CN210075289U - 一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台，包括中央处理单元、网络接口、Web服务器、通信模块和频谱扫描分析单元，通过设置网络接口，可以利用以太网接收各种音频设备的数据，实现集中统一管理，避免在调节频率时需要人手记录数据及分配频率，提高频率调节的效率；通过设置通信模块，可以与现场所有的无线发射装置连接，实现统一集中管理，优化了管理机制，避免寻找无线发射装置与无线接收装置的对应关系，提高管理效率；另外，通过Web服务器，可以通过外部设备实现远程连接，可以对无线传声器系统进行远程集中管理，大大提高了管理的便捷性。

Description

一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台

技术领域

本实用新型涉及无线传声器系统领域，特别是一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台。

背景技术

随着电子科学技术的高速发展，无线麦克风应用的场景越来越多样化，并且无线传声器系统的组网随着人们的使用需求变得越来越复杂。由于频谱资源的日益紧张，当区域内的无线发射装置和无线接收装置数量较多时，随之出现的干扰问题也显得越来越突出。目前常用的无线接收装置均具有基本的调频功能，当出现干扰时可以手动改变工作频率降低干扰，但是这种调频模式只能针对单独一台无线接收装置，而当调节多台无线接收装置的频率时，还需要考虑多台无线接收装置之间的频率干扰问题，管理者需要手工记录每台无线接收装置的频率调节数据，才能避免调节后发生干扰。

另外，如果区域内存在的无线发射装置和无线接收装置数量较多，当需要对无线发射装置进行相关的调节操作时，还要找出无线发射装置和无线接收装置的对应关系后才能在对应的无线接收装置上进行相关的操作，而且无法实现远程控制，不利于提高无线传声器系统的管理效率。

实用新型内容

为解决上述问题的其中之一，本实用新型的目的在于提供一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台，可以集中对无线接收装置及无线发射装置进行频率调节，并且可以利用外部设备实现对无线传声器系统进行远程集中管理。

本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：

本实用新型实施例提供了一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台，包括以下模块：

中央处理单元；

网络接口，用于接收音频设备的状态数据和向音频设备发送控制指令，所述网络接口与中央处理单元连接；

Web服务器，用于向至少一台外部设备提供远程访问端口，所述 Web服务器与所述中央处理单元连接；

通信模块，用于与无线发射装置进行通信，所述通信模块与所述中央处理单元连接。

进一步，还包括用于采集现场频谱数据的频谱扫描分析单元，所述频谱扫描分析单元与中央处理单元连接。

进一步，所述频谱扫描分析单元收集的现场频谱数据包括频率、场强、信噪比、时轴中的至少一种。

进一步，所述频谱扫描分析单元包括LNA放大器、第三混频器、 ADC转换器、IQ解调器、频率合成电路和MCU，所述LNA放大器、第三混频器、ADC转换器、IQ解调器依次连接，所述第三混频器、频率合成电路和MCU依次连接。

进一步，所述频率合成电路包括VCO和PLL，所述第三混频器、 VCO和PLL和MCU依次连接。

进一步，所述通信模块与无线发射装置的通信包括收集无线发射装置的运行状态参数，所述运行状态参数包括ID码、工作频率、开关状态、锁定状态、电池电量、信号质量、音频信号幅度、灵敏度中的至少一种。

进一步，所述通信模块与无线发射装置的通信包括向无线发射装置传送控制指令。

进一步，还包括用于对控制平台进行操作的操作单元，所述操作单元与所述中央处理单元连接。

进一步，所述操作单元针对以下至少一种功能进行操作：

打开/关闭无线发射装置；

改变无线传声器系统的工作频率；

锁定/解锁无线发射装置；

调节无线发射装置灵敏度；

动态功率调整；

固件升级。

进一步，还包括用于储存历史工作状态的数据储存单元，所述数据储存单元与中央处理单元连接。

本实用新型至少具有以下有益效果：本实用新型采用的一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台，通过设置网络接口，可以利用以太网接收各种音频设备的数据，实现集中统一管理，避免在调节频率时需要人手记录数据及分配频率，提高频率调节的效率；通过设置通信模块，可以与现场所有的无线发射装置连接，实现统一集中管理，优化了管理机制，避免寻找无线发射装置与无线接收装置的对应关系，提高管理效率；另外，通过Web服务器，可以通过外部设备实现远程连接，可以对无线传声器系统进行远程集中管理，大大提高了管理的便捷性。

