CN2814809Y - 无线音频通信装置、无线音频发射装置和无线音频接收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无线音频通信装置、无线音频发射装置和无线音频接收装置。该无线音频通信装置包括一个发射模块和一个接收模块，发射模块和接收模块分别包括A/D转换模块和D/A转换模块，采用数字通信方式连接。本实用新型无线音频通信装置由于采用数字通信技术，有利于提高音频信号的性能指标，如提高信噪比，扩大动态范围，还便于实现很多的附加功能，如传送音量控制，按钮动作等。

Description

无线音频通信装置、无线音频发射装置和无线音频接收装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种电子装置，特别是涉及一种无线音频通信装置、无线音频发射装置和无线音频接收装置。

【背景技术】

在家庭影院中，两个后置环绕音箱的连线不是很方便，连线很容易破坏整个房间的布局，有碍美观。无线模块可以省去环绕音箱长长的连线，可以摆脱连线的约束。

现有技术无线音频通信装置，比如上述的无线音箱、无线耳机和无线麦克风，一般采用模拟技术来传输数据信号，无法克服抗干扰能力低，背景噪声过大，功耗大的缺点。

现有的无线音响产品和专利中，绝大部分产品是工作在900M的频段，以模拟信号方式调制发射和接收。这样的技术无法提高信噪比。例如：采用模拟调频FM信号来传输音频信号，不能很好的克服相邻频道间的串音问题，无法克服容易受到干扰的难题。此类技术可参见2005年4月27日公告的中国专利第200420007486.3号所揭露的一种采用模拟技术的无线耳机。

【实用新型内容】

为了克服现有技术无线音频通信装置抗干扰能力差、通信质量不佳的技术问题，本实用新型提供一种通信质量好和抗干扰能力强的无线音频通信装置。

为了克服现有技术无线音频通信装置抗干扰能力差、通信质量不佳的技术问题，本实用新型提供一种通信质量好和抗干扰能力强的无线音频发射装置。

为了克服现有技术无线音频通信装置抗干扰能力差、通信质量不佳的技术问题，本实用新型提供一种通信质量好和抗干扰能力强的无线音频接收装置。

本实用新型解决第一技术问题所采用的技术方案是：提供一种无线音频通信装置，包括一个发射模块和一个接收模块，发射模块和接收模块分别包括A/D转换模块和D/A转换模块，采用数字通信方式连接。

本实用新型解决第二技术问题所采用的技术方案是：提供一种无线音频发射装置，包括一个发射模块，其包括一个第一处理模块和一个发送装置，所述第一处理模块连接发送装置，发射模块包括一个A/D转换模块，所述A/D转换模块以I²S的通讯方式和第一处理模块通讯，发射模块采用数字通信方式连接一个接收模块。

本实用新型解决第三技术问题所采用的技术方案是：提供一种无线音频接收装置，包括一个发射模块，其包括一个接收模块，其包括一个第二处理模块和一个接收装置，所述第二处理模块连接接收装置，其特征在于：接收模块包括一个D/A转换模块，所述D/A转换模块以I²S的通讯方式和第二处理模块通讯，接收模块采用数字通信方式连接一个发送模块。

本实用新型的有益效果是：本实用新型无线音频通信装置由于采用数字通信技术，有利于提高音频信号的性能指标，如提高信噪比，扩大动态范围，还便于实现很多的附加功能，如传送音量控制，按钮动作等。

本实用新型的有益效果是：本实用新型无线音频发射装置由于采用数字通信技术，有利于提高音频信号的性能指标，如提高发射信号的信噪比，扩大动态范围，还便于实现很多的附加功能，如传送音量控制，按钮动作等。

本实用新型的有益效果是：本实用新型无线音频接收装置由于采用数字通信技术，有利于提高音频信号的性能指标，如提高接收信号的信噪比，扩大动态范围，还便于实现很多的附加功能。

