专利名称：一种在对讲机中应用的环境噪声抑制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于抑制环境噪音技术领域，涉及一种应用在对讲机中的环境噪声抑 制电路，能够有效降低对讲机在通话过程中的环境噪音干扰。
背景技术：
对讲机已经不是一个陌生的通信工具，尤其是在建筑、采矿以及保安系统中，对讲 机被广泛的应用。由于建筑工地、厂矿企业以及都市马路的噪声不可避免，给使用对讲机 通话的双方带来了极大的不便，往往会因为噪声的干扰影响通信质量及正常的生产指令传 达。已经授权的发明专利ZL03121988.8，设计的语音处理芯片ZY1421已经投放市场，该芯 片具有优良的抑制环境噪声功能，如果在对讲机中加以利用，则对本领域提到的以上问题 可以轻松解决。
发明内容本实用新型的目的是为了解决双方在使用对讲机通话的过程中，由于环境噪声影 干扰使通话信噪比下降的技术问题，设计了一种在对讲机中应用的环境噪声抑制电路，通 过语音处理芯片ZY1421及其配套外围电路对语音、干扰噪声的识别及处理，达到了消除和 降低环境噪声干扰，提高双方通话信噪比的目的。本实用新型为实现发明目的采用的技术方案是，一种在对讲机中应用的环境噪声 抑制电路，以上电路连接在对讲机的麦克风与对讲机的调制芯片电路之间，结构中包括降 噪核心芯片、降噪核心芯片外围配套电路及电源供给电路，上述的外围配套电路的结构中 包括移相双端输出电路、差分放大电路、以及衰减控制模块电路；麦克风采集的音频信号经 移相双端输出电路处理后输出两路相位差为180°的信号，经差分放大电路放大后输出到 衰减控制模块电路，衰减控制模块电路输出两路音频信号至降噪核心芯片的输入端，经降 噪核心芯片处理后输出降噪音频信号至对讲机的调制芯片电路的输入端。本实用新型的关键是降噪核心芯片，虽然对远场噪音和近场语音有良好得识别、 处理功能，但是，必须用两只性能相同、而且空间一定距离放置的麦克风作为输入，才能满 足输入条件。本实用新型用一只麦克风通过转换变为两路信号，并能达空间中放置两只性 能相同麦克风的输入效果。本来通过两只性能相同、一定距离放置的麦克风才能获取的幅 度和相位差，通过对一只麦克风获取信号的非线性转换和分解同样可以获得。这些ZY1421 芯片外围非线性电路的设计，可以大大简化ZY1421芯片的应用设计。我们将此专利应用于 对讲机的电路中。只要在对讲机的麦克风和调制器之间插入本电路就可以使对讲机增加抑 噪功能。为了防止射频信号对语音信号的干扰，在该电路中还增添了单端麦克风输出转换 为平衡输出的电路利用差分技术有效地抑制射频对音频的干扰。只要在对讲机的麦克风和 调制芯片电路之间插入本实用新型的电路，可以有效的抑制环境噪音干扰，提高对讲机的 通话信噪比。即使在嘈杂的环境中，也能保证较高的通话质量。
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
图1是本实用新型的原理框图。图2是本实用新型中移相双端输出电路的电路实施例。图3是本实用新型中差分放大电路的电路实施例。图4是本实用新型中衰减控制模块电路的电路实施例。附图中，M是对讲机的麦克风，T是对讲机的调制芯片电路，1是移相双端输出电 路，2是差分放大电路，3是衰减控制模块电路，3A是取样放大电路，3B是检波电路，3C是直 流放大电路，3D是可变衰减电路，4是降噪核心芯片，K是开关转换电路，R1-R27是电阻， C1-C14是电容，Li、L2是电感，U1-U4是放大器，Dl是二极管，Ql是场效应管。
具体实施方式
