无线麦克风系统的制作方法

1.本实用新型涉及直播系统音频信号传输和处理技术，具体涉及一种能实现双向音频信号传输的无线麦克风系统。


背景技术：

2.随着网络通信技术的进步和宽带网络的提速，利用手机、平板电脑等移动终端的直播系统得到了越来越多的发展和应用。直播系统中，主播在进行直播时，如采用无线麦克风(或称无线话筒)系统，便可以不受线缆的限制，操作起来较为方便，使直播效果更理想。该无线麦克风系统一般包括分体式的发射机和接收机，发射机和接收机通过无线通信方式进行音频信号传输，发射机由主播携带，其中更受欢迎的迷你型发射机可由用户夹在衣领上，即通常所称的领夹麦，接收机则与直播设备(例如手机或平板电脑)连接，由此主播可以在与直播设备的一定距离范围内自由走动。其中，发射机上设置麦克风，麦克风用于接收主播的音频信号，发射机将音频信号传输给接收机，再由接收机对音频信号进行相应处理后送入直播设备。
3.虽然主播仅携带发射机即可进行直播，摆脱了与接收机、直播设备的距离限制，但由于发射机采用单向信号传输，因此主播在不借助声卡等其他设备的情况下不能通过耳麦系统连接发射机来监听自己的声音和接收直播设备传送过来的声音，因此往往需要助理人员来完成相应的监听等任务。