【附图说明】

图1是本实用新型无线音频通信装置第一实施方式发送模块的结构示意图；

图2是本实用新型无线音频通信装置第一实施方式接收模块的结构示意图；

图3是本实用新型无线音频通信装置第二实施方式发送模块的结构示意图；

图4是本实用新型无线音频通信装置第二实施方式接收模块的结构示意图；

图5是本实用新型无线音频通信装置第三实施方式发送模块的结构示意图；

图6是本实用新型无线音频通信装置第三实施方式接收模块的结构示意图；

图7是本实用新型无线音频通信装置的A/D转换模块电路图；

图8是本实用新型无线音频通信装置的第一处理模块电路图；

图9是本实用新型无线音频通信装置的发送装置电路图；

图10是本实用新型无线音频通信装置的D/A转换模块电路图；

图11是本实用新型无线音频通信装置的第二处理模块电路图；

图12是本实用新型无线音频通信装置的接收装置电路图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

参阅图1和图2，本实用新型无线音频通信装置第一实施方式是一个无线音箱。该无线音箱包括图1所示的一个发射模块和图2所示的一个接收模块，发射模块和接收模块分别包括A/D(模/数)转换模块和D/A转换模块，采用数字通信方式连接。

如图1所示，所述发射模块还包括一个第一DSP处理模块(型号为：C8051F002，参阅图8)和一个发送装置(型号为：nRF2401，参阅图9)，该发送装置是2.4G RF收发器。一起参阅图7和图8，所述A/D转换模块(型号为：WM8739，参阅图7)以I²S的通讯方式和第一DSP处理模块通讯，各接脚分别对应连接。一起参阅图8和图9，所述处理模块通过串口和发送装置通讯，各接脚分别对应连接。如图2所示，所述接收模块还包括一个第二DSP处理模块(型号为：C8051F002，参阅图11)和一个接收装置(型号为：nRF2401，参阅图12)，该接收装置是2.4G RF(射频)收发器。所述接收装置通过串口和第二DSP处理模块通讯，所述第二DSP处理模块以I²S的通讯方式和D/A转换模块(型号为：WM8731，参阅图10)通讯，各接脚分别对应连接，所述发送装置和接收装置分别包括调制和解调电路。

所述A/D转换模块和D/A转换模块是Δ-∑D/A转换模块。所述DSP处理模块可以替换成MCU处理模块，其实现对数字信号的编码和解码，压缩和解压缩。

实际运作时，立体声音信号通过音频接口送到发送模块的A/D转换模块电路，把模拟信号转换成数字信号。A/D转换模块以I²S的通讯方式和DSP为核心的第一处理模块通讯，DSP处理模块则把立体声数字信号编码通过串口发送到2.4G RF收发器。RF收发器随后把编码后的信号调制发射出去。

在接收模块这边，2.4G RF收发器把2.4G的RF信号接收解调出来，通过串口UART传输到DSP芯片为核心的第二处理模块。DSP处理模块把串行数据解码出来以后通过I²S的通讯方式送到D/A转换模块，完成一个数字到模拟的转换，通过输出电路输出双声道的音频信号。

本实用新型由于采用可以实现2.400GHz-2.525GHz，可以是2.4GHz ISM频段，900M，或者400M，共125个频道可供选用，并且采用数字传输，从而干扰大大减少。再且，由于每个频道具备1MHz的带宽，在采用压缩，解压缩的技术下，可以传送44.1KHz，16Bit的CD品质的音乐信号。另外，由于采用数字编码传输，还便于实现很多的附加功能，如传送音量控制，按钮动作等。最后，由于采用数字音频，有利于提高音频信号的性能指标，如信噪比SN可达85dB，动态范围可达96dB。使无线最高速率达到了1M/s，并且增加了传输距离。使产品能够应用到无线音响，无线话筒，无线耳机等领域。

