愛普科斯抗電磁干擾MEMS麥克風解決方案 - 全文

　　MEMS麥克風改善音質尺寸小，性能優越來越多的移動設備，如手機、耳機、相機和MP3，采用了先進的降噪技術，以消除背景音，提高聲音質量。要使這種先進技術付諸實施，所采用的多個麥克風不僅需具有抗射頻和電磁干擾的能力，還必須具有極小的尺寸。愛普科斯生產的MEMS麥克風是符合此要求的理想解決方案。作為目前市場上體積最小的麥克風，MEMS麥克風不僅提供極佳的音頻質量，而且具有優良的抗電磁干擾功能。

　　性能優良，占用面積小

　　2009年5月，由于采用了Technitrol 的MEMS(微電子機械系統)麥克風技術，一系列極具創新性的MEMS產品得以投放到在硅麥克風市場。首批上市的產品為愛普科斯T4000 and T4010系列，在它們身上，匯聚了先進的MEMS和ASIC技術的設計能力、對用途的深入了解以及各種專利。現在，產品系列中增加了數字輸出的麥克風，即T4030。新產品體積小，靈敏度為-26 dB FS(全量程)，信噪比為60 dBA。即使聲級為100 dB，失真度也低于1%。其頻率響應特點是高帶寬、低振幅波動(見圖1)。由于采用了PDM(脈沖密度調制)輸出，T4030對電磁干擾基本無反應。電源噪音抑制為-82 dB FS。可通過一根信號線進行雙聲道傳輸，這使得立體聲或多麥克風應用變得容易，比采用模擬技術簡便得多。電源電壓在1.64V至2.86V之間。電力消耗為650 μA，在待機模式下則低于10 μA。

　　產品結構緊湊

　　T4030性能優良，尺寸極小，它最適合在移動設備中作降噪用途，因為在這些設備中，空間占用往往是首要考慮的問題。這方面很好的例證是大北歐(GN Netcom)公司研制的捷波朗STONE藍牙耳機。大北歐是一家丹麥耳機生產商，其產品用于手機、聯絡中心和辦公室(見圖2)。捷波朗STONE是一款結構極緊湊的耳機，其特點是在噪音清除和自然聲音之間找到最佳的平衡，提供完美的音質。而要達到這種效果，只有采用雙麥克風捕捉聲音，同時僅對背景噪音進行智能過濾。正是出于這一目的，廠家選擇了尺寸小、性能優的T4000系列產品。

　　大北歐認為捷波朗STONE是一款革命性的產品，必將顛覆消費者對藍牙耳機的固有看法。“它造型獨特，降噪技術先進，不需要橫臂，是一個全新的產品概念，” 大北歐移動通信部的副總裁安娜-R-拉斯穆塞這樣說道。

　　先進的降噪技術

　　在中高端移動設備中，消除噪音正日益變成一項標準要求。在接收路徑和傳輸路徑中，兩種降噪功能可以合并(見圖3)。如下圖所示，在接收路徑(藍色)中，麥克風1位于喇叭的旁邊，接收噪音，此噪音信號反相后添加到傳入的聲音中。反相的噪音信號與周圍噪音信號相消。這樣，用戶可以更清晰理解對方的話音，即便在嘈雜的環境里亦如此。

　　在傳輸路徑(黃色)中，麥克風2背對著口部，接收周圍噪音。麥克風3正對著口部，它同時接收周圍噪音和說話者的話音。在此，通過添加反相噪音信號，噪音被消除。此時，通話對方受到的周圍噪音干擾將減小。

　　使用三個以上的麥克風，可以設計出功能更強大和更復雜的降噪系統。隨著更多的麥克風植入到小型移動設備內，產品的尺寸大小已變得越來越重要。圖4展示了兩款安裝在電路板上的小型T4000麥克風。與此同時，用戶對聲音質量的期望更高。將來麥克風的信噪比(SNR)將達到62 dB，高出今天的一般水平55-59 dB。如今，愛普科斯的T4020 MEMS性能優良，信噪比已達到62 dB，而且信噪比更高的產品正在研制之中。

　　尖端的封裝技術

　　避免電磁干擾和射頻干擾一直是SAW濾波器的重要問題。SAW濾波器都在GHz范圍內工作，在天線接收射頻信號后，在信號路徑中通常是第一個元件。正是這一原因，為了維護很弱的信號，必須采取極可靠的屏蔽。此要求催生了CSSP (即“芯片大小SAW封裝”)技術的誕生。該技術是具屏蔽功能的極小封裝，并通過應用到數十億手機上，證明其成熟性。

　　MEMS麥克風正是基于專用于MEMS的相同封裝技術(CSMP ，也即芯片大小MEMS封裝)而生產的(見圖5)。該項技術得益于成熟的愛普科斯生產工藝以及15年開發MEMS麥克風的經驗。MEMS麥克風符合RoHS指令規定，并適合SMD無鉛回流焊工藝。