准双工设计在楼宇对讲免提系统中的应用

　　引言

　　随着电子通讯技术的发展，人们安全意识的提高，楼宇对讲产品已经走进千家万户，在智能化住宅小区得到广泛应用，给人们带来安全、舒适、通讯方便的服务。楼宇对讲免提系统是由一个门口机和若干室内机组成，系统以其安装便利、操作简单、造型时尚、贴近生活而受到用户普遍欢迎。由于免提对讲设计受到环境背景噪音的干扰影响比较大，在音频指标的要求上与带手柄听筒接听声音信号有所不同，根据行业标准GA/T678-2007《联网型可视对讲系统技术要求》中对音频指标要求显示，主呼通道的全程响度评定值需达到为21±5dB，应答通道的全程相应评定值为18±5dB。作为免提楼宇对讲最基本的功能对讲是指在有访客来访时能与住户实现双向通话，声音要求清晰、宏亮连贯，不失真和自激。本文针对楼宇对讲免提系统的对讲效果提出一种介于全双工和半双工设计之间的准双工音频电路设计方案，能有效消除全双工对讲过程中出现啸叫的现象，提高对讲效果，且比数字全双工对讲音频处理方式造价要低。

　　楼宇对讲几种音频处理方式

　　市场上大部分楼宇对讲厂家通讯传输采用RS-485总线平衡传输方式，网络拓扑采用终端匹配的总线型结构，其特点在于RS-485可支持多个节点，长距离传输，传输速率高，采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，抗噪声干扰性好，可实现点对多双向对讲功能。目前，小区楼宇对讲采用的几种音频处理方式主要有：

　　采用全双工对讲方式

　　数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作。全双工方式无需进行方向的切换，没有切换操作所产生的时间延迟，楼宇对讲系统门口机与室内机可实现双向同时对讲且声音清晰。但其存在的缺点是声音的大小受限，容易由于声音的回授产生啸叫的现象，影响受话声音效果。

　　采用半双工对讲方式

　　专用芯片34018或34118实现门口机与室内机的对讲。即使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数据可以在两个方向上传递，但通信双方不能同时收发数据。采用半双工方式时，通信系统每一端的发送器和接收器，通过收/发开关转接到通信线上，进行方向的切换，因此半双工对讲效果的声音大，但声音的传输存在明显的延时现象，且由于芯片集成度较高，声音效果没有分立器件的效果好，所以语音存在失真的情况。

　　采用数字音频处理技术

　　采用数字音频处理技术，具有噪音消除和啸叫抑制功能，可实现高清晰的视频语音双工的对讲，门口机与室内机同时对讲且语音清晰，多用于数字化网络传输的IP楼宇对讲系统中，其优点是音频清晰流畅，不受外界电磁波干扰，传输距离无限延伸，有网络的地方就可以实现对讲；缺点是对讲设备成本高，仅适用于具备网络传输连接和承受能力的高端用户。

　　设计原则

　　本文讲述的准双工对讲方式与上述三种方式均有所区别，它具有成本低、音量大、语音清晰等优点，实际音频指标测试结果全程响度评定值可达到19.6dB，并且克服了传统的半双工对讲语音芯片传输延时的现象。其具体原理阐述如下：

　　原有的全双工对讲方式在对讲的过程中门口机的MIC和SPK与室内机的MIC和SPK同时打开，这就造成了当电声器件MIC和SPK灵敏度较大时会产生回授的现象从而导致啸叫，但此时只要在四个电声器件中有一个不参与工作则回授中断，啸叫消失。因此本文的思路就是在全双工的对讲电路中尽可能地提高四个电声器件的灵敏度，同时在门口机和室内机的音频传输通路中各取出两个不同的点（MIC一个，SPK一个）经阻抗隔离、放大、整形后送CPU进行采样、数字滤波、比较，以确认此时处于工作状态的是MIC还是SPK，并由CPU自动切换控制，有效的一方进入工作状态，无效的一方进入关闭状态。由于四个电声器件只要有一个不工作就不会造成啸叫现象，因此在实际对讲中CPU只须控制门口机或室内机一方的电声器件（MIC和SPK）进行切换即可。

　　准双工设计系统组成

　　免提楼宇对讲系统包括门口机和若干室内机，其中门口机包括门口机MIC传输通路和门口机SPK传输通路，各室内机均包括室内机MIC传输通路和室内机SPK传输通路，门口机或所有室内机内还包括CPU，该CPU与MIC传输通路、SPK传输通路连接，并控制其中之一关闭。MIC传输通路，SPK传输通路与CPU之间还依次连接有阻抗隔离电路、放大电路和整形电路。其设计系统组成说明方框图如图1所示。
 

▲图1   准双工设计系统框架说明

　　结束语

　　由于准双工设计的对讲系统是建立在原有的全双工基础之上，因此在进入对讲状态后，通话一方的电声器件完全处于工作状态，另一方的电声器件进入切换状态，这样就避免了回授啸叫现象的发生，且保持了原有全双工对讲声音清晰、无延时的优点，并将声音的大小提高到了半双工专用芯片也难以达成的高度。在双方同时对讲的情况下，也不会出现半双工芯片声音堵塞的现象，而是通话过程中哪方声音大哪方有效。设计方案具有成本优势，将在今后楼宇对讲系统中得到更加广泛的应用。 （文/汤光耀  钟建华）

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