麦克风基本知识.docx
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麦克风基本知识.docx
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麦克风基本知识
1.麦克风基本知识
一、人声频率范围
实际人声频率
男:
低音82~392Hz,基准音区64~523Hz
男中音123~493Hz,男高音164~698Hz
女:
低音82~392Hz,基准音区160~1200Hz
女低音123~493Hz,女高音220~1.1KHz
录音时各频率效果:
男歌声150Hz~600Hz影响歌声力度,提升此频段可以使歌声共鸣感强,增强力度。
女歌声1.6~3.6KHz影响音色的明亮度,提升此段频率可以使音色鲜明通透。
语 音800Hz是“危险”频率,过于提升会使音色发“硬”、发“楞”
沙哑声提升64Hz~261Hz会使音色得到改善。
喉音重衰减600Hz~800Hz会使音色得到改善
鼻音重衰减60Hz~260Hz,提升1~2.4KHz可以改善音色。
齿音重6KHz过高会产生严重齿音。
咳音重4KHz过高会产生咳音严重现象(电台频率偏离时的音色)
二、频率响应frequencyresponse
频率响应又称带宽(frequencyrange),是指麦克风感应声波频率的范围,并将声波能量忠实的转换为电子讯号的能力。
麦克风接受到不同频率声音时,输出信号会随着频率的变化而发生放大或衰减。
一般以频率响应曲线图标之。
三、灵敏度(Sensitivity)
灵敏度代表麦克风将声音能量转换成电压后所产生的输出讯号强度,是在麦克风单位声压激励下输出电压与输入声压的比值。
当输入信号固定时(1kHz),输出讯号越强,代表麦克风灵敏度越高。
测试麦克风的灵敏度是将1kHz的讯号在94dB的音压电平位准(SPL)下量测开路的麦克风,取得的毫伏特(millivolt)值,单位为mV/Pa。
四、等效噪音电平(Equivalentnoiselevel)
等效噪音电平又称内部噪声(selfnoise)。
麦克风的内部噪声在无声音讯号输入状态时可来自若干个方面:
1.供给麦克风电源的电压波动(偏置电压)引起的电子噪音
2.内部材质电阻(热噪讯),
3.外部射频发射器的干扰等。
(手机)
等效噪音电平采用由国际电工协会(IEC)所定义的一种测试音量的标准所标示的音量值,以dB为单位。
高质量的麦克风,内部噪声通常在15dB以下。
内部噪声也代表麦克风动态范围的下限。
在音源音量较小时,需要使用低噪声的麦克风,以免音频为噪声盖过。
五、信噪比(SNR)
信噪比是原始信号和麦克风自身内部噪声强度的比值,以dB为单位。
一般可以94dBSPL减去内部噪声强度(A-weighted)来计算。
讯噪比越高,音讯放大越干净。
六、输出阻抗(Impedance)
当一个设备的输出接到另一个设备的输入时,前面的输出阻抗和后面的输入阻抗已经串联在一起了。
形成一个分所谓的阻抗匹配,阻抗匹配要做的就是尽量将电压传到下一个设备,高质量的麦克风阻抗都很低,高频衰减低,可使用将近60公尺长的信号线而不至失真。
而且静电杂音较少、适合专业录音。
高阻抗麦克风容易感应日光灯或马达产生的静电杂音,且有明显的高频衰减,不适合专业始用,讯号线长度不宜超过3公尺。
2.驻极体麦克风简介
一、基本概念
1.驻极体(Electret):
能长久保持电极化状态的电介质。
这种电介质一般是高分子聚合物。
例如:
聚丙烯、聚四氟乙烯等。
2.麦克风(Microphone):
将声信号转换为电信号的换能器。
3.ECM(ElectretCapacitorMicrophone):
驻极体电容麦克风,其分类如下:
1)振膜式(Foil)
2)背极式(Back)
3)前极式(Front)
二、振膜式ECM
振膜式ECM特点:
驻极体和振动膜合二为一。
振膜式ECM静态原理示意图:
镀金属层薄膜与背极板形成空气介质电容。
对驻极体充电形成电场,E=Q/C。
声波使薄膜振动,改变电容量和电场,产生电信号,△E=Q/△C。
振膜式工作动态原理图:
三、背极式ECM
背极式ECM特点:
驻极体与极板合二为一。
背极式ECM静态原理示意图:
背极式工作动态原理图:
四、全指向产品结构示意图
五、灵敏度(Sensitivity)
1.基本概念
灵敏度表示麦克风的声—电转换效率。
在自由声场中,当向麦克风施加一个声压为1帕(Pa)或1微巴(unbar) 的声信号时麦克风的开路输出(以毫伏为单位),即为该麦克风的灵敏度。
1微巴(ubar)约相当于人们正常音量讲话,并在离嘴1米远的地方测量所得到的声压。
灵敏度的单位为:
毫伏/帕(mv/Pa)——国际标准
毫伏/微巴(mv/ubar)——日本标准。
1帕(Pa)是指1牛顿(N)的力作用在1平方米面积上的压强.
