CN201766633U - 一种在座机电话中应用的环境噪声抑制电路 - Google Patents

Abstract

一种在座机电话中应用的环境噪声抑制电路，解决了双方在使用座机电话通话的过程中，避免由于环境的噪声干扰影响双方的通话质量的技术问题，采用的技术方案是，以上电路连接在座机电话的麦克风与消侧音电路之间，结构中包括降噪核心芯片、降噪核心芯片的外围配套电路及电源供给电路，外围配套电路的结构中包括音频放大电路、以及衰减控制模块电路；麦克风采集的音频信号经音频放大电路放大后输出到衰减控制模块电路，经衰减控制模块电路输出两路音频信号至降噪核心芯片的输入端，并经降噪核心芯片抑制噪声干扰后、输出至消侧音电路的输入端。可以有效地抑制背景噪音，即使在嘈杂的城市马路上、工厂车间及矿山矿井中，也能保证较高的通话质量。

Description

一种在座机电话中应用的环境噪声抑制电路 

技术领域

本实用新型属于抑制环境噪音技术领域，涉及一种应用在座机电话中的环境噪声抑制电路，能够有效降低座机电话在通话过程中的背景噪音。 

背景技术

尽管现在手机已经得到普及，但在我们的日常工作和生活中，有线电话网络仍然是我们通信的主要工具。座机电话作为有线网络的终端，仍不失通信行业的主打产品。随着有线网络的应用扩大，座机电话的使用环境也由安静的办公室、家庭，来到城市马路、工厂车间、矿山矿井....在这些环境下使用座机电话通话会大大影响人们的通话质量。所以，座机电话的抑噪功能也越来越受到用户的关注。这个社会随着人口的老龄化，使很多老人愿意使用座机电话参与广播、电视节目的互动。也就是接听电视、收音机的喇叭声音，而用座机电话的麦克风和电台、电视台的主持人通话。不具备抑噪功能的电话很容易引起整个系统的自激啸叫，而破坏整个广播系统工作。抑噪座机电话会极大的方便了人们的生活，提高人们使用有线通信网络的通话质量。但是也存在一些问题影响了人们的正常通话，尤其是座机电话的通话质量。 

已经授权的发明专利：ZL03121988.8，设计的语音处理芯片ZY1421，已经投放市场，该芯片具有优良降噪功能，如果在座机电话上加以利用，则对本领域提到的以上问题可以轻松解决。 

发明内容

本实用新型的目的是为了解决双方在使用座机电话通话的过程中，避免由于环境的噪声的干扰使双方的通话的信噪比下降。设计了一种在座机电话中应用的环境噪声抑制电路，通过降噪核心芯片及其配套外围电路对语音、干扰噪声的识别及处理，达到了消除和降低环境噪声干扰，提高双方通话信噪比的目的。 

本实用新型为实现发明目的采用的技术方案是，一种在座机电话中应用的环境噪声抑制电路，以上电路连接在座机电话的麦克风与消侧音电路之间，结构中包括降噪核心芯片、降噪核心芯片的外围配套电路及电源供给电路，上述的外围配套电路的结构中包括音频放大电路、以及衰减控制模块电路；麦克风采集的音频信号经音频放大电路放大后输出到衰减控制模块电路，经衰减控制模块电路输出两路音频信号至降噪核心芯片的输入端，并经降噪核心芯片抑制环境噪声干扰后、输出降噪音频信号至座机电话的消侧音电路的输入端。 

本实用新型的关键是：降噪核心芯片，即语音处理芯片ZY1421，虽然对远场噪音和近场语音有良好得识别、处理功能，但是，必须用两只性能相同、而且空间一定距离放置的麦克风作为输入，才能满足输入条件。本实用新型用一只麦克风通过转换变为两路音频信号，并能达空间中放置两只性能相同麦克风的输入效果。本来通过两只性能相同、一定距离放置的麦克风才能获取的幅度和相位差，通过对一只麦克风获取信号的非线性转换和分解同样可以获得。这些语音处理芯片的外围非线性电路的设计，可以大大简化语音处理芯片的应用设计。我们将此专利应用于座机电话中。 只要在座机电话的麦克风和消侧音电路之间插入本实用新型的电路，可以有效的抑制背景噪音，即使座机电话设置在嘈杂的城市马路或工厂车间、矿山矿井，也能保证较高的通话质量。 

