電子通訊聯網可視樓宇對講系統技術要求
2011/1/26 9:35:08
隨著電子通訊技術的發展，人們安全意識的提高，樓宇對講產品已經走進千家萬戶，在智能化住宅小區得到廣泛應用，給人們帶來安全、舒適、通訊方便的服務。樓宇對講免提系統是由一個門口機和若干室內機組成，系統以其安裝便利、操作簡單、造型時尚、貼近生活而受到用戶普遍歡迎。由于免提對講設計受到環境背景噪音的干擾影響比較大，在音頻指標的要求上與帶手柄聽筒接聽聲音信號有所不同，根據行業標準GA/T678-2007《聯網型可視對講系統技術要求》中對音頻指標要求顯示，主呼通道的全程響度評定值需達到為21±5dB，應答通道的全程相應評定值為18±5dB。作為免提樓宇對講基本的功能對講是指在有訪客來訪時能與住戶實現雙向通話，聲音要求清晰、宏亮連貫，不失真和自激。本文針對樓宇對講免提系統的對講效果提出一種介于全雙工和半雙工設計之間的準雙工音頻電路設計方案，能有效消除全雙工對講過程中出現嘯叫的現象，提高對講效果，且比數字全雙工對講音頻處理方式造價要低。
市場上大部分樓宇對講廠家通訊傳輸采用RS-485總線平衡傳輸方式，網絡拓撲采用終端匹配的總線型結構，其特點在于RS-485可支持多個節點，長距離傳輸，傳輸速率高，采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，抗噪聲干擾性好，可實現點對多雙向對講功能。目前，小區樓宇對講采用的幾種音頻處理方式主要有：
數據的發送和接收分流，分別由兩根不同的傳輸線傳送，通信雙方都能在同一時刻進行發送和接收操作。全雙工方式無需進行方向的切換，沒有切換操作所產生的時間延遲，樓宇對講系統門口機與室內機可實現雙向同時對講且聲音清晰。但其存在的缺點是聲音的大小受限，容易由于聲音的回授產生嘯叫的現象，影響受話聲音效果。
專用芯片34018或34118實現門口機與室內機的對講。即使用同一根傳輸線既作接收又作發送，雖然數據可以在兩個方向上傳遞，但通信雙方不能同時收發數據。采用半雙工方式時，通信系統每一端的發送器和接收器，通過收/發開關轉接到通信線上，進行方向的切換，因此半雙工對講效果的聲音大，但聲音的傳輸存在明顯的延時現象，且由于芯片集成度較高，聲音效果沒有分立器件的效果好，所以語音存在失真的情況。
采用數字音頻處理技術，具有噪音消除和嘯叫抑制功能，可實現高清晰的視頻語音雙工的對講，門口機與室內機同時對講且語音清晰，多用于數字化網絡傳輸的IP樓宇對講系統中，其優點是音頻清晰流暢，不受外界電磁波干擾，傳輸距離無限延伸，有網絡的地方就可以實現對講；缺點是對講設備成本高，僅適用于具備網絡傳輸連接和承受能力的高端用戶。
本文講述的準雙工對講方式與上述三種方式均有所區別，它具有成本低、音量大、語音清晰等優點，實際音頻指標測試結果全程響度評定值可達到19.6dB，并且克服了傳統的半雙工對講語音芯片傳輸延時的現象。其具體原理闡述如下：
原有的全雙工對講方式在對講的過程中門口機的MIC和SPK與室內機的MIC和SPK同時打開，這就造成了當電聲器件MIC和SPK靈敏度較大時會產生回授的現象從而導致嘯叫，但此時只要在四個電聲器件中有一個不參與工作則回授中斷，嘯叫消失。因此本文的思路就是在全雙工的對講電路中盡可能地提高四個電聲器件的靈敏度，同時在門口機和室內機的音頻傳輸通路中各取出兩個不同的點(MIC一個，SPK一個)經阻抗隔離、放大、整形后送CPU進行采樣、數字濾波、比較，以確認此時處于工作狀態的是MIC還是SPK，并由CPU自動切換控制，有效的一方進入工作狀態，無效的一方進入關閉狀態。由于四個電聲器件只要有一個不工作就不會造成嘯叫現象，因此在實際對講中CPU只須控制門口機或室內機一方的電聲器件(MIC和SPK)進行切換即可。
免提樓宇對講系統包括門口機和若干室內機，其中門口機包括門口機MIC傳輸通路和門口機SPK傳輸通路，各室內機均包括室內機MIC傳輸通路和室內機SPK傳輸通路，門口機或所有室內機內還包括CPU，該CPU與MIC傳輸通路、SPK傳輸通路連接，并控制其中之一關閉。MIC傳輸通路，SPK傳輸通路與CPU之間還依次連接有阻抗隔離電路、放大電路和整形電路。
由于準雙工設計的對講系統是建立在原有的全雙工基礎之上，因此在進入對講狀態后，通話一方的電聲器件完全處于工作狀態，另一方的電聲器件進入切換狀態，這樣就避免了回授嘯叫現象的發生，且保持了原有全雙工對講聲音清晰、無延時的優點，并將聲音的大小提高到了半雙工專用芯片也難以達成的高度。在雙方同時對講的情況下，也不會出現半雙工芯片聲音堵塞的現象，而是通話過程中哪方聲音大哪方有效。設計方案具有成本優勢，將在今后樓宇對講系統中得到更加廣泛的應用。
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