头盔式高环境噪声下的通讯系统技术方案

本实用新型专利技术公开了头盔式高环境噪声下的通讯系统，属于通讯器材技术领域。系统中的结构包括定位在头盔上的双频双工语音无线传输模块（1）、语音采集输入电路（3）和语音接收输出电路（2），其关键在于：语音采集输入电路（3）结构中包括语音环境噪声自适应抑制模块(ZY1173)搭建成的被动抑噪电路；语音接收输出电路（2）结构中包括语音环境噪声智能抑制模块(TM2327)搭建成的主动抑噪电路。产品借助于“被动抑噪”和“主动抑噪”芯片搭建成的全方位双向抑噪电路，可以全面实现高质量的语音信息双向传输的效果。

【技术实现步骤摘要】
头盔式高环境噪声下的通讯系统
本技术属于通讯器材领域，是对通讯器材的改进，以适应在噪声高达100-120dB环境下、保证通讯高质量的畅通，具体涉及头盔式高环境噪声下的通讯系统。
技术介绍
特殊的环境噪声干扰，虽然少见，但不可避免。此时背景下的通信系统及设备尤其关键和重要。战场环境，无论是陆上、海上或空中，临战环境噪声的干扰都不会低于100-120dB的量级。陆战中的炮兵、坦克车、单兵突击时的战地环境、通信系统都需要考虑到高环境噪声干扰，用以保证准确无误，清晰准确的语音收发和信息传递。森林火灾、洪水泛滥、地震抢险等突发灾难同样会伴随恶劣的环境噪声干扰。此时通信系统也不可避免对现场语音传输造成干扰，使对方听不明白讲的是什么，甚至在此噪声环境下的收、听双方均听不清楚对方讲什么，以至造成通信失败、引发重大损失。对于特殊环境下的语音通讯时，对环境噪声进行抑制技术分为“被动抑噪”和“主动抑噪”两类。“主动抑噪”是在语音信息接收端对输出语音信号进行的噪声抑制处理，“被动抑噪”则是在语音发出端对混入电路的环境噪声语音信号进行的噪声消滤处理。噪声对语音基带信号终端所造成破坏性干扰，使发送/接收的双向语音信噪比变坏，使通信的对方和本方都无法正确的判定语音内涵的语义，噪音的环境甚至自己都无法听清楚自己的语音。所谓“用于100-120dB环境噪声下的通信系统”所关注的关键问题，是指在“发送”或“接收”的语音信息的清晰度和准确性，能对环境噪声的干扰信号有效抑制。环境噪声和语音同时持续出现时，实验证明只有在语音能量高于环境噪声能量6dB以上时，才能展现语音对噪声的“遮蔽效应”，规避压制噪声对语音的干扰影响。使语音的可理解度高于85％以上。当环境噪声变化时，发话人因此会自动提高语音强度来调整前置放大器增益来实现“遮蔽效应”。这是一种提高语音增益为目的本能反应，对被动式的抑噪十分有利。但随着环境噪声的能量的提高，反而会成为一个十分不利的隐患，以至于引起电路自激啸叫，破坏了语音传输的整体效果，甚至直接产生自激震荡导致通讯系统崩溃。语音信号实际上是间断进行传输的，在语音能量出现间断的期间，环境噪声的可能持续出现，同样会对语音的识别或听觉判断造成干扰。只有保证语音间断期间出现的噪声始终低于语音能量14dB以上时，才能有效消除噪音的干扰；才能保证环境噪音的干扰不明显影响对语义理解能力。现有实验数据告诉我们，过高的增益会导致放大电路的过激震荡是首要克服的，也是动态调整语音增益抑制噪声过程中的最大隐患。现有技术中如何解决有效控制100-120dB高噪环境下的抑噪是本行业一直十分引人关注的技术问题。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种高环境噪声下的通讯产品。产品借助于“被动抑噪”和“主动抑噪”模块搭建成的全方位双向抑噪电路，可以全面实现高质量的语音信息双向传输的效果。系统中采用了头盔式框架定位电路模块及配套伺服配件。以数字化双向双工位电台模块为基础无线传输单元，伺服电路结构中包括被动抑噪电路和主动抑噪电路，分别对发出和接收到的语音信号传输过程进行抑噪处理。以实现100-120分贝高噪环境下高品质的语音通讯。本技术所采用的封闭式头盔型框架结构。可以使高环境噪声的传输过程得到-15dB的增益。系统的电路结构中包括定位在头盔上的双频双工语音无线传输模块、语音采集输入电路和语音接收输出电路。其关键在于：语音采集输入电路(3)结构中包括语音环境噪声自适应抑制模块搭建成的被动抑噪电路，所述语音环境噪声自适应抑制模块为ZY1173，语音接收输出电路(2)结构中包括语音环境噪声智能抑制模块搭建成的主动抑噪电路，所述语音环境噪声智能抑制模块为TM2327。以上所述的被动抑噪电路设置在双频双工语音无线传输模块的输入调制端口。该电路中采用了本专利申请人的在先申请的专利技术专利“语音环境噪声自适应抑制电路”，或参照该电路制成的集成电路芯片、并被命名为ZY1173。该芯片与四阶带通滤波电路、语音采集与前置放大器电路依次串联组成了上述被动抑噪电路。在上述“语音环境噪声自适应抑制模块ZY1173”之前设置了配套带通滤波器，作为基础环境噪声的滤除电路。其结构可以结合本申请中给出的电原理图。该带通滤波器结构包括：运放U1A和外围的配套阻容原件电阻R1、R2、R3、R4、电容C1、C2构成的二阶有源高通滤波器；C1、R1和C2、R2组成滤波器的二阶谐振槽路，R3、R4是运放的放大量比例电阻，以补偿谐振槽路造成的信号能量的衰减；运放U1B和电阻R5、R8、R6、R7、电容C3、C4也构成另一个二阶有源高通滤波器；U1A和U1B搭成的电路串接后形成一个四阶高通滤波电路；运放U2A和电阻R9、R10、R11、R12、电容C10、C5构成了一个二阶有源低通滤波器；C10、R9和C5、R10组成滤波器的二阶谐振槽路，R11、R12是运放的放大量比例电阻，以补偿谐振槽路造成的信号能量衰减；运放U2B和电阻R13、R14、R15、R16、电容C11、C12构成另一个二阶有源低通滤波器；U2A和U2B串接后形成四阶低通滤波器；以上两部分电路串联后组成四阶带通滤波器、设置在双频双工语音无线传输模块输入调制端口。本通讯设备所面临的环境，是高强度噪声传播的现场。与语音频谱相比较，此类环境噪声频率主要分布在包括音频段的低频和超低频段以及超出音频的高频和超高频段。所超出高频段的分布窄、能级也较低。通过实验证明在被动抑噪处理进入自适应增益调整之前，多阶带通滤波器设置可以有效地改善语音环境噪声自适应抑制模块ZY1173所面临的背景噪声强度，使自适应模式下的被动抑噪处理获得效果显著。通过带通滤波器的滤除后，混入电路中的噪音信号借助被动抑噪电路中的“语音环境噪声自适应抑制模块”进一步被处理。该模块电路的结构中包括以下的功能结构：语音采集信号电路A，前置可控放大电路B：包括可控增益同相放大器B1、可控变电阻电路B2、译码器电路B3；噪声衰减电路E：包括随机衰减电路E1，语音脉动直流信号提取电路E2,衰减门调控信号提取电路E3；以及语音平衡输出接口电路F。以上各部分功能性模块按照信号流方向连接、形成对发送语音随机自适应抑噪电路，完成对环境噪声最终抑制、最后从调制信号输入端引入无线通讯模块。本技术的关键设计还在于主动抑噪电路的引入。主动抑噪电路，参见本申请的附图1中的电路逻辑框图2：该电路设置在双频双工语音无线传输模块的语音输出端口，包括三部分电路组成：由语音环境噪声智能抑制模块TM2327中的结构电路组成的左、右耳双声道语音数字信号电路，左、右耳环境噪音传感器、A/D转换电路、移相电路，分别借助数字信号加电路形成混有左、右耳环境噪声的反相的数字信号。进一步该数字信号相加电路的输出的信号后，再设置数模转换电路输送到配套的SPK输出，形成抑制环境噪声的反相声波输出。该输出和环境噪音相位相反能级相近最终形成抑制环境噪声的效果。左、右耳环境噪声反相消噪处理电路中至少一路中设置控制开关K,用以选控移相电路的选通。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种头盔式高环境噪声下的通讯系统，系统中的结构包括定位在头盔上的双频双工语音无线传输模块(1)、语音采集输入电路（3）和语音接收输出电路（2），其特征在于：/n

