專利名稱：音頻通信系統(tǒng)、音頻發(fā)射機和音頻接收機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及微電子領域，尤其涉及一種音頻通信系統(tǒng)、音頻發(fā)射機和音頻接收機。
背景技術：
如圖IA所示，為現(xiàn)有技術中一種無線麥克風發(fā)射機的結構示意圖，包括麥克風11、第一放大器12、模擬壓控振蕩器13和發(fā)射天線1 4,麥克風11輸出的模擬音頻信號經第一放大器12放大，放大后的模擬音頻電壓信號經模擬壓控振蕩器13轉化為模擬調頻信號，該模擬調頻信號經發(fā)射天線14發(fā)射出去。如圖IB所示，為現(xiàn)有技術中一種無線麥克風接收機的結構示意圖，可以包括接收天線15、第二放大器16、混頻器19、模擬解調器17和播放器18，接收天線15接收模擬調頻信號，第二放大器16放大該模擬調頻信號，混頻器19將該模擬調頻信號下變頻到固定的中頻，模擬解調器17對變頻后的模擬調頻信號進行解調得到模擬音頻信號，播放器18將解調后的模擬音頻信號轉化為聲音。在圖IA和圖IB所示發(fā)射接收系統(tǒng)中，系統(tǒng)的信噪比受限于發(fā)射機的調頻部分，而作為發(fā)射機的調頻部分的壓控振蕩器的信噪比比較低，一般在70dB以下，從而使得該發(fā)射接收系統(tǒng)的信噪比較差。為了改善圖IA和圖IB所示發(fā)射接收系統(tǒng)的信噪比，在圖IA和圖IB所示發(fā)射接收系統(tǒng)中采用了音頻壓擴技術。音頻壓擴技術是在發(fā)射端將所傳輸的音頻信號的動態(tài)范圍進行有效地壓縮后再傳輸，在接收端再對接收的音頻信號的動態(tài)范圍進行擴展；在發(fā)射端，不但壓縮音頻信號，并且還壓縮額外的噪聲；而在接收端，在擴展音頻信號的同時減少額外的噪聲；采用此技術可以產生更加清晰的話音，使得在嘈雜的環(huán)境中仍能保持暢通的聯(lián)系，很具有實用價值。如圖2A所示，為現(xiàn)有技術中另一種無線麥克風發(fā)射機的結構示意圖，在圖IA所示結構示意圖的基礎上增加了模擬壓縮器21，連接在第一放大器12和模擬壓控振蕩器13之間，模擬壓縮器21包括第一可變增益放大器211和第一全波整流器212，第一可變增益放大器211的輸入端與第一放大器12連接,第一可變增益放大器211的輸出端與模擬壓控振蕩器13連接,第一全波整流器212的輸入端與第一可變增益放大器211的輸出端連接,第一全波整流器212的輸出端與第一可變增益放大器211的輸入端連接，模擬壓縮器21對放大后的模擬音頻信號進行壓縮。如圖2B所示，為現(xiàn)有技術中另一種無線麥克風接收機的結構示意圖，在圖IB所示結構意圖的基礎上增加了模擬擴展器22，連接在模擬解調器17和播放器18之間，模擬擴展器22包括第二可變增益放大器221和第二全波整流器222，第二可變增益放大器221的輸入端與模擬解調器17連接，第二可變增益放大器221的輸出端與播放器18連接，第二全波整流器222的輸入端與模擬解調器17連接，第二全波整流器222的輸出端與第二可變增益放大器221的輸入端連接，模擬擴展器22對解調后的模擬音頻信號進行擴展。其中，由于模擬壓縮器21放大弱信號的能力大于放大強信號的能力，所以模擬壓縮器21壓縮了信號的動態(tài)范圍，降低了對無線通信信道的信噪比要求。模擬擴展器22與模擬壓縮器21的作用相反，模擬擴展器22將被壓縮信號恢復到原動態(tài)范圍。[0005]但是，圖2A和圖2B所示發(fā)射接收系統(tǒng)存在如下缺陷模擬壓縮器和模擬擴展器的線性度較差；另外，模擬壓縮器和模擬擴展器主要采用雙級型工藝集成電路和分立元件制造，因此模擬壓縮器與模擬擴展器的匹配度較差，音頻信號經過壓縮器和擴展器產生了失真。
