一種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及信號處理【技術(shù)領域】，尤其涉及一種麥克風。一種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng)，包括第一麥克風，第二麥克風，第一麥克風設有第一時鐘信號輸入端、第一數(shù)據(jù)輸出端；第二麥克風設有第二時鐘信號輸入端、第二數(shù)據(jù)輸出端，第一時鐘信號輸入端與第二時鐘信號輸入端中的至少一個通過開關(guān)連接一外部的時鐘信號，開關(guān)的打開或關(guān)閉使得第一數(shù)據(jù)輸出端與第二數(shù)據(jù)輸出端的至少一路輸出；第一模式下，第一數(shù)據(jù)輸出端與第二數(shù)據(jù)輸出端共同輸出；第二模式下，第一數(shù)據(jù)輸出端與第二數(shù)據(jù)輸出端中的一路輸出。本發(fā)明具有高振幅音頻捕獲性能，可以對背景噪聲進行有效抑制，改善微機電系統(tǒng)麥克風使用性能。
【專利說明】一種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng)

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及信號處理【技術(shù)領域】，尤其涉及一種麥克風。

【背景技術(shù)】
[0002]作為音頻輸入設備，麥克風性能的好壞直接影響音頻捕獲性能。為了提高麥克風的性能，出現(xiàn)了不同的麥克風裝置，以便對噪聲進行抑制，提高信噪比，優(yōu)化音頻捕獲性能。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中公開了一種用于高振幅音頻捕獲的多膜麥克風，如圖1所示，包括第一輸入音頻變換器10及第二輸入音頻變換器20，第二輸入音頻變換器20具有比第一輸入音頻變換器10相比較低的靈敏度，第一輸入音頻變換器10及第二輸入音頻變換器20輸出的電信號通過一放大級12，放大級12可以包括信號處理，放大級12產(chǎn)生的信號進入ADC(Analog to Digital Converter,模數(shù)轉(zhuǎn)換器,如西格瑪?shù)聽査{(diào)制器13),西格瑪?shù)聽査{(diào)制器13采用PDM (Pulse-Density Modulated，脈沖密度調(diào)制)將高分辨率信號編碼成低分辨率信號，其中從所述第一輸入音頻變換器10和從所述第二輸入音頻變換器20輸出的電信號在一個脈沖密度調(diào)制流13A中。其主要用于解決在高SPL(Sound Pressure Level,聲壓級)環(huán)境中及在噪音環(huán)境下(如風引起的噪聲)操作移動設備時音頻錄制中的聲音失真及壓縮問題。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)還公開了一種麥克風設備，如圖2所不,具有第一靈敏度的第一音頻換能器24，及具有第二靈敏度的第二音頻換能器25 ;第一音頻換能器24連接第一偏壓電源62，第二音頻換能器22連接第二偏壓電源64 ;第一換能器24連接一放大級66，第二換能器25連接一放大級68，信號檢測器72與放大級66和放大級68連接，信號檢測器72分析關(guān)于聲壓級、信噪比和總諧波失真的電音頻信號的特性，在分析的基礎上，用由控制信號74控制的開關(guān)70在來自兩個換能器的電音頻信號之間執(zhí)行切換，以輸出更適合于當前應用場合的電音頻信號，兩個換能器中的一個電音頻信號通過第二放大級76，并經(jīng)由輸出焊盤
44輸出。其主要解決高聲壓級的情況下音頻失真的問題，確保良好的信噪比。
[0005]上述的現(xiàn)有技術(shù)無一解決背景噪音的抑制問題，而背景噪音對音頻捕獲性能有著很大的干擾，而且現(xiàn)有的音頻捕獲過程中面臨的背景噪聲問題越來越嚴峻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng)，解決以上技術(shù)問題。
[0007]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]—種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng)，包括第一麥克風，第二麥克風，其特征在于，所述第一麥克風設有第一時鐘信號輸入端、第一數(shù)據(jù)輸出端；所述第二麥克風設有第二時鐘信號輸入端、第二數(shù)據(jù)輸出端，所述第一時鐘信號輸入端與所述第二時鐘信號輸入端中的至少一個直接連接一外部的時鐘信號，另一個通過一開關(guān)連接所述時鐘信號，所述開關(guān)的打開或關(guān)閉使得所述第一數(shù)據(jù)輸出端與所述第二數(shù)據(jù)輸出端的至少一路輸出；
[0009]第一模式下，所述第一數(shù)據(jù)輸出端與所述第二數(shù)據(jù)輸出端共同輸出；
[0010]第二模式下，所述第一數(shù)據(jù)輸出端與所述第二數(shù)據(jù)輸出端中的一路輸出。
