本發(fā)明涉及麥克風(fēng)領(lǐng)域，具體涉及一種麥克風(fēng)陣列模組。

背景技術(shù)：

通常的麥克風(fēng)都是全向性的，來自各個方向的聲音被同等地接收。然而在許多場合下希望只保留特定方向上的聲音，比如說話人的語音；有的場合也希望抑制特定方向上的聲音，比如已知固定聲源的干擾。最為普遍而且有效的辦法是使用多只麥克風(fēng)組成麥克風(fēng)陣列，利用來自不同方向的聲波到達(dá)陣列中各麥克風(fēng)的時(shí)間差異，實(shí)現(xiàn)有方向選擇性的接收。

麥克風(fēng)陣列算法依麥克風(fēng)陣列的結(jié)構(gòu)不同而不同，基本的信號運(yùn)算包括延遲、增益、求和，高級的信號處理可能包含濾波、傅立葉變換、自適應(yīng)迭代等等。簡單的處理可以用電路直接實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜的處理需要cpu參與，或者是使用單獨(dú)的數(shù)字信號處理器(digitalsignalprocessor，dsp)。

圖1示出現(xiàn)有的一個四路麥克風(fēng)陣列系統(tǒng)中信號從麥克風(fēng)單元1’到應(yīng)用端經(jīng)過的必要環(huán)節(jié)。如果a/d轉(zhuǎn)換器4’集成在麥克風(fēng)內(nèi)部，則麥克風(fēng)是數(shù)字麥克風(fēng)；如果麥克風(fēng)不包含a/d轉(zhuǎn)換器4’，則是模擬麥克風(fēng)，需要配合模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digitalconverter，adc)、編解碼器(codec)或者帶有a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號處理器使用。無論是用數(shù)字還是模擬麥克風(fēng)，都需要數(shù)字信號處理環(huán)節(jié)2’進(jìn)行陣列運(yùn)算，依靠cpu參與或使用另外的數(shù)字信號處理器完成，因此現(xiàn)有的麥克風(fēng)陣列不僅需要占用系統(tǒng)的處理資源進(jìn)行陣列相關(guān)的運(yùn)算，而且麥克風(fēng)和核心的處理器件之間通過多路數(shù)字或者模擬音頻接口連接，造成連接線路復(fù)雜等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種麥克風(fēng)陣列模組，對外音頻接口等價(jià)于一只麥克風(fēng)，起到簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的作用。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種麥克風(fēng)陣列模組，包括：

呈陣列方式排列的多個麥克風(fēng)單元；

信號處理單元，分別與所述多個麥克風(fēng)單元連接，用于將所述多個麥克風(fēng)單元的信號組合為一個輸出信號。

優(yōu)選的，還包括pcb板，所述麥克風(fēng)單元和所述信號處理單元均設(shè)置于所述pcb板上，經(jīng)所述信號處理單元組合的所述輸出信號由所述pcb板輸出。

優(yōu)選的，所述信號處理單元包括多個運(yùn)算模塊，每個所述運(yùn)算模塊均具有多個輸入端，所述多個輸入端分別與所述多個麥克風(fēng)單元連接，所述運(yùn)算模塊用于對所述多個麥克風(fēng)單元輸入所述信號處理單元的信號進(jìn)行加權(quán)求和運(yùn)算以產(chǎn)生復(fù)合信號；

所述信號處理單元還包括疊加模塊，每個所述運(yùn)算模塊的輸出端均與所述疊加模塊連接，多個所述運(yùn)算模塊產(chǎn)生的復(fù)合信號經(jīng)所述疊加模塊疊加形成所述輸出信號。

優(yōu)選的，所述運(yùn)算模塊的數(shù)量為2至4個。

優(yōu)選的，每個所述運(yùn)算模塊與所述疊加模塊之間均設(shè)置有濾波器。

優(yōu)選的，所述信號處理單元還包括分別與所述多個麥克風(fēng)單元對應(yīng)設(shè)置的多條信號處理路徑，所述信號處理路徑包括依次連接的自適應(yīng)增量調(diào)制模塊和降采樣模塊，所述麥克風(fēng)單元輸入的信號經(jīng)所述信號處理路徑處理后輸入所述運(yùn)算模塊。

