上行工作时隙打开；时分开关1和时分开关2用于给双向放大器提供时分双工的通路，其通断导向由检测电路控制；时分开关3用于提高上行、下行链路的隔离度；双向放大器有J和T两个端口，J端口通过电缆直接祸合到基站，T端口接室内天线。其提供的是一种时分双工模式的放大器，不适用于传统电话。而且上行、下行链路仍然存在交越，无法完全克服“反馈啸叫”，也不能同时发话和听取对方的讲话。

中国专利200810202708，由本申请人等在2008年申请已获得授权，提供了一种准双工的电话语音增音器，其特征在于控制和放大是经过模/数转换后，基本由软件实现，因此工作时有时间延迟；其采用的关系函数y＝1/Ln x，也与实际的声/电强度关系相距较大；经多个用户反馈，在话筒前置放大器对送话声音放大以后，再设置送话放大器实际上是多余的，反而白占了宝贵的放大量有效范围，用户反映有时对方觉得声音过响。专利200810202708是在2006年底开始研发，其时第三代微控制器还没有为国内技术界充分认识，所以选用的早期单片机功能有限。申请人经过七年运行，积累一些经验后，觉得需要重新推导数学模型，用功能更强的新器件来开发新一代电话增音器。

发明内容

本发明的目的是研制一种受话信号放大通道和送话信号衰减通道依两种特定函数关系在总放大量50db范围内能相应、连续变化的准双工电话放大技术，以提供一种受话信号可在无啸叫状态下放大至数百倍的电话增音器。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种受话通道和送话通道以特定函数关系变化的双工电话增音器，包括增音器受话通道和送话通道，其特征在于：所述电话主机送话端(手柄话筒)连接送话通道衰减电路，电话主机受话端(手柄耳机)连接受话通道放大电路。

另有并行的两通路：电话主机送话端(手柄话筒)连接增音器送话电平采样电路，电话主机受话端连接增音器受话电平采样电路，两个电平采样电路均有模/数转换功能，然后接入函数智能控制模块，用软件方式产生分别对受话通道放大电路和送话通道衰减电路的控制电压Vs和Vo。函数智能控制模块通过送话通道衰减电路连接电话主机送话接线端，送话通道衰减电路向送话电平采样电路进行反馈；函数智能控制模块通过受话通道放大电路和受话功率放大电路连接电话机手柄的耳机，受话功率放大电路向受话电平采样电路进行反馈。

本发明中，所述送话电平采样电路、受话电平采样电路采用微控制器(MCU)中的硬布线电路。

所述受话通道放大电路和受话功率放大电路，及送话通道衰减电路也采用微控制器(MCU)中的硬布线电路。

所述放大电路和函数智能控制模块之间设有噪声采样电路和信号噪声电平比较模块，以在接收到短促突发型和恒稳型噪音时，可以滤除这些噪音。当干扰噪音太响，超过了抑制电路的阈值时，使电话两个通道处于闲置状态，此时电话机就如同没有接入电话增音器，回到直通状态。

所述函数控制模块还连接手动控制电路，以手动控制送话通道衰减系数和受话通道放大增益的函数相对关系值，手动控制优先于自动控制。

本发明实施例中，所述送话器是电话机手柄话筒，所述受话器是电话机手柄耳机。

本发明的“免外接电源的自适应智能电话增音器”，特定控制函数型的智能准双工工作方式完全消除了通话中产生的“振鸣啸叫”，有效地放大了受话音量，极大提高了通话质量，本发明采用微控制器(MCU)，可使受话通道放大倍数从1-316倍自适应变化，送话通道相应地从1-(-10)倍变化，手动控制优先于自动控制，通过内设的跳线装置，可以在任何型号的电话机上使用，并可手动切换电话的正常和放大工作状态，使用更加便捷。

本发明的“免外接电源的自适应智能电话增音器”，直接从电话线上取电，通过内置的电源校正电路获得正确的电源极性方向。

附图说明

图1为本发明电话增音器的流程图。

图2为本发明电话增音器的原理图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

正常的入耳能分辨出细小的声音，同时也不会被自己的大声喊叫震聋。这主要得益于耳朵里三块听小骨的可分可合的功能。平时三块骨头处于正常位置，因此能正常传导外界的声波，振动鼓膜；当自己大喊大叫时，耳内室会充气，使三块听小骨胀开，自己说话的声音越响，三块听小骨分得越开，传导的声波就越少。因此，人耳收听自己说话的声音不是双工的方式，而是一种反比例准双工方式。反比例准双工方式对近距离受话和送话有较好的调节作用，本发明得益于上述启发，应用仿真技术的理念，开发了本发明。但是在研制过程中，发现人耳对声音的敏感度在进入强响度段时，呈一种对数函数关系，即此时入耳对声音的变化，越响越不敏感。因此，本发明对受话通道增益的函数不采用的反比例关系。经过正交试验取得一批样本，拟合后得到近似的函数曲线，送话通道衰减函数为式中：为受话通道增益，为送话通道衰减系数，e为自然指数底数。所以，本发明对受话通道增益和送话通道衰减的相互关系，即函数智能控制模块的设计，选用上述函数公式。

