KR100335404B1 - 핸즈프리의 노이즈 및 에코음 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핸즈프리의 노이즈 및 에코음 제거장치에 관한 것으로, GSM 핸드폰용 핸즈프리를 사용하는 차량에서 플러그를 통하여 전원을 공급받는 전원공급부의 접지선과 마이크의 접지선 및 스피커의 접지선을 각각 별도로 형성하여 충전 노이즈가 다른 회로에 영향을 미치지 않도록 하고,

마이크로부터 입력되는 음성신호가 고역통과필터와 저역통과필터를 차례로 경유하는 중에 가청주파수 대역만 통과하도록 하고,

상기의 가청주파수 대역의 음성신호는 아날로그 스위치를 경유하여 증폭기에서 증폭된 후 핸드폰으로 공급되도록 하고,

핸드폰과 접속된 콘넥터에서 증폭기를 통하여 전달되는 상대방의 음성신호는 오디오 증폭IC를 경유하는 중에 증폭되어 토글 스위치를 거쳐 스피커로 출력하거나 이어폰으로 출력하도록 하고,

상기 오디오 증폭IC의 출력인 상대방의 음성신호는 비교증폭기를 거쳐 스위칭 트랜지스터를 온/오프시키면서 상기의 아날로그 스위치를 통하여 마이크 음이 출력되는 것을 선택적으로 차단하도록 함으로써, 충전 노이즈와 접지부에 의한 영향을 줄이고 가청 주파수만 증폭시키며 스피커 음이 없을 경우에만 사용자의 음성이 출력되어 핸즈프리에서 발생하는 GSM 노이즈를 제거할 수 있도록 한 것이다.

Description

핸즈프리의 노이즈 및 에코음 제거장치{A device of eliminating noise and echo for hands free}

본 발명은 핸즈프리의 노이즈 및 에코음 제거장치에 관한 것으로, 특히 전원공급부의 접지부와 마이크 접지부 및 스피커의 접지부를 분리시켜 충전 노이즈와 접지부에 의한 영향을 줄이고, 대역 통과 필터에 의해 가청 주파수만 증폭시키도록 하고, 스피커의 신호가 없을 경우에만 사용자의 음성이 출력되도록 함으로써 CDMA와는 다른 고주파의 주파수를 사용하는 GSM 핸드폰의 핸즈프리에서 발생하는 노이즈를 제거할 수 있도록 한 핸즈프리의 노이즈 및 에코음 제거장치에 관한 것이다.

요즈음에는 전체적인 생활수준이 향상되어 감에 따라 핸드폰을 사용하는 사람이 더욱 많아지고 있다. 그리고 차량을 운전하는 중에도 급한 연락을 받아야 할 경우가 있으므로 핸드폰을 손으로 잡지 않은 상태에서도 통화가 가능하도록 하기 위해 핸즈프리를 이용하고 있다.

더구나 핸드폰은 신호의 송수신을 위하여 기기에서 채택하고 고주파 주파수의 대역에 따라 CDMA 방식과 GSM 방식 등으로 나누고, 미국이나 한국에서 주로 사용하는 CDMA 방식에 비해 유럽이나 세계각처에서 주로 사용하는 GSM 방식이 고주파 주파수 대역을 사용한다.

그러므로 상기의 CDMA 방식의 핸드폰을 핸즈프리에서 사용하는 상태에 비해 상대적으로 고주파 주파수인 GSM 방식의 핸즈폰을 핸즈프리에서 사용하는 상태에서 고주파수를 유기시키게 되고, 이러한 고주파수가 유기되는 과정에 의해 핸즈프리에 GSM 노이즈가 발생하게 되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 GSM 노이즈는 주로, 스피커를 통해 출력된 음성이 다시 마이크로 입력되고 다시 스피커로 출력되거나 유무선 라인을 통해 음성이 회귀되는 것을 말한다. 이러한 상태에서는 음의 복원이 어렵고 심할 경우에는 전혀 의미를 알아들을 수 없을 정도의 상태가 되어 '삐'하는 고음의 소리가 나기도 한다.

