CN203243508U - 一种无线啸叫抑制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无线啸叫抑制装置，包括：两路话筒/线路信号输入电路，A/D及D/A转换电路，核心处理模块，音量及音调处理电路，两声道LPF输出电路；核心处理模块包括控制模块及与其连接的WIFI模块；A/D及D/A转换电路同时与两路话筒/线路信号输入电路、核心处理模块和音量及音调处理电路连接；音量及音调处理电路将来自A/D及D/A转换电路的模拟音频信号处理后输出至两声道LPF输出电路进行播放。本实用新型可确保低噪声和高质量的声音；采用双通道独立的信号调整方式，2个通道既是独立的，也可根据需要同步调整；实现了无线WIFI功能，可利用智能终端实时监测本装置的工作状态，并可在智能终端上分析显示其频谱状况。

Description

一种无线啸叫抑制装置

技术领域

本实用新型涉及扩声***领域，尤其涉及一种应用于扩声***的无线啸叫抑制装置。 

背景技术

随着信息时代的来临，及文化发展的现状，专业的或业余的文艺演出越来越多，人们对声音的要求越来越高，特别是在专业舞台音响及KTV行业等等，都对发声***提出了更高的要求，在对发声***提出更高的要求同时，对发声的产品也提出了更高的要求。无论是上万人的大型体育场，还是家庭自娱的卡拉OK，只要是有话筒拾音的音响***，就必然存在回声啸叫的问题。在各种场合的扩声工作中，音箱出现正反馈啸叫声是最令人头痛的。啸叫声的出现，轻者破坏现场气氛，影响演出效果，严重的可能会损坏昂贵的音响器材。因此，控制啸叫声一直是扩声工作中非常关键的环节。通常的解决办法是根据声场特点，改善声场条件，选择合适的话筒，调整音箱和话筒的摆放位置。此外，还有两种方法：一种是用多段均衡器衰减反馈频率，这需要有经验的音响师找准啸叫频率并降低该频率的电平，缺点是会损失一些不该丢失的音频成分；另一种是采用移频器抑制啸叫，原理是将自然声源的原始频率改变，使音箱在重放时产生频率差，从而抑制啸叫，但使用移频器对音色的影响很大，甚至能让听众听出与现场声的差异。 

话筒拾音的啸叫现象，实际上是扩声***中扬声器的声场反馈到传声器上，当其反馈系数大于1时会产生自激振荡。实际上，反馈系数即使不大于1，只要接近于1时，扩声***就会出现如下的问题：      1.由于扩音声场进入话筒时，有一定的延时效应，声场与直达声之间的叠加，会产生明显的梳状滤波。此效应在反馈系数接近1时（即***音量开大到接近啸叫）尤其明显，其表现为扩音声场比原声场的音感狭窄。       

 [0004] 2.扬声器声场的延时反馈，会使整个***形成一连串的延时回声，并且这种回声将加重梳状滤波效应，产生明显畸变的混响拖尾，这就是人们所说的“啸叫”。     

扩声***的最大不自激放音响度，称为传声增益。我们要做的也就是在***不自激的前提下，提高扩音响度，达到此目的，比较有效的方法有调整话筒、移频、调相、延时以及频率均衡等五种。 

因此，如何解决好现场的啸叫问题，一直是扩声工作中的难题。而啸叫抑制器的出现，很好地解决了这个问题。它能够较好地保持原始声场的音频特性，对于前面所说的两种抑制啸叫的方法，应该说是一个很大的进步。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种无线啸叫抑制装置，有效解决扩声***中的啸叫问题。 

本实用新型的另一目的在于提供一种无线啸叫抑制装置，实现与智能终端的音频信号的无线传输功能，进而实现智能终端对本装置的无线操作控制功能。 

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。 

一种无线啸叫抑制装置，包括：1路话筒/线路信号输入电路，2路话筒/线路信号输入电路， A/D及D/A转换电路，核心处理模块，音量及音调处理电路，音频1声道LPF输出电路，音频2声道LPF输出电路； 

所述核心处理模块包括：控制模块，以及由控制模块分别控制连接的数字音频接口、电源管理电路、WIFI模块、以太网扩展接口模块、RAM内存单元、程序存储单元；所述WIFI模块与外界的智能终端无线连接，核心处理模块通过无线网络接收智能终端下发的操作控制指令、上传音频数据和/或状态信息至智能终端；

所述1路话筒/线路信号输入电路和2路话筒/线路信号输入电路分别与A/D及D/A转换电路连接，两路话筒/线路信号输入电路的模拟音频信号经A/D及D/A转换电路输出到核心处理模块；

