專利名稱：消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及免持電話系統(tǒng)中防止聲反饋的方法和裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電話系統(tǒng)中，回聲的存在會嚴(yán)重影響語音通話質(zhì)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。般來說，回聲有兩種形式一是由于電器連接(如二/四線轉(zhuǎn)換電路)中的阻抗不匹配所產(chǎn)生的回聲稱為“線路回聲”或“網(wǎng)絡(luò)回聲”(Line Echo or Network Echo)；二是源自于傳聲器和揚聲器之間的聲學(xué)耦合，即通過聲學(xué)途徑產(chǎn)生的“聲學(xué)回聲”(Acoustic Echo)。
對于第一種形式的因通話兩端阻抗失配所引起的線路回聲，回聲消除的技術(shù)日益成熟，經(jīng)歷了從簡單的回聲抑制器發(fā)展到自適應(yīng)回聲消除器的理論研究和實際應(yīng)用的過程。國際電信聯(lián)盟-電信組(ITU-T)也相應(yīng)地制訂了回聲抑制器和消除器的國際標(biāo)準(zhǔn)，如G.164和G.165等。進(jìn)入90年代后期，通過英特網(wǎng)撥打長途電話，即IP電話流行起來后，鑒于它與普通國際長途電話的不同，1997年，ITU在G.165標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上發(fā)展并通過了G.168回聲消除器的標(biāo)準(zhǔn)。它更多地考慮到網(wǎng)絡(luò)情況，包括話音、傳真、固定和移動用戶等應(yīng)用。如圖1所示回聲消除器的基本組成和原理。圖1所示的回聲消除器分兩個階段來消除線路回聲，即線性和非線性處理過程。在第一階段，它使用線性卷積處理消除了大部分回聲；在第二階段，對第一階段那些殘存的的回聲則采用非線性處理器(NLP)加以消除。消除器就是一個自適應(yīng)辨識系統(tǒng)。它通過自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如橫向濾波器的應(yīng)用，基于信號處理算法如最小二乘法，構(gòu)建一個簡單的數(shù)學(xué)模型來描述特定的回聲信號。經(jīng)過數(shù)字減法器后，大部分的回聲將被消除。一般說來，符合ITU-T的G.168標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字回聲消除器能夠較好地消除線路回聲。
但是，隨著近年來免持電話的流行，當(dāng)前回聲消除技術(shù)的重點，已由“線路回聲”的消除，轉(zhuǎn)向了“聲學(xué)回聲”的消除。免持電話的主要優(yōu)點在于免持操作的方便。汽車上的免持電話，便于司機在利用蜂窩電話進(jìn)行通話的同時，可以雙手開車。許多國家已經(jīng)或者很快就要在法律上規(guī)定在汽車上只能使用免持電話。另一方面，使用免持電話可以舉行遠(yuǎn)程電話會議，從而節(jié)省人們的時間和旅行的費用。但是聲學(xué)回聲的影響可能干擾語音信號的清晰度和可懂度，嚴(yán)重時可能嘯叫，造成系統(tǒng)失效。這使得聲學(xué)回聲消除技術(shù)的研究日益重要。
聲學(xué)回聲又分為直接回聲和間接回聲。直接回聲是指揚聲器播放出來的聲音未經(jīng)任何反射直接進(jìn)入麥克風(fēng)。這種回聲延遲最短，它與遠(yuǎn)端說話者的語音能量，揚聲器與話筒之間的距離、角度、揚聲器的播放音量以及話筒的拾取靈敏度等因素相關(guān)。間接回聲是指揚聲器播放的聲音經(jīng)不同的路徑一次或多次反射后進(jìn)入麥克風(fēng)所產(chǎn)生的回聲集合。顯然，聲學(xué)回聲最簡單的控制方法是改善揚聲器的周圍環(huán)境，盡量減少揚聲器播放聲音的反射。例如，可以在周圍的墻壁上附加一層吸音材料，或增加一層襯墊以增加散射，理想的周圍環(huán)境是其回響時間或RT-60(聲音衰減60dB所需要的時間)在300ms~600ms之間。因為這樣的環(huán)境一方面可以控制反射，又可以不會使講話者感到不適。
