數字雙向自動變頻無線麥克風及系統的製作方法

2023-10-06 07:26:49

本發明涉及無線麥克風產品，特別是一種數字雙向自動變頻無線麥克風及系統。

背景技術：

目前在教學領域使用的麥克風為傳統的麥克風。傳統的麥克風主要有兩大類，一種是有線的臺式鵝頸麥克風或手持麥克風；一種是無線的U、V、G段調頻麥克風。

傳統麥克風的技術缺陷：

1、有線麥克風把老師局限於講臺區域，不利於老師進行互動教學。

2、U、V、G段調頻無線麥克風採用調頻技術，需人為手動匹配設置發射機與接收機的工作頻點才能使用，換一個發射機需重新匹配對頻。即使是採用紅外線對頻的無線麥克風，其工作頻點固定，容易發生同頻幹擾。

3、U、V、G段調頻無線麥克風工作時發射機在固定的工作頻點發送信號，接收機在相同的工作頻點接收信號，沒有雙向的通信調度，無法實現工作中變頻。

4、U、V、G段調頻麥克風安裝時接收機需要設置好工作頻點，之後不再改動，因此學校長時間使用多臺麥克風之後，需要維護多個教室的麥克風並設置不同的對應工作頻點，容易錯亂混淆，不利於後期的維護。

技術實現要素：

有鑑於此，有必要針對上述問題，提供一種具有抗同頻幹擾、避免通信串碼、頻點管理方便的數字雙向自動變頻無線麥克風及系統。

本發明採用如下技術方案解決上述問題：

一種數字雙向自動變頻無線麥克風，包括發射機、接收機、充電底座，發射機和接收機之間通過無線通信交換數據；

所述發射機，包括第一控制通道、第一音頻通道、第一外圍電路、第一處理器、第一電池、第一電池充電電路、充電母接頭端子；

所述第一處理器分別與第一控制通道、第一音頻通道、第一外圍電路連接，第一電池分別與第一外圍電路、第一電池充電電路連接，充電母接頭端子的一端與第一電池充電電路連接，充電母接頭端子的另一端與充電底座可拔插連接；

所述接收機，包括第二控制通道、第二音頻通道、第二外圍電路、第二處理器，第二處理器分別與第二控制通道、第二音頻通道、第二外圍電路連接；

所述充電底座包括電池充電模塊、充電公接頭端子，充電公接頭端子的一端與電池充電模塊相連，充電公接頭端子的另一端與充電母接頭端子的另一端可拔插連接；

所述電池充電模塊用於提供直流電源給發射機；

所述第一控制通道與第二控制通道用於雙向傳輸控制信號；

所述第一音頻通道用於向第二音頻通道以恆定時序、連續及單向的方式發送音頻信號及單向定時發送ID信息；

所述第一外圍電路用於執行第一處理器的輸出信號、讀取第一處理器的輸入信號、給第一處理器提供直流電源；

所述第一電池為充電電池並用於給第一外圍電路提供直流電源；

所述第一電池充電電路用於自動檢測第一電池的電量，電量不足時自行給第一電池充電，還具有防止過充功能，並由指示燈顯示電量狀態；

所述第一處理器用於執行發射機的程序與處理髮射機的數據；

所述充電母接頭端子與充電公接頭端子作為接插件，用於發射機與充電底座之間的充電與通信；

所述第二音頻通道用於單向接收來自第一音頻通道的音頻信號及ID信息；

所述第二外圍電路用於執行第二處理的輸出信號、讀取第二處理器的輸入信號、給第二處理器提供直流電源；

所述第二處理器用於執行接收機的程序與處理接收機的數據。

進一步地，所述接收機對碼對頻的工作流程是通過第二控制通道發送ID信息、工作頻點給發射機第一控制通道，發射機在接收到ID信息、工作頻點後通過第一音頻通道單向返還ID信息給接收機第二音頻通道；

所述接收機存儲了多個信道，發射機和接收機完成對碼對頻匹配後使控制信息在一個信道上傳輸，當有同頻幹擾時，發射機和接收機通過第一控制通道、第二控制通道雙向通信，捷變到另一個空白信道，音頻信號與控制信息採用雙頻獨立信道的方式進行無線傳輸；

所述接收機在未連接發射機時巡查空白頻點並保存在接收機的空白頻點表中，當有幹擾時則調用空白頻點來變頻；

所述控制信號是雙向傳輸的，是標記包的ID信息或者是來自接收機的工作頻點，屬於數字調製信號，所述音頻信號是單向傳輸的，屬於模擬調製信號或數字調製信號，音頻信號經接收機解調後再放大濾波輸出。

