2023年12月11日发(作者：)

1. 麦克风基本知识

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( 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( 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

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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(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(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

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：

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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

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五、灵敏度（Sensitivity)

1. 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：

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

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

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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))=20x(-2)=-40(dB)

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（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。

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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

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

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

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3. WiFi基本知识

1. IE802.11简介

IEEE IEEE

标准号

802.11b 802.11a

标准发布时1999年91999年9月

间 月

5.150－5.350GHz

工作频率范2.4－5.475－围

2.4835GHz 5.725GHz

5.725－5.850GHz

非重叠信道3 24

数

物理速率11 54

（Mbps）

实际吞吐量6 24

（Mbps）

频宽

20MHz 20MHz

调制方式

CCK/DSSS OFDM

IEEE 802.11g

2003年6月

IEEE 802.11n

2009年9月

2.4－2.4835GHz

2.4－2.4835GHz

5.150－5.850GHz

3

54

24

20MHz

15

600

100以上

兼容性

802.11b 802.11a

2. 频谱划分

WiFi总共有14个信道，如下图所示：

20MHz/40MHz

MIMO-CCK/DSSS/OFDM

OFDM/DSSS/CCK

802.11b/g 802.11a/b/g/n

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

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误码率要求

PER(误码率)不超过8％

速率

6Mbps

9Mbps

12Mbps

18Mbps

24Mbps

36Mbps

48Mbps

54Mbps

最小信号强度

-82dBm

-81dBm

-79dBm

-77dBm

-74dBm

-70dBm

-66dBm

-65dBm

4. 2.4GHz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WLAN信道配置表

信中心频率信道低端/高道 （MHz） 端频率

1 2412 2401/2423

2 2417 2406/2428

3 2422 2411/2433

4 2427 2416/2438

5 2432 2421/2443

6 2437 2426/2448

7 2442 2431/2453

8 2447 2426/2448

9 2452 2441/2463

10 2457 2446/2468

11 2462 2451/2473

12 2467 2456/2478

13 2472 2461/2483

5. SSID和BSSID

1）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（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

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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

FAT AP和FIT AP比较如下图所示：

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7. 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）

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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STA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）

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提供如下认证方法：

1）开放系统身份认证(open-system authentication)

2）共享密钥认证(shared-key authentication）

3）WPA PSK认证（ Pre-shared key）

4）802.1X EAP认证

7.3 Association

当AP向STA返回认证响应信息，身份认证获得通过后，进入关联阶段。

1） STA向AP发送关联请求

2） AP 向STA返回关联响应

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至此，接入过程才完成，STA初始化完毕，可以开始向AP传送数据帧。

7.4 认证和关联过程

7.5 漫游过程

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