[0011]優(yōu)選地，所述第一麥克風設有第一通道選擇端，所述第二麥克風設有第二通道選擇端，所述第二通道選擇端接電源，在第一模式下，所述第一通道選擇端接地；在第二模式下，所述第一通道選擇端接電源。
[0012]優(yōu)選地，所述開關(guān)連接一控制所述開關(guān)打開或關(guān)閉的控制信號。
[0013]優(yōu)選地，所述第一麥克風和所述第二麥克風的至少一個采用以下結(jié)構(gòu):包括用于感測聲音信號的第一換能器、第二換能器，所述第一換能器的信號輸出端連接一第一信號衰減模塊，所述第二換能器的信號輸出端連接一第二信號衰減模塊，所述第一換能器的輸出信號經(jīng)過所述第一信號衰減模塊后具有第一衰減信號輸出端，所述第二換能器的輸出信號經(jīng)過所述第二信號衰減模塊后具有第二衰減信號輸出端；
[0014]所述第一換能器的信號輸出端作為第一信號輸出端，所述第二換能器的信號輸出端作為第二信號輸出端，所述第一信號輸出端和所述第二信號輸出端用于輸出正常信號，所述第一衰減信號輸出端和所述第二衰減信號輸出端用于輸出幅度衰減后的衰減信號；
[0015]所述第一信號輸出端與所述第二信號輸出端連接一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述第一衰減信號輸出端與所述第二衰減信號輸出端也連接至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0016]優(yōu)選地，所述第一信號輸出端通過一放大級連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述第二信號輸出端通過另一放大級連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述第一衰減信號輸出端、所述第二衰減信號輸出端各自通過一放大級連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0017]優(yōu)選地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括第一西格瑪?shù)聽査{(diào)制單元、第二西格瑪?shù)聽査{(diào)制單元；所述第一信號輸出端與所述第二信號輸出端輸出的正常信號進入所述第一西格瑪?shù)聽査{(diào)制單元；所述第一衰減信號輸出端與所述第二衰減信號輸出端輸出的衰減信號進入所述第二西格瑪?shù)聽査{(diào)制單元。
[0018]優(yōu)選地，所述第一信號衰減模塊與所述第二信號衰減模塊分別包括一信號衰減器，所述信號衰減器采用一分壓電路，所述分壓電路通過分壓得到幅度衰減后的衰減信號。
[0019]優(yōu)選地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、所述放大級、所述第一信號衰減模塊、所述第二衰減模塊的至少一個位于一專用集成電路芯片上。
[0020]優(yōu)選地，所述第一麥克風、第二麥克風米用基于微機電系統(tǒng)的數(shù)字麥克風。
[0021]有益效果:由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有高振幅音頻捕獲性能，可以對背景噪聲進行有效抑制，改善微機電系統(tǒng)麥克風的使用性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的另一種結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明第一麥克風或第二麥克風采用的麥克風單體內(nèi)部電路圖；
[0026]圖5為圖4所示的麥克風單體結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0027]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0028]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0030]參照圖3、圖4、圖5,—種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng),包括第一麥克風21、第二麥克風22,其中，第一麥克風21設有第一時鐘信號輸入端(Clk) 211、第一數(shù)據(jù)輸出端(Data) 212 ;第二麥克風22設有第二時鐘信號輸入端(Clkl) 221、第二數(shù)據(jù)輸出端(Datal)222,第一時鐘信號輸入端211與第二時鐘信號輸入端221的至少一個直接連接一外部的時鐘信號，另一個通過一開關(guān)23連接時鐘信號，開關(guān)23的打開或關(guān)閉使得第一數(shù)據(jù)輸出端212與第二數(shù)據(jù)輸出端222的至少一路輸出；第一模式下，第一數(shù)據(jù)輸出端212與第二數(shù)據(jù)輸出端222共同輸出；第二模式下，第一數(shù)據(jù)輸出端與第二數(shù)據(jù)輸出端中的一路輸出。第一麥克風21設有第一通道選擇端(D/S)213，第二麥克風22設有第二通道選擇端(L/R)223。
