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基于麦克风技术的通信产品设计

发布时间:2017-08-06 07:14:04  来源:大电流电感厂家   查看:

持产品结构的空间限制越来越多,扬声器越来越小,要求的声音越来越大,抑制各种各样的噪声和回声(视频免提通话时的线性、非线性回声),在噪声环境下实现清晰的语音通信,是一个面临解决的问题。

  美国富迪科技(ForteMedia)公司推出的FM2010芯片是基于迷你阵列麦克风(SAM)专利技术的,采用空间滤波技术、远/近距离定向拾取声音信号、抑制声学噪声、消除声学回声的低功耗低成本的单芯片。本文将介绍迷你阵列麦克风技术在手持通信产品中的设计要点、FM2010芯片主要功能,及其在GSM手机中的典型应用。图1是手持模式的抗噪声示意图;图2是免提模式的抗噪声示意图。

  

SAM手持模式的抗噪声示意图

  图1 SAM手持模式的抗噪声示意图

  

 SAM免提模式的抗噪声示意图

  图2 SAM免提模式的抗噪声示意图

  迷你阵列模压电感麦克风技术设计要点

  SAM技术可以采用Uni-MIC(主麦克风)和Omni-MIC(参考麦克风)两个麦克风组成迷你阵列麦克风,采用背对背摆放或者边对边摆放,如图3所示。利用两种麦克风物理特性的差异,通过FM2010芯片处理以后,形成锥形的拾音束,形成空间的滤波器,用以抑制非稳态噪声。麦克风的特性、结构设计和FM2010的参数调整决定了锥形拾音束的方向、角度和抑制非稳态噪声的效果。

  

模压电感器麦克风的摆放

  图3 麦克风的摆放

1 麦克风的选择

  建议使用4mm的Uni、Omni麦克风。Uni-MIC的灵敏度为-40dB ±3dB;频谱在300Hz跌落小于8.5dB,3.4kHz提升小于3.5dB;指向性为心形,方向性0°和90°灵敏度差别大于4dB,0°和 180°灵敏度差别大于10dB。Omni-MIC的灵敏度为-40dB±1.5dB;频谱在300Hz~3.4kHz平坦。推荐使用山东潍坊怡力达(IEA)的Uni麦克风B4015UL403和Omni麦克风B4015AL-398。

  2 结构设计

  结构设计的关键问题在于Uni麦克风的特性保持、锥形拾音束的方向,如果有免提通话功能,还需要更多考虑喇叭、麦克风减振和麦克风气密性问题。锥形的拾音束的方向决定了抑制非稳态噪声的方向,所以应该保证有用信号在拾音束内,否则会被当作噪声而被抑制。因此在共模电感器产品外形设计时,应该充分考虑 Uni麦克风的方向。结构设计应该保证Uni麦克风在装入麦克风套筒和整个机壳以后,0°和180°灵敏度差别大于6dB,灵敏度和频率特性基本不变。麦克风减振可以减小非线性回声,气密性可以减小线性回声,提高系统的信号回声比。

  3 经过FM2010处理后的信号

  迷你阵列麦克风拾取的信号和经过FM2010处理以后输出的信号比较如图4所示。声源距离迷你阵列麦克风0.3m,声强为83dB (SPL)塑封电感器。测试信号分别为Uni麦克风0°和180°、Omni麦克风0°和180°、线路输出(Lout)迷你阵列麦克风0°和180°拾取的信号经过FM2010处理以后输出的信号。从图4中可以看出,同样大小的信号,在拾音束内(0°)和拾音束外(180°)最终输出的信号可以相差20dB。也就是说,只要非稳态噪声在拾音束外,相对于有用信号,将被抑制20dB。锥形的拾音束有效作用范围为2m。SAM锥形的拾音束的角度取决于Uni麦克风的指向特性和FM2010的参数调整,图5为实际测试一体成型电感器SAM的锥形的拾音束方向图。

  

 SAM的锥形拾音束抑制噪声效果

  图4 SAM的锥形拾音束抑制噪声效果

  

SAM的锥形拾音束方向图声效果

  图5 SAM的锥形拾音束方向图声效果

  FM2010在GSM手机中的应用

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