CN209234048U - 一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置，所述装置包括红外无线麦克风、多个红外射频接收器、解调器、信号采样分析模块、通道控制选择模块、音频功放器和音响，所述红外无线麦克风与红外射频接收器的输入端连接，所述每个红外射频接收器的输出端设置有对应的解调器，所述解调器与信号采样分析模块的输入端连接，所述信号采样分析模块的输出端与通道控制选择模块的输入端连接，所述通道控制选择模块的输出端与音频功放器的输入端电连接，所述音频功放器的输出端与音响电连接连接。

Description

一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体是一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置。

背景技术

在红外无线麦克风通讯中，根据红外线不能穿墙的特性，多个房间可以使用同一频点而不会相互干扰，这就使得同一麦克风可以无需对频而适用所有的房间；同时通过红外无线麦克风通讯，不占用稀缺的无线电频率资源，这就使得红外无线麦克风通讯非常适合房间多、麦克风流动性大的场合，例如学校的教学扩音等。

但红外无线麦克风通讯也有其自身的缺陷，红外线属于光线范畴，具有直射、反射特性，几乎没有绕射和衍射的特性，当红外信号发射器发射的红外线功率不够强或者房间面积过大时，墙壁、天花板反射的红外光会很弱，从而室内会出现很多通讯盲区。无线麦克风属于穿戴设备，采用电池供电，对红外发射功率有着苛刻的限制，因此无法采用无限增加无线麦克风红外发射功率的方法来解决大面积室内的通讯盲区问题，只能采用增加红外信号接收器数量的方法，即在室内不同方位增加红外信号接收器，使得不管无线麦克风处于室内任何位置、任何角度，都有相应位置的红外信号接收器能接收到较强的直射或反射红外线，避免通讯盲区。如图1为现有技术中解决通讯盲区的技术方案，从图1中可以看出，红外无线麦克风发送信息给红外射频接收器，红外射频接收器将接收到信息能量传送给射频能量混合器，射频能量混合器将接收到的射频信息能量混合后发送给解调器解调出有效的音频信号，然后解调器将该音频信号传送给音频功放模块，音频功放模块对音频信号处理后再传输给音箱。从图1中还可以看出，接收到有效红外信号的一个或多个红外接收器会向射频能量混合器提供包含有效信息的射频能量，而接受不到有效红外信号的红外接收器会向射频能量混合器提供射频噪声，这些有效信息的射频能量和射频噪声经过能量混合器混合后，送至解调器解调出有效信号；同时，当房间面积增加时，红外信号接收器的数量也随之增加，此时，接收到有效信号的红外接收器向能量混合器提供的有效射频信号能量并没有增加，而向能量混合器提供的噪声能量却随着红外射频接收器的数量增加而增加了，最终导致提供给解调器的信号的信噪比下降，从而导致解调出的语音信号信噪比下降甚至解调不出信号，从而影响音箱的播放效果。

在实际的工程案例中，红外发射器中的红外发射管消耗250mW左右的能量，配合一只红外接收器可以满足约100㎡左右的房间使用；但如果房间面积增加到160㎡，接收器的数量就要增加到4只，当房间面积增加到200㎡以上时，即使再增加红外接收器数量也无法正常工作了。所以，现有的增加红外接收器的方案只能有限的提高红外通讯的适用面积，对于大面积的阶梯教室、小礼堂等场所依然无法适用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置，所述装置包括红外无线麦克风、多个红外射频接收器、解调器、信号采样分析模块、通道控制选择模块、音频功放模块和音响，所述红外无线麦克风与红外射频接收器的输入端连接，所述每个红外射频接收器的输出端设置有对应的解调器，所述解调器与信号采样分析模块的输入端、通道选择控制模块的输入端连接，所述信号采样分析模块的输出端与通道控制选择模块的控制端连接，所述通道控制选择模块的输出端与音频功放模块的输入端电连接，所述音频功放模块的输出端与音响电连接连接。