그러므로 이와 같은 종래의 핸즈프리에서 발생되는 노이즈를 제거하기 위하여 마이크의 음이 증폭기를 거쳐 아날로그/디지털 변환부에서 아날로그신호를 디지털신호로 바꾸어 디지털 신호처리부에 전달하고,

상기의 디지털신호 처리부에서 내부에 내장된 에코음 제거 루틴에 의해 에코음을 제거한 디지털신호는 다시 디지털/아날로그 변환부에 의해 아날로그신호로 바뀐 후 증폭기를 경유하는 중에 증폭되어 입출력 연결부로 전달하여 다음의 음처리를 위하여 외부 또는 내부의 다른 처리 블록으로 전달되도록 하거나,

상기의 입출력 연결부로부터 전달되는 음성신호는 증폭기에서 전송에 따른 손실분을 감안하여 충분히 증폭되도록 하여 아날로그/디지털 변환부를 거치면서 디지털신호로 바뀌어 디지털신호 처리부로 입력되어 에코음 제거 루틴에 의하여 에코음을 제거하도록 하고,

에코음이 제거된 음성의 디지털신호는 디지털/아날로그 변환기를 경유하는 중에 아날로그신호로 바뀌고 증폭기에서 증폭된 후 스피커로 음을 들을 수 있도록 하였다.

그리고 상기의 디지털 신호처리부(DSP : DIGITAL SIGNALPROCESSING)에 의해 마이크로 입력되는 음을 컨벌루셔널 코딩(Convolutional Coding)을 하고, 코딩에 의해 얻어진 일정값을 스피커로 출력되는 음에서 감산하여 줌으로써 에코를 억제하는 방법을 주로 사용하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 에코음 제거를 위한 구성에 의하여서는 CDMA 방식의 핸드폰을 사용하는 상태에 비해 상대적으로 고주파 주파수인 GSM 방식의 핸즈프리에서 발생하는 고주파수의 에코음을 효과적으로 제거할 수 없을 뿐 아니라 GSM노이즈를 발생시키는 문제점이 있었다.

그리고 전원공급부와 마이크 및 스피커를 공통접지의 방식으로 구성하는 상태에 의해 충전노이즈가 스피커나 마이크의 음성신호에 영향을 주게되고, 음성신호가 입력되거나 출력될 때 모든 대역의 주파수를 증폭시키므로 GSM 노이즈로 유기된 신호도 증폭시키게 되는 등의 단점이 있었다.

이에 따라 본 발명은 전원공급부의 접지부와 마이크 접지부 및 스피커의 접지부를 분리시켜 충전 노이즈와 접지부에 의한 영향을 줄이고, 대역 통과 필터에 의해 가청 주파수만 증폭시키도록 하고, 스피커의 신호가 없을 경우에만 사용자의 음성이 출력되도록 함으로써 CDMA와는 다른 고주파의 주파수를 사용하는 GSM 핸드폰의 핸즈프리에서 발생하는 노이즈를 제거할 수 있으며 핸즈프리의 특성상 스피커에서 증폭된 음성신호가 다시 마이크로 들어가 전달되는 에코를 제거할 수 있도록 한 핸즈프리의 노이즈 및 에코음 제거장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 플러그를 통하여 전달되는 차량용 전원은 다이오드와 콘덴서 및 저항들의 정류부를 거쳐 안정된 전원으로 공급되도록 하고,

상기의 안정된 공급전원은 제 1 정전압 IC를 거쳐서는 오디오 증폭용 전원으로 공급되도록 하면서 다시 제 2 정전압 IC를 거쳐서는 구동전원으로 공급되도록 하고,

상기의 공급전원은 DC-DC 컨버터를 경유하는 중에 전압강하가 된 후 다시 다이오드와 코일 및 콘덴서의 평활회로를 거치고 역류방지용 다이오드를 거쳐 핸드폰의 배터리에 충전되도록 하고,

상기의 배터리로 공급되는 전원이 비교기를 거치고 각각 NPN 트랜지스터와 PNP 트랜지스터를 온시키면서 적색 발광다이오드 및 녹색 발광다이오드를 점등시켜 동작상태를 외부에서 확인할 수 있도록 하고,

마이크로부터 음성이 전기적인 음성신호로 입력되는 경로에 상기의 동작전원을 공급받아 작동하는 고역통과필터와 저역통과필터를 차례로 배열하여 가청주파수 대역만 통과하도록 하고,

상기의 가청주파수 대역의 음성신호는 아날로그 스위치를 경유하여 증폭기에서 증폭된 후 마이크 출력측으로 공급되도록 하고,

핸드폰과 접속되어 상기의 마이크 출력측을 통한 마이크 음을 핸드폰에 전달하는 콘넥터에서 증폭기를 통하여 전달되는 상대방의 음성신호는 오디오 증폭IC를 경유하는 중에 증폭되도록 하고,

상기의 증폭된 음성신호는 토글 스위치를 거쳐 스피커로 출력하거나 이어폰으로 출력하도록 하고,

상기 오디오 증폭IC의 출력인 상대방의 음성신호는 비교증폭기를 거쳐 스위칭 트랜지스터를 온/오프시키면서 상기의 아날로그 스위치를 통하여 마이크 음이 출력되는 것을 선택적으로 차단하도록 함으로써 충전 노이즈와 접지부에 의한 영향을 줄이고, 가청 주파수만 증폭시키며, 스피커 음이 없을 경우에만 사용자의 음성이 출력되도록 하여 핸즈프리에서 발생하는 GSM 노이즈를 제거할 수 있도록 한 것이다.