所述A/D及D/A转换电路同时与核心处理模块和音量及音调处理电路连接，将经核心处理模块进行DSP数据处理后返回的数字音频信号转换为模拟音频信号后传输给音量及音调处理电路；

所述音量及音调处理电路将来自A/D及D/A转换电路的模拟音频信号进行音量及音调处理后输出至音频1声道LPF输出电路和音频2声道LPF输出电路进行播放。

上述装置还包括相互连接的电源输入电路和电源管理电路。 

其中，所述控制模块包括控制子***、ARM子***、DSP子***以及******资源。 

其中，所述******资源包括：DMA、音视频端口、串行接口、LCD控制接口、通用并行端口、128KB RAM、定时器、USB控制器、SATA接口、10/100M b/s EMAC、MDIO接口、Flash与MDDR接口。 

其中，所述核心处理模块还包括加密模块，该加密模块与控制模块连接。 

其中，所述1路话筒/线路信号输入电路/2路话筒/线路信号输入电路有两组输入，包括卡侬和咪唑。 

其中，所述A/D及D/A转换电路采用AK4620芯片。 

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于。 

1）本实用新型采用高品质的A/D及D/A转换电路，其取样频率为44.1kHz，分辨率为24 bit，可确保低噪声和高质量的声音。 

2）本实用新型采用双通道独立的信号调整方式，可分别应用于同一音响***的不同部分，2个通道既是独立的，也可根据需要同步调整。 

3）自动啸叫检测能够自动在15个位置设置滤波器，在5个特殊位置的滤波可以用于动态操作。动态操作指在啸叫检测的同时建立滤波器，适用于控制突然产生的啸叫，如舞台上话筒位置的移动而产生的啸叫。 

4）可储存20个用户程序，方便以后直接调用，并可串接在调音台与功放之间，用于整个专业音箱***的啸叫抑制。 

5）实现了无线WIFI音频传输功能，无线音频信号传输具有以下优点：支持多速率传输，即在不影响音乐播放质量的情况下，在不同的无线环境自动切换数据传输速率；支持智能操作终端与本装置间的双向无线传输操作，即支持音频文件接收和音频编码发射；最高支持高保真192K采样频率的数据音频；支持多种音频格式，能对多种数音频文件（如mp3、wav、wma、aac、flac、ape）进行编解码；支持多种人机接口，如键盘、LCD显示器、触摸屏等；支持SymbianOS、WindowsCE以及Linux操作***，即方便软件移植。 

6）实现了无线WIFI操作控制功能。通过在平板电脑等智能操作终端安装自主设计的程序软件，可实现无线操作控制本装置。同时因为具备音频信号传输功能，可实现在智能操作终端实时跟踪显示各种操作控制状态。如可在智能操作终端方便在看到啸叫抑制频率点及整个频谱显示，便于操作人员分析控制，操作方便，显示直观，具人性化。 

附图说明

图1为本实用新型实施例中无线啸叫抑制装置的原理框图； 

图2为本实用新型实施例中无线啸叫抑制装置的话筒/线路信号输入电路的电路原理图；

图3为本实用新型实施例中无线啸叫抑制装置的A/D及D/A转换电路的电路原理图；

图4为本实用新型实施例中无线啸叫抑制装置的核心处理模块的功能架构图； 

图5为本实用新型实施例中无线啸叫抑制装置的核心处理模块中控制模块的内部框图；

图6为本实用新型实施例中无线啸叫抑制装置的音量及音调处理电路的电路原理图；

图7为本实用新型实施例中无线啸叫抑制装置的LPF输出电路的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型所提出的无线啸叫抑制器采用取样频率为44.1kHz，分辨率为24 bit的A/D、D/A转换器。模拟信号首先转换成数字信号，然后进行DSP处理，输出前再转换成模拟信号，高品质的转换器确保低噪声和高质量的声音。双通道独立的信号调整方式，可分别应用于同一音响***的不同部分，2个通道既是独立的，也可根据需要同步调整。 

自动啸叫检测能够自动在15个位置设置滤波器，在5个特殊位置的滤波可以用于动态操作。动态操作指在啸叫检测的同时建立滤波器，适用于控制突然产生的啸叫，如舞台上话筒位置的移动而产生的啸叫。该机通过无线WIFI控制，操作方便、灵活，调整状态时，所对应的静态或动态的功能状态，被检测到的啸叫点、滤波器设置状态以及频谱显示等都会清晰的显示在智能操作终端（平板电脑、智能手机等）的显示屏上，令使用者一目了然。可储存20个用户程序，方便以后直接调用，并可串接在调音台与功放之间，用于整个专业音箱***的啸叫抑制。 