實用新型內容本實用新型提供一種音頻通信系統(tǒng)、音頻發(fā)射機和音頻接收機，用以實現(xiàn)提高壓擴器的線性度，同時使得發(fā)射端的壓縮器與接收端的擴展器得到更好的匹配。本實用新型提供一種音頻發(fā)射機，包括模擬數字轉換器，用于將模擬音頻信號轉換為數字音頻信號； 數字壓縮器，用于壓縮所述數字音頻信號的動態(tài)范圍；數字調制器，用于將壓縮后的數字音頻信號調制為無線通信信號。本實用新型還提供一種音頻接收機，包括數字解調器，用于將所述無線通信信號解調為數字音頻信號；數字擴展器，用于擴展所述數字音頻信號的動態(tài)范圍；數字模擬轉換器，用于將擴展后的數字音頻信號轉換為模擬音頻信號。本實用新型還提供一種音頻通信系統(tǒng)，包括音頻發(fā)射機，用于將模擬音頻信號轉換為數字音頻信號，在壓縮器中壓縮所述數字音頻信號的動態(tài)范圍，將壓縮后的數字音頻信號調制為無線通信信號；音頻接收機，用于將所述無線通信信號解調為數字音頻信號，在擴展器中擴展所述數字音頻信號的動態(tài)范圍，將擴展后的數字音頻信號轉換為模擬音頻信號。本實用新型采用了數字壓擴器，由于數字處理較模擬處理的精度高，所以壓擴器的線性度得到了大幅度地提高，另外，由于數字化處理較模擬處理不受制造工藝的影響，所以使得發(fā)射端的壓縮器和接收端的擴展器獲得更好的匹配。
圖IA為現(xiàn)有技術中一種無線麥克風發(fā)射機的結構示意圖；圖IB為現(xiàn)有技術中一種無線麥克風接收機的結構示意圖；圖2A為現(xiàn)有技術中另一種無線麥克風發(fā)射機的結構示意圖；圖2B為現(xiàn)有技術中另一種無線麥克風接收機的結構示意圖；圖3為本實用新型音頻通信系統(tǒng)實施例的結構示意圖；圖4為本實用新型音頻發(fā)射機實施例的結構示意圖；圖5為本實用新型音頻發(fā)射機實施例中數字壓縮器的工作原理示意圖；圖6為本實用新型音頻接收機實施例的結構示意圖；圖7為本實用新型音頻接收機實施例中數字擴展器的工作原理示意圖。
具體實施方式
下面結合說明書附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的描述。如圖3所示，為本實用新型音頻通信系統(tǒng)實施例的結構示意圖，可以包括音頻發(fā)射機31和音頻接收機32，音頻接收機32與音頻發(fā)射機31通過無線電波空中鏈路連接。音頻發(fā)射機31將模擬音頻信號轉換為數字音頻信號，在壓縮器中壓縮數字音頻信號的動態(tài)范圍，將壓縮后的數字音頻信號調制為無線通信信號。音頻接收機32將無線通信信號解調為數字音頻信號，在擴展器中擴展數字音頻信號的動態(tài)范圍，將擴展后的數字音頻信號轉換為模擬音頻信號，將模擬音頻信號轉換為
聲音信息。在本實施例中，音頻發(fā)射機31中的壓縮器和音頻接收機32中的擴展器均采用了數字處理，由于數字處理較模擬處理的精度高，所以壓擴器的線性度得到了大幅度地提高，另外，數字化處理較模擬處理不受制造工藝的影響，所以使得發(fā)射端的壓縮器和接收端的擴展器得到更好的匹配。如圖4所示，為本實用新型用于發(fā)射音頻信號的設備實施例的結構示意圖，可以 包括模擬數字轉換器41、數字壓縮器42和數字調制器43，數字壓縮器42與模擬數字轉換器41連接，數字調制器43與數字壓縮器42連接，模擬數字轉換器41、數字壓縮器42和數字調制器43集成在一個集成電路中。其中，模擬數字轉換器41用于將模擬音頻信號轉換為數字音頻信號；數字壓縮器42用于壓縮數字音頻信號的動態(tài)范圍；數字調制器43用于將壓縮后的數字音頻信號調制為無線通信信號，可選地，該無線通信信號具體可以為調頻信號或調幅信號，優(yōu)選地，數字調制器43具體可以為數字壓控振蕩器。該無線通信信號可以通過發(fā)射天線14發(fā)射出去。在本實施例中，模擬數字轉換器41將該模擬音頻信號轉換為數字音頻信號，然后，數字壓縮器42用于壓縮該數字音頻信號的動態(tài)范圍，數字調制器43再將壓縮后的數字音頻信號調制為無線通信信號，本實施例采用了數字壓縮器，由于數字處理較模擬處理的精度高，所以壓擴器的線性度得到了大幅度地提高，另外，由于數字化處理較模擬處理不受制造工藝的影響，所以使得發(fā)射端的壓縮器和接收端的擴展器獲得更好的匹配。