CN110769346A - 一种具有fm功能的耳机系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有FM功能的耳机系统，包括接收typec信号的第一收发模块，和接收FM信号的第二接收模块；其中，第一收发模块输出第一信号，第二接收模块输出第二信号，第一信号与第二信号复用音频处理模块、数模转换模块处理；系统包括数控振荡器，数控振荡器经分频器得到第一分频时钟和第二分频时钟；第一收发模块将数控振荡器的第一分频时钟，作为接收typec信号的接收时钟，并且，通过typec信号中的帧起始符校准数控振荡器；以数控振荡器的第二分频时钟作为锁相环的参考时钟，生成本振时钟，第二接收模块以本振时钟的分频时钟，作为FM信号的接收时钟。本发明复用音频处理及数模转换模块，节约了开销，另一方面可以没有crystal晶振，节省了成本以及空间。

Description

一种具有FM功能的耳机系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种具有FM功能的耳机系统。

背景技术

随着社会进步和人民生活水平的提高，耳机已成为人们必不可少的生活用品。传统耳机接口是3.5mm耳机插孔，是一种常见的耳机插孔，多用于手机、笔记本电脑等便携式的设备上。USBtype-c接口，简称USB-C，在本发明中也称为typec，位于智能手机的底部，大多数时候用于充电、数据传输等用途。type-c接口耳机，直接把音频高保真DAC解码直接加之于耳机上，可以真正实现接近HiFi（高保真）的音效。

现有的type-c耳机一般带有晶振，因此增加了成本，并占用空间。而且现有的type-c耳机一般没有FM功能，FM功能一般集成在手机端。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有FM功能的耳机系统，包括：接收typec信号的第一收发模块，和接收FM信号的第二接收模块，其中，所述第一收发模块输出第一信号，第二接收模块输出第二信号，所述第一信号与所述第二信号复用音频处理模块、数模转换模块处理；

所述系统包括数控振荡器，所述数控振荡器经分频器得到第一分频时钟和第二分频时钟；所述第一收发模块将所述数控振荡器的第一分频时钟，作为接收所述typec信号的接收时钟，并且，通过typec信号中的帧起始符校准所述数控振荡器；以所述数控振荡器的第二分频时钟作为锁相环的参考时钟，生成本振时钟，所述第二接收模块以所述本振时钟的分频时钟，作为FM信号的接收时钟。

在一些实施例中，所述系统还包括：第二重采样模块，用于对所述第二信号重采样；经过所述第一收发模块输出的第一信号与经过重采样的第二信号复用所述音频处理模块、数模转换模块进行处理。

在一些实施例中，所述系统还包括第一重采样模块，用于对所述第一信号重采样；经过重采样的第一信号与经过重采样的第二信号相互叠加，作为所述音频处理模块的输入，完成FM音频与typec音频的混音。

在一些实施例中，所述音频处理模块包括上采样滤波模块。

在一些实施例中，所述系统还包括FM解调模块，对所述第二信号进行解调。

在一些实施例中，所述第一分频时钟记录帧起始符之间的分频时钟数，校准模块根据第一分频时钟记录的分频时钟数调整所述数控振荡器的振荡频率，从而实现对所述数控振荡器校准。

在一些实施例中，所述FM解调模块对FM信号进行解调，得到FM解频率信号：

，其中，

为FM信号，

为时间，为信号幅度，

为载波频率，

为调制灵敏度，

为FM解频率信号。

在一些实施例中，所述系统还包括高通滤波器，以及能量检测模块，所述高通滤波器的截止频率为f0， f0大于所述FM解频率信号

中的有用信号频率范围；所述FM解频率信号，经过所述高通滤波器后，经所述能量检测模块检测信号能量；当所述能量检测模块检测到的信号能量大于某一预设阈值，则判断所述第二接收模块接收到的FM信号为噪声。

在一些实施例中，所述FM解频率信号，经过所述高通滤波器后，再经过一个低通滤波器，然后经所述能量检测模块检测信号能量；所述高通滤波器的截止频率为f0，所述低通滤波器的截止频率为f1，其中，f1＞f0。