進一步地，所述接收機還包括巡查通道，所述巡查通道與第二音頻通道連接，第二音頻通道工作時巡查通道不斷巡查空白頻點，當有幹擾出現時則變頻到空白頻點。

進一步地，所述電池充電模塊包括市電供電降壓及整流穩壓電路、第二電池充電電路、第二電池、升壓及穩壓電路和切換電路；

所述市電供電降壓及整流穩壓電路分別連接著第二電池充電電路和切換電路，用於將市電降壓、整流、穩壓後提供直流電源給第二電池充電電路和切換電路；

所述第二電池充電電路連接著第二電池，用於提供直流電源給第二電池；

所述第二電池連接著升壓及穩壓電路，為充電電池並用於提供直流電源給升壓及穩壓電路；

所述升壓及穩壓電路連接著切換電路，用於將第二電池的電源升壓、穩壓後提供直流電源給切換電路；

所述切換電路又與充電公接頭端子的一端相連，切換電路用於切換供電模式，當充電底座有市電輸入時，則切換為市電供電模式即由市電供電降壓及整流穩壓電路提供直流電源給發射機，當市電掉電時，則切換為內部電池供電模式即由升壓及穩壓電路提供直流電源給發射機。

進一步地，所述充電底座還包括兩個第二磁鐵、塑料殼，所述塑料殼設置有與水平面呈5°～20°夾角的與發射機外輪廓匹配的插槽，兩個第二磁鐵位於塑料殼的插槽底部並且分別設置在充電公接頭端子的左右兩側；

所述發射機還包括兩個第一磁鐵，兩個第一磁鐵位於發射機底部並且分別設置在充電母接頭端子的左右兩側；

所述發射機插入所述塑料殼的插槽，第一磁鐵與第二磁鐵位置疊合、異性相吸，從而使充電母接頭端子與充電公接頭端子緊密接觸。

進一步地，所述第二電池與第一電池為鋰電池，第二電池的容量大於兩個第一電池的容量總和。

進一步地，所述充電母接頭端子與充電公接頭端子分別包含六個觸點，其中兩個觸點用於充電，另外兩個用於發射機通過充電底座與接受機進行串行通訊，還有兩個用於判斷發射機是否放置在塑料殼的插槽中，充電底座通過連線與接收機連接，如果發射機從插槽拔開，充電母接頭端子與充電公接頭端子分離，通過充電母接頭端子的觸點電平改變，喚醒發射機按其在插槽中接收到的參數進入相應的工作狀態，發送出音頻信號；同時接收機也通過充電公接頭端子的觸點電平改變，進入接收狀態，接收音頻並打開音頻輸出；如果發射機插在插槽中，充電母接頭端子與充電公接頭端子接合，接收機與發射機之間通過充電公接頭端子與充電母接頭端子的觸點進行通信並且在傳遞完參數後，發射機進入休眠、靜音狀態，同時接收機也進入靜音狀態。

進一步地，所述數字雙向自動變頻無線麥克風還包括與所述發射機相同的第二發射機；

所述充電底座的塑料殼還設置有與所述插槽相同的第二插槽，第二發射機插入第二插槽中用於備用；

所述充電底座還包括與所述充電公接頭端子相同的第二充電公接頭端子，第二充電公接頭端子的一端與切換電路相連，第二充電公接頭端子的另一端與第二發射機可拔插連接；

所述充電底座還包括兩個與第二磁鐵相同的第三磁鐵，兩個第三磁鐵位於塑料殼的第二插槽底部並且分別設置在第二充電公接頭端子的左右兩側。

進一步地，本發明還提供一種數字雙向自動變頻無線麥克風系統，包括多個數字雙向自動變頻無線麥克風，還包括設備綜合管理平臺伺服器和無線組網中繼器，所述數字雙向自動變頻無線麥克風的接收機還包括現場總線接口、有線網絡路由模塊，所述第二處理器又與現場總線接口連接，現場總線接口又與有線網絡路由模塊連接，無線組網中繼器與設備綜合管理平臺伺服器連接，無線組網中繼器又與多臺接收機的第一控制通道有線連接，設備綜合管理平臺伺服器通過乙太網絡有線連接到多臺接收機的有線網絡路由模塊；