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

请参阅图1，本实施例数字啸叫抑制器主要包括1路话筒/线路信号输入电路1，2路话筒/线路信号输入电路2，A/D及D/A转换电路3，核心处理模块，USB输入、OTG电源管理电路8，音调处理电路9，音频1声道LPF输出电路10，音频2声道LPF输出电路11，电源管理电路12，电源输入电路13。核心处理模块主要由WIFI模块4，以太网扩展接口模块5，DSP及ARM处理电路6，存储***电路7组成。DSP及ARM处理电路6与WIFI模块4，以太网扩展接口模块5，存储***电路7分别控制连接。 

1路话筒/线路信号输入电路1和2路话筒/线路信号输入电路2的输出端分别连接至A/D及D/A转换电路3的输入端，A/D及D/A转换电路3同时与核心处理模块、音调处理电路9分别连接，音调处理电路9的输出端连接至音频1声道LPF输出电路10和音频2声道LPF输出电路11。 

下面将对各个功能单元进行分别描述。 

（一）话筒/线路信号输入电路的电路原理图如图2所示，为两路两组输入，每路包括卡侬和咪唑输入，模拟音频信号从卡侬（咪唑）输入经过电阻R3、R4、R21、R22电阻到耦合电容C3、C4、C11、C12到三极管的Q1、Q2、Q3、Q4，然后到运算放大器U1、U2，组成差分前置信号放大。信号分别从U1、U2的第1脚和第7脚输出经过电阻R17、R18、R35、R36至A/D及D/A转换电路3的音频转换模块U3的2脚、3脚、4脚、5脚。 

（二）A/D及D/A转换电路3的电路原理图如图3所示，采用AKM公司芯片AK4620，ADC时频响0-20.25kHz，误差±0.005dB,S(N+D)动态时90dB，静态时100dB，SN动态时110dB，静态时113dB（A计权），输入PGA时0—+18dB。DAC时S(N+D) 100dB，SN：115dB,采样率支持32kHz 、44.1kHz、48kHz，电源供电为模拟直流5V；数字为3V-3.6V和5V温度为-10—+70℃等特性。 

通过音频转换模块U3的ADC转换为模拟信号后从音频转换模块U3的第13脚到核心处理模块（DSP+ARM），进行DSP数据处理，已完成啸叫抑制等功能，同时本设置和操作控制终端（智能手机、平板电脑等）的双向无线传输和控制也是在该核心处理模块完成的。 

（三）核心处理模块的架构如图4所示，包括：控制模块，以及与控制模块分别连接的数字音频接口、电源管理电路、WIFI模块4、以太网扩展接口模块5、程序存储单元7、RAM内存单元、加密模块。核心处理模块内部框图如5图所示。 

WIFI模块4用于将其接收到的射频信号转换为基带信号，并将该基带信号传输到控制模块，在该模块与控制模块的连接上采用高速的SDIO(Secure Digital Input and Output Card)接口，SDIO是在SD标准上定义的一种外设接口，SDIO的信号传输模式有SPI、1-bit、4-bit三种，其中4-bit模式速度最快，本电路采用4-bit模式，以满足高保真音频传输的高速要求。该射频模块内包括WIFI模块和IEEE 802.11b/g/n协议；发射功率为+12.5dBm ~ +20dBm、接收灵敏度-89dBm ~ -73dBm。 

控制模块包括控制子***、DSP+ARM处理电路6以及******资源。******资源可包括：DMA、音视频端口、串行接口、LCD控制接口、通用并行端口、128KB RAM、定时器、USB控制器、SATA接口、10/100M b/s EMAC、MDIO接口、Flash与MDDR接口。控制模块用于对接收到基带信号进行处理，并将处理结果通过数字音频接口传输到音频数模转换IC U3。音频数模转换模块IC U3用于将接收到的数字音频信号转换为模拟音频信号经播放设备进行音乐播放，控制模块还用于接收音频转换模块U3传输过来的数字音频信号，并对该数字音频信号进行解析处理后转换为基带信号传输到射频模块进行调制后，以一定协议的数据格式通过WIFI无线网络传送给智能终端（智能手机、笔记本电脑、平板电脑iPad等），智能终端记录下该音频数据，还可以实现音频的录音功能。 