技术实现要素：

4.基于上述现状，本实用新型的主要目的在于提供一种无线麦克风系统，所述装置通过在领夹式发射机和接收机实现了双向音频信号传输，使得主播在直播过程中能通过耳麦连接领夹式发射机以接收来自直播设备的声音信号，并监听到自己的声音信号。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种无线麦克风系统，包括领夹式发射机和接收机，所述领夹式发射机和所述接收机之间通过无线通信方式传输音频信号，所述接收机具有用于连接直播设备的直播音频接口，所述领夹式发射机包括壳体和置于所述壳体内的音频电路组件，所述音频电路组件包括：
7.信号输入输出单元，所述信号输入输出单元包括第一音频信号输入接口、第二音频信号输入接口和音频信号输出接口，第一音频信号输入接口和第二音频信号输入接口为二选一切换设置；
8.无线通信单元，用于与接收机进行音频信号的发送和接收；
9.信号处理单元，连接在所述信号输入输出单元和所述无线通信单元之间；所述信号处理单元用于将所述信号输入输出单元接收到的音频信号发送至所述无线通信单元，并将所述无线通信单元接收到的音频信号发送至所述信号输入输出单元；
10.内置麦克风，所述内置麦克风输出端连接所述第一音频信号输入接口。
11.耳麦接口，所述耳麦接口包括话筒接口端和耳机接口端，所述话筒接口端连接所述第二音频信号输入接口，所述耳机接口端连接所述音频信号输出接口。
12.优选地，所述信号处理单元包括微控制器，所述微控制器和所述信号输入输出单元之间设置第一信号通道和第二信号通道，所述微控制器和所述无线通信单元之间设置第三信号通道和第四信号通道，
13.所述第一信号通道用于将第一音频信号输入接口或第二音频信号输入接口接收的音频信号从所述信号输入输出单元发送至所述微控制器进行处理得到处理后的第一音频信号，所述第三信号通道用于将所述第一音频信号从所述微控制器发送至所述无线通信单元，并通过所述无线通信单元发送给所述接收机；
14.所述第四信号通道用于将所述无线通信单元接收的音频信号从所述无线通信单元发送给所述微控制器，所述微控制器用于对所述第一音频信号和通过所述第四信号通道接收的音频信号进行处理获得处理后的第二音频信号，所述第二信号通道用于将所述第二音频信号从所述微控制器发送给所述信号输入输出单元，通过所述音频信号输出接口输出。
15.优选第，所述第一信号通道和所述第二信号通道均采用i2s总线标准进行音频信号传输。
16.优选第，所述第一音频信号输入接口为模拟接口，所述第一音频信号输入接口通过模数转换器连接所述第一信号通道的输入端。
17.优选地，所述第二音频信号输入接口为模拟接口，所述第二音频信号输入接口通过模数转换器连接所述第一信号通道的输入端。
18.优选地，所述音频信号输出接口为模拟接口，所述第二信号通道的输出端通过数模转换器连接所述音频信号输出接口。
19.优选地，所述第三信号通道和所述第四信号通道均采用spi协议标准进行音频信号传输。
20.优选地，所述微控制器包括混音模块，用于将所述第一音频信号和通过所述第四信号通道接收的音频信号进行混音获得所述第二音频信号，并发送至所述第二信号通道。
21.优选地，所述无线通信单元包括2.4ghz射频芯片。
22.优选地，所述耳麦接口为3.5mm耳麦接口。
23.本实用新型无线麦克风系统，首先，通过在领夹式发射机上设置信号处理单元、信号输入输出单元和无线通信单元，应用于直播系统中能够实现领夹式发射机和接收机之间的双向音频信号传输。其次，领夹式发射机上的信号输入输出单元能够提供两种音频信号输入方式，可满足不同的音频信号输入组件要求，主播既可以通过内置麦克风来发送声音信号，又可以通过外接耳麦系统来发送声音信号，同时信号输入输出单元还提供了音频信号输出接口，使得主播能够听到来自直播设备发来的声音，例如伴奏音乐。本实用新型通过这样的双向音频信号传输的方式，能够同时实现主播在进行直播时的无线麦克风和无线监听功能，领夹式发射机也有助于提高用户体验并改进直播效果。
24.本实用新型的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。
附图说明
25.以下将参照附图对根据本实用新型的无线麦克风系统的优选实施方式进行描述。图中：
26.图1为本实用新型无线麦克风系统的电路原理系统框图；
27.图2为本实用新型优选实施方式的信号输入输出单元的电路结构示意图；
28.图3为本实用新型优选实施方式的内置麦克风的电路结构示意图；
29.图4为本实用新型优选实施方式的话筒接口的电路结构示意图；
30.图5为本实用新型优选实施方式的耳机接口的电路结构示意图；
31.图6为本实用新型优选实施方式的微控制器的电路结构示意图；
32.图7为本实用新型优选实施方式的无线通信单元的电路结构示意图。
33.附图标记说明：1领夹式发射机，2信号输入输出单元，21第一音频信号输入接口，21第二音频信号输入接口，23音频信号输出接口，3信号处理单元，31第一信号通道，32第二信号通道，33第三信号通道，34第四信号通道，4无线通信单元，5内置麦克风，6话筒接口，7耳机接口，8接收机，9直播设备。
具体实施方式
34.参加图1，一种无线麦克风系统1，包括领夹式发射机1和接收机8，其中，领夹式发射机1和接收机8之间通过无线通信方式传输音频信号，接收机8具有用于连接直播设备9的直播音频接口。
35.领夹式发射机1包括壳体和置于壳体内的音频电路组件。
36.壳体上设置有领夹，用于将整个领夹式发射机壳体夹持在衣领上。
37.音频电路组件包括信号输入输出单元2、无线通信单元4、信号处理单元3、内置麦克风5、话筒接口6和耳机接口7。无线通信单元4，用于与接收机8的无线通信单元进行音频信号的发送和接收，无线通信单元4包括2.4ghz射频芯片。
38.信号输入输出单元2包括第一音频信号输入接口21、第二音频信号输入接口22和音频信号输出接口23，其中，第一音频信号输入接口21和第二音频信号输入接口22为二选一接口。内置麦克风5输出端连接第一音频信号输入接口21。话筒接口6连接第二音频信号输入接口22，耳机接口7连接音频信号输出接口23，音频信号输出接口23支持立体声音频信号。
39.具体地，二选一设置为当检测到耳麦接口插入耳机时，控制内置麦克风5不工作，当检测到耳麦接口没有插入耳机时，内置麦克风工作。