改善揚聲器周圍的環(huán)境可以有效地抑制間接聲學(xué)回聲，但對直接聲學(xué)回聲卻無能為力。目前，有很多的專利，如專利號4,485,272，專利名稱為“Acoustic feedbackcanceling electro-acoustic transducer network，U.S.Patent”；專利申請?zhí)?4190639.6，專利名稱為“用于回聲抑制器的話音作用檢測器和回聲抑制器”；專利申請?zhí)?0103875.3，專利名稱為“回聲消除器的自適應(yīng)步長及其實現(xiàn)方法”；專利申請?zhí)?1801426.7，專利名稱為“用于與自適應(yīng)波束形成組合的回聲抵消的方法和設(shè)備；專利申請?zhí)?3178478.0，專利名稱為“用于免提語音通信的聲音回聲抑制器”，都涉及到聲學(xué)回聲消除器(Acoustic Echo Chancellor，簡稱AEC)，如圖2所示，即設(shè)計自適應(yīng)濾波器來減少聲學(xué)回聲對通信系統(tǒng)的影響。而歸一化最小均方(Normalized Least Mean Square，簡稱NLMS)算法是針對AEC最常見的解決方案之一。在全雙工通信中，傳聲器(話筒)既接收到近端語音，又包括回聲，它對自適應(yīng)濾波器算法的收斂速度和回聲返回?fù)p失量都有著較高的要求。
綜上所述，由于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，人們期望一種消除聲學(xué)回聲的新方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠阻斷從揚聲器到傳聲器之間的聲波耦合，保證正常的語音通話、實現(xiàn)全雙工的消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的方法和裝置。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的方法，包括如下步驟1)對遠(yuǎn)端語音信號進(jìn)行預(yù)處理；2)將預(yù)處理后的音頻信號幅度調(diào)制到一超聲頻段的載波上，產(chǎn)生帶有音頻信號包絡(luò)的超聲信號，即音頻包絡(luò)填充信號；3)對音頻包絡(luò)填充信號進(jìn)行放大；4)將上一步驟3)的信號輸入到揚聲器或換能器陣列，產(chǎn)生具有指向性的輻射聲源，重放出自解調(diào)的遠(yuǎn)端音頻信號；5)確保上述步驟4)指向性輻射聲源的定向播放，并將免持通信設(shè)備的傳聲器置于該指向性輻射聲源的指向范圍之外，從而避免遠(yuǎn)端音頻信號饋入傳聲器。
在上述技術(shù)方案中，步驟1)包括如下過程(1)對遠(yuǎn)端語音信號積分；(2)對積分信號進(jìn)行放大；(3)通過一加法器加上直流信號；(4)取平方根；(5)采用低通濾波器濾去高頻等諧波成分，輸出待調(diào)制的音頻信號。
在上述技術(shù)方案中，步驟4)中所述的揚聲器是由壓電陶瓷(PZT)換能器或壓電陶瓷換能器陣列組成的指向性揚聲器，或由壓電薄膜(PVDF)換能器或壓電薄膜換能器陣列組成的指向性揚聲器，或是普通揚聲器陣列組成的指向性揚聲器。