優(yōu)選的，所述信號處理路徑還包括設(shè)置于所述自適應(yīng)增量調(diào)制模塊與所述麥克風(fēng)單元之間的fifo模塊。

優(yōu)選的，所述信號處理單元包括配置模塊，用于配置所述信號處理單元各模塊的工作參數(shù)。

優(yōu)選的，所述信號處理單元上設(shè)置有音頻接口，所述音頻接口包括數(shù)字音頻接口和/或模擬音頻接口；

所述疊加模塊輸出的信號經(jīng)所述數(shù)字音頻接口輸出，或經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后由所述模擬音頻接口輸出。

優(yōu)選的，所述信號處理單元還包括振蕩器模塊，用于在沒有有效時(shí)鐘信號輸入時(shí)產(chǎn)生預(yù)定頻率的時(shí)鐘信號。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的麥克風(fēng)陣列模組將用于組合麥克風(fēng)單元信號的信號處理單元集成于其內(nèi)部，將陣列作為一個整體向系統(tǒng)輸出單路的音頻信號，無需占用系統(tǒng)的計(jì) 算資源，方便了麥克風(fēng)陣列的應(yīng)用，也有利于降低系統(tǒng)功耗。

另外，麥克風(fēng)陣列模組作為一個整體部件，連線簡單，方便了系統(tǒng)的空間設(shè)計(jì)和組裝。

附圖說明

通過以下參照附圖對本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：

圖1是現(xiàn)有的麥克風(fēng)陣列連接到應(yīng)用端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式提供的麥克風(fēng)陣列模組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式提供的信號處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1’、麥克風(fēng)單元；2’、數(shù)字信號處理環(huán)節(jié)；4’、a/d轉(zhuǎn)換器；

1、麥克風(fēng)單元；2、信號處理單元；201、麥克風(fēng)接口；202、mcu控制接口；203、數(shù)字音頻接口；204、模擬音頻接口；205、運(yùn)算模塊；206、疊加模塊；207、濾波器；208、fifo模塊；209、自適應(yīng)增量調(diào)制模塊；210、降采樣模塊；211、上采樣模塊；212、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器；213、配置模塊；214、振蕩器模塊；3、pcb板。

具體實(shí)施方式

以下基于實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行描述，但是本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。在下文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。為了避免混淆本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，公知的方法、過程、流程、元件并沒有詳細(xì)敘述。

下面參照圖2和圖3說明本發(fā)明的麥克風(fēng)陣列模組的實(shí)施例。

本發(fā)明提供的麥克風(fēng)陣列模組包括呈陣列方式排列的多個麥克風(fēng)單元1，還包括分別與多個麥克風(fēng)單元1連接的信號處理單元2，信號處理單元2用于將多個麥克風(fēng)單元1的信號組合為一個輸出信號。

本發(fā)明提供的麥克風(fēng)陣列模組將用于組合麥克風(fēng)單元信號的信號處理單元2集成于其內(nèi)部，將陣列作為一個整體向系統(tǒng)輸出單路的音頻信號，無需占用系統(tǒng)的計(jì)算資源，方便了麥克風(fēng)陣列的應(yīng)用，也有利于降低系統(tǒng)功耗。另外，麥克風(fēng)陣列模組作為一個整體部件，連線簡單，方便了系統(tǒng)的空間設(shè)計(jì)和組裝。

進(jìn)一步的，如圖2所示，麥克風(fēng)單元1和信號處理單元2均設(shè)置于pcb板3上， 通過pcb板3實(shí)現(xiàn)線路連接，經(jīng)信號處理單元2組合的輸出信號由pcb板3輸出。

多個麥克風(fēng)單元1的陣列方式不限，例如，可以是如圖2中所示的端射(endfire)陣列，或者側(cè)射(broadside)陣列等等。

下面以四個呈端射陣列的麥克風(fēng)單元1為例具體介紹麥克風(fēng)陣列模組的結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，pcb板3呈長條形，四個麥克風(fēng)單元1依次排列設(shè)置在pcb板3上，信號處理單元2位于pcb板3的中部，信號處理單元2為一片asic(applicationspecificintegratedcircuit)芯片。在信號處理單元2內(nèi)部，多個麥克風(fēng)單元1的信號經(jīng)過必要的運(yùn)算合成一路帶有指向性的音頻信號，連接到pcb板3上的焊盤輸出。對于麥克風(fēng)應(yīng)用電路而言，使用這一模組和使用一個麥克風(fēng)的操作方式是一樣的，大大簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。另外，由于在模組中已經(jīng)集成算法，不再需要控制器、處理器的參與，可節(jié)省系統(tǒng)的功耗。