40.信号处理单元3，连接在信号输入输出单元2和无线通信单元4之间。信号处理单元3用于对信号输入输出单元2接收到的音频信号进行处理后发送至无线通信单元4，并对无线通信单元4接收到的音频信号进行处理后发送至信号输入输出单元2。
41.本实施例中，采用3.5mm的耳麦接口用于连接主播的耳麦系统，耳麦接口包括话筒接口端和耳机接口端，话筒接口端作为话筒接口7连接第二音频信号输入接口22，耳机接口端作为耳机接口7连接音频信号输出接口23。
42.具体地，信号处理单元3包括微控制器(mcu)，微控制器和信号输入输出单元之间设置第一信号通道31和第二信号通道32，微控制器和无线通信单元4之间设置第三信号通
道33和第四信号通道34，第一信号通道(31)用于将第一音频信号输入接口或第二音频信号输入接口接收的音频信号从信号输入输出单元发送至微控制器进行处理得到处理后的第一音频信号，第三信号通道(33)用于将第一音频信号从微控制器发送至无线通信单元(4)，并通过无线通信单元发送给接收机，第四信号通道用于将无线通信单元从接收机(8)接收的音频信号从无线通信单元发送给所述微控制器，微控制器用于对所述第一音频信号和通过第四信号通道接收的音频信号进行处理获得处理后的第二音频信号，第二信号通道用于将第二音频信号从微控制器发送给所述信号输入输出单元，通过音频信号输出接口输出。
43.具体地，通过第一音频信号输入接口或第二音频信号输入接口接收的音频信号为双声道信号，微控制器接收双声道信号后，选择其中一路信号得到第一音频信号。
44.第一信号通道31和第二信号通道32可以均采用i2s总线标准进行音频信号传输。i2s(inter-ic sound)总线，又称集成电路内置音频总线，通过将数据信号和时钟信号分离，避免了因时差诱发的失真，无需专用抵抗音频抖动的设备。第三信号通道33和第四信号通道34均采用spi协议标准进行音频信号传输。spi(serial peripheral interface)协议，即串行外围设备接口协议，是一种高速、全双工、同步通信总线，在芯片中只需占用四根管脚用于数据传输和控制，能大大节约芯片管脚数目，同时为pcb在布局上节省空间。
45.第一信号通道31用于将音频信号从信号输入输出单元2发送至微控制器，第二信号通道32用于将音频信号从微控制器发送至信号输入输出单元2。
46.其中，第一音频信号输入接口21可以是数字接口，也可以是模拟接口。当第一音频信号输入接口21连接的内置麦克风5输出信号为模拟信号时，第一音频信号输入接口21为模拟接口，第一音频信号输入接口21通过模数转换器连接第一信号通道31的输入端。当第一音频信号输入接口21连接的内置麦克风输出信号为数字信号时，第一音频信号输入接口21为数字接口，第一音频信号输入接口21连接第一信号通道31的输入端。
47.其中，第二音频信号输入接口22可以是数字接口，也可以是模拟接口。当第二音频信号输入接口22连接的话筒接口6输出信号为模拟信号时，第二音频信号输入接口22为模拟接口，第二音频信号输入接口22通过模数转换器连接第一信号通道31的输入端。当第二音频信号输入接口22连接的话筒接口6输出信号为数字信号时，第二音频信号输入接口22为数字接口，第二音频信号输入接口22连接第一信号通道31的输入端。
48.其中，音频信号输出接口23可以是数字接口，也可以是模拟接口。当音频信号输出接口23连接的耳机接口7输入信号为模拟信号时，音频信号输出接口23为模拟接口，第二信号通道32的输出端通过数模转换器连接音频信号输出接口23。当音频信号输出接口23连接的耳机接口7输入信号为数字信号时，音频信号输出接口23为数字接口，第二信号通道32的输出端连接音频信号输出接口23。
49.微控制器包括混音模块，用于将所述第一音频信号和通过所述第四信号通道接收的音频信号进行混音获得所述第二音频信号，并发送至所述第二信号通道(32)。
50.在上述实施例中，对音频信号的处理在微控制器中进行。需要说明的是，对音频信号的处理还可以在信号输入输出单元(2)中进行，也可以在无线通信单元(4)中进行。
51.由此，当主播进行直播需要发送音频信号时，可以选择使用内置麦克风并通过第一音频信号输入接口将声音传送至直播设备，也可以选择使用耳麦系统的话筒组件并通过第二音频信号输入接口将声音传送至直播设备。同时，主播还可以通过耳麦系统的耳机组
件接收由直播设备发来的音频信号(例如伴奏音乐)以及由内置麦克风或耳麦系统话筒组件输入的音频信号，实现直播监听和耳返功能。
52.本实施例中，信号输入输出单元的芯片型号为nau88l21，参见图2～图5，内置麦克风5输出端mic-1和mic 经外围电路连接信号输入输出单元2的管脚mic-in_p和mic-in_n，用于将接收到的音频信号输入给信号输入输出单元2；话筒接口端hp-mic经外围电路连接信号输入输出单元2的管脚mic_out，用于将耳麦接口接收到的音频信号输入给信号输入输出单元2；耳机接口端lhp和rhp经外围电路分别连接信号输入输出单元2的管脚hpoutl和hpoutr，用于接收音频信号。信号输入输出单元2的管脚i2s_do和i2s_di分别通过第一信号通道31和第二信号通道32与信号处理单元3进行音频信号传输。参见图6，信号处理单元3中，微控制器的管脚i2s_di和i2s_do分别通过第一信号通道31和第二信号通道32与信号输入输出单元2进行音频信号传输，微控制器的管脚spi_do和spi_di分别通过第三信号通道33和第四信号通道34与无线通信单元4进行音频信号传输。参见图7，无线通信单元4的管脚spi_di和spi_do分别通过第三信号通道33和第四信号通道34与信号处理单元3进行音频信号传输。
53.另外，无线麦克风系统还包括供电单元，用于为装置中各单元提供电源。供电单元包括type-c接口，用于为无线麦克风系统提供充电功能。供电单元也可以是可拆卸的电池结构。
54.本实用新型无线麦克风系统，应用于直播系统，主播在直播过程中通过佩戴领夹式发射机和耳麦系统就能够接收到来自直播设备的声音信号，并能够听到自己发出的声音信号，实现耳返监听功能，有助于提高用户体验并改善直播效果。
55.本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
56.应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本实用新型的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本实用新型的权利要求范围内。