消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的裝置，如圖3所示，包括一信號預(yù)處理器1，用于接收來自遠(yuǎn)端的語音信號，并對之進(jìn)行信號預(yù)處理產(chǎn)生適當(dāng)?shù)囊纛l能量，并減少在超聲換能器重放過程中的語音信號畸變；一調(diào)制解調(diào)器2，即信號調(diào)制模塊，與所述信號預(yù)處理器1和一個超聲信號發(fā)生器3連接，用于將預(yù)調(diào)后的音頻信號幅度調(diào)制到一超聲頻段的載波上，并產(chǎn)生帶有音頻信號包絡(luò)(Envelope)的超聲信號，即音頻包絡(luò)填充信號；一個超聲信號發(fā)生器3，與所述調(diào)制解調(diào)器2連接，用于產(chǎn)生超聲信號；一驅(qū)動放大器4，與所述調(diào)制解調(diào)器2連接，具有放大增益的功能，即用于加大經(jīng)過前級信號預(yù)處理后的載波信號的能量，并將信號輸送給一個指向性揚聲器5；一指向性揚聲器5，與驅(qū)動放大器4連接，用于產(chǎn)生具有指向性的輻射聲源，重放出自解調(diào)的遠(yuǎn)方音頻信號；一傳聲器6，處于所述指向性揚聲器5輻射范圍之外，用于將近端音頻信號發(fā)送到遠(yuǎn)端。
在上述技術(shù)方案中，所述指向性揚聲器5是由壓電陶瓷(PZT)換能器或壓電陶瓷換能器陣列組成的指向性揚聲器，或由壓電薄膜(PVDF)換能器或壓電薄膜換能器陣列組成的指向性揚聲器，或是普通揚聲器陣列組成的指向性揚聲器。
在上述技術(shù)方案中，所述信號預(yù)處理器1，包括一積分器41、一放大器42、一加法器43、一取平方根電路45、一低通濾波器46順序連接，一直流信號發(fā)生器44與所述加法器43連接；所述積分器41接受遠(yuǎn)端語音信號；所述低通濾波器46輸出信號到所述調(diào)制解調(diào)器2進(jìn)行調(diào)制；所述信號預(yù)處理器1用于減少調(diào)制于超聲載波上的遠(yuǎn)端語音信號因聲波非線性相互作用在近端自解調(diào)播放的過程中出現(xiàn)的信號畸變，使得語音信號清晰可懂等。
在上述技術(shù)方案中，所述指向性揚聲器5和所述傳聲器6所處的位置處于同一個平面內(nèi)平行布放，使所述指向性揚聲器5輻射的指向性聲波不會直接饋入所述傳聲器6，如圖5所示；所述指向性揚聲器5和所述傳聲器6不在同一個平面內(nèi)，且所述傳聲器6處于所述指向性揚聲器5的輻射立體角之外，使得所述指向性揚聲器5輻射的指向性聲波不會直接饋入所述傳聲器6，如圖6所示。
正如前述背景技術(shù)所述，聲學(xué)途徑是由于普通揚聲器的無指向性而引起。本發(fā)明就利用水聲工程應(yīng)用中的參量陣來實現(xiàn)。參量陣的發(fā)聲原理簡述如下比如，當(dāng)用一個特制的發(fā)射換能器向介質(zhì)中發(fā)射兩個原頻波如40KHz和41KHz，由于介質(zhì)的非線性，通過相互作用，產(chǎn)生了新的頻率成分的輻射源。那些新的頻率成分，包括差頻波如1KHz，和頻波如81KHz，以及原頻波的成整數(shù)倍的高次諧波如80KHz、82KHz等等。這些輻射源向空間輻射聲波，又由于，在傳播過程中原波和高次諧波等因相對于低頻聲波如1KHz的差頻波被介質(zhì)的吸收較大，振幅不斷減小而最終消失。在原波消失過程中，新的輻射源不斷產(chǎn)生，但源的強度是隨距離作指數(shù)衰減。因此，如果用超聲波作為聲源，籍以其高指向性傳輸語音信號，將能達(dá)到普通揚聲器等聲源所無法獲得的效果。而在含有多種頻率成本的聲波傳播過程中，即便存在沒有完全衰減的超聲波成分，由于它是不可聽聲，受話者將不會感受到。上述方法正是本發(fā)明的基本思路。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于1)無需借助自適應(yīng)算法等，而通過指向性發(fā)聲方法和裝置而阻斷消除聲學(xué)回聲的途徑；2)針對在產(chǎn)生指向性語音信號中因為聲波非線性而帶來的信號畸變，進(jìn)行信號預(yù)處理以減少信號畸變；3)由于換能器或換能器陣列的應(yīng)用，使得揚聲器和傳聲器可以有更為靈活的布放，在實際的產(chǎn)品開發(fā)中可以有更多的創(chuàng)意空間，如具有裝飾功能的聚集和分開布置等；4)通過指向性聲源的設(shè)計，保證了正常的語音通話不被破壞，從而實現(xiàn)全雙工的免持通信。