1Pa=20log(1/0.000020)=94dBSPL
Pa与ubar的换算关系为:
1Pa=10ubar
所以:
1mv/ubar=10mv/pa
2.计算方法
ECM灵敏度参数一般用灵敏度级表示,单位为分贝(dB).
公式为:
Lm=20log(M/Mr)
Lm:
为灵敏度级
M:
为灵敏度,为灵敏度的绝对值
Mr:
参考灵敏度(0db=1V/Pa)
例:
M=10mV/Pa
则Lm=20log((10mV/Pa)/(1V/Pa))=20x(-2)=-40(dB)
六、频率响应(FrequencyResponse)
频率响应是指传声器正常工作的频带宽度。
1.ECM频宽:
全指向产品——20~20KHZ
单指向产品——100~10KHZ
2.语音频宽:
300~3,400HZ
200~5,000HZ
七、指向性(Directivity)
指向性特性又称方向性,是表征传声器对不同入射方向的声信号检测的灵敏度。
八、等效噪声级(内部噪声)
无外声场时,仅由传声器固有噪声引起的输出电压,可以看作能产生相同有效值输出电压的外部声压级。
九、消耗电流
一般要求为≤0.5mA(500uA)
内控要求为≤0.3mA(350uA)
十、实际使用中应注意的几个问题
1.生产线要有良好的防静电措施;电烙铁要有良好接地,最好用专用地线。
2.焊接时温度不能过高、过低,一般为:
400±20℃;焊接时间不可过长,一般在3秒钟之内;尽可能使用散热板焊接;最好使用恒温电烙铁,三芯线,一芯专用地线
3.贮存时应注意防潮和防有机化学溶剂/气体伤害;一般相对湿度最好不要大于85%。
存储温度-20~+70℃。
4.安装时应注意以下几点:
1)根据不同的设计要求选择不同的板面形式和连接方式。
2)根据不同的安装方式选择不同的咪套
3)安装时要装到位
4)设计时应注意的几个问题
a)尽量不要形成谐振腔
b)进声孔的直径大小影响频响
c)喇叭/受话器与传声器相距不能太近
d)强电磁波会干扰ECM正常工作
3.WiFi基本知识
1.IE802.11简介
标准号
IEEE802.11b
IEEE802.11a
IEEE802.11g
IEEE802.11n
标准发布时间
1999年9月
1999年9月
2003年6月
2009年9月
工作频率范围
2.4-2.4835GHz
5.150-5.350GHz
5.475-5.725GHz
5.725-5.850GHz
2.4-2.4835GHz
2.4-2.4835GHz
5.150-5.850GHz
非重叠信道数
3
24
3
15
物理速率(Mbps)
11
54
54
600
实际吞吐量(Mbps)
6
24
24
100以上
频宽
20MHz
20MHz
20MHz
20MHz/40MHz
调制方式
CCK/DSSS
OFDM
CCK/DSSS/OFDM
MIMO-OFDM/DSSS/CCK
兼容性
802.11b
802.11a
802.11b/g
802.11a/b/g/n
2.频谱划分
WiFi总共有14个信道,如下图所示:
1)IEEE802.11b/g标准工作在2.4G频段,频率范围为2.400—2.4835GHz,共83.5M带宽
2)划分为14个子信道
3)每个子信道宽度为22MHz
4)相邻信道的中心频点间隔5MHz
5)相邻的多个信道存在频率重叠(如1信道与2、3、4、5信道有频率重叠)
6)整个频段内只有3个(1、6、11)互不干扰信道
3.接收灵敏度
误码率要求
速率
最小信号强度
PER(误码率)不超过8%
6Mbps
-82dBm
9Mbps
-81dBm
12Mbps
-79dBm
18Mbps
-77dBm
24Mbps
-74dBm
36Mbps
-70dBm
48Mbps
-66dBm
54Mbps
-65dBm
4.2.4GHz中国信道划分
802.11b和802.11g的工作频段在2.4GHz(2.4GHz-2.4835GHz),其可用带宽为83.5MHz,中国划分为13个信道,每个信道带宽为22MHz
北美/FCC 2.412-2.461GHz(11信道)