附图说明

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例的简要原理框图；

图3是本实用新型一个实施例中无线发射装置的原理框图；

图4是本实用新型一个实施例中无线接收装置的原理框图；

图5是本实用新型一个实施例中频谱扫描分析单元的原理框图；

图6是本实用新型一个实施例中IQ解调器的原理图；

图7是本实用新型一个实施例中预加重电路的原理图；

图8是本实用新型一个实施例中去加重电路的原理图。

具体实施方式

参照图1-图2所示，本实用新型的一种基于Web服务器200的无线传声器系统控制平台，包括以下模块：

中央处理单元100，用于处理数据及发送控制指令，其实现形式可以是利用现有技术中的嵌入式芯片制成的控制电路板，也可以是个人电脑；

网络接口，用于接收音频设备的状态数据和向音频设备发送控制指令，所述网络接口与中央处理单元100连接，若中央处理单元100 采用控制电路板，则采用若干个以太网接口模块，与控制电路板上相应的引脚连接；若中央处理单元100采用个人电脑，则网络接口通过交换机的形式进行提供；音频设备除了包括无线接收装置400以外，还可以为调音台、音箱等其他音频设备；

Web服务器200，用于向至少一台外部设备提供远程访问端口，所述Web服务器200与所述中央处理单元100连接，其中，若中央处理单元100为个人电脑，Web服务器200可以是通过个人电脑搭建的本地服务器；若中央处理单元100为控制电路板，则Web服务器 200可以采用云端服务器的形式实现；

通信模块300，用于与无线发射装置500进行通信，所述通信模块300与所述中央处理单元100连接。通信模块300可以采用现有技术中的RF模块、2.4g模块或者蓝牙模块等无线通信器件，若中央处理单元100为控制电路板，可以将通信模块300的功能引脚与嵌入式芯片对应的功能引脚连接；参照图1，若中央处理单元100为个人电脑，则通信模块300可以采用分离设置的形式，通过USB的形式进行连接。

频谱扫描分析单元600，用于采集现场频谱数据，所述频谱扫描分析单元600与中央处理单元100连接。

显示屏，用于显示对应操作功能界面，所述显示单元与所述中央处理单元100连接。若中央处理单元100为控制电路板，所述显示屏可以为普通的液晶显示屏，此时需要额外增加操作单元800实现对控制平台进行相应功能的操作，所述操作单元800为实体按键，并与所述中央处理单元100连接。所述显示屏也可以为触摸显示屏，此时无须另外设置操作单元800，可直接通过触摸显示屏同时实现操作和显示功能。若中央处理单元100为个人电脑，则直接利用电脑屏幕即可。

数据储存单元700，用于储存历史工作状态等数据，所述数据储存单元700与中央处理单元100连接。通过所述数据储存单元700，使得管理者可以随意查看任意无线发射装置500、无线接收装置400 或其他音频设备的历史工作情况，形成工作日志，便于管理者掌握设备的历史使用记录以及历史故障记录等重要信息。若中央处理单元 100为个人电脑，则可以直接利用电脑硬盘作为数据储存单元700；若中央处理单元100为控制电路板，则需要额外接入闪存模块或者移动硬盘作为数据储存单元700。

具体地，参照图3，本实施例中无线发射装置500包括拾音器510、拾音放大器520、预加重电路530、动态压扩器540、放大器550、第一PLL560、第一VCO570、第一MCU580、通信模块300和功率放大器 590，所述拾音器510、拾音放大器520、预加重电路530、动态压扩器540、放大器550依次连接，第一PLL560连接第一VCO570，放大器550的输出信号发送至第一VCO570，第一MCU580分别连接第一 PLL560和第一VCO570，第一VCO570的输出信号通过功率放大器590 放大后输出。PLL即锁相环，VCO即压控振荡器，其具体结构为现有技术，在此不展开说明。音频信号通过第一PLL560和第一VCO570调制后，经过功率放大器590输出音频载波信号。无线发射装置500需要改变工作频率时，第一MCU580控制第一PLL560改变第一VCO570 的震荡频率即可。