圖1表示線路回聲消除系統(tǒng)的示意圖；圖2表示聲學(xué)回聲消除系統(tǒng)的示意圖；圖3表示本發(fā)明的消除免持電話通信中聲學(xué)回聲裝置的框圖；圖中虛線a表示快速衰減的超聲信號，實線b表示自解調(diào)出的語音信號；圖4表示信號預(yù)處理器電路框圖；圖5表示實施例2中揚聲器和傳聲器排布方式示意圖；圖6表示實施例3中揚聲器和傳聲器排布方式示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明基于聲學(xué)的回聲路徑，利用超聲的指向性特點和非線性聲相互作用下的自解調(diào)現(xiàn)象，將遠(yuǎn)方的音頻信號經(jīng)過預(yù)處理，如將音頻信號幅度調(diào)制到超聲載波發(fā)射出來，以達(dá)到不需要借助其它消除回聲的裝置和方法(如設(shè)計自適應(yīng)濾波器來減少聲學(xué)回聲，或指向性麥克風(fēng)、自適應(yīng)波束生成等方法)而避免聲反饋的目的。本發(fā)明也適合于其它通信系統(tǒng)中需要消除揚聲器引起回聲的問題。
實施例1參照圖3所示，制作一消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的裝置，該裝置包括一信號預(yù)處理器1，用于接收來自遠(yuǎn)端的語音信號，并對之進(jìn)行信號預(yù)處理(signal preprocessing)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)囊纛l能量，并減少在超聲換能器重放過程中的語音信號畸變；一調(diào)制解調(diào)器2，即信號調(diào)制模塊，與所述信號預(yù)處理器1和一個超聲信號發(fā)生器3連接，用于將預(yù)調(diào)后的音頻信號幅度調(diào)制到一超聲頻段的載波上，并產(chǎn)生帶有音頻信號包絡(luò)(Envelope)的超聲信號，即音頻包絡(luò)填充信號；一個超聲信號發(fā)生器3，與所述調(diào)制解調(diào)器2連接，用于產(chǎn)生超聲信號；一驅(qū)動放大器4，與所述調(diào)制解調(diào)器2連接，具有放大增益的功能，即用于加大經(jīng)過前級信號預(yù)處理后的載波信號的能量，并將信號輸送給后級的一個指向性揚聲器5；一指向性揚聲器5，與驅(qū)動放大器4連接，用于產(chǎn)生具有指向性的輻射聲源，重放出自解調(diào)的遠(yuǎn)方音頻信號；一傳聲器6，處于所述指向性揚聲器5輻射范圍之外，用于將近端音頻信號發(fā)送到遠(yuǎn)端。
下面對本實施例的各部分進(jìn)行詳細(xì)說明在指向性揚聲器5的裝置設(shè)計方面，可以考慮由壓電陶瓷(PZT)換能器/陣列或壓電薄膜(PVDF)換能器/陣列組成指向性發(fā)聲器。兩者的區(qū)別在于前者的輻射功率較大，但在陣列使用上可能會因陣元(單個換能器)間的阻抗不匹配或?qū)е滦阅苁艿接绊懞偷玫降闹赶蛐圆桓?。另外，換能器的形狀如應(yīng)用廣泛的圓形使其不能緊密布放，會造成空間的浪費，也可能降低參量陣的輻射效率；后者則由于其整體性，在一致性方面優(yōu)于前者，有較尖銳的指向性，但它的缺點是聲輻射功率較小。這樣，可以根據(jù)實際的應(yīng)用場合，做相應(yīng)的設(shè)計。換能器單元可選擇市場上的通用圓形PZT構(gòu)成環(huán)狀或聚集成蜂窩(六邊形)、類似矩形或方形。當(dāng)使用PVDF時，則可以剪裁并加工成更多的樣式。原則上要考慮設(shè)計成的發(fā)生器是否具有較高的指向性和功率，如在聚集組合時，由換能器陣列緊湊布放組成單個揚聲器，置于傳聲器的一側(cè)，它們可以同位于一個平面上或揚聲器稍稍高出傳聲器，也可以有一定的角度傾斜，只要確保所述指向性揚聲器輻射的指向性聲波不會直接饋入所述傳聲器。