[0031]作為一種實施例，第二通道選擇端223連接電源(Vs);在第一模式下，第一通道選擇端213接地；在第二模式下，第一通道選擇端213連接電源。開關(guān)23連接一控制開關(guān)23打開或關(guān)閉的控制信號。
[0032]本發(fā)明的第一模式下，開關(guān)關(guān)閉，第一麥克風21和第二麥克風22均可以接收到時鐘信號，在時鐘信號的作用下，第一數(shù)據(jù)輸出端212和第二數(shù)據(jù)輸出端222輸出端數(shù)據(jù)流(例如，PDM數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)流)可以在時鐘信號的上升沿或下降沿依次輸出，第二模式下，開關(guān)打開，第二麥克風接收不到時鐘信號，第二數(shù)據(jù)輸出端222處于高阻態(tài)(High-z)，只有第一數(shù)據(jù)輸出端212的數(shù)據(jù)流輸出?？蛻艨梢砸勒詹煌男枨髥右粋€麥克風或同時啟動兩個麥克風，以滿足不同的音頻捕獲環(huán)境的要求。第一麥克風21和第二麥克風22的數(shù)據(jù)同時啟動時，可以通過雙通道的音頻信號，獲得立體語音的效果。
[0033]上述的第一數(shù)據(jù)輸出端和/或第二數(shù)據(jù)輸出端的數(shù)據(jù)輸出至一語音處理芯片9或PCB印制電路板上以供進一步處理。
[0034]第一麥克風21和第二麥克風22中的至少一個采用以下結(jié)構(gòu):參照圖4，包括用于感測聲音信號的第一換能器210、第二換能器220，第一換能器210的信號輸出端連接一第一信號衰減模塊31，第二換能器220的信號輸出端連接一第二信號衰減模塊32，第一換能器210的輸出信號經(jīng)過第一信號衰減模塊31后具有第一衰減信號輸出端，第二換能器220的輸出信號經(jīng)過第二信號衰減模塊32后具有第二衰減信號輸出端；第一換能器210的信號輸出端作為第一信號輸出端，第二換能器220的信號輸出端作為第二信號輸出端，第一信號輸出端和第二信號輸出端用于輸出正常信號，第一衰減信號輸出端和第二衰減信號輸出端用于輸出幅度衰減后的衰減信號；
[0035]第一信號輸出端與第二信號輸出端連接一模數(shù)轉(zhuǎn)換器57,第一衰減信號輸出端與第二衰減信號輸出端也連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器57。模數(shù)轉(zhuǎn)換器57包括第一西格瑪?shù)聽査?Σ-Λ )調(diào)制單元521、第二西格瑪?shù)聽査?Σ-Λ )調(diào)制單元522 ;第一信號輸出端與第二信號輸出端輸出的正常信號進入第一西格瑪?shù)聽査{(diào)制單元521 ;第一衰減信號輸出端與第二衰減信號輸出端輸出的衰減信號進入第二西格瑪?shù)聽査{(diào)制單元522。
[0036]進一步地，第一信號輸出端通過一放大級81連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器57 ;第二信號輸出端通過另一放大級83連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器57，第一衰減信號輸出端、第二衰減信號輸出端各自通過一放大級82、84連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器57。上述的放大級采用前置放大器，前置放大器具有較高的電壓增益，可以將小信號放大到標準電平上，放大級還可以具有信號處理功能。
[0037]第一信號衰減模塊31與第二信號衰減模塊32分別包括一信號衰減器，信號衰減器采用一分壓電路，分壓電路通過分壓得到幅度衰減后的衰減信號。使得本發(fā)明適于處理高聲壓級的音頻信號，對于高聲壓級的音頻信號實現(xiàn)有效捕獲。本發(fā)明的分壓電路可以采用一電容分壓電路，電容分壓電路可以包括第一電容及與第一電容串聯(lián)的第二電容，衰減信號從第一電容與第二電容之間的串聯(lián)點引出。也可以采用其他形式的分壓電路代替電容分壓電路。
[0038]優(yōu)選地，模數(shù)轉(zhuǎn)換器57、放大級81、82、83、84、第一信號衰減模塊31、第二信號衰減模塊32的至少一個位于一專用集成電路芯片5上。上述的麥克風單體結(jié)構(gòu)可以對噪聲進行整形或調(diào)制，使得信號帶寬內(nèi)的噪聲大大減小，有效地濾除信號帶寬內(nèi)的量化噪聲，降低噪聲干擾。是一種超低噪音高振幅的音頻捕獲麥克風。