도 1은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전원공급부의 회로도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 제거부의 구성을 나타낸 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

2 : 플러그 3 : 전원공급부

4, 7, 9 : 접지선 6 : 노이즈 제거부

21 : 고역통과필터 22 : 저역통과필터

24 : 아날로그 스위치 28 : 오디오 증폭IC

이하 본 발명을 일실시예에 따라 상세히 기술하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전체 구성을 개략적으로 도시한 것으로,

차량의 시가 잭(1)에 결합되는 플러그(2)를 통하여 전원을 공급받는 전원공급부(3)에 접지선(4)을 형성하여 충전 노이즈가 다른 회로에 영향을 미치지 않으면서 그라운드되도록 하고,

상기 전원공급부(3)의 전원을 공급받아 마이크(5)를 통하여 전달되는 사용자의 음성신호가 핸즈프리의 노이즈 제거부(6)로 공급되는 중에 다른 접지선(7)을 통하여 그라운드되도록 하고,

상기의 핸즈프리의 노이즈 제거부(6)로부터 전달되는 상대방의 음성신호를 음으로 출력하여 사용자가 들을 수 있도록 하는 스피커(8)도 또 다른 접지선(9)을 통해 그라운드되도록 구성한 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급부의 구성을 도시한 것으로서,

플러그(2)를 통하여 전달되는 차량용 전원은 다이오드(D1)와 콘덴서(C1) 및 저항(R1)(R2)(R3)들의 정류부(11)를 거쳐 안정된 전원으로 공급되도록 하고,

상기의 안정된 공급전원은 제 1 정전압 IC(12)를 거쳐서는 오디오 증폭용 전원(AUDIO PO)으로 공급되도록 하면서 다시 제 2 정전압 IC(13)를 거쳐서는 구동전원(Vcc)으로 공급되도록 하고,

상기의 공급전원은 DC-DC 컨버터(14)를 경유하는 중에 12V에서 4.2V 정도로 전압강하되어 다시 다이오드(D2)와 코일(L1) 및 콘덴서(C2)의 평활회로(15)를 거치고 역류방지용 다이오드(D3)를 거쳐 핸드폰의 배터리(Batt)에 충전되도록 하고,

상기의 배터리(Batt)로 공급되는 전원이 비교기(16)를 거치는 중에 정한 전압치보다 큰 가의 여부를 판단하여 NPN 트랜지스터(17)가 온되면 녹색 발광다이오드(18)를 점등시켜 충전이 완료된 상태임을 외부에서 확인할 수 있도록 하고 NPN 트랜지스터(19)가 온되면 적색 발광다이오드(20)를 점등시켜 충전중임을 외부에서 확인할 수 있도록 구성한 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 노이즈 제거부의 구성을 도시한 것으로,

마이크(5)로부터 음성이 전기적인 음성신호로 입력되는 경로에 상기의 구동전원(Vcc)을 공급받아 작동하는 저항(R4)과 콘덴서(C3)의 고역통과필터(21)와 저항(R5)과 콘덴서(C4)의 저역통과필터(22)를 차례로 배열하여 가청주파수 대역만 통과하는 중에 증폭기(23)에 의해 증폭되도록 하고,

상기의 가청주파수 대역의 음성신호는 아날로그 스위치(24)를 선택적으로 경유하여 증폭기(25)에서 증폭된 후 마이크 출력측(MIC OUT)으로 공급되도록 하고,

핸드폰과 접속되어 상기의 마이크 출력측(MIC OUT)을 통한 마이크 음을 핸드폰에 전달하는 콘넥터(26)에서 증폭기(27)를 통하여 전달되는 상대방의 음성신호는 오디오 증폭IC(28)를 경유하는 중에 증폭되도록 하고,

상기의 오디오 증폭IC(28)에서 증폭된 음성신호는 사용자가 인위적으로 선택하는 토글 스위치(29)를 거쳐 스피커(8)로 출력하거나 이어폰(10)으로 출력하도록 하고,

상기 오디오 증폭IC(28)의 출력인 상대방의 음성신호가 있는 경우에는 비교증폭기(30)를 거쳐 두 스위칭 트랜지스터(31)(32)를 온/오프시키면서 상기의 아날로그 스위치(24)를 통하여 마이크 음이 출력되는 것을 차단하도록 구성한 것이다.