在一些实施例中，设置某一FM接收频点，接收所述FM信号，如果在该频点所述能量检测模块检测到的信号能量大于某一预设阈值，则判断该频点没有FM台。

本发明提供的一种具有FM功能的接口耳机系统，在单芯片上实现typec及FM功能，应用于耳机上可以不用晶振，实现FM接收。

本发明提供的一种具有FM功能的耳机系统，typec音频与FM在同一芯片中集成，可以省空间，整体上降低芯片空间的占用，可以将typec接口做得更小，还省成本。

本发明提供的一种具有FM功能的耳机系统，复用音频处理模块、数模转换模块功能，有利于复用基准时钟。

本发明提供的一种具有FM功能的耳机系统，FM音频、typec音频经过各自重采样模块，复用了随后的音频处理模块、数模转换模块模块;一方面音频处理模块、数模转换模块复用，节约了开销，另一方面使得FM音频跟typec音频可以混音输出。

本发明提供的一种具有FM功能的耳机系统，可以没有crystal晶振，通过数控振荡器(dcxo)来接收typec音频，节省了成本以及放置晶振的空间，同时也省去了用于typec接收的锁相环。

本发明提供的一种具有FM功能的耳机系统，可以没有crystal晶振，利用 typec音频接收数控振荡器的第二分频时钟做为锁相环参考时钟，一方面在FM接收时省去了晶振，另一方面利用SOF校准后，保证了第二分频时钟有足够的时钟频率精度，使得FM能够在准确频点接收FM信号。

本发明提供的一种具有FM功能的耳机系统，FM解频率信号，经过一个高通滤波器，经能量检测模块求该信号能量，据此能有效检测假台。并可以根据该信号能量，自动调整FM音频信号音量，有效提高用户听感。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出了本发明一个实施例中一种具有FM功能的耳机系统的结构框图。

图2示出了本发明另一个实施例中一种具有FM功能的耳机系统的结构框图。

图3示出了本发明一种具有FM功能的耳机系统中时钟校准的示意图。

图4示出了本发明一种具有FM功能的耳机系统中FM解调模块检测FM信号的示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

下面通过具体的实施例对本发明的内容给出详细的说明，在现有技术中FM通常集成在智能设备端（例如手机，pad等）的芯片中，置于耳机中的天线接收FM射频信号，通过USB（typec）接口将信号传输至手机进行处理。为了解决现有技术中方案出现的FM信号接收性能，以及对手机充电的影响，本发明提出一种具有FM功能的接口耳机系统。

如图1所示，为本发明一个实施例的一种具有FM功能的耳机系统的结构框图。根据本发明的实施例的一种具有FM功能的耳机系统，包括接收typec信号的第一收发模块101，和接收FM信号的第二接收模块201。本实施例中，在单芯片中集成上述第一收发模块101和第二接收模块201，第一收发模块101接收来自typec接口的typec信号，第二接收模块201接收来自耳机FM天线的FM信号。本发明中，第一收发模块101一方面用来接收typec接口输入的typec音频信号，另一方面可以将耳机麦克风采集的音频信号经过typec接口发送至手机端。

本实施例中，第一收发模块101输出第一信号，第二接收模块201输出第二信号，第一信号与第二信号复用音频处理及数模转换模块300处理。

当第一收发模块101接收来自typec接口的音频信号，输出的第一信号通过音频处理及数模转换模块300进行处理；当第二接收模块201接收来自FM天线的FM信号，第二接收模块201输出的第二信号经过FM解调模块202解调后，输出的第二信号通过音频处理及数模转换模块300处理。在一些实施例中，第一收发模块101输出的第一信号经过音频解压模块102解压缩后发送至音频处理及数模转换模块300处理。

音频处理及数模转换模块300配置有，音频处理模块、数模转换模块，其中音频处理模块包括上采样滤波模块。

在一些实施例中，一种具有FM功能的接口耳机系统还包括第二重采样模块，用于对第二信号重采样。经过第一收发模块101输出的第一信号与经过重采样的第二信号复用所述音频处理及数模转换模块300处理。

在另一些实施例中，一种具有FM功能的接口耳机系统除了包括对第二信号重采样的第二重采样模块，还包括第一重采样模块，用于对第一信号重采样。经过重采样的第一信号与经过重采样的第二信号复用所述音频处理及数模转换模块300处理。

