CN202085156U - 一种无线音频设备、相关的手机及手机会议系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线音频设备，包括喇叭和天线，该无线音频设备还包括音频处理器，该音频处理器包括接收单元和控制单元，接收单元与天线连接，通过选定的第一FM信道接收信号，其中该信号由信道的音频信号和副载波的数据信号组成，接收单元基于数据信号对音频信号进行处理；上述接收单元还与喇叭连接，将处理后的音频信号传送给喇叭；控制单元与接收单元连接，识别并选定第一FM信道。本实用新型利用低功率FM技术进行音频信号的传输，将外置扬声器、外置麦克风的功能复合于一体，通过该设备实现包括手机、媒体播放机等便携设备的单向、双向音频信号传输和播放，以及满足手机电话会议的需求。

Description

一种无线音频设备、相关的手机及手机会议系统

技术领域

本实用新型涉及一种无线音频设备，特别涉及一种可与相关手机通过FM信道进行无线音频传输的设备及其应用。 

背景技术

申请号为CN200910147158.0、名称为“无线耳机和发射机之间的信道协调”的中国发明专利申请，以及申请号为200910147159.5、名称为“调频未占用信道扫描系统及使用方法”的中国发明专利申请，均作为本申请所涉及技术方案的参考内容。

手机、便携式媒体播放器(PMP)等便携设备的应用越来越广泛，成为了现代人必备的工具，人们对其功能的要求日益提高，以手机为例，从简单的双方对话发展到需要第三方参加的多方会谈，甚至是手机电话会议的功能需求。 

现有技术中，多数型号的手机具备免提功能，人们可以使用手机的免提功能进行多方会谈。但是，因为手机内置的扬声器功率有限，发出的声音音量较低，且各种干扰信号都会被手机内置麦克风所接收，进而干扰声音的传输，故当会谈人数三人以上时，无论是音频信号的接收还是发送，音效均较差，甚至无法听清，中国专利局2010年5月26日授权公告的申请号为200920172907.0的实用新型专利中，公开了“一种手机”，使用该项专利技术，手机在免提模式下时，可将麦克风收集的信号中对方的声音滤除，使得通话对方不会听到回声，从而可用于召开免提电话会议。但该方案局限于对手机自带麦克风的改进，且仅针对对话方的回声所带来的干扰问题，改善效果不明显，无法真正满足手机电话会议的需求。 

另一现有技术的解决方案是利用外置扬声器和麦克风，图1所示系统即为采用此方案的手机电话会议系统。该方案的前提是手机101的耳机接口102为3.5mm的标准音频接口，但现在的手机市场中仅有Nokia、 Samsung等个别厂家的部分型号使用了此种接口，多数手机是无法与外置扬声器103相连接的，而且此解决方案中，手机与外置扬声器等设备之间的连接是有线连接，其距离限制在50cm之内，否则无法保证正常通话效果，故利用现有技术中的外置扬声器尚无法提高手机的多方会话性能。 

另一方面，许多国家允许个人使用FM调频广播信道中的低功率调频，申请号为200910147159.5的中国发明专利申请中，披露了一种“调频未占用信道扫描系统及使用方法”，使用该项技术方案，信号收发器可以自动选择一个最优效果的收发信号的FM调频信道，并且能够确保该信道没有被他人占用进而避免发生互扰问题，然后通过所选定的FM信道进行信号的无线传输，该项技术可用于音频信号的短距离无线传输。 

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的上述问题，利用低功率FM信道搭建手机等便携设备与外部音频处理设备之间的信号通道，提供了下述解决方案。 

根据本实用新型的第一方面，提供了一种无线音频设备，包括喇叭和天线，该无线音频设备还包括音频处理器，该音频处理器包括接收单元和控制单元，接收单元与天线连接，通过选定的第一FM信道接收信号，其中该信号由信道的音频信号和副载波的数据信号组成，接收单元基于数据信号对音频信号进行处理；上述接收单元还与喇叭连接，将处理后的音频信号传送给喇叭；控制单元与接收单元连接，识别并选定第一FM信道。 

进一步地，上述无线音频设备还包括麦克风，上述音频处理设备还包括发送单元，该发送单元与麦克风连接，接收该麦克风所采集的音频信号，并且利用数据信号处理音频信号；控制单元与发送单元连接，识别并选定第二FM信道；而且，发送单元与天线连接，将经过处理的音频信号与所述数据信号分别调制在选定的第二FM信道及其副载波中发送。 