在免持電話通信時，使用者距離裝置不很遠(yuǎn)，那么適當(dāng)能量的語音重放是可以聽見的，壓電換能器的數(shù)量可以大大減少。而揚聲器裝置無論是和傳聲器在同一平面或在水平上稍高出麥克風(fēng)，原則上要避免指向性揚聲器重放的遠(yuǎn)端信號饋入麥克風(fēng)。只要指向性揚聲器重放的語音信號不會反饋到傳聲器里，這就意味著對于揚聲器指向性的要求也可以防寬。本實施例的指向性揚聲器采用壓電陶瓷(PZT)換能器陣列聚集成蜂窩(六邊形)狀，用于在近端產(chǎn)生因介質(zhì)如空氣的非線性自解調(diào)出帶有適當(dāng)能量(大于受話者聽閥)的語音信號的聲波。
在信號預(yù)處理方面，信號預(yù)處理器1包括一積分器41、一放大器42、一加法器43、一取平方根電路45、一低通濾波器46順序連接；一直流信號發(fā)生器44與所述加法器43連接；所述積分器41接受遠(yuǎn)端語音信號；所述低通濾波器46輸出信號到所述調(diào)制解調(diào)器2進(jìn)行調(diào)制；所述信號預(yù)處理器用于減少調(diào)制于超聲載波上的遠(yuǎn)端語音信號因聲波非線性相互作用在近端自解調(diào)播放的過程中出現(xiàn)的信號畸變，使得語音信號清晰可懂等。信號預(yù)處理器產(chǎn)生指向性語音信號并減少因為利用聲波非線性而帶來的信號畸變。理論上，當(dāng)有限振幅波產(chǎn)生時，遠(yuǎn)方的聲場由Berktay給出近似公式ps=βpo2a216ρoco4αor∂2E2(τ)∂τ2,---(1)]]>式中，po為原波聲壓，a為換能器的有效半徑，ρo為空氣密度，co為聲速，β為非線性參數(shù)(空氣中，β＝1.2)，αo為空氣中對頻率ωo的聲波吸收系數(shù)，τ為遲豫(延遲)時間，r為場點到換能器中心的距離，E(τ)為幅度調(diào)頻的包絡(luò)信號。例如，co＝348m/s，ρo＝1.18kg/m3，αo＝0.7，a2＝0.2m2，聲壓級在130dB的超聲波調(diào)制1kHz的信號，在1米處將會產(chǎn)生66dB的可聽聲。但是，從式(1)可以看出，遠(yuǎn)方的聲壓正比于包絡(luò)信號振幅平方后對時間的二次微分，意味著在非線性聲波相互作用下解調(diào)出的信號不可避免地出現(xiàn)畸變。信號的幅度平方，引起二次諧波等成分，對時間的二次微分則導(dǎo)致斜率在12dB/倍頻程的頻率響應(yīng)?？梢圆捎玫姆椒ň褪欠e分原始信號兩次然后取其平方根，參考文獻(xiàn)1“Audio Application of theParametric Array，”J.Acoust.Soc.Am.，Vol 102pp 3106(A)，1997)和文獻(xiàn)2“Developments of parametric loudspeaker for practical use”，T.Kamakura，M.Yoneyama，K.Ikegaya，10th Int.Symp.Nonlin.Acous.，pp.147-150，1984和文獻(xiàn)3“Parametric array in airdistortion reduction bypreprocessing”，T.D.Kite，J.T.Post and M.F.Hamilton，Proc.Int.Conf.Acous./Acous.Soc.Am，vol.2，pp.1091-1092，Jun 1998)。這些文獻(xiàn)相繼提出了類似的解決方案，如預(yù)先處理希望在遠(yuǎn)場獲得的實際信號，通過具有-12dB/倍頻程頻率特性的均衡器(即圖4中的積分過程)以抵消聲發(fā)射中對時間二次微分的影響，再取平方根以減少包絡(luò)信號振幅平方帶來的信號畸變。詳見如下的公式E(t)=(1+∫∫f(t)dt2)1/2---(2)]]>式中，f(t)為音頻信號，E(t)為預(yù)處理后待調(diào)制到超聲載波上的信號。當(dāng)然，本實施例還可以采用其它已經(jīng)公開的信號處理技術(shù)。
