得勝MS-118會議麥克風

　　手持產品結構的空間限制越來越多，揚聲器越來越小，要求的聲音越來越大，抑制各種各樣的噪聲和回聲（視頻免提通話時的線性、非線性回聲），在噪聲環(huán)境下實現(xiàn)清晰的語音通信，是一個面臨解決的問題。
　　美國富迪科技（ForteMedia）公司推出的FM2010芯片是基于迷你陣列麥克風（SAM）專利技術的，采用空間濾波技術、遠/近距離定向拾取聲音信號、抑制聲學噪聲、消除聲學回聲的低功耗低成本的單芯片。本文將介紹迷你陣列麥克風技術在手持通信產品中的設計要點、FM2010芯片主要功能，及其在GSM手機中的典型應用。
　　迷你陣列麥克風技術設計要點
　　SAM技術可以采用Uni-MIC（主麥克風）和Omni-MIC（參考麥克風）兩個麥克風組成迷你陣列麥克風，采用背對背擺放或者邊對邊擺放，利用兩種麥克風物理特性的差異，通過FM2010芯片處理以后，形成錐形的拾音束，形成空間的濾波器，用以抑制非穩(wěn)態(tài)噪聲。麥克風的特性、結構設計和FM2010的參數(shù)調整決定了錐形拾音束的方向、角度和抑制非穩(wěn)態(tài)噪聲的效果。
　　1 麥克風的選擇
　　建議使用4mm的Uni、Omni麥克風。Uni-MIC的靈敏度為-40dB     ±3dB；頻譜在300Hz跌落小于8.5dB，3.4kHz提升小于3.5dB；指向性為心形，方向性0°和90°靈敏度差別大于4dB，0°和180°靈敏度差別大于10dB。Omni-MIC的靈敏度為-40dB±1.5dB；頻譜在300Hz～3.4kHz平坦。推薦使用山東濰坊怡力達（IEA）的Uni麥克風B4015UL403和Omni麥克風B4015AL-398。
　　2 結構設計
　　結構設計的關鍵問題在于Uni麥克風的特性保持、錐形拾音束的方向，如果有免提通話功能，還需要更多考慮喇叭、麥克風減振和麥克風氣密性問題。錐形的拾音束的方向決定了抑制非穩(wěn)態(tài)噪聲的方向，所以應該保證有用信號在拾音束內，否則會被當作噪聲而被抑制。因此在產品外形設計時，應該充分考慮Uni麥克風的方向。結構設計應該保證Uni麥克風在裝入麥克風套筒和整個機殼以后，0°和180°靈敏度差別大于6dB，靈敏度和頻率特性基本不變。麥克風減振可以減小非線性回聲，氣密性可以減小線性回聲，提高系統(tǒng)的信號回聲比。
　　3 經過FM2010處理后的信號
　　迷你陣列麥克風拾取的信號和經過FM2010處理以后輸出的信號比較如圖4所示。聲源距離迷你陣列麥克風0.3m，聲強為83dB（SPL）。測試信號分別為Uni麥克風0°和180°、Omni麥克風0°和180°、線路輸出（Lout）迷你陣列麥克風0°和180°拾取的信號經過FM2010處理以后輸出的信號。從圖4中可以看出，同樣大小的信號，在拾音束內（0°）和拾音束外（180°）輸出的信號可以相差20dB。也就是說，只要非穩(wěn)態(tài)噪聲在拾音束外，相對于有用信號，將被抑制20dB。錐形的拾音束有效作用范圍為2m。SAM錐形的拾音束的角度取決于Uni麥克風的指向特性和FM2010的參數(shù)調整。
　　Uni麥克風和Omni麥克風拾取的信號經可編程增益放大器放大、模數(shù)轉換和高通濾波后送語音處理器處理（線性回聲消除、非線性回聲消除、VAD檢測、噪聲抑制處理麥克風音量設定），輸出的語音數(shù)據(jù)經數(shù)模轉換后將麥克風信號從線路輸出端單端輸出送到TWL3014/16模擬基帶處理器麥克風輸入端（MICIP/MIC1N），經過上行鏈路處理送數(shù)字基帶處理器OMAP733/750處理。GSM手機接收到信號經解調以后，經過信號數(shù)字基帶處理器OMAP733/750信道解碼，機密處理以后得到數(shù)字音頻信號送TWL3014/16模擬基帶處理器，經過下行鏈路處理從受話器（HSO）和耳機（EARP/EARN）輸出，一路送受話器，一路送外部功放放大，驅動免提喇叭，同時兩路信號分別送FM2010的線路輸入端輸入，模數(shù)轉換和高通濾波轉換成語音數(shù)據(jù)，送語音處理器處理作為回聲參考信號。
　　OMAP733/750對FM2010的控制流程：通過SHI接口、PWD、RESET、ANA_IRQ控制引腳實現(xiàn)對FM2010的操作。整機上電以后，首先將PWD置高，ANA_IRQ置低，復位以后，送參數(shù)給FM2010，主要是時鐘源、時鐘頻率、DSP工作速率，然后將芯片進入到省電模式。如圖8所示，通話模式是根據(jù)是否有電話打入、打出或是錄音操作，喚醒FM2010，復位后根據(jù)手持/免提模式，送FM2010相應模式參數(shù)。對于手持消噪模式，需要送麥克風數(shù)量、麥克風增益、麥克風音量、消回聲參數(shù)和VAD參數(shù)。對于免提會議模式、需要送麥克風數(shù)量、麥克風增益、麥克風音量、麥克風反轉、消回聲參數(shù)（主要包含對方小聲講話、正常講話、大聲講話時）。免提個人專用模式調試方法基本同手持消噪模式，回聲消除參數(shù)需要更多調整。通話結束后，關閉FM2010的CODEC，將 FM2010設置到省電模式。如圖9所示，GSM手機音頻測試模式主要用于手機測試目的。進入測試模式以后，F(xiàn)M2010工作在直通模式，此時內部DSP對麥克風輸入信號不進行任何處理，Uni麥克風輸入信號經過可編程增益放大器放大后，直接從LOUT放大器輸出，可以通過SHI接口在線麥克風放大器和LOUT放大器增益參數(shù)。