根据本实用新型的第二方面，提供了一种手机，该手机包括天线、控 制单元和发送单元，其中，天线用于通过FM信道收发信号；该控制单元与发送单元连接，识别并选定第一FM信道；发送单元与天线连接，利用数据信号处理来自移动通信网络的音频信号；通过选定的第一FM信道发送信号，其中信道为经过处理的音频信号，副载波为所述数据信号。 

进一步地，上述手机还包括接收单元，该接收单元与天线连接，接收选定的第二FM信道的信号，该信号由信道的音频信号和副载波的数据信号组成，基于数据信号对音频信号进行处理，并将其中的音频信号经移动通讯网络传送；接收单元与控制单元连接，该控制单元识别并选定第二FM信道，并通过手机将该信号传送至通讯网络。 

根据本实用新型的第三方面，提供了一种手机会议系统，包括上述的无线音频设备和相应的手机，所述无线音频设备与所述手机通过天线实现无线连接，在选定的第一FM信道，所述手机将其接收的来自通讯网络的信号进行发送，所述无线音频设备接收该信号，并将该信号传送至所述无线音频设备的喇叭；同时，在选定的第二FM信道，所述无线音频设备将其接收的麦克风采集的声音信号进行发送，所述手机接收该音频信号，并将该音频信号传送至通讯网络。 

根据本实用新型的第四方面，提供了一种媒体播放器，该媒体播放器包括天线、控制单元和发送单元，该天线用于通过FM信道收发信号；该控制单元与发送单元连接，识别并选定FM信道；该发送单元与天线连接，基于数据信号对待播放的音频信号进行处理，通过选定的FM信道发送信号，其中信道为待播放的音频信号，副载波为所述数据信号。 

本实用新型利用低功率FM技术进行音频信号的传输，将外置扬声器、外置麦克风的功能复合于一种无线音频设备，通过该设备实现包括手机、媒体播放机等便携设备的单向、双向音频信号传输和播放，以及满足手机电话会议的需求。虽然利用上述低功率FM信道进行信号传输局限于短距离，一般以不超过20m为宜，但该距离已覆盖了一般会议室的面积，可以满足常规电话会议的要求。另外，本实用新型的成本低，设备及系统搭建简单，并能从根本改善音效，解决了现实问题，具有很 好的市场前景。 

附图说明

下面参照附图对本实用新型的具体实施方案进行详细的说明，附图中 

图1是现有技术中手机电话会议系统示意图； 

图2是本实用新型的无线音频设备的实施例结构图； 

图3是图2实施例的接收单元结构图； 

图4是图2实施例的发送单元结构图； 

图5是本实用新型的无线音频设备的另一实施例结构图； 

图6是本实用新型的手机的实施例结构图； 

图7是本实用新型的手机电话会议系统的实施例示意图； 

图8是图7实施例的握手过程工作原理图；以及， 

图9是图7实施例的配对过程工作原理图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。 

图2是本实用新型的无线音频设备的实施例结构图，如图所示，本实施例的无线音频设备包括音频处理器201、天线202、喇叭203和麦克风204。 

一方面，本实施例的无线音频设备可以接收外部设备的音频信号并播放。天线202用于接收来自手机、PMP等外部便携设备的调频信号，此调频信号包括调制在信道的音频信号和调制在该信道副载波中的数据信号。数据信号可以用于处理该信道中的音频信号。所述处理可以是加密等常规处理。解调并且处理后的音频信号传送给与天线202相连接的音频处理器201，然后传输至与音频处理器201连接的喇叭203，转换为声音信号播放。 

另一方面，本实施例还可以将无线音频设备侧的声音信号采集并转换为调频信号，进而发送给手机等外部便携设备。本实施例的麦克风204与音频处理器201连接，采集远端声音信号，该声音信号转换为音频信号并传送给音频处理器201。需要说明的是，在声源数量较多或各声源彼此有一定距离的情况下，也可以使用两个或两个以上的麦克风，分置于不同位置或方向，采集不同位置的声音信号，各麦克风还可设置开关，独立控制该麦克风的开启与关闭，两个或两个以上的麦克风经过混合器连接到音频处理器201。经过控制信号处理后的音频信号调制到选定的信道上，而控制信号则调制到该信道的副载波中。然后，通过天线202将接收到的音频信号进行无线FM传输，发送给手机等便携设备，实现了音频信号的双向收发。本实用新型的无线音频设备设有电池接点或外接电源接口，可以使用电池或外接电源驱动。 

