麦克风基本知识

1 1 麦克风基本知识 一 人声频率范围一 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 频率响应二 频率响应 frequency response 频率响应又称带宽 frequency range 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 等效噪音电平四 等效噪音电平 Equivalent noise level 等效噪音电平又称内部噪声 self noise 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 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 94dB SPL 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电 压压传到下一个设备 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 Electret Capacitor Microphone 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 五 灵敏度 Sensitivity 1 基本概念基本概念 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 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 94dB SPL Pa 与 ubar 的换算关系为 1Pa 10ubar 所以 1mv ubar 10mv pa 2 计算方法计算方法 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 5 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 20 x 2 40 dB 六 频率响应 六 频率响应 Frequency Response 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 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 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 7 3 WiFi 基本知识 1 IE802 11 简介简介 标准号标准号 IEEE 802 11b IEEE 802 11a IEEE 802 11gIEEE 802 11n 标准发布时标准发布时 间间 1999 年 9 月 1999 年 9 月 2003 年 6 月2009 年 9 月 工作频率范工作频率范 围围 2 4 2 4835 GHz 5 150 5 3 50GHz 5 475 5 7 25GHz 5 725 5 8 50GHz 2 4 2 4835GHz 2 4 2 4835GHz 5 150 5 850GHz 非重叠信道非重叠信道 数数 324315 物理速率物理速率 Mbps 115454600 实际吞吐量实际吞吐量 Mbps 62424100 以上 频宽频宽20MHz20MHz20MHz20MHz 40MHz 调制方式调制方式CCK DSSS OFDMCCK DSSS OFDMMIMO OFDM DSSS CCK 兼容性兼容性802 11b802 11a802 11b g802 11a b g n 2 频谱划分频谱划分 WiFi 总共有 14 个信道 如下图所示 1 IEEE 802 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 接收灵敏度接收灵敏度 8 误码率要求速率最小信号强度 6Mbps 82dBm 9Mbps 81dBm 12Mbps 79dBm 18Mbps 77dBm 24Mbps 74dBm 36Mbps 70dBm 48Mbps 66dBm PER 误码率 不超过 8 54Mbps 65dBm 4 2 4GHz 中国信道划分中国信道划分 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 频段频段 WLAN 信道配信道配 置表置表 信信 道道 中心频率中心频率 MHz 信道低端信道低端 高高 端频率端频率 124122401 2423 224172406 2428 324222411 2433 424272416 2438 524322421 2443 624372426 2448 724422431 2453 824472426 2448 924522441 2463 10 24572446 2468 11 24622451 2473 12 24672456 2478 13 24722461 2483 5 SSID 和和 BSSID 1 基本服务集 基本服务集 BSS 基本服务集是 802 11 LAN 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 Basic Service Set 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 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 Distribution System DS 3 SSID 9 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 种类种类 FAT AP 和 FIT AP 比较如下图所示 10 7 无线接入过程三个阶段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 11 7 1 Scanning 802 11 MAC 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 Passive Scanning 特点 找到时间较长 但 特点 找到时间较长 但 STA 节电 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 Active Scanning 特点 能迅速找到 特点 能迅速找到 STA 依次在 13 个信道发出 Probe Request 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