参看图1，一种在对讲机中应用的环境噪声抑制电路，以上电路连接在对讲机的麦 克风M与对讲机的调制芯片电路T之间，结构中包括降噪核心芯片4、降噪核心芯片4外围 配套电路及电源供给电路，上述的外围配套电路的结构中包括移相双端输出电路1、差分放 大电路2、以及衰减控制模块电路3 ；麦克风M采集的音频信号经移相双端输出电路1处理 后输出两路相位差为180°的信号，经差分放大电路2放大后输出到衰减控制模块电路3， 衰减控制模块电路3输出两路音频信号至降噪核心芯片4的输入端，经降噪核心芯片4处 理后输出降噪音频信号至对讲机的调制芯片电路T的输入端。当噪声环境中存在的噪声不足以对通话质量造成影响时，环境噪声抑制电路不需 要被开启时，上述的外围配套电路中还设置有开关转换电路K，差分放大电路2输出的放 大信号或经降噪核心芯片4后输出的降噪音频信号借助开关转换电路K分别发送至对讲机 的调制芯片电路T的输入端，开关转换电路K的受控端接在调制芯片电路T的手动输出控 制端或指令输出控制端。上述的移相双端输出电路1中包括由电阻R3、R4第二电容C2组成的电源滤波电 路、由电感Li、L2第一电容Cl组成的低通滤波电路、以及配套电阻，麦克风M采集的音频 信号分别经第三电容C3、第四电容C4输出两路相位差为180°的音频信号。麦克风M由 VCC+, VCC-供电，电阻R3、R2第二电容C2组成了电源滤波器。Li、L2、Cl组成了音频信号 的低通滤波器。电阻R1、R2分别是平衡输出的负载电阻。并通过耦合第三电容C3、第四电 容C4输出到下一级。参看图3，上述的差分放大电路2中包括第一放大器U1、由电阻R9、RlO和第八电 容U8组成的偏置电路以及配套阻容元件，移相双端输出电路1输出的两路音频信号经隔离 第五电容C5、第六电容C6以及工作在差分状态的第一放大器Ul放大后输出放大信号分别 至衰减控制模块电路3和开关转换电路K的输入端。电路中，第一放大器Ul为差分工作状 态，电阻R9、R10、第八电容C8组成了第一放大器Ul的偏置电路，使第一放大器Ul可以在 单电源供电下工作。电阻R5、R6的比值可以改变第一放大器Ul的放大倍数。设置电阻R5 =R6、电阻R7 = R8可以保证两个输入端的输入阻抗相等。参看图4，上述的衰减控制模块电路3中包括由第二放大器U2和配套阻容元件组 成的取样放大电路3A、由二极管Dl和配套阻容元件组成的检波电路3B、由第三放大器U3和配套电阻组成的直流放大电路3C、以及由第四放大器U4、场效应管Ql和配套阻容元件组 成的可变衰减电路3D，差分放大电路2输出的放大信号经取样放大电路3A输出音频信号， 一路发送至可变衰减电路3D中的第四放大器U4的输入端，另一路经检波电路3B和直流放 大电路3C将音频信号转换为直流脉动信号、并处理后发送至可变衰减电路3D的场效应管 Ql的栅极，使场效应管Ql的内阻随音频输入信号的大小而变化，进而改变可变衰减电路3D 的衰减量，经第四放大器U4处理后的直接输出的音频信号、与经场效应管Ql调制处理后的 自适应衰减音频信号分别输出至降噪核心芯片4的输入端。在检波电路3B中，电阻R16为 限流电阻，电阻R17是检波负载，第十一电容Cll是滤波电容，二极管Dl是肖特基二极管， 由于它有很低的压差，所以该检波电路3B可以从幅度较低的音频信号检出直流电平。在可 变衰减电路3D中，第十二电容C12是隔直耦合电容，电阻R20、R24决定第四放大器U4的增 益，电阻R21是第四放大器U4的偏置电阻。场效应管Ql的栅极控制电压受控于语音和干 扰噪声信号的变化，在直流电压的控制下，可以改变其源、漏极之间的电阻，并与电阻R22、 R23、R26、R27组成了自适应的可变衰减器降噪核心芯片4接收来自由衰减控制模块电路3中的第四放大器U4直接输出的 音频信号和由自适应的可变衰减器输出的衰减音频信号，经过降噪核心芯片4的识别、处 理后，再通过开关转换电路K的选择发送至对讲机的调制芯片电路T的输入端。