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。 

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。 

图2是本实用新型中音频放大电路的电路实施例。 

图3是本实用新型中衰减控制模块电路的电路实施例。 

附图中，M是座机电话的麦克风，P是座机电话的消侧音电路，1音频放大电路，2是衰减控制模块电路，2A是取样放大电路，2B是检波电路，2C是直流放大电路，2D是可变衰减电路，3是降噪核心芯片，K是开关转换电路，R1-R22是电阻，C1-C9是电容，U1是第一放大器，U2是第二放大器，U3是第三放大器，U4是第四放大器，D1是二极管，Q1是场效应管。 

具体实施方式

参看图1，一种在座机电话中应用的环境噪声抑制电路，以上电路连接在座机电话的麦克风M与消侧音电路P之间，结构中包括降噪核心芯片3、降噪核心芯片3的外围配套电路及电源供给电路，上述的外围配套电路的结构中包括音频放大电路1、以及衰减控制模块电路2；麦克风M采集的音频信号经音频放大电路1放大后输出到衰减控制模块电路2，经衰减控制模块电路2输出两路音频信号至降噪核心芯片3的输入端，并经降噪核心芯片3抑制背景噪声后、输出降噪音频信号至座机电话的消侧音电路P的输入端。 

本实用新型还考虑如果不需要背景噪音抑制的情况，上述的外围配套电路中还设置有开关转换电路K，音频放大电路1输出的放大信号与经降噪核心芯片3后输出的降噪音频信号借助开关转换电路K分别发送至座机消侧音电路P的输入端，开关转换电路K的受控信号来自座机电话的按键指令或手动开关指令，其中开关转换电路K采用机械或电子开关。 

参看图2，上述的音频放大电路1中包括第一放大器U1、由电阻R3、R4、R5和电容C3组成的偏置电路以及配套阻容元件，座机麦克风M采集的音频信号经隔直电容C1以及第一放大器U1放大和耦合电容C2隔直耦合后、输出放大信号分别至衰减控制模块电路2和开关转换电路K的输入端。电阻R1、R2的比值可以改变第一放大器U1的放大倍数。 

参看图3，上述的衰减控制模块电路2中包括由第二放大器U2和配套阻容元件组成的取样放大电路2A、由二极管D1和配套阻容元件组成的检波电路2B、由第三放大器U3和配套电阻组成的直流放大电路2C、以及由第四放大器U4、场效应管Q1和配套阻容元件组成的可变衰减电路2D，音频放大电路1输出的放大信号经取样放大电路2A输出音频信号，一路发送至可变衰减电路2D中的第四放大器U4的输入端，另一路经检波电路2B和直流放大电路2C将音频信号转换为直流脉动信号、并处理后发送至可变衰减电路2D的场效应管Q1的栅极，使场效应管Q1的内阻随音频输入信号的大小而变化，进而改变可变衰减电路2D的衰减量，经第四放大器U4处理后直接输出的音频信号、与经场效应管Q1调制处理后的衰减音频信号分别输出至降噪核心芯片3的音频输入端。在检波电路2B中，电阻R11为限流电阻，电阻R12是检波负载，电容C6是滤波电容。二极管D1是肖 特基二极管，由于它有很低的压差，所以该检波电路2B可以从幅度较低的音频信号检出直流电平。在可变衰减电路2D中，电容C7是隔直耦合电容，电阻R15、R19决定第四放大器U4的增益，电阻R16是第四放大器U4的偏置电阻。场效应管Q1的栅极控制电压受控于语音和干扰噪声信号的变化，在直流电压的控制下，可以改变其源、漏极之间的电阻，并与电阻R17、R18、R21、R22组成了自适应的可变衰减器。 

降噪核心芯片3接收来自由衰减控制模块电路2中的放大器U4直接输出的音频信号和由自适应衰减器输出的衰减音频信号，经过降噪核心芯片3的识别、处理后，再通过开关转换电路K的选择发送至座机电话的消侧音电路P的输入端。 