【技术特征摘要】
1.一种头盔式高环境噪声下的通讯系统，系统中的结构包括定位在头盔上的双频双工语音无线传输模块(1)、语音采集输入电路（3）和语音接收输出电路（2），其特征在于：

语音采集输入电路(3)结构中包括语音环境噪声自适应抑制模块搭建成的被动抑噪电路，所述语音环境噪声自适应抑制模块为ZY1173，

语音接收输出电路(2)结构中包括语音环境噪声智能抑制模块搭建成的主动抑噪电路，所述语音环境噪声智能抑制模块为TM2327。


2.根据权利要求1所述的头盔式高环境噪声下的通讯系统，其特征在于被动抑噪电路设置在双频双工语音无线传输模块(1)输入调制端口，由语音环境噪声自适应抑制模块(ZY1173)、四阶带通滤波器电路（3-1）和语音采集与前置放大器电路（3-0）依次串联组成。


3.根据权利要求2所述的头盔式高环境噪声下的通讯系统，其特征在于四阶带通滤波器电路（3-1）的结构中包括：

运放（U1A）和外围的配套阻容原件电阻R1、R2、R3、R4、电容C1、C2构成的二阶有源高通滤波器；C1、R1和C2、R2组成滤波器的二阶谐振槽路，R3、R4是运放的放大量比例电阻，以补偿谐振槽路造成的信号能量的衰减；运放U1B和电阻R5、R8、R6、R7、电容C3、C4也构成另一个二阶有源高通滤波器；U1A和U1B搭成的电路串接后形成一个四阶高通滤波电路；

运放U2A和电阻R9、R10、R11、R12、电容C10、C5构成了一个二阶有源低通滤波器；C10、R9和C5、R10组成滤波器的二阶谐振槽路，R11、R12是运放的放大量比例电阻，以补偿谐振槽路造成的信号能量衰减；运放U2B和电阻R13、R14、R15、R16、电容C11、C12构成另一个二阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海波，
申请(专利权)人：徐忠义，深圳市中资源科技发展有限公司秦皇岛分公司，
类型：新型
国别省市：广东;44