多麥克風及抗擾頻幹擾成為MEMS麥克風發展趨勢

2020-12-05 電子產品世界

　　近年來，由於支持語音界面和多媒體應用的消費產品的需求日益增加，這成為影響MEMS麥克風市場的一個重要發展趨勢。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201701/342635.htm

　　我們注意到，物聯網(IoT)領域已經出現配置多個高性能麥克風的設備。這些設備使用多個麥克風作為「語音用戶界面」(「voice as a user interface」)，得益於高信噪比(SNR)系統，設備性能得到顯著提高，而其內置的多個麥克風能進行方向分辨，從而更好地對語音指令做出預判。一個成功的語音指令最重要的是準確性。高級電子設備中配置的附加麥克風可使用複雜的算法來處理語音，並確保指令詮釋的準確性。此外，多麥克風系統可實現「插入」(「barge-in」)功能，即使設備在生成音頻時，也能同時接收語音。在物聯網應用中，單個設備中配置的高SNR麥克風數量也越來越多。

　　樓氏電子高性能音頻副總裁 Daryl Barry

　　此外，智慧型手機中也開始配置多個麥克風，以針對多種用戶場景捕獲音頻，包括電話呼叫、語音指令、用於遠場和自拍視頻的多媒體記錄、電話會議、音樂會錄音等。這些應用需要對麥克風的不同位置進行優化，並且用戶可能會處於不同方向——這樣常常會阻擋一個或多個麥克風。 通過將多個麥克風放置在各種位置，智慧型手機可根據場景特徵在最優化的位置真實捕捉聲音，同時防止麥克風被手遮擋。

　　為了進一步提高系統SNR並實現上述應用，系統設計者可以對接收的音頻流採用波束形成和噪聲抑制等算法。由於空間算法還額外受益於麥克風的緊密靈敏度和相位匹配，因而能生成更有效的信號處理算法。我們注意到，目前客戶對靈敏度和相位變化的偏差度要求越來越嚴格。

　　MEMS麥克風的另一個重要發展趨勢是抗射頻(RF)幹擾。當手機和無線IoT設備傳輸數據時，天線可以通過多種方式拾取噪聲。例如，專用集成電路(ASIC)中的二極體結會對射頻信號進行整流，該整流信號的包絡會在麥克風的輸出聲音中產生噪聲。為了防止這種鄰近效應，系統設計者必須將麥克風放置在遠離設備天線的位置，並隔離其電源，以減輕射頻幹擾。這常常會犧牲產品的設計美觀性。隨著電子設備繼續在更小的空間內添加更多功能的趨勢下，我們在設計麥克風時必須考慮其抗射頻幹擾能力。樓氏的麥克風設計中結合了許多技術來減少這一幹擾，從而賦予設計師在空間運用上更大的靈活性。

　　除了高信噪比的模擬和數字麥克風之外，樓氏還提供具有嵌入式信號處理器和算法的智能麥克風，以支持VAD(語音活動檢測)和語音指令。

　　VAD僅在檢測到語音或關鍵字時「喚醒」主處理器，從而節省系統電量。這可使系統在沒有語音情況下保持低電量運行，對於手機和使用電池的物聯網系統等，對電力敏感的設備而言無疑是一大福音。

　　系統設計人員通過在MEMS麥克風中嵌入信號處理器和算法，能夠以最簡便的方式將一組語音指令加入其產品中，同時加快產品上市時間。否則系統必須採用一系列組件和子系統，才能實現相同的功能。通過使用樓氏的聲學處理器或智能麥克風，系統設計師得以有效地優化設備功率並加入更多新功能。

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