基于FM1083的免提通信產品系統(tǒng)設計(圖)
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關鍵詞：免提通信；聲學回聲消除；遠端拾??；噪聲抑制；語音活動檢測
---隨著通信產品的不斷小型化，對系統(tǒng)的成本和空間限制也越來越多。揚聲器的體積變得越來越小，麥克風與揚聲器之間的距離不斷縮短，使得回聲愈發(fā)難以消除。在商業(yè)區(qū)、汽車內、地鐵等復雜的使用環(huán)境中，環(huán)境噪聲嚴重影響了通話質量。如何在pda、筆記本電腦、免提手機等小型系統(tǒng)中實現(xiàn)全雙工免提功能，并保證足夠大的音量，已經成為難題。
---fm1083是美國富迪科技(fortemedia)公司推出的用于回聲消除、噪聲抑制、遠端拾取聲音信號的低功率芯片，本文將介紹小型免提通信產品的設計要點、fm1083主要功能和典型應用。
設計要點
---模具外殼、麥克風和揚聲器關系到整個系統(tǒng)的免提性能?；芈暤漠a生有聲學傳播和機械振動兩種方式，從頻譜的連續(xù)性來看，回聲又分線性和非線性兩種。在模具設計階段，應考慮要盡量減小麥克風拾取的線性回聲，減小揚聲器和外殼的非線性振動。麥克風應該設計獨立的腔體，注意外殼的前后蓋的配合，否則回聲會增大。揚聲器應充分固定，在揚聲器與外殼之間加減振墊圈。
---fm1083支持一個單指向或全指向麥克風和兩個陣列麥克風，陣列麥克風由全指向和單指向麥克風組合而成。在使用一個麥克風的應用中，應該使麥克風拾取遠端(fe)的聲音即回聲與近端(ne)講話的信號差值盡量小。設定麥克風拾取的近端講話信號(signal of near end)sn為10mvpp時，麥克風拾取的回聲信號(signal of echo)se為40mvpp，回路增益為20db，線路輸出的幅度為100mvpp，在沒有回聲消除的情況下回聲將達400mvpp，根本無法通信。為了消除回聲，至少要使回聲比有用信號小兩個數量級，即要將回聲減小40db以上(回聲將小于4mvpp)，才能不影響有用信號。采用fm1083和兩個陣列麥克風的系統(tǒng)最大可以消除65db的回聲，使通信清晰流暢。對于兩個麥克風的應用，應該使主麥克風m1、參考麥克風m2所拾取遠端(fe)的聲音即回聲保持一定差值，m1、m2拾取回聲與近端(ne)講話的信號有一定的差值，m1、m2所拾取的近端(ne)講話的信號差值應盡量小。m1和m2拾取的回聲的頻譜在帶內不能重合。
fm1083的主要功能及特點
---fm1083專為移動手持設備設計，內置的兩個dc/dc轉換器分別為codec和dsp提供電源，1.8v工作時的功耗小于30mw，數字電路部分支持1.8～3.6v的寬電壓，內置d類功放，差分輸出可直接驅動揚聲器。多媒體編解碼接口(codec host interface)直接與藍牙1.1和1.2接口連接。具有兩個麥克風輸入，內置可編程增益輸入輸出放大器(-6db～+26db)，適應不同靈敏度的麥克風。遠端拾取時，麥克風與使用者的距離是0.6m，最大可以達到5m。模擬信號支持直通模式，以提高保真度?；芈曄秶鸀?5～60db，支持動態(tài)范圍壓縮和非線性回聲消除，適合于小型喇叭在大功率輸出時的過載。麥克風和揚聲器之間最小距離可以達到40mm，噪聲抑制為13～18db，可適用于嘈雜的環(huán)境。采樣速率為8khz，支持4.096mhz和13mhz時鐘，具有缺省/eeprom/uart微處理器控制三種工作方式。
fm1083接口
---fm1083支持usb1.1從模式，可通過usb接口與計算機傳送音頻數據，做為語音通信的usb免提器件。
---eeprom接口支持256b～1kb的低電壓eeprom，在沒有微控制器的情況下，可以存放fm1083的大部分可變參數。
---音頻數據編解碼接口支持主模式和從模式，可以選擇內部和外部時鐘源，當選擇內部時鐘時，幀頻為8khz，數據編碼格式為16位線性pcm(pulse code modulation，脈沖編碼調制)或13位零位填充pcm，或8位μ律或a律編碼。
---urat接口用于對eeprom編程或微控制器直接控制fm1083，在4.096mhz時的接口波特率為300～230400b/s，13mhz時為9600～38400b/s。fm1083的系統(tǒng)結構如圖1所示。
信號流程
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主麥克風1和參考麥克風2拾取的信號經可編程增益放大器放大、模數轉換和高通濾波后，送語音處理器處理(線性回聲消除，非線性回聲消除，vad檢測，噪聲抑制處理，然后進行麥克風自動增益控制，消側音和麥克風音量設定)，輸出的16位語音數據經數模轉換后將麥克風信號從線路輸出端進行單端輸出。
---遠端話音信號從線路輸入端單端輸入，經模數轉換和高通濾波后轉換成16位語音數據，送語音處理器處理(消側音，自動增益控制，回聲參考信號提取，動態(tài)范圍控制)，輸出信號經數模轉換后推動內置的d類功放，用差分方式直接驅動揚聲器。
---在usb應用時，usb的輸入信號作為線路輸入的信號，經語音處理器處理后直接驅動揚聲器。麥克風輸入信號經語音處理器處理后，通過usb送計算機，過程與模擬信號輸入/輸出相同。
---藍牙應用時，麥克風的信號經處理后通過音頻數據接口以13位或16位線性pcm的格式送給藍牙芯片，藍牙芯片將接受到的聲音數據以同樣的格式送給fm1083，最后經過功放后輸出。
小型免提系統(tǒng)
---做為小型一體化免提系統(tǒng)，其特點是線路簡單、功能通用、攜帶方便，整個系統(tǒng)只占80mm
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