上述的降噪核心芯片4的型号是ZY1421。本实用新型在具体使用时，降噪核心芯片4是抑制环境噪声的关键器件；该芯片 的抑制噪声工作原理简述如下如果在空间两个点上放置两只性能相同的麦克风，这两只 麦克风的距离和被抑制干扰噪声的最高频率的1/4波长相当声音除从两只麦克风连线的 垂直方向传输外，其他任何方向传来的声音都不可能同时达到这两只麦克风，也就是说，两 只麦克风所接收到的同一个声源的信号的“时延”是不同的。众所周知，声音是纵波，那么 这两只麦克风所转换的同一个声源信号的相位、幅度都会有变化，这种变化是根据声源距 离麦克风的距离远近而不同。ZY1421芯片可以根据对两个麦克风转换来的同一个声源信号 进行即时分析，并能准确捕捉到距离麦克风较近声源的发出的声音信号，对其进行增强，而 对远声源发出的声音信号进行抑制。这种芯片可以有效地抑制远场的噪声；而增强近场的 语音。一般来讲，距离麦克风小于语音信号最低频率1/4波长的距离为近场；而大于语音最 低频率一个波长的距离为远场。远场的声音达到两只麦克风的相对距离变化小，而进场声 音达到两只麦克风的距离变化较大。这就使这两只麦克风对远场来的声音信号输出幅度变 化小，而对近场声音信号输出幅度变化大。ZY1421芯片就是根据这一规律来识别和抑制远 场噪声的，是本实用新型的关键所在。实际过程中，噪音还是存在的，而且人们的通话声音 也会有所降低，但是虽然通话声音降低了一点，但足以让人们能够听清；相反噪声虽然没有 完全消失，但是可以降到很低，有效地提高了语音的信噪比。因为对讲机是一个电子元器件高度集中、电路十分复杂、工作频率涵盖很宽的移 动手持通信设备。在这个设备中射频发射功率高达5至10瓦，射频辐射对低频器件的干扰、 以及发射模块的大工作电流，都会通过共用电池和地线，对调制前的弱小信号进行干扰。对 讲机的工作流程为语音通过麦克风转换为模拟信号再经过放大变为基带信号。频率合成 器决定了对讲机的工作频道。基带语音信号进入调制器变为高频调频波，再通过射频功放 模块进行功率放大，最后通过天线发射出去。在对讲机电路中，有效地防止射频辐射干扰是较难处理的技术问题。我们知道模拟信号的最前级是抑制辐射干扰和共用电源、地线带来 干扰的关键。由于抗噪对讲机在原来对讲机的麦克风和音频放大器或调制器之间加入了 ZY1421芯片及其外围电路，语音的传输路径比不抑制噪声时长了很多。也就是说，这样的电 路更容易受到射频辐射的干扰。因此，把传输线改为平衡输入是非常必要的。而移相双端 输出电路1、差分放大电路2都是为了有效地消除这些干扰而设置的。在实际应用中由于对讲机体积很小，安装两只麦克风不方便，若两只麦克风安装 不得当，还会影响到语音的频率，给语音带来失真。所以在实施方案上采用一只麦克风M。衰 减控制模块电路3的设置，可以保证ZY1421芯片在一只麦克风M输入的情况下正常工作。 根据这一规律我们可以把一只麦克风的输出人为分成两路，其中一路通过一个自 控可变衰减器自动改变其输出大小。控制信号由麦克风转换的电信号经取样放大、检波所 得。这两路输出的声音电信号，在近场语音信号的控制下使麦克风两路输出有较大的相位 幅度差，而在远场噪声信号控制下麦克风的两路输出有较小的相位幅度差。这两路信号和 在空间不同位置放两只性能相同的麦克风的输出相当。这就达到了用一只麦克风取代两只 麦克风的作用，并且也满足了 ZY1421芯片的信号输入条件。