所述現場總線接口用於傳輸來自第二處理器或有線網絡路由模塊的數據；

所述有線網絡路由模塊作為接收機與乙太網通信的網絡模塊；

所述設備綜合管理平臺伺服器用於與接收機進行通信，或者用於與多臺接收機有線組網，或者用於調整接收機的工作參數；

所述無線中繼器，作為連接模塊使設備綜合管理平臺伺服器與接收機第一控制通道進行無線通信。

進一步地，所述數字雙向自動變頻無線麥克風系統通過調整接收機第二控制通道的發射功率總增益與接收總靈敏度，使接收機第二控制通道的無線電覆蓋範圍與發射機第一音頻通道發射到接收機第二音頻通道的無線覆蓋範圍相當，則當多臺數字雙向自動變頻無線麥克風的接收機通過第二控制通道無線組網時，判斷是否有信號重疊：若有信號重疊則實現互聯，然後再判斷是否有接收機同頻，若有接收機同頻則接收機自動分配好不鄰近的頻點，若無接收機同頻，則不需更改成不同頻點；若信號不重疊則不能組網，接收機不需更改成不同頻點；

所述數字雙向自動變頻無線麥克風系統的接收機每次連接發射機都循環使用一個新頻道，新頻道是接收機保存的空白頻道列表內循環使用的頻點，或是預選設定的一組頻道列表內循環使用的頻點。

本發明通過改變結構與組件以及改進信號傳輸、頻點管理和多機組網的方式，使對碼、對頻、變頻、組網與管理更加科學化，解決傳統麥克風同頻幹擾、通信串碼、頻點管理混亂、充電不方便、續電不可靠問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明數字雙向自動變頻無線麥克風的結構示意圖；

圖2為本發明數字雙向自動變頻無線麥克風實施例1的電路原理圖；

圖3為本發明數字雙向自動變頻無線麥克風對碼對頻變頻工作的流程框圖；

圖4為本發明數字雙向自動變頻無線麥克風通信工作的流程框圖；

圖5為本發明數字雙向自動變頻無線麥克風實施例2的電路原理圖；

圖6為本發明數字雙向自動變頻無線麥克風充電底座的結構示意圖；

圖7為本發明數字雙向自動變頻無線麥克風實施例3的電路原理圖；

圖8為本發明數字雙向自動變頻無線麥克風實施例3的充電底座分別與發射機和接收機的通信原理圖；

圖9為本發明數字雙向自動變頻無線麥克風系統多臺接收機組網的電路原理圖；

圖10為本發明數字雙向自動變頻無線麥克風系統自動分配頻點工作的流程框圖。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面將結合附圖和具體的實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。需要指出的是，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例1

如圖1、圖2所示，本發明提供一種數字雙向自動變頻無線麥克風，包括發射機1、接收機2、充電底座3，發射機1和接收機2之間通過無線通信交換數據；

所述發射機1，包括第一控制通道、第一音頻通道、第一外圍電路、第一處理器、第一電池、第一電池充電電路、充電母接頭端子，第一處理器分別與第一控制通道、第一音頻通道、第一外圍電路連接，第一電池分別與第一外圍電路、第一電池充電電路連接，充電母接頭端子的一端與第一電池充電電路連接，充電母接頭端子的另一端與充電底座3可拔插連接；