進一步地，在本實施例中，模擬音頻信號可以通過聲音傳感器40將聲音信息轉換為模擬音頻信號。優(yōu)選地，聲音傳感器40可以為麥克風。進一步地，再參見圖4所示示意圖，數字壓縮器42可以包括第一數字可變增益放大器421和第一數字整流器422 ;第一數字可變增益放大器421連接在模擬數字轉換器41和數字調制器43之間；第一數字整流器422的一端與第一數字可變增益放大器421連接，另一端連接在第一數字可變增益放大器421和數字調制器43之間。其中，第一數字可變增益放大器421用于根據預設增益，放大數字音頻信號。第一數字整流器422用于對放大后的數字音頻信號進行整流處理。第一數字可變增益放大器421還用于根據整流處理后的數字音頻信號，控制預設增益。下面通過具體實例說明數字壓縮器的原理。如圖5所示，為本實用新型用于發(fā)射音頻信號的設備實施例中數字壓縮器的工作原理示意圖，假設數字壓縮器的輸入信號的幅度為Ain，輸出信號的幅度為Atjut,數字壓縮器的增益為G，滿足如下關系Aout = AinXG另外，通過調整第一數字整流器422，使得如下關系式成立
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j^out[0043]由上述兩式可以推導出Aout=^An由上式可以看出，經過動態(tài)范圍壓縮后，音頻信號的動態(tài)范圍被壓縮為原動態(tài)范圍的-，例如高達IlOdB動態(tài)范圍的音頻信號被壓縮至55dB動態(tài)范圍，可以經過信噪比為
60dB的FM信道傳輸，從而實現(xiàn)了高動態(tài)范圍的音頻信號在低信噪比信道的傳輸。另外，在本實施例中，優(yōu)選地，數字壓縮器42可以為基于CMOS工藝的數字壓縮器，成本低而且便于集成。如圖6所示，為本實用新型音頻接收機實施例的結構示意圖，可以包括數字解調器61、數字擴展器62、和數字模擬轉換器63。數字擴展器62與數字解調器61連接，數字 模擬轉換器63與數字擴展器62連接，數字解調器61、數字擴展器62和數字模擬轉換器63集成在Iv集成電路中。在本實施例中，數字解調器61用于將無線通信信號解調為數字音頻信號；數字擴展器62用于擴展數字音頻信號的動態(tài)范圍；數字模擬轉換器63用于將擴展后的數字音頻信號轉換為模擬音頻信號。該無線通信信號可以通過接收天線15接收后再發(fā)送給本接收機。數字模擬轉換器63輸出的模擬音頻信號可以通過播放器18轉換為聲音信息進行播放。在本實施例中，數字解調器61將無線通信信號解調為數字音頻信號，然后，數字擴展器62擴展數字音頻信號的動態(tài)范圍，數字模擬轉換器63再將擴展后的數字音頻信號轉換為模擬音頻信號，本實施例采用了數字擴展器，由于數字處理較模擬處理的精度高，所以壓擴器的線性度得到了大幅度地提高，另外，由于數字化處理較模擬處理不受制造工藝的影響，所以使得發(fā)射端的壓縮器和接收端的擴展器獲得更好的匹配。近一步地，在再參見圖5所示結構示意圖，數字擴展器62可以包括第二數字可變增益放大器621和第二數字整流器622 ;第二數字可變增益放大器621連接在數字解調器和數字模擬轉換器之間；第二數字整流器622 —端與第二數字可變增益放大器連接，另一端連接在第二數字可變增益放大器和數字解調器61之間。第二數字可變增益放大器621用于根據預設增益，放大數字音頻信號；第二數字整流器622用于對解調得到的數字音頻信號進行整流處理；第二數字可變增益放大器621還用于根據整流處理后的數字音頻信號，控制預設增益。下面通過具體實例說明數字擴展器的工作原理。如圖7所示，為本實用新型音頻接收機實施例中數字擴展器的工作原理示意圖，假設數字擴展器的輸入信號的幅度為Ain，輸出信號的幅度為Arat,數字壓縮器的增益為G，滿足如下關系式Aout = AinXG通過調整第二數字整流器622，使得如下關系式成立G = Ain由上述兩式可以推導出Aout = Ain2由上式可以看出，經過動態(tài)范圍擴展后，音頻信號的動態(tài)范圍被擴展為原動態(tài)范圍的2倍，例如55dB動態(tài)范圍的音頻信號被擴展至llOdB。另外，在本實施例中，優(yōu)選地，數字擴展器62可以為基于CMOS工藝的數字擴展器，價格便宜而且便于集成。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本實 用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍。