이와 같이 구성한 본 발명의 동작상태를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 핸즈프리의 노이즈 및 에코음 제거장치는 차량의 시가 잭(1)에 결합되는 플러그(2)를 통하여 전원을 공급받는 전원공급부(3)의 접지선(4)과 마이크(5)의 접지선(7) 및 스피커(8)의 접지선(9)을 각각 별도로 형성하여 충전 노이즈가 다른 회로에 영향을 미치지 않도록 한 것으로서,

차량의 시가 잭(1)에 플러그(2)를 결합하여 이를 통하여 전원공급부(3)에 전원이 공급되도록 한다.

상기의 플러그(2)를 통하여 전달되는 차량용 전원은 전원공급부(3)에서 동작을 전원으로 변환되어 공급되어야 하므로 정류부(11)의 다이오드(D1)와 콘덴서(C1) 및 저항(R1)(R2)(R3)들을 거치면서 안정된 전원으로 공급되도록 한다.

상기의 안정된 공급전원은 제 1 정전압 IC(12)를 거쳐서는 9V 정도의 오디오 증폭용 전원(AUDIO PO)으로 공급되는 동시에 다시 제 2 정전압 IC(13)를 거쳐서는 5V 정도의 구동전원(Vcc)으로 공급된다.

상기의 공급전원은 DC-DC 컨버터(14)를 경유하는 중에 12V에서 4.2V 정도로 전압강하되어 다시 다이오드(D2)와 코일(L1) 및 콘덴서(C2)의 평활회로(15)를 거치고 역류방지용 다이오드(D3)를 거쳐 핸드폰의 배터리(Batt)를 충전시키게 된다.

상기의 배터리(Batt)로 공급되는 전원이 비교기(16)를 거치는 중에 정한 전압치보다 큰 가의 여부를 판단하여 충전이 진행되는 중이어서 부하인 배터리(Batt)에 공급되는 전원이 큰 경우에는 NPN 트랜지스터(19)가 온되면 적색 발광다이오드(20)를 점등시켜 충전중임을 외부에서 확인할 수 있도록 한다.

그리고 충전이 완료되어 부하인 배터리(Batt)로 공급되는 전원이 적은 경우에는 NPN 트랜지스터(17)가 온되면 녹색 발광다이오드(18)를 점등시켜 충전이 완료된 상태임을 외부에서 확인할 수 있도록 한다.

그리고 상기 전원공급부(3)의 전원을 공급받아 핸드폰의 음성신호를 스피커로 출력하면서 마이크를 통한 사용자의 마이크 음을 상기의 핸드폰으로 전달하는 중에 핸즈프리의 노이즈 제거부(6)에서 노이즈와 에코음을 제거하도록 한다.

즉, 마이크(5)로부터 음성이 전기적인 음성신호로 입력되는 경로에 상기의 구동전원(Vcc)을 공급받아 작동하는 저항(R4)과 콘덴서(C3)의 고역통과필터(21)를 설치하여 가청주파수보다 높은 대역의 주파수를 필터링하도록 하고, 다시 저항(R5)과 콘덴서(C4)의 저역통과필터(22)를 설치하여 가청주파수보다 낮은 대역의 주파수를 필터링하면서 가청주파수 대역만 통과하도록 한 후 증폭기(23)에 의해 증폭되도록 한다.

상기 가청주파수 대역의 음성신호는 아날로그 스위치(24)의 입력단으로 입력되어 아날로그 스위치(24)가 온되는 경우에만 출력단을 통해 출력되어 증폭기(25)에서 증폭된 후 마이크 출력측(MIC OUT)으로 공급되도록 한다.

핸드폰과 접속된 콘넥터(26)에서 상기의 마이크 출력측(MIC OUT)을 통한 마이크 음을 핸드폰에 전달하여 상대방에게 전송되도록 한다.

한편, 상기의 핸드폰과 접속되는 콘넥터(26)에서 증폭기(27)를 통하여 전달되는 상대방의 음성신호는 오디오 증폭IC(28)를 경유하는 중에 증폭되도록 한다.

상기의 오디오 증폭IC(28)에서 증폭된 음성신호는 사용자가 인위적으로 토글 스위치(29)를 조작하는 상태에 따라 스피커(8)로 직접 출력하거나 이어폰(10)으로 출력하도록 하여 차량을 운전하는 운전자가 상대방의 음성을 들을 수 있도록 한다.