参阅图3和图4，本实用新型第二实施方式是无线耳机，发射模块和接收模块基本上和第一实施方式一样。以iPod无线耳机为例，立体声音信号通过音频接口送到发送模块的A/D转换模块，把模拟信号转换成数字信号。A/D转换电路以I2S的通讯方式和DSP为核心的第一处理模块通讯，DSP处理模块把立体声数字信号编码通过串口发送到2.4G RF收发器发射出去；与此同时，2.4G RF收发器芯片也可以接收信号，并且把信号解调出来送到DSP处理模块，DSP处理模块再把信号解码，根据信号类型送出各个控制信号到相对应的控制电路。DSP处理模块通过iPod的数据接口将数据信号按照特定的数据格式送到iPod内部处理模块，从而实现调节音量大小或者下一曲或者上一曲等其他功能。

在接收模块这边，2.4G RF收发器负责接收发射模块发射出来的无线信号，解调出来送到DSP处理模块，DSP处理模块解码以后送到D/A转换模块，转换成立体声音信号输出。同时DSP处理模块连接控制电路，负责识别信号类型，编码以后通过2.4G RF收发器发送出去。

芯片说明：

WM8739是数字/模拟转换器。C8051是美国Cygnal公司生产的、与标准51兼容的高速单片机。nRF2401是挪威Nordic公司推出的单片2.4GHz无线收发一体芯片。

信号流程：

C8051负责处理WM8739和nRF2401芯片的控制工作，以及通讯协议处理等工作。

发射模块信号流程：耳机接口将音频模拟信号送到WM8739的18脚和17脚。在C8051的控制下完成A/D转换，通过WM8739的11脚将数据信号送到C8051的24脚。C8051把数据按照一定格式处理通过26脚输出到nRF2401的第8脚。通过nRF2401调制以GFSK方式发送出去。

nRF2401将接收到信号通过8脚送到C8051的27脚。C8051将nRF2401送过来得信号按照一定格式处理以后，可以输出控制信号，实现音量控制，上一曲，下一曲等功能。与C8051的6脚相连的按键是实现开关机的按钮。LED为状态和操作指示灯。

接收模块信号流程：

nRF2401将接收到信号通过8脚送到C8051的27脚。C8051将nRF2401送过来得信号按照一定格式处理以后，将处理好的数据信号送到WM8731的第8脚，WM8731在C8051的控制下完成D/A转换，经过内部放大以后，从14脚和13脚输出立体声音频信号驱动耳机发声。

与C8051的4和5脚相连的按键是调节音量大小。与第6脚相连的按键是主功能菜单按键。通过按住此按钮时间长短不一样来区分不同的操作功能。

参阅图5和图6，本实用新型第三实施方式是无线麦克风，发射模块和接收模块基本上和第二实施方式一样。

在发射模块这边，声音信号通过拾话器放大滤波后送到发射模块的A/D转换模块，把模拟信号转换成数字信号。A/D转换电路以I²S的通讯方式和DSP为核心的数据处理模块通讯，DSP处理模块把声音数字信号编码通过串口发送到2.4G RF收发器发射出去；DSP连接控制电路(包括控制按扭等)，把相对应的按键信息编码送到RF收发器发送出去；同时，2.4G RF芯片也可以接收信号，并且把信号解调出来送到DSP处理模块，DSP处理模块再把信号解码，根据信号类型送出各个控制信号到相对应的控制电路，或者完成特定的程序运行。

在接收模块这边，2.4G RF收发器负责接收发射模块发射出来的无线信号，解调出来送到DSP处理模块，DSP处理模块解码以后送到D/A转换模块，转换成声音信号输出；或者解调出发射端送过来得命令，根据命令代码送出指令到控制电路。同时DSP处理模块还检测控制电路送过来的信号，负责识别信号类型，编码以后通过2.4G RF收发器发送出去。这样可以完成频道扫描，自动跳频等功能。