所述接收機2，包括第二控制通道、第二音頻通道、第二外圍電路、第二處理器，第二處理器分別與第二控制通道、第二音頻通道、第二外圍電路連接；

所述充電底座3包括電池充電模塊、充電公接頭端子，充電公接頭端子的一端與電池充電模塊相連，充電公接頭端子的另一端與充電母接頭端子的另一端可拔插連接；

所述電池充電模塊用於提供直流電源給發射機1；

所述第一控制通道與第二控制通道用於雙向傳輸控制信號；

所述第一音頻通道用於向第二音頻通道以恆定時序、連續及單向的方式發送音頻信號及單向定時發送ID信息；

所述第一外圍電路用於執行第一處理的輸出信號、讀取第一處理器的輸入信號、給第一處理器提供直流電源；

所述第一電池為充電電池並用於給第一外圍電路提供直流電源；

所述第一電池充電電路用於自動檢測第一電池的電量，電量不足時自行給第一電池充電，還具有防止過充功能，並由指示燈顯示電量狀態；

所述第一處理器用於執行發射機的程序與處理髮射機的數據；

所述充電母接頭端子與充電公接頭端子作為接插件，用於發射機1與充電底座3之間的充電與通信；

所述第二音頻通道用於單向接收來自第一音頻通道的音頻信號及ID信息；

所述第二外圍電路用於執行第二處理的輸出信號、讀取第二處理器的輸入信號、給第二處理器提供直流電源；

所述第二處理器用於執行接收機2的程序與處理接收機2的數據。

如圖3所示，本發明對碼對頻的工作流程如下：

1、針對不同的教室編號，編排不同接收機的編號與ID信息對應關係；

2、開啟接收機進入近距離匹配狀態，然後讓發射機靠近接收機進入匹配的準備狀態；

3、接收機通過第二控制通道發送ID信息和工作頻點給發射機第一控制通道；

4、發射機通過第一控制通道接收到接收機的ID信息和工作頻點，通過第一音頻通道單向返還ID信息給接收機第二音頻通道，以確認發射機已經就緒，開啟音頻輸出完成對碼匹配；

5、發射機工作工程中，通過第一音頻通道恆定時序、連續、單向地發送ID信息給接收機；

6、若出現同頻幹擾導致ID信息傳輸錯誤持續一段時間，接收機則通過第二控制通道將一個空白頻點發送給發射機，發射機則跳轉到另一個乾淨的空白頻點實現同步變頻；

7、若沒有出現同頻幹擾，接收機與發射機則以原來的工作頻點通信。

如圖4所示，所述接收機系統存儲了多個序號為CH1-CHn的信道，發射機和接收機完成對碼對頻匹配後使控制信息在一個序號為Chi的信道上傳輸，當有同頻幹擾時，發射機和接收機通過第一控制通道、第二控制通道雙向通信，再按預定算法捷變到另一個空白信道，音頻信號與控制信息採用雙頻獨立信道的方式進行無線傳輸，音頻信息傳輸佔用較大帶寬的信道，控制信號所需帶寬極小，佔用時隙短的信道，在持續音頻傳輸時避免了同頻幹擾；

所述接收機在未連接發射機時巡查空白頻點並保存在接收機的空白頻點表中，當有幹擾時則調用空白頻點來變頻；

所述控制信號是雙向傳輸的，是標記包的ID信息或者是來自接收機的工作頻點，屬於數字調製信號，所述音頻信號是單向傳輸的，屬於模擬調製信號或數字調製信號，音頻信號經接收機解調後再放大濾波輸出。

實施例2

如圖5所示，本發明還提供一種數字雙向自動變頻無線麥克風，在實施例1的基本上接收機還包括巡查通道，所述巡查通道與第二處理器連接，第二音頻通道工作時巡查通道不斷巡查空白頻點，當有幹擾出現時則變頻到空白頻點；

所述電池充電模塊包括市電供電降壓及整流穩壓電路、第二電池充電電路、第二電池、升壓及穩壓電路和切換電路；

所述市電供電降壓及整流穩壓電路分別連接著第二電池充電電路和切換電路，用於將市電降壓、整流、穩壓後提供直流電源給第二電池充電電路和切換電路；

所述第二電池充電電路連接著第二電池，用於提供直流電源給第二電池；

所述第二電池連接著升壓及穩壓電路，為充電電池並用於提供直流電源給升壓及穩壓電路；

所述升壓及穩壓電路連接著切換電路，用於將第二電池的電源升壓、穩壓後提供直流電源給切換電路；

所述切換電路又與充電公接頭端子的一端相連，切換電路用於切換供電模式，當充電底座有市電輸入時，則切換為市電供電模式即由市電供電降壓及整流穩壓電路提供直流電源給發射機，當市電掉電時，則切換為內部電池供電模式即由升壓及穩壓電路提供直流電源發射機。

所述第二電池與第一電池為鋰電池，第二電池的容量大於兩個第一電池的容量總和。

如圖6所示，所述充電底座3還包括兩個第二磁鐵4、塑料殼6，所述塑料殼6設置有與水平面約5°～20°夾角的與發射機1外輪廓匹配的插槽，兩個第二磁鐵4位於塑料殼6的插槽底部並且分別設置在充電公接頭端子的左右兩側；