图2示出了本发明另一个实施例的一种具有FM功能的耳机系统的结构框图。本实施例中，第一收发模块101’输出的第一信号，与第二接收模块201’输出的第二信号经一个加法器叠加后，发送至音频处理及数模转换模块300’进行处理。在一些实施例中为了实现第一信号和第二信号的叠加，系统中还包括第二重采样模块203，用于对第二信号重采样。经过第一收发模块101’输出的第一信号与经过重采样的第二信号相互叠加，作为音频处理及数模转换模块300’的输入，完成FM音频与typec音频的混音，经数模转换最后由扬声器播放出来。

在另一些实施例中为了实现第一信号和第二信号的叠加，系统中除了包括对第二信号重采样的第二重采样模块203，还包括第一重采样模块103，用于对第一信号重采样。经过重采样的第一信号与经过重采样的第二信号相互叠加，作为音频处理及数模转换模块300’的输入，完成FM音频与typec音频的混音，经数模转换最后由扬声器播放出来。

在一些实施中，音频处理及数模转换模块300（300’）包括上采样滤波、音频均衡、音量调节、动态范围控制（DRC）等处理，处理后的音频信号经过数模转换为模拟信号后播放。

根据本发明，本实施例的系统中还包括FM解调模块202’，对第二信号重采样前进行解调。在另一些实施例中，第二接收模块201’接收信号后，可以对FM信号进行音频处理，例如音频均衡、音量调节、动态范围控制（DRC）等处理。

本发明将FM天线接收的信号，与typec接收的信号集成到耳机上的同一个芯片中处理，并共用同一个音频处理及数模转换模块300（300’），释放手机端集成FM功能，提高FM接收性能，以及手机的充电性能。同时，本发明共用一个音频处理及数模转换模块300（300’），有利用复用基准时钟，节约开销，可以实现音频混音输出。

如图3所示，为本发明一种具有FM功能的耳机系统中时钟校准的示意图，根据本发明的实施例，一种具有FM功能的耳机系统还包括时钟系统（图1、图2中未示出），时钟系统包括数控振荡器403，数控振荡器403经分频器404得到第一分频时钟406和第二分频时钟407。第一收发模块101（101’）通过数控振荡器403的第一分频时钟406，作为typec信号的接收时钟。

锁相环405以数控振荡器的第二分频时钟作为参考时钟，生成本振时钟408，第二接收模块201以本振时钟408，作为FM信号的接收时钟。

根据本发明的实施例，通过接收typec信号中的帧起始符（SOF）校准所述数控振荡器。

具体地，校准模块402接收typec信号的sof帧401，第一分频时钟406记录帧起始符之间的分频时钟数，也就是说，利用第一分频时钟406去数相邻的帧起始符之间的分频时钟数。

对于typec full-speed总线，帧起始符（SOF）每隔1.00 ms±0.0005ms发送一次；对于typec high-speed总线，帧起始符（SOF）每隔125μs±0.0625μs发送一次。

校准模块402根据第一分频时钟记录的分频时钟数调整数控振荡器403的电容值，从而调整数控振荡器403的振荡频率，对数控振荡器403校准，进而实现调整第一分频时钟406和第二分频时钟407。从而实现了第一分频时钟406和第二分频时钟407与typec输入信号及其帧起始符（SOF）的同步。

本实施例中，数控振荡器403经分频器404还得到第三分频时钟，即播放时钟409，作为音频处理及数模转换模块300（300’）混音后的播放时钟。

本发明可以不采用crystal晶振，通过数控振荡器（dcxo）的分频时钟来接收typec信号，并利用typec信号中的SOF来校准数控振荡器，进而调整第一分频时钟和第二分频时钟，第二分频时钟的时钟精度可以到100ppm以内，实现本振时钟的精准。如果typec信号中的帧起始符（SOF）间隔更精准，则第二分频时钟的时钟精度也可以更精准。精准的第二分频时钟保证了FM接收的性能。