權利要求1.一種音頻發(fā)射機，其特征在于，包括 模擬數字轉換器，用于將模擬音頻信號轉換為數字音頻信號； 數字壓縮器，用于壓縮所述數字音頻信號的動態(tài)范圍； 數字調制器，用于將壓縮后的數字音頻信號調制為無線通信信號； 所述模擬數字轉換器、所述數字壓縮器和所述數字調制器集成在一個集成電路中。
2.根據權利要求I所述的音頻發(fā)射機，其特征在于，所述數字壓縮器包括 第一數字可變增益放大器，連接在所述模擬數字轉換器和所述數字調制器之間，用于根據預設增益，放大所述數字音頻信號； 第一數字整流器，一端與所述第一數字可變增益放大器連接，另一端連接在所述第一數字可變增益放大器和所述數字調制器之間，用于對放大后的數字音頻信號進行整流處理； 所述第一數字可變增益放大器還用于根據整流處理后的數字音頻信號，控制所述預設增益。
3.根據權利要求I或2所述的音頻發(fā)射機，其特征在于，所述數字壓縮器為基于CMOS工藝的數字壓縮器。
4.一種音頻接收機，其特征在于，包括 數字解調器，用于將所述無線通信信號解調為數字音頻信號； 數字擴展器，用于擴展所述數字音頻信號的動態(tài)范圍； 數字模擬轉換器，用于將擴展后的數字音頻信號轉換為模擬音頻信號； 所述數字解調器、數字擴展器和數字模擬轉換器集成在一個集成電路中。
5.根據權利要求4所述的音頻接收機，其特征在于，所述數字擴展器包括 第二數字可變增益放大器，連接在所述數字解調器和所述數字模擬轉換器之間，用于根據預設增益，放大所述數字音頻信號； 第二數字整流器，一端與所述第二數字可變增益放大器連接，另一端連接在所述第二數字可變增益放大器和所述數字解調器之間，用于對解調得到的數字音頻信號進行整流處理； 所述第二數字可變增益放大器還用于根據整流處理后的數字音頻信號，控制所述預設增益。
6.根據權利要求4或5所述的音頻接收機，其特征在于，所述數字擴展器具體為基于CMOS工藝的數字擴展器。
7.一種音頻通信系統(tǒng)，其特征在于，包括 音頻發(fā)射機，用于將模擬音頻信號轉換為數字音頻信號，在數字壓縮器中壓縮所述數字音頻信號的動態(tài)范圍，將壓縮后的數字音頻信號調制為無線通信信號； 音頻接收機，用于將所述無線通信信號解調為數字音頻信號，在數字擴展器中擴展所述數字音頻信號的動態(tài)范圍，將擴展后的數字音頻信號轉換為模擬音頻信號。
8.根據權利要求7所述的音頻通信系統(tǒng)，其特征在于，所述音頻發(fā)射機包括權利要求1-3任一所述的音頻發(fā)射機，所述音頻接收機包括權利要求4-6任一所述的音頻接收機。
專利摘要本實用新型涉及一種音頻通信系統(tǒng)、音頻發(fā)射機和音頻接收機。所述音頻發(fā)射機包括模擬數字轉換器，用于將模擬音頻信號轉換為數字音頻信號；數字壓縮器，用于壓縮所述數字音頻信號的動態(tài)范圍；數字調制器，用于將壓縮后的數字音頻信號調制為無線通信信號；所述模擬數字轉換器、所述數字壓縮器和所述數字調制器集成在一個集成電路中。本實用新型可以提高壓擴器的線性度，同時使得發(fā)射端的壓縮器與接收端的擴展器得到更好的匹配。
文檔編號H04B1/04GK202586939SQ201220149419
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權日2012年4月10日
發(fā)明者李旭芳, 李振, 向毅海, 楊培, 張富彬 申請人:北京昆騰微電子有限公司