CN113746994B - 一种轨道交通用抗啸叫自动增益调节的手咪电路实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轨道交通用抗啸叫自动增益调节的手咪电路实现方法，包括移相电路、AGC自动增益调节电路和音频放大电路；咪芯音频输入信号依次通过移相电路、AGC自动增益调节电路和音频放大电路实现音频输出。本发明通过移相法来改善啸叫的问题，移相法是利用频率相同而相位不同的声波产生干涉，导致音频相互消弱甚至抵消的原理，抑制正反馈，采用限压芯片将手咪输出音频幅度限制为设定电压，从而实现自动增益的调节，能够减小啸叫现象带来的影响。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种轨道交通用抗啸叫自动增益调节的手咪电路实现方法。
背景技术
由于在轨道交通无线通信系统中，车载电台需要与手持台，调度台，固定台等通讯设备进行语音通话，所以对其音频信号的指标有明确要求。当驾驶员使用车载台与其他通讯设备进行语音通话时，手咪离驾驶员位置的远近会影响对端设备音频的输出。当手咪离驾驶员位置过近时，手咪会输出幅度较高的音频信号，经过车台后级放大后容易出现削顶失真，出现声音的畸变。
在轨道交通车辆运营期间，运营人员每天都会对各个设备进行检查，检查各设备状态是否正常，功能是否正确，这时运营人员会使用车台对手持台进行呼叫，如果手持台和车载电台距离过近则会产生啸叫的现象。手咪产生的音频通过车载电台发送给手持台，由手持台的扬声器播放出来，如果手持台的扬声器播放声音过大，而且手持台距离车载电台过近，声音就会由手持台扬声器进入到手咪MIC中，形成正反馈。啸叫现象的产生不仅会影响声音质量，严重的话还可能会损坏电路器件。而处理啸叫现象通常有软硬两种方法：
硬件：①使用低灵敏度，高指向型的拾音器。②通过移频，移相等原理设计电路使得产生啸叫的音频峰峰值错开。
软件：①利用算法检测啸叫处的频点，通过降低啸叫频点处的增益，破坏啸叫产生的增益条件。②自适应反馈抑制算法：通过使用lms，nlms等自适应算法，把麦克风二次采集的反馈信号过滤掉。
由于我们需要抑制现有车载电台的啸叫现象，对车载电台的手咪进行优化，而采用软件方法进行啸叫抑制不但需要软件算法，还需要较为复杂的硬件电路，不太适用于轨道交通车载电台上。虽然硬件电路的方法抑制效果相较于软件方法略差，但是也可以对啸叫现象起到明显的抑制作用，而且硬件电路还具有结构简单，开发难度较小，成本低等优点，所以我们针对于轨道交通用车载电台的啸叫现象采用了硬件方法的移相电路。
发明内容
鉴于现有技术的状况及应用场景的局限性，本发明提出一种轨道交通用抗啸叫自动增益调节的手咪电路实现方法，通过移相法来改善啸叫的问题，移相法是利用频率相同而相位不同的声波产生干涉，导致音频相互消弱甚至抵消的原理，抑制正反馈，采用限压芯片将手咪输出音频幅度限制为设定电压，从而实现自动增益的调节，能够减小啸叫现象带来的影响。
本发明采用的技术方案是：一种轨道交通用抗啸叫自动增益调节的手咪电路，其特征在于：包括移相电路、AGC自动增益调节电路和音频放大电路；
咪芯音频输入信号依次通过移相电路、AGC自动增益调节电路和音频放大电路实现音频输出；
所述移相电路具体结构为：驻极体话芯MK1一接线端接地，另一接线端接电阻R3及电容C1的一端，电阻R3另一端接5V电源，电容C1的另一端接电阻R4、电阻R6的一端及三极管VT2的基极，电阻R4的另一端接5V电源，电阻R6另一端接地，三极管VT2的集电极接电阻R2的一端及三极管VT1的基极，电阻R2的另一端接5V电源，三极管VT2的发射极接电阻R8的一端及三极管VT3的基极，电阻R8的另一端接地，三极管VT1的集电极接电阻R1、电容C7的一端及三极管VT3的集电极，电阻R1的另一端接5V电源，电容C7的另一端接地，三极管VT1的发射极接电阻R7、电阻R5和电容C6的一端，电阻R7的另一端接地，电容C6的另一端通过电阻R9接三极管VT3的发射极及电阻R10的一端，电阻R10的另一端接地，电阻R5的另一端通过电容C2接音频信号MIC。