具体地，参照图4，本实施例中无线接收装置400包括第一LNA 放大器401、第一混频器402、第二混频器406、IF放大器407、FM 解调器408、第二VCO403、第二PLL404、第三VCO405、第二MCU410、去加重电路409、动态压扩器540、输出放大器411，第一LNA放大器401、第一混频器402、第二混频器406、IF放大器407、FM解调器408、去加重电路409、动态压扩器540、输出放大器411依次连接，第一混频器402、第二PLL404、第三VCO405、第二混频器406依次连接，第二PLL404、FM解调器408分别连接第二MCU410，第二 MCU410还连接有网络接口，用于连接通过以太网连接中央处理单元 100，该网络接口可以采用现有技术中的以太网接口模块。音频载波信号通过第一LNA放大器401进行放大，与第二VCO403产生的震荡频率进行第一次混频，得到第一IF信号，第一IF信号再与第三VCO405 产生的震荡频率进行第二次混频，得到第二IF信号，第二IF信号再输入到FM解调器408中进行解调，还原出音频信号。无线接收装置 400需要改变工作频率时，第二MCU410控制第二PLL404改变第二VCO403、第三VCO405的震荡频率即可。FM解调器408可以采用现有技术中的解调芯片，例如KT0613。

需要补充说明的是，以上无线发射装置500、无线接收装置400 的具体结构仅为示意性的，本实施例并不对其具体结构做出限定。预加重电路530、去加重电路409和动态压扩器540为本领域常用的电路结构，在此不再对其展开说明，例如图7为其中一种预加重电路530的结构，图8为其中一种去加重电路409的结构。

参照图5，频谱扫描分析单元600包括第二LNA放大器610、第三混频器620、ADC转换器640、IQ解调器660、第三混频器630和第三MCU650，所述第二LNA放大器610、第三混频器620、ADC转换器640、IQ解调器660依次连接，所述第三混频器620、第三混频器 630和MCU依次连接。具体地，第三混频器630包括第四VCO631和第三PLL632，所述第三混频器620、第四VCO631和第三PLL632和第三MCU650依次连接。频谱扫描分析单元600利用天线扫描周围的频谱信号，经过第二LNA放大器610放大处理，与第四VCO631产生的震荡频率进行混频，经过ADC转换后送入到IQ解调器660进行解调，得到频率、场强、信噪比、时轴等数据，而将这些数据传送给中央处理单元100的方式，可以是通过网络接口传送，也可以通过USB接口传送。另外，频谱扫描分析单元600也可以设置显示器，直接通过显示器显示频谱的相关数据。IQ解调器660为本领域中常用的器件，在此不再对其结构展开说明，例如图6展示了其中一种IQ解调器660 的结构。

其中，第一MCU580、第二MCU410和第三MCU650可以采用现有技术中的单片机，例如STM32系列的单片机，由于其引脚功能为现有技术，并且具有多种连接方案，在此不再赘述。

以下对本实用新型的基于Web服务器200的无线传声器系统控制平台作进一步具体说明。

无线接收装置400及音频设备通信原理：

本实用新型设置有网络接口，若中央处理单元100为个人电脑，则通过所述网络接口连接交换机，无线接收装置400和其他音频设备 (如调音台、音箱等)也一同连接交换机，可以实现在局域网内对无线接收装置400和音频设备发送控制指令，以及读取无线接收装置 400和音频设备的相关状态信息。又或者，若中央处理单元100为控制电路板，则无线接收装置400和其他音频设备(如调音台、音箱等) 通过多个以太网接口模块连接中央处理单元100实现通信。

无线传声器系统状态展示原理：

本实用新型可以利用显示屏实时显示所有无线发射装置500、无线接收装置400及其他音频设备的状态信息，无线发射装置500的状态数据包括ID码、工作频率、开关状态、锁定状态、电池电量、信号质量、音频信号幅度、灵敏度等指标，并且根据无线发射装置500 和无线接收装置400的配对关系分区域展示。通过所述通信模块300 采集无线发射装置500的上述数据指标，通过所述网络接口采集无线接收装置400和其他音频设备的状态数据(如无线接收装置400的开关状态、接收频率等，音频设备的开关状态、音量、音色等)，中央处理单元100接收相应的数据处理后通过显示屏进行显示。对于上述状态数据的读取，采用现有技术中的状态采集电路即可实现，在此不再赘述。

目标无线发射装置500选定工作原理：

每个无线发射装置500均具有其唯一的ID码，所有无线发射装置500的ID码通过通信模块300储存于中央处理单元100里，并可通过显示屏进行展示。当需要针对某个无线发射装置500进行操作时，中央处理单元100确定该无线发射装置500的ID码，并激活与对应无线发射装置500的第一MCU580之间的无线双工通信，即可通过通信模块300传送相应的操作指令。

