越來(lái)越多的移動(dòng)設備，如手機、耳機、相機和MP3，采用了先進(jìn)的降噪技術(shù)，以消除背景音，提高聲音質(zhì)量。要使這種先進(jìn)技術(shù)付諸實(shí)施，所采用的多個(gè)麥克風(fēng)不僅需具有抗射頻和電磁干擾的能力，還必須具有極小的尺寸。愛(ài)普科斯生產(chǎn)的MEMS麥克風(fēng)是符合此要求的理想解決方案。作為目前市場(chǎng)上體積最小的麥克風(fēng)，MEMS麥克風(fēng)不僅提供極佳的音頻質(zhì)量，而且具有優(yōu)良的抗電磁干擾功能。
性能優(yōu)良，占用面積小
2009年5月，由于采用了Technitrol的MEMS(微電子機械系統)麥克風(fēng)技術(shù)，一系列極具創(chuàng )新性的MEMS產(chǎn)品得以投放到在硅麥克風(fēng)市場(chǎng)。首批上市的產(chǎn)品為愛(ài)普科斯T4000和T4010系列，在它們身上，匯聚了先進(jìn)的MEMS和ASIC技術(shù)的設計能力、對用途的深入了解以及各種專(zhuān)利。
現在，產(chǎn)品系列中增加了數字輸出的麥克風(fēng)，即T4030。新產(chǎn)品體積小，靈敏度為-26dB FS(全量程)，信噪比為60dBA。即使聲級為100dB，失真度也低于1%。其頻率響應特點(diǎn)是高帶寬、低振幅波動(dòng)(見(jiàn)圖1)。由于采用了PDM(脈沖密度調制)輸出，T4030對電磁干擾基本無(wú)反應。電源噪音抑制為-82dB FS�？赏ㄟ^(guò)一根信號線(xiàn)進(jìn)行雙聲道傳輸，這使得立體聲或多麥克風(fēng)應用變得容易，比采用模擬技術(shù)簡(jiǎn)便得多。電源電壓在1.64V至2.86V之間。電力消耗為650μA，在待機模式下則低于10μA。
圖1：頻率響應曲線(xiàn)。
產(chǎn)品結構緊湊
T4030性能優(yōu)良，尺寸極小，它最適合在移動(dòng)設備中作降噪用途，因為在這些設備中，空間占用往往是首要考慮的問(wèn)題。這方面很好的例證是大北歐(GN Netcom)公司研制的捷波朗STONE藍牙耳機。大北歐是一家丹麥耳機生產(chǎn)商，其產(chǎn)品用于手機、聯(lián)絡(luò )中心和辦公室(見(jiàn)圖2)。捷波朗STONE是一款結構極緊湊的耳機，其特點(diǎn)是在噪音清除和自然聲音之間找到最佳的平衡，提供完美的音質(zhì)。而要達到這種效果，只有采用雙麥克風(fēng)捕捉聲音，同時(shí)僅對背景噪音進(jìn)行智能過(guò)濾。正是出于這一目的，廠(chǎng)家選擇了尺寸小、性能優(yōu)的T4000系列產(chǎn)品。
大北歐認為捷波朗STONE是一款革命性的產(chǎn)品，必將顛覆消費者對藍牙耳機的固有看法。“它造型獨特，降噪技術(shù)先進(jìn)，不需要橫臂，是一個(gè)全新的產(chǎn)品概念，”大北歐移動(dòng)通信部的副總裁安娜-R-拉斯穆塞這樣說(shuō)道。
圖2：大北歐生產(chǎn)的捷波朗STONE藍牙耳機。
先進(jìn)的降噪技術(shù)
在中高端移動(dòng)設備中，消除噪音正日益變成一項標準要求。在接收路徑和傳輸路徑中，兩種降噪功能可以合并(見(jiàn)圖3)。如下圖所示，在接收路徑(藍色)中，麥克風(fēng)1位于喇叭的旁邊，接收噪音，此噪音信號反相后添加到傳入的聲音中。反相的噪音信號與周?chē)胍粜盘栂嘞�。這樣，用戶(hù)可以更清晰理解對方的話(huà)音，即便在嘈雜的環(huán)境里亦如此。