상기의 오디오 증폭IC(28)의 출력인 상대방의 음성신호는 비교증폭기(30)를 거쳐 증폭회로를 이루는 두 스위칭 트랜지스터(31)(32)를 선택적으로 온시키면서 상기 아날로그 스위치(24)의 콘트롤신호로 인가되어 상대방이 음성이 들리는 중에는 사용자의 마이크 음이 출력되지 않도록 차단하여 이로 인한 노이즈를 방지할 수 있도록 한다.

따라서 본 발명의 핸즈프리의 노이즈 및 에코음 제거장치에 의하여서는 차량에서 플러그를 통하여 전원을 공급받는 전원공급부의 접지선과 마이크의 접지선 및 스피커의 접지선을 각각 별도로 형성하여 충전 노이즈가 다른 회로에 영향을 미치지 않도록 하고,

마이크로부터 입력되는 음성신호가 고역통과필터와 저역통과필터를 차례로 경유하는 중에 가청주파수 대역만 통과하도록 하고,

상기의 가청주파수 대역의 음성신호는 아날로그 스위치를 경유하여 증폭기에서 증폭된 후 핸드폰으로 공급되도록 하고,

핸드폰과 접속된 콘넥터에서 증폭기를 통하여 전달되는 상대방의 음성신호는 오디오 증폭IC를 경유하는 중에 증폭되어 토글 스위치를 거쳐 스피커로 출력하거나이어폰으로 출력하도록 하고,

상기 오디오 증폭IC의 출력인 상대방의 음성신호는 비교증폭기를 거쳐 스위칭 트랜지스터를 온/오프시키면서 상기의 아날로그 스위치를 통하여 마이크 음이 출력되는 것을 선택적으로 차단하도록 함으로써, 충전 노이즈와 접지부에 의한 영향을 줄이고 가청 주파수만 증폭시키며 스피커 음이 없을 경우에만 사용자의 음성이 출력되어 핸즈프리에서 발생하는 GSM 노이즈를 제거할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 차량에 설치되어 GSM 핸드폰으로 통화하는 중의 노이즈를 제거하도록 한 핸즈프리의 노이즈 및 에코음 제거장치에 있어서,

   플러그(2)를 통한 전원을 공급받는 전원공급부(3)에 접지선(4)을 형성하고,

   상기 전원공급부(3)에 연결된 마이크(5)에 다른 접지선(7)을 형성하고,

   노이즈 제거부(6)로부터 전달되는 상대방의 음성신호를 전달받는 스피커(8)에 또 다른 접지선(9)을 형성하고,

   마이크(5)로부터 음성신호가 입력되는 경로에 고역통과필터(21)와 저역통과필터(22)를 차례로 배열하여 가청주파수 대역만 통과하도록 하고,

   상기의 가청주파수 대역의 음성신호는 아날로그 스위치(24)를 거쳐 증폭기(25)에서 증폭된 후 마이크 출력측(MIC OUT)으로 공급되도록 하고,

   상기의 마이크 출력측(MIC OUT)을 통한 마이크 음을 핸드폰에 전달하는 콘넥터(26)에서 증폭기(27)를 통하여 전달되는 상대방의 음성신호는 오디오 증폭IC(28)를 경유하는 중에 증폭되도록 하고,

   상기의 오디오 증폭IC(28)에서 증폭된 음성신호는 인위적으로 선택되는 토글 스위치(29)를 거쳐 스피커(8)나 이어폰(10)으로 출력하도록 하고,

   상기 오디오 증폭IC(28)의 출력인 상대방의 음성신호가 상기의 아날로그 스위치(24)를 통하여 마이크 음이 출력되는 것을 선택적으로 차단하도록 구성한 핸즈프리의 노이즈 및 에코음 제거장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기의 마이크(5)로부터 음성신호가 입력되는 경로에 상기의 구동전원(Vcc)을 공급받아 작동하는 저항(R4)과 콘덴서(C3)의 고역통과필터(21)와 저항(R5)과 콘덴서(C4)의 저역통과필터(22)를 차례로 배열하여 가청주파수 대역만 통과하는 중에 증폭기(23)에 의해 증폭되도록 한 핸즈프리의 노이즈 및 에코음 제거장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 오디오 증폭IC(28)의 출력인 상대방의 음성신호는 비교증폭기(30)를 거쳐 증폭회로를 이루는 두 스위칭 트랜지스터(31)(32)를 선택적으로 온시키면서 상기 아날로그 스위치(24)의 콘트롤신호로 인가되어 상대방이 음성이 들리는 중에는 사용자의 마이크 음이 출력되지 않도록 차단하여 이로 인한 노이즈를 방지할 수 있도록 한 핸즈프리의 노이즈 및 에코음 제거장치.