在上述技术方案中，每一个红外射频接收器都连接有一个对应的解调器，红外无线麦克风发送信息给红外射频接收器，红外射频接收器接收到信息后直接传送给对应的解调器，并且解调器解调出音频信号，然后这些音频信号通过音频线传输给信号采样分析模块和通道选择控制模块，信号采样分析模块将这些音频信号转换成数字信号，并且分析数字信号的信噪比，找出信噪比最高的音频信号，控制通道选择模块输出信噪比最高的音频信号，并且将该音频信号通过音频线传送给音频功放模块进行放大后传送给音箱播放；红外射频接收器接收到红外无线麦克风发送的信息后先进行解调在传送给信号分析采样模块是因为音频信号相对于射频信号的频率较低，所以音频信号在线路传送过程中的损失较小，馈线成本低；对音频信号进行信噪比分析，而不是对射频信号尽心信噪比分析是因为采样、计算分析射频信号的运算量很高，从而采用，而解调、采样、分析音频信号的运算量相对较低，采用的仪器成本较低。红外麦克风红外射频接收器、解调器、音频功放模块和音箱的结构组成与背景技术中现有技术中心解决通讯盲区的技术方案中的结构、连接方式和工作原理相同，在此不做赘述；在该技术方案中，针对音频信号的信噪比分析是通过软件操控信号采样分析模块来实现的。

作为优选方案，所述通道控制选择为多路复用单元，所述多路复用单元包括第一多路复用器、第二多路复用器和第三多路复用器，所述第一多路复用器、第二多路复用器并联之后与第三多路复用器串联。

上述技术方案中，在该设计方案中共采用3个SN74HC4851，其中两个进行8选1，还有一个来进行2选一，三个芯片配合使用，通过STM32F407的控制完成16选1的动作。

作为优选方案，所述音频功放模块包括预处理电路、半桥驱动电路和半桥变换电路，所述预处理电路的输出端与通道控制选择模块的输出端连接，所述半桥驱动电路的输入端与预处理电路的输出端连接，所述半桥驱动电路的输出端与半桥变换电路的输入端连接，所述半桥变换电路的输出端与音响电连接连接。

上述技术方案中，预处理电路用于将接收到的音频信号转换为脉冲宽度调制信号，并对该信号进行补偿，半桥驱动电路用于驱动控制半桥变换电路用于将脉冲宽度调制信号还原成音频载波信号，该音频功放模块的组成简单，能够降低该装置的成本。

作为优选方案，所述第一多路复用器、第二多路复用器和第三多路复用器型号均为8选1多路复用器，所述多路复用器的型号为SN74HC4851。

作为优选方案，所述信号采样分析模块为单片机，所述单片机的型号为STM32F407。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型在红外射频接收器接收到红外无线麦克风发送的信息后直接进行解调，将解调出的音频信号传送给信号采样分析模块和通道选择控制模块，信号采样分析模块控制通道选择模块输出信噪比最高的音频信号，将该音频信号进行放大，这么做不会因为红外射频接收器数量的增多而引入更多的噪声，理论上可以无限制的增加红外射频接收器的数量，该装置适用房间的面积也没有上限。

附图说明

图1为现有技术中解决通讯盲区的技术方案的连接结构示意图；

图2为本实用新型一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的连接结构示意图；

图3为本实用新型一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置的信号源优选过程的示意图；

图4为本实用新型一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置的音频功放模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～4，本实用新型实施例中，一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置，所述装置包括红外无线麦克风、多个红外射频接收器、解调器、信号采样分析模块、通道控制选择模块、音频功放模块和音响，所述红外无线麦克风与红外射频接收器的输入端连接，所述每个红外射频接收器的输出端设置有对应的解调器，所述解调器与信号采样分析模块的输入端、通道选择控制模块的输入端连接，所述信号采样分析模块的输出端与通道控制选择模块的控制端连接，所述通道控制选择模块的输出端与音频功放模块的输入端电连接，所述音频功放模块的输出端与音响电连接连接。

在上述技术方案中，每一个红外射频接收器都连接有一个对应的解调器，红外无线麦克风发送信息给红外射频接收器，红外射频接收器接收到信息后直接传送给对应的解调器，并且解调器解调出音频信号，然后这些音频信号通过音频线传输给信号采样分析模块和通道选择控制模块，信号采样分析模块将这些音频信号转换成数字信号，并且分析数字信号的信噪比，找出信噪比最高的音频信号，控制通道选择模块输出信噪比最高的音频信号，并且将该音频信号通过音频线传送给音频功放模块进行放大后传送给音箱播放；红外射频接收器接收到红外无线麦克风发送的信息后先进行解调在传送给信号分析采样模块是因为音频信号相对于射频信号的频率较低，所以音频信号在线路传送过程中的损失较小，馈线成本低；对音频信号进行信噪比分析，而不是对射频信号尽心信噪比分析是因为采样、计算分析射频信号的运算量很高，从而采用，而解调、采样、分析音频信号的运算量相对较低，采用的仪器成本较低。红外麦克风红外射频接收器、解调器、音频功放模块和音箱的结构组成与背景技术中现有技术中心解决通讯盲区的技术方案中的结构、连接方式和工作原理相同，在此不做赘述；在该技术方案中，针对音频信号的信噪比分析是通过软件操控信号采样分析模块来实现的。