本实施例中，如图2所示，音频处理器201包括接收单元2011、控制单元2012和发送单元2013。控制单元2012通过不同接口分别与接收单元2011、发送单元2013连接，用于识别并选定第一FM信道和第二FM信道，并且进而控制音频收发器的信号接收和发送；接收单元2011与天线202连接，接收来自外部便携设备的信号，经过常规技术的处理，包括解调、数模转换、信号放大和音频输出接口等，最后驱动与接收单元2011连接的喇叭203，将来自外部便携设备的声音发出；发送单元2013与麦克风204连接，远端声音信号被麦克风204采集，经过常规技术处理，包括音频输入接口、信号调制、模数转换等，最后传送至发送单元2013，经过天线202发送给外部便携设备。 

在一些仅需单向信号传输的场景，例如外部便携设备为媒体播放器等，则本实施例中的麦克风204、发送单元2013可以省去，本实施例中的无线音频设备即成为一个外置无线扬声器。 

图3是图2实施例中的接收单元2011结构图，如图所示，接收单元2011包括接收调谐器301、数据输出接口302和音频输出接口303。接收调谐器301与天线202连接，负责放大在选定的第一FM信道接收到的调频信号，进行信号变换，反向解调制并获得第一FM信道中的音频信号及其副载波的数据信号，然后，将音频信号通过音频输出接口传送给喇叭203，将数据信号传送给控制单元2012。 

图4是图2实施例中的发送单元2013结构图，如图所示，发送单元2011包括发送调谐器401、数据输出接口402和音频输出接口403。数据输入接口402与控制单元2012连接，接收来自控制单元的记录信道参数等控制信息的数据信号，并传送至发送调谐器401，音频输入接 口与麦克风204连接，将其采集的音频信号传送至发送调谐器401，发送调谐器401与天线202连接，负责将上述音频信号与数据信号调制、变换及放大，并在控制单元2012选定的第二FM信道发送该调制后的信号，将其中的音频信号置于第二FM信道，数据信号置于信道的副载波中，一并发送给远端便携设备。 

为进一步提高声音的传输效果，扩大覆盖范围，可以对上述实施例中的天线202进行改进。图5是本实用新型的无线音频设备的另一实施例结构图，如图所示，本实施例中的天线为两根，分别用于信号的接收和发送，其中天线2021与接收单元2011连接，通过选定的第一FM信道接收外部便携设备的信号，天线2022与发送单元2013连接，通过选定的第二FM信道向外部便携设备发送麦克风204采集的声音信号。上述天线2021和2022可以设置在无线音频设备的内部，也可以为了提高信号传输效果，满足更大范围的声音收发，将上述天线2021和/或2022置于无线音频设备之外的位置。另一方面，若为了节省空间，以使本实用新型的无线音频设备更加小巧便携，也可以使用集成度更高的印刷电路板(PCB)天线。 

为了能够使用本实用新型的无线音频设备，现有的外部便携设备也需进行改进，增加相适应的部件。图6是本实用新型的手机的实施例结构图，如图所示，本实用新型的手机比较现有的手机增加了发送单元603、控制单元604、接收单元605、发送天线6061、接收天线6062。其中，发送单元603、控制单元604和接收单元605的内部结构与本实用新型前述的无线音频设备的相应单元相同，本实施例不再赘述。 

控制单元604通过不同的接口分别连接发送单元603和接收单元605，控制单元负责识别并选定第一FM信道和第二FM信道，并将这些信道信息记载成数据信号。发送单元603与发送天线6061连接，将通过手机天线602接收的来自通讯网络601蜂窝基站的音频信号在第一FM信道发送，同时在其副载波中发送上述关于FM信道的数据信号。远端的无线音频设备则接收该调频信号，利用数据信号处理音频信号并通过其喇叭播放经过处理的音频信号。接收单元605与接收天线6062连接，接收来自远端无线音频设备的信号，并通过手机天线602发送到通讯网络601。 