根据本发明的实施例，第二接收模块201（201’）输出第二信号后，需要对接收的FM信号进行解调，判断FM信号的质量，以实现调整FM信音频信号音量，从而提高FM音频信号质量或听感。

FM解调模块202接收第二信号，通过对FM信号解调，得到FM解频率信号：

，其中，

为FM载波信号，

为时间，为信号幅度，

为载波频率，为调制灵敏度，为FM解频率信号。对FM信号

去除其载波，求其频率，就得到

，可以称之FM解频率信号。

如图4所示，为本发明一种具有FM功能的耳机系统中FM解调模块检测FM信号的示意图，本发明一种具有FM功能的耳机系统还包括高通滤波器503、以及能量检测模块505，高通滤波器503的截止频率为f0，f0频率大于

中有用信号频率范围。在一些实施中f0为59KHz。需要说明的是，这里的

中有用信号是指，对载波信号

解调后得到的FM解频率信号中有用的音频信号。在一些实施例中，对于单声道FM信号，FM解频率信号502是0-19K内音频信号。对于FM立体声，FM解频率信号502还包括19K导频，在38K上有双边带音频调幅信号。另外如果支持RDS，RBDS，FM解频率信号502则还在57KHz上调制了数字信号。因此，对于f0，可以选在RDS，RBDS信号以外，比如f0可以选择为大于59KHz。

FM信号（第二信号）501经过解调得到FM解频率信号502，FM解频率信号502经过高通滤波器503，经能量检测505检测信号能量。当检测到FM解频率信号能量大于某一预设阈值，则判断第二接收模块接收到的FM信号为噪声。据此，可以判断在该频点上FM为假台，否则，则判断在该频点上FM为真台。使用此方法，能准确判断FM的真假台，提高用户体验。在一些实施例中，经过所述高通滤波器后，可以再经过一个低通滤波器，然后经所述能量检测模块检测信号能量；所述高通滤波器的截止频率为f0，所述低通滤波器的截止频率为f1，其中，f1＞f0。在一些实施例中，对于单声道FM信号，FM解频率信号502是0-19K内音频信号。对于FM立体声，FM解频率信号502还包括19K导频，在38K上有双边带音频调幅信号。另外如果支持RDS，RBDS，FM解频率信号502则还在57KHz上调制了数字信号。本发明通过高通滤波后，可以有效去掉m(t)中单声道、立体声、RDS、RBDS等信号。在一些实施例中，可以根据检测到的信号能量大小，来判断该FM信号的质量，再根据此，自动调整FM音频信号的音量。比如该信号能量比较大，则认为FM信号质量较差，可以减少FM音频信号音量。具体该信号能量可以通过与一个表格中的多个阈值比较，来得到不同FM信号质量级别，从而配置不同FM音频信号音量，提升用户听感。

在一些实施例中，对FM做搜台处理。首先设置FM频点，如果在该频点所述能量检测模块检测的信号能量大于某一个设定的阈值，则判断该频点不存在真FM台。

在另一些实施例中，对FM做搜台处理。首先设置FM频点，可以对所述FM信号，计算其RSSI值（Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示）。然后在T1（相对设置频点间隔比如10ms)时刻后，得到RSSI值。如果RSSI值小于某一个设定的阈值，就判断该频点没有FM台，则设置下一频点；否则，在T2（相对设置频点间隔比如50ms，T2>T1)时刻去看所述能量检测模块检测的信号能量，据此来判断是否真台。因为空中大部分频点并没有FM信号。如此，可以加快搜台速率，同时提高真假台判断准确率，提高用户体验。

另外，RSSI值容易受噪声、空中干扰的射频信号强度影响，所述的能量检测模块检测的信号能量，检测的是音频信号，不易受这些影响，也不受天线增益等影响，能更准确检测真假台。

本发明提供的一种具有FM功能的耳机系统，在单芯片上实现typec及FM功能，应用于耳机上可以不用晶振，实现FM接收。

本发明提供的一种具有FM功能的耳机系统，typec音频与FM在芯片集成，可以省空间，整体上降低芯片空间的占用，可以将typec接口做得更小，可以省成本。

本发明提供的一种具有FM功能的耳机系统，复用codec功能，有利于复用基准时钟。

本发明提供的一种具有FM功能的耳机系统，FM音频、typec音频经过各自重采样模块复用了随后的音频处理模块以及数模转换模块模块；一方面音频处理模块以及数模转换模块的复用，节约了开销，另一方面使得FM音频跟typec音频可以混音输出。