圖3示出了信號處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，信號處理單元2具有多個接口，包括電源接口(圖中未示出)、用于與音頻系統(tǒng)連接的音頻接口、用于與麥克風(fēng)單元1連接的麥克風(fēng)接口201以及用于與控制器連接的mcu控制接口202。

以麥克風(fēng)單元1為數(shù)字麥克風(fēng)為例，通過麥克風(fēng)接口201可向麥克風(fēng)單元1提供數(shù)字時(shí)鐘，并可接收麥克風(fēng)單元1產(chǎn)生的信號。

音頻接口包括數(shù)字音頻接口203和/或模擬音頻接口204，模擬音頻接口204是針對沒有數(shù)字音頻接口203的音頻系統(tǒng)設(shè)置的，模擬音頻接口204處需設(shè)置數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器212(dac)對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換后方可輸出。通過數(shù)字音頻接口203可接收來自音頻系統(tǒng)的時(shí)鐘信號，并可向音頻系統(tǒng)輸出經(jīng)過組合的輸出信號。作為一個優(yōu)選實(shí)施例，數(shù)字音頻接口203為i²s接口，時(shí)鐘信號包括位時(shí)鐘(bclk)信號和幀時(shí)鐘(lrck)信號，幀時(shí)鐘(lrck)信號是決定采樣頻率的時(shí)鐘信號，例如，數(shù)字音頻接口203輸入的位時(shí)鐘信號為64倍pcm采樣頻率的時(shí)鐘信號時(shí)，麥克風(fēng)接口201中的時(shí)鐘信號由位時(shí)鐘信號導(dǎo)出，因此，麥克風(fēng)單元1也工作在64倍pcm采樣頻率下，具體的，例如pcm采樣頻率為48khz時(shí)，位時(shí)鐘信號為3.072mhz，麥克風(fēng)單元1時(shí)鐘頻率也為3.072mhz。

mcu控制接口202可以是標(biāo)準(zhǔn)的spi三線接口，也可以是兩線的i²c接口，控制器可通過mcu控制接口202進(jìn)行讀寫操作。

信號處理單元2包括四個運(yùn)算模塊205，運(yùn)算模塊205具有四個輸入端，分別與四個麥克風(fēng)單元1連接。四個運(yùn)算模塊205分別用于對四個麥克風(fēng)單元1產(chǎn)生的 信號進(jìn)行加權(quán)求和運(yùn)算，產(chǎn)生四路復(fù)合信號，即，每一路復(fù)合信號的pcm字是四路麥克風(fēng)單元1產(chǎn)生的信號對應(yīng)的pcm字分別乘上一個權(quán)系數(shù)再相加得到的，權(quán)系數(shù)可根據(jù)具體需求設(shè)置。

四個運(yùn)算模塊205的輸出端均與疊加模塊206連接。由四個運(yùn)算模塊205運(yùn)算產(chǎn)生的四路復(fù)合信號通入疊加模塊206，通過疊加模塊206將四路復(fù)合信號疊加形成輸出信號輸出。

進(jìn)一步的，每個運(yùn)算模塊205與疊加模塊206之間均設(shè)置有濾波器207，加權(quán)求和得到的四路復(fù)合信號分別通過濾波器207后再通入疊加模塊206疊加。濾波器207具體結(jié)構(gòu)不限，例如可以是fir(finiteimpulseresponse)濾波器，iir(infiniteimpulseresponse)濾波器等等，并且濾波器207的系數(shù)可根據(jù)具體需求設(shè)置。

當(dāng)然，可以理解的是，運(yùn)算模塊205的數(shù)量不局限于四個，優(yōu)選范圍為2至4個。

進(jìn)一步的，信號處理單元2包括分別與四個麥克風(fēng)單元1對應(yīng)設(shè)置的四條信號處理路徑，分別用于處理四個麥克風(fēng)單元1輸入的信號。信號處理路徑包括依次連接的fifo模塊208、自適應(yīng)增量調(diào)制模塊209(adm)以及降采樣模塊210。

其中，fifo(firstinputfirstoutput)模塊可起到信號延遲的作用，通過設(shè)置fifo模塊208的有效長度可設(shè)定每一路麥克風(fēng)單元信號的延遲時(shí)間。