調(diào)制解調(diào)器2，用于調(diào)制輸入的預(yù)處理過的信號和超聲信號，產(chǎn)生以超聲為載波的音頻包絡(luò)填充信號。
超聲信號發(fā)生器3，采用普通的儀器或用模擬電路采用常規(guī)方法做成，超聲波頻率為40kHz，考慮到較高的指向性，也可選用60kHz。
本實施例中的其它電路均采用市場所售的常規(guī)產(chǎn)品。
在揚聲器5、傳聲器6的布放方面，可分為聚集組合和分開配置兩種形式。原則上要避免揚聲器5重放的遠(yuǎn)端信號饋人傳聲器6。在聚集組合時，由換能器陣列緊湊布放組成單個揚聲器，置于傳聲器的一側(cè)，它們可以同位于一個平面上或揚聲器稍稍高出傳聲器，也可以有一定的角度傾斜，但法向方向形成的夾角應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥?0度。本實施例中指向性揚聲器5的換能器陣列采取緊湊蜂窩布放方式，傳聲器6置于其一側(cè)，兩者位于同一個平面上。
實施例2參照圖3所示，制作一消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的裝置。
其中，揚聲器5的換能器陣列不是緊湊排列，而是圍成一圈，傳聲器6置于換能器陣列所形成的圈內(nèi)。換能器陣列和傳聲器可以同位于一個平面上或換能器陣列稍稍高出傳聲器6，如圖5所示。當(dāng)然，本實施例中的揚聲器5和傳聲器6還可以相互交換位置安裝，但仍確保揚聲器5發(fā)出的聲波不直接饋入傳聲器6。
其它同實施例1。
實施例3參照圖3所示，制作一消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的裝置。
其中，指向性揚聲器5采用緊湊排布成圓盤狀的換能器陣列，指向性揚聲器5的換能器陣列和傳聲器6分開配置，同實施例1或2相似的布放方式，但在空間上有更大的自由度，還可以考慮將揚聲器設(shè)計成具有裝飾功能的設(shè)備，如安放在電話面板的翼側(cè)，甚至背對傳聲器。本實施例中，揚聲器5和傳聲器6安裝在電話的不同側(cè)面上，使得揚聲器5的聲音重放不會直接饋入傳聲器6，如圖6所示。當(dāng)然，本實施例中的揚聲器5和傳聲器6還可以相互交換位置安裝，但仍確保揚聲器5發(fā)出的聲波不直接饋入傳聲器6。
其它同實施例1。
權(quán)利要求
1.消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的方法，包括如下步驟1)對遠(yuǎn)端語音信號進(jìn)行預(yù)處理；2)將預(yù)處理后的音頻信號幅度調(diào)制到一超聲頻段的載波上，產(chǎn)生帶有音頻信號包絡(luò)的超聲信號；3)對音頻包絡(luò)填充信號進(jìn)行放大；4)將上一步驟3)的信號輸入到揚聲器或換能器陣列，產(chǎn)生具有指向性的輻射聲源，重放出自解調(diào)的遠(yuǎn)端音頻信號；5)確保上述步驟4)指向性輻射聲源的定向播放，并將免持通信設(shè)備的傳聲器置于該指向性輻射聲源的指向范圍之外，避免遠(yuǎn)端音頻信號饋入傳聲器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的方法，其特征在于，所述的步驟1)預(yù)處理包括如下過程(1)對遠(yuǎn)端語音信號積分；(2)對積分信號進(jìn)行放大；(3)通過一加法器加上直流信號；(4)取平方根；(5)采用低通濾波器濾去高頻諧波成分，輸出待調(diào)制的音頻信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的方法，其特征在于，步驟4)中所述的揚聲器是由壓電陶瓷換能器或壓電陶瓷換能器陣列組成的指向性揚聲器，或由壓電薄膜換能器或壓電薄膜換能器陣列組成的指向性揚聲器，或是普通揚聲器陣列組成的指向性揚聲器。