无线发射装置500打开/关闭工作原理：

本实用新型的控制平台可以控制目标无线发射装置500的打开或关闭，选定需要打开或关闭的无线发射装置500后，中央处理单元 100会确认选定无线发射装置500的ID码，并且通过通信模块300 发送打开/关闭的操作指令给选定无线发射装置500的第一MCU580执行。

无线发射装置500锁定/解锁工作原理：

本实用新型的控制平台可以锁定/解锁目标无线发射装置500，选定需要锁定或解锁的无线发射装置500后，中央处理单元100会确认选定无线发射装置500的ID码，并且通过通信模块300发送锁定/ 解锁的操作指令给选定无线发射装置500的第一MCU580执行。无线发射装置500被锁定后，无线发射装置500上的所有键盘均会失效，扩音功能保持工作，直到无线发射装置500接收到解锁操作指令后无线发射装置500的键盘才恢复操作，可以有效避免无线发射装置500 使用者在使用过程中误操作而产生不良效果。

现场频率扫描分析工作原理：

频谱扫描分析单元600通过对无线传声器系统现场全部的频谱情况进行扫描，将频率、场强、信噪比、时轴等数据传送给中央处理单元100进行分析，确定现场干扰最低、信号质量最好的频率值。另外，还可以将所有的频谱数据通过显示屏进行展示。若所述频谱扫描分析单元600不工作，所述中央处理单元100也可以在无线接收装置 400的工作频段内按照特定的频率间隔进行小范围的干扰分析，得出工作频段内干扰最低、信号质量最好的频率值。

频率分配工作原理：

传统的无线传声器系统中多个无线发射装置500和无线接收装置400均有各自的初始工作频率，但是这些频率之间无法保证互不存在干扰。所述中央处理单元100根据频谱扫描分析单元600收集的现场频谱数据，自动分配无互调干扰的频率给无线发射装置500和无线接收装置400，保证每一组无线发射装置500和无线接收装置400的工作频率之间均不存在干扰，保证系统初始运行的稳定性。分配方法满足以下条件：

(1)任意两组无线发射装置500和无线接收装置400的工作频率为 F1与F2，该两组无线发射装置500和无线接收装置400之间产生的寄生信号频率为f1与f2，其中F1、F2、f1、f2互不相等；

(2)其中f1＝F1*2-F2，f2＝F2*2-F1。

频率自动切换工作原理：

当某一个无线发射装置500出现干扰时，中央处理单元100确认出现干扰的无线发射装置500的ID码，并会根据频率扫描分析的数据，锁定一个没有干扰的频率，通过通信模块300向无线发射装置 500发送频率改变指令，同时通过网络接口向其配对的无线接收装置 400发送频率改变指令，对应无线发射装置500的第一MCU580和无线接收装置400的第二MCU410收到频率改变指令后分别改变各自的发射频率和接收频率，无线发射装置500和无线接收装置400的频率均改变完毕后，两者再重新握手匹配，从而实现高效的频率切换，有效降低干扰。

频率手动切换工作原理：

本实用新型还可以手动选择具体频率，可以根据实际需求输入具体想要切换的频率，中央处理单元100收到输入的频率后先判断区域内有无无线发射装置500在使用，如果已经有无线发射装置500在使用则会通过显示屏提示存在频率冲突；如果输入的频率处于空闲状态，则根据无线发射装置500的ID码向对应的无线发射装置500以及其配对的无线接收装置400发送频率改变指令，无线发射装置500 与无线接收装置400改变频率的方式与上述频率自动切换的原理一致。

调节无线发射装置500灵敏度及动态功率调整工作原理：

本实用新型的控制平台可以对目标无线发射装置500的灵敏度进行调节，无线发射装置500的第一MCU580连接有灵敏度调节电路，选定需要调节灵敏度的无线发射装置500后，中央处理单元100会确认选定无线发射装置500的ID码，并且通过通信模块300发送灵敏度调节的操作指令给选定无线发射装置500的第一MCU580，所述无线发射装置500的第一MCU580控制灵敏度调节电路进行调节，调节的级数分为高中低三挡，可以根据不同的使用场合选择相应的档位。选择好对应的灵敏度后，中央处理单元100同时向无线发射装置500的第一MCU580发送射频功率调整指令，使得目标无线发射装置500 进入对应的功率工作模式。需要强调的是，灵敏度调节电路为无线传声器领域中常用的电路，在此不再对其结构展开说明。