所述AGC自动增益调节电路具体结构为：
放大器N2的1脚通过电容C10接电容C8、电容C9、电容C12的一端及地；
放大器N2的2脚接电容C8、电容C9的另一端及放大器N2的5脚及5V电源；
放大器N2的3脚接电容C12的另一端；
放大器N2的4脚、7脚接地；
放大器N2的6脚为功放输出的信号MIC_H；
放大器N2的8脚接电阻R15、电容C13的一端，电容C13的另一端一路通过电阻R14接电感L1、电容C16的一端，另一路通过电容C17接电阻R15另一端及地，电感L1另一端接电容C14、二极管VD1的一端及音频输入信号MIC，电容C16、电容C14、二极管VD1的另一端接地；
放大器N2的9脚接电阻R17、电阻R18的一端，电阻R17另一端接5V电源，电阻R18的另一端接电阻R16的一端及地，
放大器N2的10脚接电阻R16另一端及电阻R19的一端，电阻R19的另一端接5V电源；
放大器N2的12脚通过电容C11接放大器N2的11脚及地；
放大器N2的13脚接电阻R12、电阻R13一端，电阻R12另一端接放大器N2的14脚、电阻R11一端，电阻R11另一端接地；
电阻R13另一端通过电容C15接地；
放大器N2的型号为MAX9814。
所述音频放大电路具体结构为：
音频运放N3的5脚接电感L2的一端，电感L2的另一端接到5V电源上，并通过电容C18接GND；
音频运放N3的2脚接到GND上；
音频运放N3的1脚接电阻R23、电阻R25和电容C22的一端，电阻R23的另一端连接到运放N3的5脚、电阻R25和电容C22的另一端连接到GND；
音频运放N3的3脚接电容C19、电阻R20和电阻R22的一端，电容C19和电阻R20的另一端连接到音频运放N3的4脚，电阻R22的另一端通过电容C20接到放大器N2输出的音频信号MIC_H上；
音频运放N3的4脚通过电容C21接电阻R21和电阻R24的一端，该端输出音频输出信号MIC_OUT，电阻R21的另一端接到音频运放N3的5脚，电阻R24的另一端接到GND上；
音频运放N3的型号为LVM321IDCKT。
一种轨道交通用抗啸叫自动增益调节的手咪电路的实现方法，步骤如下：在驻极体话芯MK1的音频输出通路上加一个上拉电阻R3，输出的音频信号经过电容C1滤除音频信号内的直流分量并流入NPN三极管VT2，并分别输入到NPN三极管VT1和三极管VT3中，从而完成对信号的倒相作用，三极管VT1和三极管VT3的集电极通过电容C7交流接地，从而构成射极输出极，三极管VT1和三极管VT3发射极输出的信号通过电阻R9和电容C6串联到一起，构成RC移相电路，通过改变电阻R9和电容C6的阻值改变输入信号的相位，得到相位更改后的音频信号MIC经过音频放大电路的LC滤波和RC滤波后输入到放大器N2的8脚，放大器N2是具有自动增益调节功能的麦克风放大器，放大器N2的10脚通过0欧电阻R19和电阻R16分别接到5V和GND上，当焊接有电阻R19时放大器N2的10脚的电平为高电平，这时放大器N2的增益为40dB，当焊接有电阻R16时放大器N2的10脚电平为低电平，这时放大器N2的增益为50dB，当两个电阻都不焊接的时候则放大器N2的增益为60dB。
本发明的有益效果是：使用该手咪时能够抑制车载电台在通信时的啸叫现象，并满足当使用者与车载电台的距离改变时，都会使得车载电台输出一个幅度较为稳定的音频信号，从而实现音频增益的自动调节，避免出现声音过大或过小的现象。
附图说明
图1为本发明的电路连接框图；
图2为本发明电源电路图；
图3为本发明移相电路的电路图；
图4为本发明自动增益调节电路的电路图；
图5为本发明音频放大电路的电路图。
具体实施方式
如图1所示，一种轨道交通用抗啸叫自动增益调节的手咪电路,包括移相电路、AGC自动增益调节电路和音频放大电路；