（四）音量及音调处理电路9的电路原理图如图6所示。从音频转换模块U3输出模拟音频信号,经过芯片U4组成的低通网络缓冲后，到音量及音调处理芯片U5。音量及音调处理芯片U5是个高性能的音量及音调调节等功能的芯片，其特性为：U5将输入选择、音质控制器、电子音量调节器的模拟音频块集成在单个芯片上，可在双通道音频***设备上实现完美的音质。 此前的单电源型产品将选择器、音质控制器以及电子音量的模拟音频块集成到单个芯上，均需要基准电位。但是，如采用单电源型音量调节器，则音乐信号是以电位作为标准的，因而电位的变化将会导致音质劣化。因此，为了获得高品质的音质，音频设备生产商将双电源的单功能IC与分立元件运算放大器进行组合，将变化较少的GND电位作为基准电位使用。U5的输出噪声电压仅为-117dBVtyp. (1.41μVrms) ，失真率仅为0.0015%typ. (Vin=2Vrms, VOL=0dB)，性能卓越，可获得完美的音质。U5还采用双电源(±4.5～±7.5V)电路设计，可减少基准电位变化造成的音质劣化，从而可重现高品位的音质。此外，与传统的单功能IC与分立元件运算放大器组合而成的电路结构相比，U5的封装面积减少了一半以上，同时，还有助于降低产品成本。 

音量及音调处理芯片U5具有以下特点 : 

1.出色的音频特性带来完美音质:低输出噪声电压-117dBVtyp. (1.41μVrms)、低失真率 0.0015%typ. (Vin=2Vrms, VOL=0dB) ；

2.采用通用总线设计，可减轻设计负担；

3.可在较大范围内进行细微的音量设置(+31.5～-95dB/0.5dBstep, Mute)。

（五）LPF输出电路的电路原理图如图7所示。从音调及音量处理芯片U5的第8脚、第25脚经过耦合电容C52、C61和电阻R60、R64、R74、R78的电阻到U6、U7缓冲及倒相后，分别从U6、U7的第1脚和第7脚输出，经过电阻R68、R69、R82、R83电阻后，到耦合电容C57、C58、C66、C67到继电器JZ1的2脚和6脚至JK3、JK4。继电器及静音电路，当机器在开机时，电压经过R94电阻降压后经过二极管D2整流和C73电容滤波充电和R95电阻分压，当在开机瞬间在给C73电容充电时，继电器断开，不吸合，在主声道输出无直流冲击声，CPU同时发出一个低电位经过R90电阻到Q7三极管使其截止，Q8三极管截止， Q9三极管截止，继电器无法吸合，避免了在开机时的直流冲击；当CPU发出高电位时，电压经过R90电阻到Q7三极管使其导通，Q8三极管导通， Q9三极管导通，继电器吸合。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种无线啸叫抑制装置，其特征在于，该装置包括：1路话筒/线路信号输入电路，2路话筒/线路信号输入电路， A/D及D/A转换电路，核心处理模块，音量及音调处理电路，音频1声道LPF输出电路，音频2声道LPF输出电路；

所述核心处理模块包括：控制模块，以及由控制模块分别控制连接的数字音频接口、电源管理电路、WIFI模块、以太网扩展接口模块、RAM内存单元、程序存储单元；所述WIFI模块与外界的智能终端无线连接，核心处理模块通过无线网络接收智能终端下发的操作控制指令、上传音频数据和/或状态信息至智能终端；

所述1路话筒/线路信号输入电路和2路话筒/线路信号输入电路分别与A/D及D/A转换电路连接，两路话筒/线路信号输入电路的模拟音频信号经A/D及D/A转换电路输出到核心处理模块；

所述A/D及D/A转换电路同时与核心处理模块和音量及音调处理电路连接，将经核心处理模块进行DSP数据处理后返回的数字音频信号转换为模拟音频信号后传输给音量及音调处理电路；

所述音量及音调处理电路将来自A/D及D/A转换电路的模拟音频信号进行音量及音调处理后输出至音频1声道LPF输出电路和音频2声道LPF输出电路进行播放。

2.如权利要求1所述的无线啸叫抑制装置，其特征在于，该装置还包括相互连接的电源输入电路和电源管理电路。

3.如权利要求2所述的无线啸叫抑制装置，其特征在于，所述控制模块包括控制子***、ARM子***、DSP子***以及******资源。

4.如权利要求3所述的无线啸叫抑制装置，其特征在于，所述******资源包括：DMA、音视频端口、串行接口、LCD控制接口、通用并行端口、128KB RAM、定时器、USB控制器、SATA接口、10/100M b/s EMAC、MDIO接口、Flash与MDDR接口。

5.如权利要求3所述的无线啸叫抑制装置，其特征在于，所述核心处理模块还包括加密模块，该加密模块与控制模块连接。

6.如权利要求1所述的无线啸叫抑制装置，其特征在于，所述1路话筒/线路信号输入电路/2路话筒/线路信号输入电路有两组输入，包括卡侬和咪唑。

7.如权利要求1所述的无线啸叫抑制装置，其特征在于，所述A/D及D/A转换电路采用AK4620芯片。

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