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LMV1090集成ic对比选用子频段频率解决抑止噪声的优化算法

2020-7-1 10:53:30  128 频率 超短波
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  l波段超短波电台在战机中担负着与路面塔台及友机中间的语音通话每日任务,其通话音质的高矮立即危害航空员的战斗与训炼品质。现阶段在飞机上很多应用的還是旧式的仿真模拟话音广播电台,此类广播电台缺乏语音增强设备,针对战机驾驶舱内明显的噪声缺乏目的性的抑止对策。伴随着新环节航行每日任务的扩大,低画面质量的通话音质必定会对航行每日任务的进行及航空员的身体健康导致很大的危害。文中拟根据新式的仿真模拟视频语音解决方式,再次设计方案话音采集及操纵一部分,提升采集视频语音的频率稳定度,改进L波段超短波电台的通讯品质。
  1、L波段广播电台话音采集设备
  某型飞机超短波电台由控制板、收发机、输出功率额外器、频射转化器及通信天线组成。该广播电台的话音采集设备关键包含麦克风和控制板,在其中控制板根据坐椅射频连接器与飞行帽上的手机耳机及麦克风相接。在控制板上,设立静噪电源开关,对噪声有一定的抑止。但此设备仅仅根据话音激话检验(VAD)对无话音时的数据信号开展大幅衰减系数,减少明显噪声在无音段时对航空员的危害。而在有语音通话完成时则没法减噪。此方式解决的結果是:在采集视频语音的另外随着有明显的柴油发动机、旋钮开关等噪声,大幅度降低了通讯视频语音的品质。航空员长期处在强噪声自然环境中,也易出現心力憔悴、活力分散化等状况,危害航行的安全性。在一些依靠大数字信号分析技术性改进通讯品质的计划方案[1]中,因为必须比较很多的修改,如提升A/D和D/A电源电路,及其遭遇供电系统难题,因此在飞机场驾驶舱内难以达到。文中拟根据NS企业新发布的双键入麦克风列阵仿真模拟放大器,提升采集视频语音的频率稳定度,改进L波段超短波电台的通讯品质,另外对驾驶舱自然环境更改较少,不危害飞机场一切正常每日任务的进行。
  2、改进版噪声抑止话音采集计划方案
  图1是本计划方案的整体设计图纸。该计划方案在原来控制板基本上提升了语音增强的能,组成提高控制板。控制板内提高一部分电路原理如图2图示,在其中,LMV1090是关键集成ic。话音的采集应用2个并排置放的麦克风,期间维持2cm上下的间隔,对目前话音采集机器设备的危害并不大。依据LMV1090系列产品集成ic的特性,规定采集视频语音的麦克风间距航空员头顶部不超过4cm,2个麦克风与响声部位源最好是维持在同一条平行线上,保证近场视频语音的保存。另外,麦克风间距驾驶舱内较大的噪声源需超出50cm,消弱远场噪声。因为飞机场内较大的噪声源来源于柴油发动机,因而,该规定一般能够考虑。
  
  控制板中有关提高采集视频语音数据信号的电路原理如图2图示,Mic1和Mic2为2个并排麦克风,J1为輸出的线下视频语音数据信号插口。电源电路的关键为仿真模拟双键入麦克风列阵放大器LMV1090,其操纵插口根据其内嵌的I2C总线与AT89C51单片机设计相接。
  
  2.1LMV1090集成ic详细介绍
  LMV1090集成ic是英国國家半导体材料(NS)企业新发布的一款双键入麦克风列阵放大器。该集成ic选用英国國家半导体材料的远场噪声抑止技术性,彻底选用仿真模拟解决能够降低輸出頻率失帧以及他声频假信号,令传输的响声更当然、更真正。对比选用子频段頻率解决抑止噪声的优化算法,该仿真模拟解决技术性不但噪声低、声效好,并且功率极低(仅0.5mA),仅为大数字信号处理器或微控制器配搭手机软件的音频系统的5%,对供电系统的规定大幅度降低。
  此外,该放大器集成ic十分实用,因为其彻底选用仿真模拟解决,降低了A/D及D/A变换的阶段,控制系统设计技术工程师不用改动原来设计方案便可快速将这类噪声抑止作用内嵌到目前机器设备中,基础不用附加花费时间为cpu撰写和检测视频语音程序处理的编码。该集成ic选用25焊球的microSMD封裝,规格为3mm×3mm×0.8mm,2个麦克风中间也只需维持在1毫米~25mm的直线距离,对比传统式的麦克风列阵增强器,规定更低,更易保持。
  2.2单片机设计操纵
  LMV1090内嵌有麦克风外置放大器和后置摄像头放大器。2个放大器的增益可依据实际运用开展调节,调节方式是根据集成ic内嵌的I2C总线由控制板进行。本计划方案应用8051单片机设计开展设定,如图所示3图示,应用P0口的2个IO脚各自做为时钟信号和网络信号。
  