图中，WM8731芯片：24bit多位(multi-bit)sigma三角模数转换和数模转换，ADC和DAC都使用了超采样数字插值技术，它支持的数字音频的位数可以是16位至32位，采样率从8KHz到96KHz。集成了耳机放大功能，立体声音频输出带有数据缓存和数字音量调节。C8051是美国Cygnal公司生产的、与标准51兼容的高速单片机，负责处理WM8731和nRF2401芯片的控制工作，以及通讯协议处理等工作。nRF2401是挪威Nordic公司推出的单片2.4GHz无线收发一体芯片。

发射模块信号流程：

拾音器MK1将声音信号转换成模拟电信号送到WM8731的21，22脚，通过芯片里面内部的A/D转换电路转换成数字信号，通过10脚输出到C8051的24脚。C8051把数据按照一定格式处理通过26脚输出到nRF2401的第8脚。通过nRF2401调制以GFSK方式发送出去。

nRF2401将接收到信号通过8脚送到C8051的27脚。C8051将nRF2401送过来得信号按照一定格式处理以后，以PWM格式将数据从到C8051的第5脚输出到话筒输入电路，通过滤波电路处理输入到电脑的话筒接口。与C8051的6脚相连的按键是实现开关机的按钮。LED为状态和操作指示灯。

接收模块信号流程：nRF2401将接收到信号通过8脚送到C8051的27脚。C8051将nRF2401送过来得信号按照一定格式处理以后，将处理好的数据信号送到WM8731的第8脚，WM8731在C8051的控制下完成D/A转换，经过内部放大以后，从14脚和13脚输出立体声音频信号驱动耳机发声。

与C8051的4和5脚相连的按键是调节音量大小。与第6脚相连的按键是主功能菜单按键。通过按住此按钮时间长短不一样来区分不同的操作功能。

Claims (8)

1.一种无线音频通信装置，包括一个发射模块和一个接收模块，其特征在于：发射模块和接收模块分别包括A/D转换模块和D/A转换模块，采用数字通信方式连接。

2.根据权利要求1所述的无线音频通信装置，其特征在于：所述发射模块还包括一个第一处理模块和一个发送装置，所述A/D转换模块以I²S的通讯方式和第一处理模块通讯，所述处理模块通过串口和发送装置通讯，所述接收模块还包括一个第二处理模块和一个接收装置，所述接收装置通过串口和第二处理模块通讯，所述第二处理模块以I²S的通讯方式和D/A转换模块通讯，所述发送装置和接收装置分别包括调制和解调电路。

3.根据权利要求2所述的无线音频通信装置，其特征在于：所述第一和第二处理模块是DSP或MCU处理模块。

4.根据权利要求3所述的无线音频通信装置，其特征在于：所述DSP或MCU处理模块实现对数字信号的编码和解码，压缩和解压缩。

5.根据权利要求4所述的无线音频通信装置，其特征在于：所述无线音频通信装置是无线耳机、无线麦克风或无线音箱，所述无线耳机的发送模块还包括连接第一处理模块的控制电路，而接收模块还包括连接第二处理模块的控制电路；所述无线麦克风的发送模块还包括一个输入音频信号和连接A/D转换模块的放大滤波器。

6.根据权利要求2所述的无线音频通信装置，其特征在于：所述发射模块和接收模块的数字通信频段可以是2.4GHz ISM频段，900M，或者400M。

7.一种无线音频发射装置，包括一个发射模块，其包括一个第一处理模块和一个发送装置，所述第一处理模块连接发送装置，其特征在于：发射模块包括一个A/D转换模块，所述A/D转换模块以I²S的通讯方式和第一处理模块通讯，发射模块采用数字通信方式连接一个接收模块。

8.一种无线音频接收装置，包括一个接收模块，其包括一个第二处理模块和一个接收装置，所述第二处理模块连接接收装置，其特征在于：接收模块包括一个D/A转换模块，所述D/A转换模块以I²S的通讯方式和第二处理模块通讯，接收模块采用数字通信方式连接一个发送模块。

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