圖3：在接收和傳輸路徑消除噪音。
在傳輸路徑(黃色)中，麥克風(fēng)2背對著(zhù)口部，接收周?chē)胍�。麥克風(fēng)3正對著(zhù)口部，它同時(shí)接收周?chē)胍艉驼f(shuō)話(huà)者的話(huà)音。在此，通過(guò)添加反相噪音信號，噪音被消除。此時(shí)，通話(huà)對方受到的周?chē)胍舾蓴_將減小。
使用三個(gè)以上的麥克風(fēng)，可以設計出功能更強大和更復雜的降噪系統。隨著(zhù)更多的麥克風(fēng)植入到小型移動(dòng)設備內，產(chǎn)品的尺寸大小已變得越來(lái)越重要。圖4展示了兩款安裝在電路板上的小型T4000麥克風(fēng)。與此同時(shí)，用戶(hù)對聲音質(zhì)量的期望更高。將來(lái)麥克風(fēng)的信噪比(SNR)將達到62dB，高出今天的一般水平55-59dB。如今，愛(ài)普科斯的T4020 MEMS性能優(yōu)良，信噪比已達到62dB，而且信噪比更高的產(chǎn)品正在研制之中。
圖4：STONE耳機的電路板，上面安裝了兩個(gè)MEMS麥克風(fēng)。
尖端的封裝技術(shù)
避免電磁干擾和射頻干擾一直是SAW濾波器的重要問(wèn)題。SAW濾波器都在GHz范圍內工作，在天線(xiàn)接收射頻信號后，在信號路徑中通常是第一個(gè)組件。正是這一原因，為了維護很弱的信號，必須采取極可靠的屏蔽。此要求催生了CSSP(即“芯片大小SAW封裝”)技術(shù)的誕生。該技術(shù)是具屏蔽功能的極小封裝，并通過(guò)應用到數十億手機上，證明其成熟性。
MEMS麥克風(fēng)正是基于專(zhuān)用于MEMS的相同封裝技術(shù)(CSMP，也即芯片大小MEMS封裝)而生產(chǎn)的(見(jiàn)圖5)。該項技術(shù)得益于成熟的愛(ài)普科斯生產(chǎn)工藝以及15年開(kāi)發(fā)MEMS麥克風(fēng)的經(jīng)驗。MEMS麥克風(fēng)符合RoHS指令規定，并適合SMD無(wú)鉛回流焊工藝。
圖5：MEMS麥克風(fēng)的堅固封裝。
完整測試
TDK-EPC公司也將成熟的SAW生產(chǎn)技術(shù)用于最終電聲測量。通過(guò)設計出一個(gè)特定的測試頭，解決了測量電聲特征的問(wèn)題。每只麥克風(fēng)出廠(chǎng)前，都會(huì )按照相關(guān)規范接受完整的測量，包括基本的電聲性能測試。具體測試項如下：
* 1kHz和窄帶噪音時(shí)的靈敏度；
* 寬帶頻率響應；
* 寬帶噪音；
* 電源穿透；
* 諧波失真；
* 功率消耗。
100%的測試使MEMS麥克風(fēng)在應用中可靠地表現出優(yōu)良性能。
MEMS麥克風(fēng)結構緊湊，電氣性能優(yōu)異，還可用在對聲音質(zhì)量要求高的領(lǐng)域，包括高質(zhì)量的視頻和VoIP(互聯(lián)網(wǎng)電話(huà))系統、電話(huà)會(huì )議系統和波束成型系統中。T4000系列產(chǎn)品的大規模生產(chǎn)已經(jīng)開(kāi)始。目前可以得到T4020和T4030系列的工程樣品。
表：關(guān)鍵技術(shù)參數。
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