现有技术中的手机通过手机天线602接收来自通讯网络601蜂窝基 站的信号，然后传送给手机内置的扬声器，无法实现有距离的声音播放与采集，采用本实施例的手机后，可以利用低功率的FM技术将接收到的来自通讯网络的信号发送至远端的无线音频设备；同时，接收远端无限音频设备的信号，并通过手机天线602发送到通讯网络。 

考虑到手机的便携属性，为满足有限空间的高集成度要求，本实施例中的接收天线6061和6062可以合并为一根，同时完成对远端无线音频设备的信号接收和发送；或者，使用如今较广泛的印刷电路板(PCB)天线。 

本实用新型前述实施例中的无线音频设备和手机均可以实现全双工的实时音频信号传递，将两者结合起来，充分利用现有蜂窝通讯网络广泛的覆盖范围，可以比较便捷地构建一个手机电话会议系统。 

图7是本实用新型的手机电话会议系统的实施例示意图，如图所示，本实施例的手机701和无线音频设备702均带有前述的天线、接收单元、控制单元和发送单元，无线音频设备702与手机701通过天线实现无线FM连接，在选定的第一FM信道，手机701将其接收的来自通讯网络的信号发送，而无线音频设备702则接收该信号，并将该信号传送至无线音频设备702的喇叭播放，则该喇叭附近的与会者可以听到来自手机701另一端其他与会者的发言；同时，在选定的第二FM信道，无线音频设备702将其接收的麦克风采集的声音信号进行发送，手机701接收该音频信号，并将该音频信号传送至通讯网络，则手机701另一端所在处的与会者可以听到无线音频设备702侧的与会者的发言。 

在较佳实施例中，为了使用的方便，无线音频设备的麦克风为可插拔式，在一些仅需接收并播放来自手机侧的声音信号、不需返回无线音频设备侧的声音信号的用户端，例如，对于列席会议但没有发言权的旁听人员，其面前的无线音频设备可以拔掉麦克风，将该麦克风插接在正式参会人员面前的无线音频设备上。在另外的实施例中，在系统中配置部分不设置麦克风和发送单元的无线音频设备，也可以实现上述系统功能。上述两种实施例中的系统均为兼容了音频信号的单工和双工传输的混合网络，同时，通过硬件的简化及灵活设计降低了系统的经济成本。 

在图7所示实施例中，手机与无线音频设备在建立双工通讯前需要 进行握手与配对。 

图8是其中的握手过程工作原理图，如图所示，在手机与无线音频设备上电之初，手机侧首先扫描并选定两个FM信道LC/HC，并在第一FM信道LC将口令和HC信息发送给无线音频设备。无线音频设备寻找LC信道。在找到LC并且接收有关信号后，在第二FM信道HC回传口令和LC信道信息。手机同样扫描并且找到HC；收到回传信号后在第一FM信道LC发送确认信号，完成握手过程。需要说明的是，在握手过程中，也可以采用手机和无线音频设备分别选定LC和HC的方案，具体细节不复赘述。 

握手之后，为保证各设备间避免信道上的冲突及信息传输的安全性，需要继续完成配对工作。 

图9为配对过程工作原理图，如图所示，手机通过第一FM信道LC发送密钥KEY，无线音频设备接收该密钥后，生成自身的密钥KEY′，并在第二FM信道HC回传手机，手机收到密钥KEY′后，通过LED指示，并进行手动确认，完成配对过程。有关密钥的处理可以采用常规的技术，不复赘述。 

对于更大规模的会议，包括参加人所在地为多处或某处与会人数较多的情况下，可以设置多个无限音频设备和多部手机加入本系统，通过设置不同的ID号来彼此区别。 

本实用新型可以应用于现有的便携式媒体播放器，在现有播放器基础上增加天线、控制单元和发送单元。其中，天线用于通过FM信道收发信号；控制单元与发送单元连接，识别并选定FM信道，将该FM信道信息形成数据信号；发送单元与天线连接，通过选定的FM信道发送信号，其中信道为待播放的音频信号，信道副载波为数据信号。 