欧洲/ETSI 2.412-2.472GHz(13信道)
日本/ARIB 2.412-2.484GHz(14信道)
2.4GHz频段WLAN信道配置表
信道
中心频率(MHz)
信道低端/高端频率
1
2412
2401/2423
2
2417
2406/2428
3
2422
2411/2433
4
2427
2416/2438
5
2432
2421/2443
6
2437
2426/2448
7
2442
2431/2453
8
2447
2426/2448
9
2452
2441/2463
10
2457
2446/2468
11
2462
2451/2473
12
2467
2456/2478
13
2472
2461/2483
5.SSID和BSSID
1)基本服务集(BSS)
基本服务集是802.11LAN的基本组成模块。
能互相进行无线通信的STA可以组成一个BSS(BasicServiceSet)。
如果一个站移出BSS的覆盖范围,它将不能再与BSS的其它成员通信。
2)扩展服务集(ESS)
多个BSS可以构成一个扩展网络,称为扩展服务集(ESS)网络,一个ESS网络内部的STA可以互相通信,是采用相同的SSID的多个BSS形成的更大规模的虚拟BSS。
连接BSS的组件称为分布式系统(DistributionSystem,DS)。
3)SSID
服务集的标识,在同一SS内的所有STA和AP必须具有相同的SSID,否则无法进行通信。
SSID是一个ESS的网络标识(如:
TP_Link_1201),BSSID是一个BSS的标识,BSSID实际上就是AP的MAC地址,用来标识AP管理的BSS,在同一个AP内BSSID和SSID一一映射。
在一个ESS内SSID是相同的,但对于ESS内的每个AP与之对应的BSSID是不相同的。
如果一个AP可以同时支持多个SSID的话,则AP会分配不同的BSSID来对应这些SSID。
BSSID(MAC)<---->SSID
6.AP种类
FATAP和FITAP比较如下图所示:
7.无线接入过程三个阶段
STA(工作站)启动初始化、开始正式使用AP传送数据帧前,要经过三个阶段才能够接入(802.11MAC层负责客户端与AP之间的通讯,功能包括扫描、接入、认证、加密、漫游和同步等功能):
1)扫描阶段(SCAN)
2)认证阶段(Authentication)
3)关联(Association)
7.1Scanning
802.11MAC使用Scanning来搜索AP,STA搜索并连接一个AP,当STA漫游时寻找连接一个新的AP,STA会在在每个可用的信道上进行搜索。
1)PassiveScanning(特点:
找到时间较长,但STA节电)
通过侦听AP定期发送的Beacon帧来发现网络,该帧提供了AP及所在BSS相关信息:
“我在这里”…
2)ActiveScanning (特点:
能迅速找到)
STA依次在13个信道发出ProbeRequest帧,寻找与STA所属有相同SSID的AP,若找不到相同SSID的AP,则一直扫描下去..
7.2 Authentication
当STA找到与其有相同SSID的AP,在SSID匹配的AP中,根据收到的AP信号强度,选择一个信号最强的AP,然后进入认证阶段。
只有身份认证通过的站点才能进行无线接入访问。
AP提供如下认证方法:
1)开放系统身份认证(open-systemauthentication)
2)共享密钥认证(shared-keyauthentication)
3)WPAPSK认证(Pre-sharedkey)
4)802.1XEAP认证
7.3Association
当AP向STA返回认证响应信息,身份认证获得通过后,进入关联阶段。
1)STA向AP发送关联请求
2)AP向STA返回关联响应
至此,接入过程才完成,STA初始化完毕,可以开始向AP传送数据帧。
7.4认证和关联过程
7.5漫游过程
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