麦克风基本知识

11.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22.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：3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4五、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)=94dBSPLPa与ubar的换算关系为:1Pa=10ubar所以：1mv/ubar=10mv／pa2.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5M: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——100~10KHZ2.语音频宽：300~3，400HZ200~5，000HZ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。6八、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73.WiFi基本知识1.IE802.11简介标准号IEEE802.11bIEEE802.11aIEEE802.11gIEEE802.11n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2.4－2.4835GHz5.150－5.350GHz5.475－5.725GHz5.725－5.850GHz2.4－2.4835GHz2.4－2.4835GHz5.150－5.850GHz非重叠信道数324315物理速率（Mbps）115454600实际吞吐量（Mbps）62424100以上频宽20MHz20MHz20MHz20MHz/40MHz调制方式CCK/DSSSOFDMCCK/DSSS/OFDMMIMO-OFDM/DSSS/CCK兼容性802.11b802.11a802.11b/g802.11a/b/g/n2.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22MHz4）相邻信道的中心频点间隔5MHz5）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8误码率要求速率最小信号强度PER(误码率)不超过8％6Mbps-82dBm9Mbps-81dBm12Mbps-79dBm18Mbps-77dBm24Mbps-74dBm36Mbps-70dBm48Mbps-66dBm54Mbps-65dBm4.2.4GHz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/FCC2.412-2.461GHz(11信道)欧洲/ETSI2.412-2.472GHz(13信道)日本/ARIB2.412-2.484GHz(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124122401/2423224172406/2428324222411/2433424272416/2438524322421/2443624372426/2448724422431/2453824472426/2448924522441/24631024572446/24681124622451/24731224672456/24781324722461/24835.SSID和BSSID1）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）SSID9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)----SSID6.AP种类FATAP和FITAP比较如下图所示：107.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）117.1Scanning802.11MAC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..7.2Authentication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12