权利要求一种在对讲机中应用的环境噪声抑制电路，以上电路连接在对讲机的麦克风(M)与对讲机的调制芯片电路(T)之间，结构中包括降噪核心芯片(4)、降噪核心芯片(4)外围配套电路及电源供给电路，其特征在于所述的外围配套电路的结构中包括移相双端输出电路(1)、差分放大电路(2)、以及衰减控制模块电路(3)；麦克风(M)采集的音频信号经移相双端输出电路(1)处理后输出两路相位差为180°的信号，经差分放大电路(2)放大后输出到衰减控制模块电路(3)，衰减控制模块电路(3)输出两路音频信号至降噪核心芯片(4)的输入端，经降噪核心芯片(4)处理后输出降噪音频信号至对讲机的调制芯片电路(T)的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种在对讲机中应用的环境噪声抑制电路，其特征在于所 述的外围配套电路中还设置有开关转换电路(K)，差分放大电路(2)输出的放大信号或经 降噪核心芯片(4)后输出的降噪音频信号借助开关转换电路(K)分别发送至对讲机的调制 芯片电路(T)的输入端，开关转换电路(K)的受控触发端接在对讲机的调制芯片电路(T) 输出控制端。
3.根据权利要求1所述的一种在对讲机中应用的环境噪声抑制电路，其特征在于所 述的移相双端输出电路(1)中包括由电阻(R3、R4)第二电容(C2)组成的电源滤波电路、由 第一电感(Li)、第二电感(L2)、第一电容(Cl)组成的低通滤波电路、以及配套电阻，麦克风 (M)采集的音频信号分别经第三电容(C3)、第四电容(C4)输出两路相位差为180°的音频信号。
4.根据权利要求2所述的一种在对讲机中应用的环境噪声抑制电路，其特征在于所 述的差分放大电路(2)中包括第一放大器(Ul)、由电阻(R9、R10)和第八电容(C8)组成的 偏置电路以及配套阻容元件，移相双端输出电路(1)输出的两路音频信号经隔置第五电容 (C5)、第六电容(C6)以及工作在差分状态的第一放大器(Ul)放大后输出放大信号分别至 衰减控制模块电路(3)和开关转换电路(K)的输入端。
5.根据权利要求1所述的一种在对讲机中应用的环境噪声抑制电路，其特征在于所 述的衰减控制模块电路(3)中包括由第二放大器(U2)和配套阻容元件组成的取样放大电 路(3A)、由二极管(Dl)和配套阻容元件组成的检波电路(3B)、由第三放大器(U3)和配套 电阻组成的直流放大电路(3C)、以及由放大器(U4)、场效应管(Ql)和配套阻容元件组成 的可变衰减电路(3D)，差分放大电路(2)输出的放大信号经取样放大电路(3A)输出音频 信号，一路发送至可变衰减电路(3D)中的第四放大器(U4)的输入端，另一路经检波电路 (3B)和直流放大电路(3C)将音频信号转换为直流脉动信号、并处理后发送至可变衰减电 路(3D)的场效应管(Ql)的栅极，经第四放大器(U4)处理后的直接输出的音频信号、与经 场效应管(Ql)调制处理后的自适应衰减音频信号分别输出至降噪核心芯片(4)的输入端。
6.根据权利要求2所述的一种在对讲机中应用的环境噪声抑制电路，其特征在于所 述的降噪核心芯片(4)的型号是ZY1421。专利摘要一种在对讲机中应用的环境噪声抑制电路，解决双方在使用对讲机通话的过程中，避免由于环境噪声干扰使双方的通话信噪比下降的技术问题，采用的技术方案是，以上电路连接在对讲机的麦克风与对讲机的调制芯片电路之间，结构中包括降噪核心芯片、降噪核心芯片外围配套电路及电源供给电路，上述的外围配套电路的结构中包括麦克风的单端到平衡的转换电路、差分放大电路、以及衰减控制模块电路。可以有效抑制环境噪声干扰，即使在嘈杂的环境噪声中使用，也能保证较高的通话质量。
文档编号H04M1/19GK201766632SQ20102021837
公开日2011年3月16日 申请日期2010年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者徐忠义, 徐海波 申请人:深圳市中资源科技发展有限公司