本发明提供的一种具有FM功能的耳机系统，可以没有crystal晶振，通过数控振荡器(dcxo)来接收typec音频，节省了成本以及放置晶振的空间，同时也省去了锁相环。

本发明提供的一种具有FM功能的耳机系统，可以没有crystal晶振，利用 typec音频接收数控振荡器的第二分频时钟做为锁相环参考时钟，一方面在FM接收时省去了晶振，另一方面利用SOF校准后，保证了第二分频时钟有足够的时钟频率精度，使得FM能够在准确频点接收FM信号。

本发明提供的一种具有FM功能的耳机系统，FM解频率信号，经过一个高通滤波器，经能量检测模块求该信号能量，据此能有效检测假台。并可以根据该信号能量，自动调整FM音频信号音量，有效提到用户听感。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种具有FM功能的耳机系统，其特征在于，所述系统包括：

接收typec信号的第一收发模块，和接收FM信号的第二接收模块；

其中，所述第一收发模块输出第一信号，第二接收模块输出第二信号，所述第一信号与所述第二信号复用音频处理模块、数模转换模块处理；

所述系统包括数控振荡器，所述数控振荡器经分频器得到第一分频时钟和第二分频时钟；

所述第一收发模块将所述数控振荡器的第一分频时钟，作为接收所述typec信号的接收时钟，并且，通过typec信号中的帧起始符校准所述数控振荡器；

以所述数控振荡器的第二分频时钟作为锁相环的参考时钟，生成本振时钟，所述第二接收模块以所述本振时钟的分频时钟，作为FM信号的接收时钟。

2.根据权利要求1所述的耳机系统，所述系统还包括：

第二重采样模块，用于对所述第二信号重采样；

经过所述第一收发模块输出的第一信号与经过重采样的第二信号复用所述音频处理模块、数模转换模块进行处理。

3.根据权利要求2所述的耳机系统，其特征在于，所述系统还包括第一重采样模块，用于对所述第一信号重采样；

经过重采样的第一信号与经过重采样的第二信号相互叠加，作为所述音频处理模块的输入，完成FM音频与typec音频的混音。

4.根据权利要求1所述的耳机系统，其特征在于，所述音频处理模块包括上采样滤波模块。

5.根据权利要求1所述的耳机系统，其特征在于，所述系统还包括FM解调模块，对所述第二信号进行解调。

6.根据权利要求1所述的耳机系统，其特征在于，所述第一分频时钟记录帧起始符之间的分频时钟数，

校准模块根据第一分频时钟记录的分频时钟数调整所述数控振荡器的振荡频率，从而实现对所述数控振荡器校准。

7.根据权利要求5所述的耳机系统，其特征在于，所述FM解调模块对FM信号进行解调，得到FM解频率信号：

，其中，

为FM信号，

为时间，

为信号幅度，

为载波频率，

为调制灵敏度，

为FM解频率信号。

8.根据权利要求7所述的耳机系统，其特征在于，所述系统还包括高通滤波器，以及能量检测模块，所述高通滤波器的截止频率为f0， f0大于所述FM解频率信号

中的有用信号频率范围；

所述FM解频率信号，经过所述高通滤波器后，经所述能量检测模块检测信号能量；

当所述能量检测模块检测到的信号能量大于某一预设阈值，则判断所述第二接收模块接收到的FM信号为噪声。

9.根据权利要求8所述的耳机系统，其特征在于，所述FM解频率信号，经过所述高通滤波器后，再经过一个低通滤波器，然后经所述能量检测模块检测信号能量；所述高通滤波器的截止频率为f0，所述低通滤波器的截止频率为f1，其中，f1＞f0。

10.根据权利要求8所述的耳机系统，其特征在于，设置某一FM接收频点，接收所述FM信号，如果在该频点所述能量检测模块检测到的信号能量大于某一预设阈值，则判断该频点没有FM台。

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