咪芯音频输入信号依次通过移相电路、AGC自动增益调节电路和音频放大电路实现音频输出。
如图2所示，电源电路：
本电路中采用了7805LDO稳压电源芯片N1，将车载台提供给手咪的DC13.8V转换为DC5V,给本电路中使用到的各个器件供电。如图2：13.8V经过电容C3滤波后输入到稳压电源芯片N1的1脚，然后稳压电源芯片N1的3脚输出5V，并通过电容C4和电容C5进行滤波。
如图3所示，移相电路：
手咪中采用单指向灵敏度低的驻极体话芯，可以降低环境噪声对语音通话的影响而且可以对啸叫现象有一定的抑制作用。在驻极体话芯MK1的音频输出通路上加一个上拉电阻R3，目的是给驻极体话芯提供一个直流偏执电压使得驻极体话芯可以将声音信号转化为电信号，然后输出的音频信号经过电容C1滤除信号内的直流分量并流入NPN三极管VT2,由于电阻R2和电阻R8的电阻阻值相同，所以VT2的集电极和发射极会输出幅度近似相等、相位相反的信号，并分别输入到NPN三极管VT1和三极管VT3中，从而完成对信号的倒相作用，三极管VT1和三极管VT3的集电极通过电容C7交流接地，构成涉及输出极，这样的特点是输入阻抗高，是输出阻抗低，具有较强的带负载的能力，可以减少电路直接相连所带来的影响。三极管VT1和三极管VT3发射极输出的信号通过电阻R9和电容C6串联到一起，构成RC移向电路，通过改变电阻R9和电容C6的值可以改变输入信号的相位，然后得到相位更改后的音频信号MIC，并输入到AGC自动增益调节电路中。
如图4所示，自动增益调节电路：
放大器N2采用5V供电，音频信号MIC经过电感L1,电容C14,电容C15,电容C16等组成的LC电路进行滤波后输入到放大器N2(MAX9814)芯片的8脚，输出增益的选择通过放大器N2的10脚来控制，本电路选择的是将10脚置于高电平，则会输出40db的音频信号。6脚为音频信号的输出，输出的信号MIC_H输入到音频放大电路。
本发明选择的是MAX9814麦克风AGC放大器芯片，MAX9814包括低噪声放大器，输出放大器、麦克风偏执电压发生器和自动增益控制等内部电路，可以将麦克风的总增益控制在40db，50db或60db。然后将AGC放大器芯片输出的音频输入到音频放大电路，来调节手咪最终输出的音频幅度。
音频放大电路
由于放大器N2输出的音频信号为固定的40db，车载电台需要输入的信号小于40db，所以加入音频放大电路来实现音频信号幅度的放大与缩小，来满足车载电台输入的要求。
如图5所示，音频放大电路：
音频运放N3为音频运算放大器，本次采用的音频运放N3型号为LVM3211DCKT,音频运放N3为5V供电，放大器N2输出的信号MIC_H输入到音频运放N3的3脚，并在音频运放N3的同相输入端（1脚）输入一个电源电压的半电压，通过改变电阻R22和电阻R20阻值的比值就可以实现对输入音频信号的放大或缩小，得到一个满足使用要求的音频信号MIC_OUT提供给车台。
一种轨道交通用抗啸叫自动增益调节的手咪电路的实现方法，采用移相电路使得相同频率不同相位的声波产生干涉，导致音频信号相互削弱，抑制正反馈，产生对啸叫现象的抑制作用，步骤如下：在驻极体话芯MK1的音频输出通路上加一个上拉电阻R3，目的是给驻极体话芯MK1提供一个直流偏置电压使得驻极体话芯MK1将声音信号转换为电信号，然后输出的音频信号经过电容C1滤除音频信号内的直流分量并流入NPN三极管VT2，由于电阻R2和电阻R8的电阻值相同，所以三极管VT2的集电极和发射极会输出幅度近似相等，相位相反的信号，并分别输入到NPN三极管VT1和三极管VT3中，从而完成对信号的倒相作用，三极管VT1和三极管VT3的集电极通过电容C7交流接地，从而构成射极输出极，这样输入阻抗高，输出阻抗低，具有较强的带负载能力，减少后极电路直接相连所带来的影响；三极管VT1和三极管VT3发射极输出的信号通过电阻R9和电容C6串联到一起，构成RC移相电路，通过改变电阻R9