另外，本实用新型的上述实施例中系以FM信道为例，在其他的具体实施方案中，也可以视情况采用其他频段的无线电信道，较佳的是采用低功率无线电信道。 

显而易见，在不偏离本实用新型的真实精神和范围的前提下，在此描述的本实用新型可以有许多变化。因此，所有对于本领域技术人员来 说显而易见的改变，都应包括在本权利要求书所涵盖的范围之内。本实用新型所要求保护的范围仅由所述的权利要求书进行限定。 

Claims (16)

1.一种无线音频设备，包括喇叭和天线，其特征在于，所述无线音频设备还包括音频处理器，该音频处理器包括接收单元和控制单元，

所述接收单元与所述天线连接，通过选定的第一FM信道接收信号；接收单元基于数据信号对音频信号进行处理；

所述接收单元还与所述喇叭连接，将所述处理后的音频信号传送给所述喇叭；

所述控制单元与所述接收单元连接，识别并选定第一FM信道。

2.根据权利要求1所述的无线音频设备，其特征在于，所述无线音频设备还包括麦克风，所述音频处理设备还包括发送单元，

所述发送单元与所述麦克风连接，接收该麦克风所采集的音频信号，并且利用数据信号处理音频信号；

所述控制单元与所述发送单元连接，识别并选定第二FM信道；

所述发送单元与所述天线连接，将经过处理的所述音频信号与所述数据信号分别调制在所述选定的第二FM信道及其副载波中发送。

3.根据权利要求2所述的无线音频设备，其特征在于，所述天线为两根，第一天线与所述接收单元连接，用于信号的接收；第二天线与所述发送单元连接，用于信号的发送。

4.根据权利要求2所述的无线音频设备，其特征在于，所述麦克风为两个或两个以上，分置于不同位置或方向，并经过混合器连接所述音频收发器。

5.根据权利要求4所述的无线音频设备，其特征在于，所述的麦克风包括开关键。

6.根据权利要求2所述的无线音频设备，其特征在于，所述麦克风为可插拔式。

7.根据权利要求1或2所述的无线音频设备，其特征在于，所述无线音频设备设有电池接点或外接电源接口。

8.根据权利要求1或2所述的无线音频设备，其特征在于，所述FM信道由其他低功率无线电信道替换。 

9.一种手机，其特征在于，所述手机包括

天线，该天线用于通过FM信道收发信号；

控制单元，该控制单元与所述发送单元连接，识别并选定第一FM信道；

发送单元，该发送单元与所述天线连接，利用数据信号处理来自移动通信网络的音频信号；通过选定的第一FM信道发送信号。

10.根据权利要求9所述的手机，其特征在于，所述手机还包括接收单元，

所述接收单元与所述天线连接，接收选定的第二FM信道的信号，该信号由信道的音频信号和副载波的数据信号组成，基于数据信号对音频信号进行处理，并将其中的音频信号经移动通讯网络传送；

所述接收单元与所述控制单元连接，该控制单元识别并选定第二FM信道。

11.根据权利要求10所述的手机，其特征在于，所述天线为两根，第一天线与所述接收单元连接，用于信号的接收；第二天线与所述发送单元连接，用于信号的发送。

12.根据权利要求9或10所述的手机，其特征在于，所述FM信道也可以是其他低功率无线电信道。

13.根据权利要求9、10或11所述的手机，其特征在于，所述天线为印刷电路板天线。

14.一种手机会议系统，包括权利要求2所述的无线音频设备和权利要求10所述的手机，其特征在于：

所述无线音频设备与所述手机通过天线实现无线FM连接，在选定的第一FM信道，所述手机将其接收的来自移动通讯网络的信号进行发送，所述无线音频设备接收该信号，并将该信号传送至所述无线音频设备的喇叭；

同时，在选定的第二FM信道，所述无线音频设备将其接收的麦克风采集的声音信号进行发送，所述手机接收该音频信号，并将该音频信号传送至移动通讯网络。

15.根据权利要求14所述的手机会议系统，其特征在于，所述无 线音频设备和/或手机为两个或两个以上，各无线音频设备、手机具有不同的ID号。

16.一种媒体播放器，其特征在于，所述媒体播放器包括：

天线，该天线用于通过FM信道收发信号；

控制单元，该控制单元与所述发送单元连接，识别并选定FM信道；

发送单元，该发送单元与所述天线连接，基于数据信号对待播放的音频信号进行处理，通过选定的FM信道发送信号，其中信道中为经过处理的音频信号，副载波中为所述数据信号。 

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