  在串口通信中,AT89C51做为服务器,LMV1090只有做为从机,被载入有关放大器增益配备的数据信息。在向从机寄存器写数据信息时务必遵循I2C通讯协议中对时序的严苛要求,如在SCL为高时,SDA从高到低转变表达起动通讯,在SCL为高时SDA从低到高转变表达终止通讯。图4就是在载入外置放大器增益值时常用的时序。
  
  在所述时序图中,在SCL为高时,SDA出現降低沿,表达起动一次数据通讯;在SCL的钟表操纵下,SDA传来八位数据信息,上位在前,底位放前,该数据表示从机寄存器A,即LMV1090集成ic内嵌放大器增益寄存器的详细地址11001110,详细地址推送完毕后必须一个从机回复,即从机在第八个时钟脉冲后将SDA拉到高电平,表达接受第一个字节数取得成功。以后,服务器再度推送八位数据信息,表达该寄存器内要载入的具体值,这儿的数据信息为11110000,将要外置放大器增益设定为36dB,后置摄像头放大器增益设定为6dB[3]。接受该字节数后,从机得出回复,表达接受取得成功。亲身经历2次载入实际操作后,该寄存器的载入任务完成,能够完毕I2C通讯,完毕的方式是在SCL为低电平时,向SDA送上升沿数据信号。
  2.3其它难题
  因为战机驾驶舱自然环境的独特性,对机器设备的容积、净重和用电量常有十分严苛的规定,在应用中还特别注意下列难题。
  (1)安裝部位
  归功于LMV1090很小的容积(3mm×3mm×0.8mm),紧紧围绕其设计方案的提高采集电源电路还可以大大的变小容积。历经对控制板的精减,基础能够将该一部分电源电路置放在控制板内。
  (2)供电系统
  LMV1090的用电量仅有0.5mA,全部提高采集一部分的用电量历经提升也不会超出1mA。因而,彻底能够使用控制板一部分的开关电源对其开展供电系统。
  (3)放大器增益调整按键
  LMV1090的2个内嵌放大器的增益能够由单片机设计根据I2C开展操纵,可将其操纵的按键引到控制面板。设计方案时特别注意放大器的增益设计方案要有效,依据麦克风本身的较大輸出,及其集成ic后续对键入工作电压的规定,设定一个适合的调整范畴在控制面板上贡手动式调节。
  以某型战机常用广播电台特征分析,其话音采集的麦克风较大輸出为8mV,历经LMV1090解决后,再送至控制板内的解决集成ic,该集成ic规定LMV1090的较大輸出不可以超出3.3V。由此可挑选的增益范畴应按以下方式明确。
  最先明确后续放大器的增益,一般使其维持最低值6dB,以使前面放大器处在很大值,可提升采集时的频率稳定度。当后级放大器增益为6dB时,前放的輸出则应是:3.3V-6dB=1.65V
  因为麦克风的较大輸出为8mV,因而,可明确的较大增益为:
  20log(1.65V/8mV)=44dB
  由于LMV1090前放增益的具体可调式范畴为6dB~36dB,因此可设定其为最高值36dB,后放的增益在可调式范畴6dB~18dB内设定较小值6dB。
  根据所述设计方案的噪声抑止话音采集设备在某L波段超短波电台上开展了使用,在使用全过程中考虑到了下列事宜[4]:(1)麦克风列阵的相对位置对具体噪声抑止的实际效果危害很大,规定2个麦克风并排排序,与采集话音源成一条平行线。当不符合此标准时,话音损害很大。(2)远程控制噪声衰减系数很大,当噪声源间距麦克风超出50cm时,语音通话的背景图噪声水准有显著的减少

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