短距离无线数字音频传输系统研究与设计

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1、西南科技大学硕士研究生学位论文第1页摘要无线音频传输系统是传输声音信号的音响器材，由发射机和接收机两大部分组成。麦克风将声音转换为音频电信号，经过内部电路的处理后，将包含音频信息的无线电波发射出去。接收天线接收到发射机发出的无线信号，经过内部电路的处理，提取出音频信号，送到外接设备，完成音频信号的无线传输。发射机通常依靠电池供电，电池的供电时间是系统的重要参数之一。由于目前其功耗大，一节普通9V电池连续使用不足4个小时。供电时间可以从两个途径去解决：一是提高电池能量；二是降低系统的功耗。因电池技术发展缓慢，所以必须

2、降低系统的功耗以提高电池的供电时间，为此提出一种低功耗无线音频传输系统的解决方案。本文包括以下四部分研究工作：(1)对目前短距离无线通信技术进行研究，结合音频信号的特点，建立了系统的模型；对系统的各个部分进行能耗分析，给出了系统设计的基本原则；提出了系统整体设计方案，对其进行论证、优化，给出系统最终结构。(2)对目前的射频芯片、音频芯片和微控制器进行筛选比较，以低功耗为首选，以低成本、设计结构简单为目标，给出基于nRF2421音频传输系统的硬件结构及软件实现方法。(3)为了防止啸叫，在系统中增加了回声抑制以提高音频

3、质量；为防止系统间的相互干扰，提出公共地址与私密地址连接的通信策略；为防止信道堵塞，加入了自适应跳频技术。’(4)对单极天线进行理论分析，设计出适合本系统的单极天线，并对其进行仿真实验。实验结果表明：该设计方案有效地降低系统功耗，可以连续工作20小时；解决了无线话筒的啸叫问题，抗干扰能力明显增强，达到实用要求。关键词：nRF2421无线音频传输低功耗跳频回声抑制西南科技大学硕士研究生学位论文第Ⅱ页AbstractWirelessaudiotransmissionsystemisthetransmissionofVo

4、icesignalsaudioequipmentandincludestwomajorcomponents：transmittersandreceiVers．MicrophonewillbeconVertedtoVoiceaudiosignalsandthroughthehandlingoftheintemalcircuit，itwilllaunchthewirelessradiowaVeswhichincludeVoicesignals．ARerreceiVingthewirelesssignalstransmi

5、ttedfromthereceiVingantenna，throughthehandlingofinternalcircuitryandextractingaudiosignaltoanexternaldevice，thewirelesssignaltransmissioniscompleted．TransmitterusuallyreliesonthebatterysuppIyingf．orpowerandbatterypowertimeis0neoftheimponantparameters0fthesyste

6、m．Sinceitshighpowerloss，ageneral9Vbatterylastsnolessthanf．0urhours．Powersupplytimeproblemcanbesolvedfromtwochannels：oneisimproVingthebatterypowerandtheotherisreducingthepowerconsumptionofthesystem．Duetotheslowdevelopmentofbatterytechnology，wemustreducethepower

7、consumptiontoincreasebatterypowersupplywhichpresentsasolutionoflow-powerwirelessaudiotransmissionsystem．Thispaperincludesthefollowingf．our—partstudy：(1)Rresearchingonthecurrentshort-rangewirelesscommunicationstechnologyandcombiningthecharactefisticsofaudiosign

8、als，themodelofthesystemisestablished．ThroughtheenergyconsumptionanalysisofthemodelofthesysteminVafiouspaIrts，thebasicprincipleofsystemdesignhasbeenputforward．AftergiVingtheoVeraUde