固件升级工作原理：

可以通过网络接口接入以太网下载更新固件版本，并通过网络接口将升级文件传送给无线发射装置500和无线传输装置进行同步升级，避免以往无线发射装置500和无线传输装置需要拆卸外壳进行固件升级的麻烦。

手机/平板电脑/个人电脑远程控制工作原理：

本实用新型通过设置Web服务器200，可以为提供手机、平板电脑或个人电脑提供远程访问的端口，访问的形式有两种：通过网页直接访问或者通过APP访问。手机、平板电脑或个人电脑与控制平台接入同一个局域网内，只要在网页上输入控制平台的IP地址即可对控制平台进行访问；如果需要通过APP访问控制平台，则可将Web服务器200接入云端网络，控制平台的数据即可通过外部网络进行传输，从而实现用APP访问控制平台。通过以上方式远程访问控制平台后，可以进入与控制平台显示屏显示的一样的控制界面，从而可以使用手机、平板电脑或个人电脑实现无线传声器系统状态展示、无线发射装置500打开/关闭、无线发射装置500锁定/解锁、现场频率扫描分析、频率自动/手动切换和无线发射装置500灵敏度调节等功能，提高了无线传声器系统管理的便捷性。

无线发射装置500和无线接收装置400之间还可以建立两路音频传输通道，所述第一音频传输通道和第二音频传输通道分别传输不同频率的音频载波信号，通过频谱扫描分析单元600的数据采集，中央处理单元100判断第一音频传输通道和第二音频传输通道的音频载波信号质量，选择音频载波信号质量较好的音频传输通道进行输出；如果第一音频传输通道和第二音频传输通道其中一路的音频载波信号质量持续低于设定标准，则屏蔽音频载波信号质量持续低于设定标准的通道，维持另外一条通道音频载波信号的正常输出，同时中央处理单元1001向无线发射装置500和无线接收装置400发送跳频指令，改变音频载波信号质量持续低于设定标准的通道的工作频率。通过以上方式可以在出现干扰时保证无线发射装置500与无线接收装置400 的通信不中断。

通过本实用新型的控制平台，实现对无线传声器系统的统一控制，无线接收装置400可以仅仅用于接收配对无线发射装置500的音频信号进行输出即可，无须再设置控制电路模块，有效简化无线接收装置400的结构。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台，其特征在于，包括以下模块：

中央处理单元；

网络接口，用于接收音频设备的状态数据和向音频设备发送控制指令，所述网络接口与中央处理单元连接；

Web服务器，用于向至少一台外部设备提供远程访问端口，所述Web服务器与所述中央处理单元连接；

通信模块，用于与无线发射装置进行通信，所述通信模块与所述中央处理单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台，其特征在于：还包括用于采集现场频谱数据的频谱扫描分析单元，所述频谱扫描分析单元与中央处理单元连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台，其特征在于：所述频谱扫描分析单元收集的现场频谱数据包括频率、场强、信噪比、时轴中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台，其特征在于：所述频谱扫描分析单元包括LNA放大器、第三混频器、ADC转换器、IQ解调器、频率合成电路和MCU，所述LNA放大器、第三混频器、ADC转换器、IQ解调器依次连接，所述第三混频器、频率合成电路和MCU依次连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台，其特征在于：所述频率合成电路包括VCO和PLL，所述第三混频器、VCO和PLL和MCU依次连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台，其特征在于：所述通信模块与无线发射装置的通信包括收集无线发射装置的运行状态参数，所述运行状态参数包括ID码、工作频率、开关状态、锁定状态、电池电量、信号质量、音频信号幅度、灵敏度中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台，其特征在于：所述通信模块与无线发射装置的通信包括向无线发射装置传送控制指令。

8.根据权利要求1所述的一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台，其特征在于：还包括用于对控制平台进行操作的操作单元，所述操作单元与所述中央处理单元连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台，其特征在于：所述操作单元针对以下至少一种功能进行操作：

打开/关闭无线发射装置；

改变无线传声器系统的工作频率；

锁定/解锁无线发射装置；

调节无线发射装置灵敏度；

动态功率调整；

固件升级。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种基于Web服务器的无线传声器系统控制平台，其特征在于：还包括用于储存历史工作状态的数据储存单元，所述数据储存单元与中央处理单元连接。

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