4.消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的裝置，包括一用于接收來自遠(yuǎn)端的語音信號，并對之進(jìn)行信號預(yù)處理產(chǎn)生適當(dāng)?shù)囊纛l能量的信號預(yù)處理器(1)；一用于將近端音頻信號發(fā)送到遠(yuǎn)端的傳聲器(6)；所述信號預(yù)處理器(1)與一揚聲器連接；其特征在于，還包括一調(diào)制解調(diào)器(2)，與所述信號預(yù)處理器(1)和一個超聲信號發(fā)生器(3)連接，用于將預(yù)調(diào)后的音頻信號幅度調(diào)制到一超聲頻段的載波上，并產(chǎn)生帶有音頻信號包絡(luò)的超聲信號；一個超聲信號發(fā)生器(3)，與所述調(diào)制解調(diào)器(2)連接；一具有放大增益功能的驅(qū)動放大器(4)，與所述調(diào)制解調(diào)器(2)連接；所述揚聲器為一個指向性揚聲器(5)，與驅(qū)動放大器(4)連接，用于產(chǎn)生具有指向性的輻射聲源，重放出自解調(diào)的遠(yuǎn)方音頻信號；所述傳聲器(6)處于所述指向性揚聲器(5)輻射范圍之外。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的裝置，其特征在于，所述指向性揚聲器(5)是由壓電陶瓷換能器或壓電陶瓷換能器陣列組成的指向性揚聲器，或由壓電薄膜換能器或壓電薄膜換能器陣列組成的指向性揚聲器，或是普通揚聲器陣列組成的指向性揚聲器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的裝置，其特征在于，所述信號預(yù)處理器(1)，包括一積分器(41)、一放大器(42)、一加法器(43)、一取平方根電路(45)、一低通濾波器(46)順序連接，一直流信號發(fā)生器(44)與所述加法器(43)連接；所述積分器(41)接受遠(yuǎn)端語音信號；所述低通濾波器(46)輸出信號到所述調(diào)制解調(diào)器(2)進(jìn)行調(diào)制。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的裝置，其特征在于，所述指向性揚聲器(5)和所述傳聲器(6)所處的位置處于同一個平面內(nèi)平行布放，但所述指向性揚聲器(5)輻射的聲波不會直接饋入所述傳聲器(6)；或所述指向性揚聲器(5)和所述傳聲器(6)不在同一個平面內(nèi)，且所述傳聲器(6)處于所述指向性揚聲器(5)的輻射立體角之外，使得所述指向性揚聲器(5)輻射的指向性聲波不會直接饋入所述傳聲器(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的消除免持電話通信中聲學(xué)回聲的裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷換能器陣列或壓電薄膜換能器陣列的排布方式為環(huán)狀，或聚集成蜂窩狀、矩形狀或圓盤狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種免持電話系統(tǒng)中防止聲反饋的方法和裝置。本發(fā)明基于聲學(xué)的回聲路徑，利用超聲的指向性特點和非線性聲相互作用下的自解調(diào)現(xiàn)象，將遠(yuǎn)方的音頻信號經(jīng)過預(yù)處理，如將音頻信號幅度調(diào)制到超聲載波發(fā)射出來，以達(dá)到不需要借助其它消除回聲的裝置和方法而避免聲反饋的目的。本發(fā)明也適合于其它通信系統(tǒng)中需要消除揚聲器引起回聲的問題。
文檔編號H04M9/08GK1905600SQ200510087130
公開日2007年1月31日 申請日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月26日
發(fā)明者楊軍, 李曉東, 田靜 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所