上述的降噪核心芯片3的型号是ZY1421。 

本实用新型在具体使用时，降噪核心芯片3是抑制环境噪声的关键器件；该芯片的抑制噪声工作原理简述如下：如果在空间两个点上放置两只性能相同的麦克风，这两只麦克风的距离和被抑制干扰噪声的最高频率的1/4波长相当声音除从两只麦克风连线的垂直方向传输外，其他任何方向传来的声音都不可能同时达到这两只麦克风，也就是说，两只麦克风所接收到的同一个声源的信号的“时延”是不同的。众所周知，声音是纵波，那么这两只麦克风所转换的同一个声源信号的相位、幅度都会有变化，这种变化是根据声源距离麦克风的距离远近而不同。ZY1421芯片可以根据对两个麦克风转换来的同一个声源信号进行即时分析，并能准确捕捉到距离麦克风较近声源的发出的声音信号，对其进行增强，而对远声源发出的声音信号进行抑制。这种芯片可以有效地抑制远场的噪声；而增强近场的语音。 一般来讲，距离麦克风小于语音信号最低频率1/4波长的距离为近场；而大于语音最低频率一个波长的距离为远场。远场的声音达到两只麦克风的相对距离变化小，而进场声音达到两只麦克风的距离变化较大。这就使这两只麦克风对远场来的声音信号输出幅度变化小，而对近场声音信号输出幅度变化大。ZY1421芯片就是根据这一规律来识别和抑制远场噪声的，是本实用新型的关键所在。实际过程中，噪音还是存在的，而且人们的通话声音也会有所降低，但是虽然通话声音降低了一点，但足以让人们能够听清；相反噪声虽然没有完全消失，但是可以降低到很低，有效地提高了语音的信噪比。 

座机电话虽然体积大，但是安装两只麦克风也会增加设计成本和设计结构的难度，若两只麦克风安装不得当，还会影响到语音的频率，给语音带来失真。所以在实施方案上采用一只麦克风M。衰减控制模块电路2的设置，可以保证降噪核心芯片3在一只麦克风M输入的情况下正常工作。 

根据这一规律我们可以把一只麦克风M的输出人为分成两路，其中一路通过一个自控可变衰减器自动改变其输出大小。控制信号由麦克风M转换的电信号经取样放大、检波所得。这两路输出的声音电信号，在近场语音信号的控制下使麦克风M两路输出有较大的相位幅度差，而在远场噪声信号控制下麦克风M的两路输出有较小的相位幅度差。这两路信号和在空间不同位置放两只性能相同的麦克风的输出相当。这就达到了用一只麦克风M取代两只麦克风的作用，并且也满足了降噪核心芯片3的信号输入条件。 

Claims (5)

1.一种在座机电话中应用的环境噪声抑制电路，以上电路连接在座机电话的麦克风(M)与消侧音电路(P)之间，结构中包括降噪核心芯片(3)、降噪核心芯片(3)的外围配套电路及电源供给电路，其特征在于：所述的外围配套电路的结构中包括音频放大电路(1)、以及衰减控制模块电路(2)；麦克风(M)采集的音频信号经音频放大电路(1)放大后输出到衰减控制模块电路(2)，经衰减控制模块电路(2)输出两路音频信号至降噪核心芯片(3)的输入端，并经降噪核心芯片(3)抑制环境噪声干扰后、输出降噪音频信号至座机电话的消侧音电路(P)的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种在座机电话中应用的环境噪声抑制电路，其特征在于：所述的外围配套电路中还设置有开关转换电路(K)，音频放大电路(1)输出的放大信号或经降噪核心芯片(3)后输出的降噪音频信号、借助开关转换电路(K)分别发送至座机电话的消侧音电路(P)的输入端，开关转换电路(K)的受控触发端接在座机电话的消侧音电路(P)的输出控制端。

3.根据权利要求2所述的一种在座机电话中应用的环境噪声抑制电路，其特征在于：所述的音频放大电路(1)中包括第一放大器(U1)、由电阻(R3、R4、R5)和电容(C3)组成的偏置电路以及配套阻容元件，座机麦克风(M)采集的音频信号经隔直电容(C1)以及第一放大器(U1)放大和耦合电容(C2)隔直耦合后、输出放大信号分别至衰减控制模块电路(2)和开关转换电路(K)的输入端。 

4.根据权利要求1所述的一种在座机电话中应用的环境噪声抑制电路，其特征在于：所述的衰减控制模块电路(2)中包括由第二放大器(U2)和配套阻容元件组成的取样放大电路(2A)、由二极管(D1)和配套阻容元件组成的检波电路(2B)、由第三放大器(U3)和配套电阻组成的直流放大电路(2C)、以及由第四放大器(U4)、场效应管(Q1)和配套阻容元件组成的可变衰减电路(2D)，音频放大电路(1)输出的放大信号经取样放大电路(2A)输出音频信号，一路发送至可变衰减电路(2D)中的第四放大器(U4)的输入端，另一路经检波电路(2B)和直流放大电路(2C)将音频信号转换为直流脉动信号、并处理后发送至可变衰减电路(2D)的场效应管(Q1)的栅极，经第四放大器(U4)处理后直接输出的音频信号、与经场效应管(Q1)调制处理后的衰减音频信号分别输出至降噪核心芯片(3)的音频输入端。

5.根据权利要求1所述的一种在座机电话中应用的环境噪声抑制电路，其特征在于：所述的降噪核心芯片(3)的型号是ZY1421。 

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