所述發射機1還包括兩個第一磁鐵5，兩個第一磁鐵5位於發射機1底部並且分別設置在充電母接頭端子7的左右兩側；

所述發射機1插入所述塑料殼6的插槽，第一磁鐵5與第二磁鐵4位置疊合、異性相吸，從而使充電母接頭端子7與充電公接頭端子8緊密接觸。

實施例3

如圖7、圖8所示，本發明還提供一種數字雙向自動變頻無線麥克風，在實施例2的基礎上還包括與所述發射機1相同的第二發射機11；

所述充電底座3的塑料殼還設置有與所述插槽相同的第二插槽，第二發射機11插入第二插槽中用於備用；

所述充電底座3還包括與所述充電公接頭端子相同的第二充電公接頭端子9，第二充電公接頭端子9的一端與切換電路相連，第二充電公接頭端子9的另一端與第二發射機11可拔插連接；

所述充電底座3還包括兩個與第二磁鐵4相同的第三磁鐵12，兩個第三磁鐵12位於塑料殼的第二插槽底部並且分別設置在第二充電公接頭端子9的左右兩側。

所述充電母接頭端子7與充電公接頭端子8分別包含六個觸點，其中兩個觸點用於充電，另外兩個用於發射機1通過充電底座3與接受機2進行串行通訊，還有兩個用於判斷發射機1是否放置在塑料殼的插槽中，充電底座3通過連線與接收機2連接，如果發射機1從插槽拔開，充電母接頭端子7與充電公接頭端子8分離，通過充電母接頭端子7的觸點電平改變，喚醒發射機1按其在插槽中接收到的參數進入相應的工作狀態，發送出音頻信號；同時接收機2也通過充電公接頭端子8的觸點電平改變，進入接收狀態，接收音頻並打開音頻輸出；如果發射機1插在插槽中，充電母接頭端子7與充電公接頭端子8接合，接收機2與發射機1之間通過充電公接頭端子與充電母接頭端子的觸點進行通信並且在傳遞完參數後，發射機1進入休眠、靜音狀態，同時接收機2也進入靜音狀態。

實施例4

如圖9所示，本發明還提供一種數字雙向自動變頻無線麥克風系統，包括多個數字雙向自動變頻無線麥克風，還包括設備綜合管理平臺伺服器和無線組網中繼器，所述數字雙向自動變頻無線麥克風的接收機還包括現場總線接口、有線網絡路由模塊，所述第二處理器又與現場總線接口連接，現場總線接口又與有線網絡路由模塊連接，無線組網中繼器與設備綜合管理平臺伺服器連接，無線組網中繼器又與多臺接收機的第一控制通道有線連接，設備綜合管理平臺伺服器通過乙太網絡有線連接到多臺接收機的有線網絡路由模塊；

所述現場總線接口用於傳輸來自第二處理器或有線網絡路由模塊的數據；

所述有線網絡路由模塊作為接收機與乙太網通信的網絡模塊；

所述設備綜合管理平臺伺服器用於與接收機進行通信，或者用於與多臺接收機有線組網，或者用於調整接收機的工作參數；

所述無線中繼器，作為連接模塊使設備綜合管理平臺伺服器與接收機第一控制通道進行無線通信。

如圖10所示，本發明數字雙向自動變頻無線麥克風系統自動分配頻點工作的工作流程如下：

1、多臺麥克風密集安裝；

2、通過調整接收機第二控制通道的發射功率總增益與接收總靈敏度，使接收機第二控制通道的無線電覆蓋範圍與發射機第一音頻通道發射到接收機第二音頻通道的無線覆蓋範圍相當；

3、當多臺數字雙向自動變頻無線麥克風系統的接收機通過第二控制通道無線組網時，判斷是否有信號重疊區域；

4、若有信號重疊則可以實現互聯，然後再判斷是否有接收機同頻，若有接收機同頻則發射機發射的信號能夠影響到另外的同頻接收機，則接收機自動分配好不鄰近的頻點，若無接收機同頻，則不需更改成不同頻點；

5、若信號不重疊則不能組網則接收機不需更改成不同頻點，即使有同頻的接收機，由於發射機發射的信號不能影響到另外的同頻接收機，所以接收機仍不需更改成不同頻點；

所述數字雙向自動變頻無線麥克風系統的接收機每次連接發射機都循環使用一個新頻道，新頻道可以是接收機保存的空白頻道列表內循環使用的頻點，也可以是預選設定的一組頻道列表內循環使用的頻點。

本發明通過改變結構與組件以及改進信號傳輸、頻點管理和多機組網的方式，使對碼、對頻、變頻、組網與管理更加科學化，解決傳統麥克風同頻幹擾、通信串碼、頻點管理混亂、充電不方便、續電不可靠問題。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。