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MEMS 麦克风波束成形简介
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2022-11-25
王鑫
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在波束成形阵列中组合多个 MEMS 麦克风，将这些紧凑、低功耗且具有成本效益的设备的固有优势带入需要定向响应的应用，例如语音交互系统和专业 AV 设备。在波束成形阵列中组合多个 MEMS 麦克风，将这些紧凑、低功耗且具有成本效益的设备的固有优势带入需要定向响应的应用，例如语音交互系统和专业 AV 设备。麦克风和方向性麦克风和方向性MEMS 麦克风MEMS 麦克风坚固耐用、经济高效，并且由于尺寸小和功耗低而易于集成到几乎所有应用中。它们的全向响应对来自任何方向的声音同样敏感，适合某些应用，例如当需要固定麦克风来捕捉来自不确定方向或移动源的声音时。另一方面，全向性可以让环境或不需要的声音与主要声源竞争，从而使音频不那么清晰或难以听到。坚固耐用、经济高效，并且由于尺寸小和功耗低而易于集成到几乎所有应用中。它们的全向响应对来自任何方向的声音同样敏感，适合某些应用，例如当需要固定麦克风来捕捉来自不确定方向或移动源的声音时。另一方面，全向性可以让环境或不需要的声音与主要声源竞争，从而使音频不那么清晰或难以听到。包含多个 MEMS 麦克风的波束成形阵列可以通过增强来自特定方向的声音并衰减其他方向的声音来克服这一问题。这是通过对麦克风信号求和，使用信号处理技术（例如延迟插入、放大和滤波）以最大限度地减少不需要的声音信号来实现的。代表想要的音频源的信号被加在一起，而不需要的信号不相干地相加，因此相对于主信号被衰减。图 1 说明了这种方法。在精心设计的基本双麦克风阵列的情况下，信号处理可能非常简单。包含多个 MEMS 麦克风的波束成形阵列可以通过增强来自特定方向的声音并衰减其他方向的声音来克服这一问题。这是通过对麦克风信号求和，使用信号处理技术（例如延迟插入、放大和滤波）以最大限度地减少不需要的声音信号来实现的。代表想要的音频源的信号被加在一起，而不需要的信号不相干地相加，因此相对于主信号被衰减。图 1 说明了这种方法。在精心设计的基本双麦克风阵列的情况下，信号处理可能非常简单。图 1：波束形成麦克风阵列相对于背景噪声增强有用信号。（图片来源：CUI Devices）图 1：波束形成麦克风阵列相对于背景噪声增强有用信号。（图片来源：CUI Devices）一个基本的波束形成阵列可以包含少至两个麦克风，从而创建一个具有单轴的仪器。通过适当的信号处理，可以创建一个宽边阵列，以最大化直接来自阵列侧面的声音产生的信号，垂直于两个麦克风的轴。或者，通过优化沿麦克风轴传播的声音的方向性来创建端射阵列。一个基本的波束形成阵列可以包含少至两个麦克风，从而创建一个具有单轴的仪器。通过适当的信号处理，可以创建一个宽边阵列，以最大化直接来自阵列侧面的声音产生的信号，垂直于两个麦克风的轴。或者，通过优化沿麦克风轴传播的声音的方向性来创建端射阵列。在每种情况下，重要的是阵列中的麦克风具有紧密匹配的灵敏度和频率响应。幸运的是，由于在制造过程中使用了晶圆级制造工艺，这是 MEMS 麦克风的关键优势。在每种情况下，重要的是阵列中的麦克风具有紧密匹配的灵敏度和频率响应。幸运的是，由于在制造过程中使用了晶圆级制造工艺，这是 MEMS 麦克风的关键优势。宽边阵列宽边阵列图 2 说明了宽边阵列。来自首选声源方向的声音同时到达每个麦克风，并将输出相加以产生更大幅度的信号。来自其他角度的声音信号相加的建设性较低。图 2 说明了宽边阵列。
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