和电容C6的阻值改变输入信号的相位，这样输入的音频信号相位就得到了更改，避免正反馈的发生，得到相位更改后的音频信号MIC经过音频放大电路的LC滤波和RC滤波后输入到放大器N2的8脚，放大器N2是具有自动增益调节功能的麦克风放大器，放大器N2的10脚通过0欧电阻R19和电阻R16分别接到5V和GND上，当焊接有电阻R19时放大器N2的10脚的电平为高电平，这时放大器N2的增益为40dB，当焊接有电阻R16时放大器N2的10脚电平为低电平，这时放大器N2的增益为50dB，当两个电阻都不焊接的时候则放大器N2的增益为60dB，这样无论输入信号MIC的幅值如何变化，则放大器N2的6脚输出的音频MIC_H幅度都会自动控制到40dB,50dB,60dB，最后将MIC_H音频信号输入到音频运放N3的3脚通过改变电阻R22和电阻R20电阻的阻值使得最后输出的音频信号MIC_OUT满足我们的要求。
Claims (3)
1.一种轨道交通用抗啸叫自动增益调节的手咪电路，其特征在于：包括移相电路、AGC自动增益调节电路和音频放大电路；
咪芯音频输入信号依次通过移相电路、AGC自动增益调节电路和音频放大电路实现音频输出；
所述移相电路具体结构为：驻极体话芯MK1一接线端接地，另一接线端接电阻R3及电容C1的一端，电阻R3另一端接5V电源，电容C1的另一端接电阻R4、电阻R6的一端及三极管VT2的基极，电阻R4的另一端接5V电源，电阻R6另一端接地，三极管VT2的集电极接电阻R2的一端及三极管VT1的基极，电阻R2的另一端接5V电源，三极管VT2的发射极接电阻R8的一端及三极管VT3的基极，电阻R8的另一端接地，三极管VT1的集电极接电阻R1、电容C7的一端及三极管VT3的集电极，电阻R1的另一端接5V电源，电容C7的另一端接地，三极管VT1的发射极接电阻R7、电阻R5和电容C6的一端，电阻R7的另一端接地，电容C6的另一端通过电阻R9接三极管VT3的发射极及电阻R10的一端，电阻R10的另一端接地，电阻R5的另一端通过电容C2接音频信号MIC；
所述AGC自动增益调节电路具体结构为：
放大器N2的1脚通过电容C10接电容C8、电容C9、电容C12的一端及地；
放大器N2的2脚接电容C8、电容C9的另一端及放大器N2的5脚及5V电源；
放大器N2的3脚接电容C12的另一端；
放大器N2的4脚、7脚接地；
放大器N2的6脚为功放输出的信号MIC_H；
放大器N2的8脚接电阻R15、电容C13的一端，电容C13的另一端一路通过电阻R14接电感L1、电容C16的一端，另一路通过电容C17接电阻R15另一端及地，电感L1另一端接电容C14、二极管VD1的一端及音频输入信号MIC，电容C16、电容C14、二极管VD1的另一端接地；
放大器N2的9脚接电阻R17、电阻R18的一端，电阻R17另一端接5V电源，电阻R18的另一端接电阻R16的一端及地，
放大器N2的10脚接电阻R16另一端及电阻R19的一端，电阻R19的另一端接5V电源；
放大器N2的12脚通过电容C11接放大器N2的11脚及地；
放大器N2的13脚接电阻R12、电阻R13一端，电阻R12另一端接放大器N2的14脚、电阻R11一端，电阻R11另一端接地；
电阻R13另一端通过电容C15接地；
放大器N2的型号为MAX9814。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通用抗啸叫自动增益调节的手咪电路，其特征在于：所述音频放大电路具体结构为：
音频运放N3的5脚接电感L2的一端，电感L2的另一端接到5V电源上，并通过电容C18接GND；
音频运放N3的2脚接到GND上；
音频运放N3的1脚接电阻R23、电阻R25和电容C22的一端，电阻R23的另一端连接到运放N3的5脚、电阻R25和电容C22的另一端连接到GND；