[0039]參照圖5，第一麥克風21、第二麥克風22的至少一個采用基于微機電系統(tǒng)的數(shù)字麥克風。第一麥克風或第二麥克風的單體結(jié)構(gòu)主要包含第一換能器210、第二換能器220,專用集成電路芯片5，上述的第一換能器210、第二換能器220，專用集成電路芯片5設置在PCB電路板61上，由于上述電路的信號為毫伏級或微伏級，易于受到外部射頻信號的干擾，因而，單體結(jié)構(gòu)的外部設有一金屬罩11，以形成一法拉第電籠，屏蔽外部射頻信號的干擾。同時可以將第一換能器210、第二換能器220設置在不同的位置以便信號處理的需要。PCB電路板61優(yōu)選采用具有FR4材料等級的PCB基板。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及保護范圍，對于本領域技術(shù)人員而言，應當能夠意識到凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng),包括第一麥克風，第二麥克風，其特征在于，所述第一麥克風設有第一時鐘信號輸入端、第一數(shù)據(jù)輸出端；所述第二麥克風設有第二時鐘信號輸入端、第二數(shù)據(jù)輸出端，所述第一時鐘信號輸入端與所述第二時鐘信號輸入端中的至少一個直接連接一外部的時鐘信號，另一個通過一開關(guān)連接所述時鐘信號，所述開關(guān)的打開或關(guān)閉使得所述第一數(shù)據(jù)輸出端與所述第二數(shù)據(jù)輸出端的至少一路輸出； 第一模式下，所述第一數(shù)據(jù)輸出端與所述第二數(shù)據(jù)輸出端共同輸出； 第二模式下，所述第一數(shù)據(jù)輸出端與所述第二數(shù)據(jù)輸出端中的一路輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng)，其特征在于，所述第一麥克風設有第一通道選擇端，所述第二麥克風設有第二通道選擇端，所述第二通道選擇端接電源，在第一模式下，所述第一通道選擇端接地；在第二模式下，所述第一通道選擇端接電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)連接一控制所述開關(guān)打開或關(guān)閉的控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng)，其特征在于，所述第一麥克風和所述第二麥克風的至少一個采用以下結(jié)構(gòu):包括用于感測聲音信號的第一換能器、第二換能器，所述第一換能器的信號輸出端連接一第一信號衰減模塊，所述第二換能器的信號輸出端連接一第二信號衰減模塊，所述第一換能器的輸出信號經(jīng)過所述第一信號衰減模塊后具有第一衰減信號輸出端，所述第二換能器的輸出信號經(jīng)過所述第二信號衰減模塊后具有第二衰減信號輸出端； 所述第一換能器的信號輸出端作為第一信號輸出端，所述第二換能器的信號輸出端作為第二信號輸出端，所述第一信號輸出端和所述第二信號輸出端用于輸出正常信號，所述第一衰減信號輸出端和所述第二衰減信號輸出端用于輸出幅度衰減后的衰減信號； 所述第一信號輸出端與所述第二信號輸出端連接一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述第一衰減信號輸出端與所述第二衰減信號輸出端也連接至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng)，其特征在于，所述第一信號輸出端通過一放大級連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述第二信號輸出端通過另一放大級連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述第一衰減信號輸出端、所述第二衰減信號輸出端各自通過一放大級連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng)，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括第一西格瑪?shù)聽査{(diào)制單元、第二西格瑪?shù)聽査{(diào)制單元；所述第一信號輸出端與所述第二信號輸出端輸出的正常信號進入所述第一西格瑪?shù)聽査{(diào)制單元；所述第一衰減信號輸出端與所述第二衰減信號輸出端輸出的衰減信號進入所述第二西格瑪?shù)聽査{(diào)制單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng)，其特征在于，所述第一信號衰減模塊與所述第二信號衰減模塊分別包括一信號衰減器，所述信號衰減器采用一分壓電路，所述分壓電路通過分壓得到幅度衰減后的衰減信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng)，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、所述放大級、所述第一信號衰減模塊、所述第二信號衰減模塊的至少一個位于一專用集成電路芯片上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任意一項所述的一種超低噪音高振幅音頻捕獲的麥克風陣列系統(tǒng)，其特征在于，所述第一麥克風、第二麥克風米用基于微機電系統(tǒng)的數(shù)字麥克風。
【文檔編號】H04R3/00GK104284275SQ201310294842
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】葉菁華 申請人:上海耐普微電子有限公司, 鈺太科技股份有限公司