麥克風(fēng)單元1輸出1bit的1、0信號，即adm碼流，adm碼流由fifo模塊208延遲后輸入到自適應(yīng)增量調(diào)制模塊209，即adm解碼器，經(jīng)adm解碼器處理后輸出過采樣的pcm編碼，例如，輸出64倍過采樣的pcm編碼。

adm解碼器輸出的過采樣的pcm碼流經(jīng)降采樣模塊210降采樣后得到采樣頻率與數(shù)字音頻接口203的幀時(shí)鐘信號頻率相同的pcm音頻信號。四路pcm音頻信號在進(jìn)行后續(xù)的加權(quán)求和處理以及疊加運(yùn)算，并且，后續(xù)的運(yùn)算也是在相同的采樣頻率下進(jìn)行的。疊加后的輸出信號由數(shù)字音頻接口203輸出。

進(jìn)一步的，還包括配置模塊213，通過配置模塊213配置信號處理單元2各模塊的工作參數(shù)，包括參數(shù)寄存器，所述參數(shù)包括各個運(yùn)算模塊205在進(jìn)行加權(quán)求和運(yùn)算時(shí)的權(quán)系數(shù)，各個濾波器207的系數(shù)，fifo模塊208的有效長度等等。參數(shù)寄存器可通過mcu控制接口202供控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫操作。

在一個優(yōu)選實(shí)施例中，疊加模塊206的輸出端還可依次經(jīng)上采樣模塊211和數(shù) 字/模擬轉(zhuǎn)換器212與模擬音頻接口204連接，經(jīng)疊加后的信號經(jīng)上采樣模塊211處理并經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器212轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出，適用于沒有數(shù)字音頻接口203，只有模擬音頻接口204的音頻系統(tǒng)。其中，上采樣模塊211的上采樣倍數(shù)可以但不局限于是4倍、8倍、16倍、32倍或64倍。

在一個優(yōu)選實(shí)施例中，信號處理單元2還包括振蕩器模塊214，當(dāng)外部沒有有效的時(shí)鐘信號輸入時(shí)，振蕩器模塊214啟用，為數(shù)字系統(tǒng)提供預(yù)定頻率的時(shí)鐘信號來替代為時(shí)鐘信號，保證模擬音頻接口204處能夠正常的輸出音頻信號。例如，時(shí)鐘信號的頻率為2.4mhz。

當(dāng)然，本發(fā)明提供的麥克風(fēng)陣列模組的也適用于模擬麥克風(fēng)，即，麥克風(fēng)單元1可以為模擬麥克風(fēng)，只需在信號處理單元2中增加相應(yīng)的a/d轉(zhuǎn)換模塊即可。

此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。

同時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，示例實(shí)施例被提供，以使本公開是全面的，并將其范圍充分傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。很多特定細(xì)節(jié)(例如特定部件、設(shè)備和方法的示例)被給出以提供對本公開的全面理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，不需要采用特定細(xì)節(jié)，示例實(shí)施例可以以很多不同的形式被實(shí)施，并且示例實(shí)施例不應(yīng)被理解為限制本公開的范圍。在一些示例實(shí)施例中，眾所周知的設(shè)備結(jié)構(gòu)以及眾所周知的技術(shù)沒有詳細(xì)描述。

當(dāng)一元件或?qū)颖惶峒盀樵诹硪辉驅(qū)印吧稀薄ⅰ氨唤雍系健?、“被連接到”或“被聯(lián)接到”另一元件或?qū)訒r(shí)，其可直接在另一元件或?qū)由稀⒈恢苯咏雍?、連接或聯(lián)接到另一元件或?qū)?，或者可存在中間元件或?qū)印Ｏ啾戎?，?dāng)一元件被提及為“直接”在另一元件或?qū)印吧稀?、“直接被接合到”、“直接被連接到”或“直接被聯(lián)接到”另一元件或?qū)訒r(shí)，可不存在中間元件或?qū)?。用于描述元件之間關(guān)系的其它詞語應(yīng)該以相似方式被解釋(例如，“之間”與“直接在之間”，“鄰近”與“直接鄰近”等)。如在此使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或更多關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目中的任一或全部組合。

雖然術(shù)語第一、第二、第三等在此可被用于描述各個元件、部件、區(qū)域、層和/或區(qū)段，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或區(qū)段不應(yīng)該被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語可僅用于將一個元件、部件、區(qū)域、層或區(qū)段與另一元件、區(qū)域、層或區(qū)段 區(qū)分開。諸如“第一”、“第二”的術(shù)語和其它數(shù)值術(shù)語當(dāng)在此使用時(shí)不意味著次序或順序，除非上下文明確指出。因而，下面討論的第一元件、部件、區(qū)域、層或區(qū)段可被稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或區(qū)段，而不背離示例實(shí)施例的教導(dǎo)。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可以有各種改動和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。