参见图1、图2，本发明的免外接电源的自适应智能电话增音器，电话机手柄话筒连接增音器话筒前置放大电路、送话电平采样电路，并连接送话通道衰减电路；电话座机手柄耳机连接增音器受话电平采样电路，并连接受话通道放大电路；送话电平采样电路和受话电平采样电路连接送话受话电平比较模块，对输入的送话和受话电平进行比较，再连接函数智能控制模块，智能控制模块输出的信号对送话通道的衰减和受话通道的增益进行调节，但送话通道和受话通道的总增益(+衰减)保持不变。为了使本发明适合各种通话场合的差异和不同要求，函数控制模块还连接有手动控制电路。函数控制模块电路通过送话通道衰减电路连接电话座机送话接线端、送话通道衰减电路向送话电平检测电路进行反馈；函数控制模块通过受话通道放大电路和受话功率放大电路连接电话机的受话接线端，向受话电平检测电路进行反馈。

因为当人们面对面讲话、或通过电话讲话时，如果听不清楚，必定会提高自己的嗓门，增加送话的音量，所谓耳背者往往说话“声如洪钟”。如果还听不清楚，甚至会“屏息细听”，完全没有了送话音量，形成两个极端情况。而听得清楚时，一般人都会说话音量趋于适度平缓，这就使我们可以测度人的对话习惯，根据送话信号强度的变化，利用微控制器的高速、大容量特性，可以进行反复判断比较，实现所谓“自适应”的仿真理念和设计电路及程序代码。

这样本发明即是主要采用二个硬布线放大(衰减)器，各有独立的、受控的放大和衰减增益，成函数和关系，被送话、受话信号电平比较模块和函数智能控制模块控制。当受话信号很弱，而送话信号很强时，通道放大器(衰减器)的增益(衰减)处于一对函数值，使受话通道增益很大，送话通道衰减也较大，不至于引起啸叫；当受话信号强度较强，而送话信号很很弱时，两个通道放大器(衰减器)处于另一对函数值，使受话通道增益较小，而送话通道衰减也较小，不致引起振鸣啸叫。如上所述，两个通道成串联状态，它们的增益和衰减是相加的，只要保持总增益在50db范围内，就可以保证不引起振鸣啸叫，而又使受话通道尽可能达到最佳的增益，设计上尽量偏向受话通道增益较大。极端的情况下，全无送话，则受话通道增益最大，电话增音器变成半双工方式。

如果周围有短促突发型或恒稳型噪音(即时间常数可以辨别的噪音)，噪声采样电路和信号噪声电平比较模块能够识别和抑制这些噪音。如噪音强度过大，则使两个通道处于闲置状态，此时电话机就如同没有接入电话增音器，回到直通状态。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种免外接电源的自适应智能电话增音器，包括增音器送话端和增音器受话端，其特征在于：所述电话送话器连接的增音器的话筒前置放大电路和送话电平采样电路，电话主机受话接线端连接的增音器受话电平采样电路，两电路通过送话、受话比较模块接入特定函数智能控制模块，智能控制模块通过送话通道衰减电路连接电话主机送话接线端，送话通道衰减电路向送话电平采样电路进行反馈；智能控制模块通过受话通道放大电路和受话功率放大电路连接电话的受话器，受话功率放大电路向受话电平采样电路进行反馈。

2.如权利要求1所述的免外接电源的自适应智能电话增音器，其特征在于：其核心部分用微控制器(MCU)设计构成。

3.如权利要求1所述的免外接电源的自适应智能电话增音器，其特征在于：所述电话送话器和送话电平检测电路之间设有话筒前置放大电路。

4.如权利要求1所述的免外接电源的自适应智能电话增音器，其特征在于：所述受话通道放大电路和函数智能控制模块之间设有噪声采样电路和信号噪声电平比较模块。

5.如权利要求1所述的免外接电源的自适应智能电话增音器，其特征在于：所述函数智能控制模块还连接有手动控制电路。

6.如权利要求1所述的免外接电源的自适应智能电话增音器，其特征在于：所述增音器的两个接线端符合RJ 11标准，分别与电话主机和电话机手柄连接，即串连在电话主机和电话机手柄之间。

7.如权利要求1所述的免外接电源的自适应智能电话增音器，其特征在于：所述电话送话器为电话机手柄话筒。

8.如权利要求1所述的免外接电源的自适应智能电话增音器，其特征在于：所述电话受话器为电话机手柄耳机。

9.如权利要求1所述的免外接电源的自适应智能电话增音器，其特征在于：所述增音器设有开关和发光指示器，可以转换和指示增音器的工作状态。

10.如权利要求1所述的免外接电源的自适应智能电话增音器，其特征在于：所述增音器设有电源校正电路，直接从电话线取电。