音频运放N3的3脚接电容C19、电阻R20和电阻R22的一端，电容C19和电阻R20的另一端连接到音频运放N3的4脚，电阻R22的另一端通过电容C20接到放大器N2输出的音频信号MIC_H上；
音频运放N3的4脚通过电容C21接电阻R21和电阻R24的一端，该端输出音频输出信号MIC_OUT，电阻R21的另一端接到音频运放N3的5脚，电阻R24的另一端接到GND上；
音频运放N3的型号为LVM321IDCKT。
3.一种采用权利要求1所述的轨道交通用抗啸叫自动增益调节的手咪电路的实现方法，其特征在于，步骤如下：在驻极体话芯MK1的音频输出通路上加一个上拉电阻R3，输出的音频信号经过电容C1滤除音频信号内的直流分量并流入NPN三极管VT2，并分别输入到NPN三极管VT1和三极管VT3中，从而完成对信号的倒相作用，三极管VT1和三极管VT3的集电极通过电容C7交流接地，从而构成射极输出极，三极管VT1和三极管VT3发射极输出的信号通过电阻R9和电容C6串联到一起，构成RC移相电路，通过改变电阻R9和电容C6的阻值改变输入信号的相位，得到相位更改后的音频信号MIC经过音频放大电路的LC滤波和RC滤波后输入到放大器N2的8脚，放大器N2是具有自动增益调节功能的麦克风放大器，放大器N2的10脚通过0欧电阻R19和电阻R16分别接到5V和GND上，当焊接有电阻R19时放大器N2的10脚的电平为高电平，这时放大器N2的增益为40dB，当焊接有电阻R16时放大器N2的10脚电平为低电平，这时放大器N2的增益为50dB，当两个电阻都不焊接的时候则放大器N2的增益为60dB。
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Inventor after: Yang Shuai Inventor after: Dong Guojun Inventor after: Wang Wei Inventor after: Shi Bingchen Inventor after: Liu Guoqing Inventor after: Zhang Qingping Inventor after: Zheng Caishun Inventor after: Liu Jiaxi Inventor after: Hu Lin Inventor before: Yang Shuai Inventor before: Dong Guojun Inventor before: Wang Wei Inventor before: Shi Bingchen Inventor before: Liu Guoqing Inventor before: Zhang Qingping Inventor before: Zheng Caixia Inventor before: Liu Jiaxi Inventor before: Hu Lin |
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Address after: 300456 room 506-11, building 1, Rongsheng Plaza, Binhai Zhongguancun Science Park, economic and Technological Development Zone, Binhai New Area, Tianjin Patentee after: TIANJIN 712 MOBILE COMMUNICATIONS Co.,Ltd. Address before: 300140 No. 185, new great road, Tianjin, Hebei District Patentee before: TIANJIN 712 MOBILE COMMUNICATIONS Co.,Ltd. |
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