所述通道控制选择为多路复用单元，所述多路复用单元包括第一多路复用器、第二多路复用器和第三多路复用器，所述第一多路复用器、第二多路复用器并联之后与第三多路复用器串联。

上述技术方案中，在该设计方案中共采用3个SN74HC4851，其中两个进行8选1，还有一个来进行2选一，三个芯片配合使用，通过STM32F407的控制完成16选1的动作。

所述音频功放模块包括预处理电路、半桥驱动电路和半桥变换电路，所述预处理电路的输出端与通道控制选择模块的输出端连接，所述半桥驱动电路的输入端与预处理电路的输出端连接，所述半桥驱动电路的输出端与半桥变换电路的输入端连接，所述半桥变换电路的输出端与音响电连接连接。

上述技术方案中，预处理电路用于将接收到的音频信号转换为脉冲宽度调制信号，并对该信号进行补偿，半桥驱动电路用于驱动控制半桥变换电路用于将脉冲宽度调制信号还原成音频载波信号。

所述信号采样分析模块为单片机，所述单片机的型号为STM32F407。

所述第一多路复用器、第二多路复用器和第三多路复用器型号均为SN74HC4851。

该实用新型的工作原理如下：红外无线麦克风将信息发送给红外射频接收器，红外射频接收器将接收到的信号分别传送给单片机STM32F407、第一多路复用器SN74HC4851和第二多路复用器SN74HC4851，单片机STM32F407对接收到的信号进行模数转换，将接收到的信号转换为数字信号，然后外界的软件程序控制单片机STM32F407对数字信号进行信噪比分析，先找出第一多路复用器SN74HC4851信噪比最高的的数字信号和第二多路复用器SN74HC4851信噪比最高的的数字信号，然后单片机STM32F407控制这两个数字信号输入第三多路复用器SN74HC4851，单片机STM32F407对这两个数字信号进行信噪比分析，比较这两个数字信号，且单片机STM32F407控制第三多路复用器SN74HC4851将信噪比最高的数字信号所对应的模拟信号输出给音频功放模块，音频功放模块通过音频线传输给音箱播放。

在实际工程案例中测试，同样是250mW的红外线发射功率，4个红外射频接收器就可以覆盖200㎡的房间，6个红外射频接收器就可以覆盖300㎡的房间，成功地解决了阶梯教室、小礼堂、报告厅等大面积场馆的红外语音通讯问题。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置，其特征在于：所述装置包括红外无线麦克风、多个红外射频接收器、解调器、信号采样分析模块、通道控制选择模块、音频功放器和音响，所述红外无线麦克风与红外射频接收器的输入端连接，所述每个红外射频接收器的输出端设置有对应的解调器，所述解调器与信号采样分析模块的输入端、通道选择控制模块的输入端连接，所述信号采样分析模块的输出端与通道控制选择模块的控制端连接，所述通道控制选择模块的输出端与音频功放模块的输入端电连接，所述音频功放模块的输出端与音响电连接连接。

2.根据权利要求1所述的一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置，其特征在于：所述通道控制选择为多路复用单元，所述多路复用单元包括第一多路复用器、第二多路复用器和第三多路复用器，所述第一多路复用器、第二多路复用器并联之后与第三多路复用器串联。

3.根据权利要求2所述的一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置，其特征在于：所述音频功放模块包括预处理电路、半桥驱动电路和半桥变换电路，所述预处理电路的输出端与通道控制选择模块的输出端连接，所述半桥驱动电路的输入端与预处理电路的输出端连接，所述半桥驱动电路的输出端与半桥变换电路的输入端连接，所述半桥变换电路的输出端与音响电连接连接。

4.根据权利要求3所述的一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置，其特征在于：所述第一多路复用器、第二多路复用器和第三多路复用器型号均为8选1多路复用器，所述多路复用器的型号为SN74HC4851。

5.根据权利要求4所述的一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置，其特征在于：所述信号采样分析模块为单片机。

6.根据权利要求5所述的一种优选信号源来扩大室内红外语音通讯适用面积的装置，其特征在于：所述单片机的型号为STM32F407。