Mini Dizi Mikrofon Teknolojisine Dayalı El Tipi İletişim Ürünü Tasarımı
El tipi ürünlerde yapısal alan kısıtlamaları artmakta, hoparlörler küçülürken ses seviyesi talepleri yükselmektedir. Çeşitli gürültülerin ve yankıların (video hands-free görüşmelerde doğrusal/doğrusal olmayan yankı) bastırılması, gürültülü ortamlarda net ses iletişimi sağlanması çözülmesi gereken bir sorundur.
ABD merkezli ForteMedia şirketinin FM2010 çipi, Mini Dizi Mikrofon (SAM) patentli teknolojisine dayalıdır. Uzay filtreleme teknolojisi, uzak/yakın mesafeli yönlü ses alımı, akustik gürültü bastırma, akustik yankı giderme özelliklerine sahip düşük güç tüketimli ve düşük maliyetli tek çiptir. Bu makale, el tipi iletişim ürünlerinde mini dizi mikrofon teknolojisinin tasarım noktalarını, FM2010 çipinin ana işlevlerini ve GSM telefonlardaki tipik uygulamalarını açıklayacaktır.
Mini Dizi Mikrofon Teknolojisi Tasarım Noktaları
SAM teknolojisi, Uni-MIC (ana mikrofon) ve Omni-MIC (referans mikrofon) olmak üzere iki mikrofonla mini dizi oluşturabilir. Arka arkaya veya yan yana yerleştirilerek, FM2010 çipi işlemesi sonucunda konik bir ses toplama hüzmesi oluşturulur. Bu uzamsal filtre, kararsız gürültüleri bastırmak için kullanılır. Mikrofon özellikleri, yapısal tasarım ve FM2010 parametre ayarları, konik ses toplama hüzmesinin yönünü, açısını ve kararsız gürültü bastırma etkinliğini belirler.
1 Mikrofon Seçimi
4mm Uni ve Omni mikrofonların kullanılması önerilir. Uni-MIC hassasiyeti -40dB±3dB; 300Hz'de spektral düşüş <8.5dB, 3.4kHz'de artış <3.5dB; yönlülük kardioid, 0°-90° hassasiyet farkı >4dB, 0°-180° hassasiyet farkı >10dB. Omni-MIC hassasiyeti -40dB±1.5dB; 300Hz-3.4kHz arasında düz spektrum. Shandong Weifang IEA marka Uni mikrofon B4015UL403 ve Omni mikrofon B4015AL-398 önerilir.
2 Yapısal Tasarım
Uni mikrofon karakteristiğinin korunması ve ses hüzmesi yönü kritik önem taşır. Hands-free özelliği için hoparlör mikrofon titreşim sönümleme ve hava sızdırmazlığı da dikkate alınmalıdır. Ses hüzmesi yönü, kararsız gürültü bastırma yönünü belirlediğinden, kullanışlı sinyalin hüzme içinde olduğundan emin olunmalıdır. Ürün tasarımında Uni mikrofon yönü optimize edilmelidir. Montaj sonrası 0°-180° hassasiyet farkı >6dB olmalı, hassasiyet ve frekans karakteristiği korunmalıdır. Titreşim sönümleme doğrusal olmayan yankıyı, hava sızdırmazlığı ise doğrusal yankıyı azaltarak sinyal-yankı oranını iyileştirir.
3 FM2010 İşlemesi Sonrası Sinyal
Mini dizi mikrofon tarafından alınan ve FM2010 işlemesi sonrası çıktı sinyallerinin karşılaştırması Şekil 4'te gösterilmiştir. Ses kaynağı mikrofon dizisinden 0.3m uzakta, 83dB (SPL) şiddetindedir. Test sinyalleri: Uni-MIC 0°/180°, Omni-MIC 0°/180°, Hat Çıkışı (Lout) 0°/180°. Şekil 4, ses hüzmesi içinde (0°) ve dışında (180°) aynı büyüklükteki sinyaller arasında 20dB'lik çıktı farkı olduğunu göstermektedir. Kararsız gürültü hüzme dışındaysa, kullanışlı sinyale göre 20dB bastırılır. Konik ses hüzmesinin etkin menzili 2m'dir. Hüzme açısı Uni mikrofon yönlülüğü ve FM2010 parametre ayarlarına bağlıdır.
Uni ve Omni mikrofon sinyalleri, programlanabilir kazançlı yükseltici (PGA), analog-dijital çevirici (ADC) ve yüksek geçiren filtre (HPF) ile işlendikten sonra ses işlemcisine (doğrusal yankı giderme, doğrusal olmayan yankı giderme, VAD algılama, gürültü bastırma, mikrofon ses seviyesi ayarı) gönderilir. İşlenen dijital ses, dijital-analog çevirici (DAC) ile TWL3014/16 analog baz bant işlemcisinin MICIP/MIC1N girişine tek uçlu olarak iletilir. GSM telefonu alınan sinyali demodüle eder, OMAP733/750 dijital baz bant işlemcisinde kanal kod çözme ve şifre çözme sonrası dijital ses sinyali TWL3014/16'a iletilir. Downlink işlemi sonucu alıcı (HSO) ve kulaklık (EARP/EARN) çıkışlarından çıkan sinyaller, FM2010 hat girişlerine referans yankı sinyali olarak beslenir.
OMAP733/750'nin FM2010 kontrol akışı: SHI arayüzü, PWD, RESET, ANA_IRQ pinleri ile kontrol sağlanır. Sistem açılışında PWD yüksek, ANA_IRQ düşük ayarlanır. Reset sonrası FM2010'a saat kaynağı, saat frekansı, DSP çalışma hızı parametreleri yüklenir ve çip uyku moduna alınır. Şekil 8'de görüldüğü gibi, arama modu gelen/giden çağrı veya ses kaydı durumuna göre FM2010 uyandırılır. Taşınabilir mod için mikrofon sayısı, kazancı, ses seviyesi, yankı giderme ve VAD parametreleri; hands-free konferans modu için mikrofon parametreleri (düşük/normal/yüksek sesli konuşma durumları) yüklenir. Kişisel hands-free modu taşınabilir moda benzer şekilde ayarlanır. İletişim sonunda FM2010 CODEC kapatılır ve uyku moduna alınır. Şekil 9'daki GSM ses test modu, telefon testleri için kullanılır. Bu modda FM2010 doğrudan geçiş modunda çalışır; DSP işlemi yapılmaz, Uni mikrofon sinyali PGA amplifikasyonundan sonra doğrudan LOUT çıkışından verilir. SHI arayüzü ile mikrofon amplifikatör ve LOUT kazanç parametreleri ayarlanabilir.
ABD merkezli ForteMedia şirketinin FM2010 çipi, Mini Dizi Mikrofon (SAM) patentli teknolojisine dayalıdır. Uzay filtreleme teknolojisi, uzak/yakın mesafeli yönlü ses alımı, akustik gürültü bastırma, akustik yankı giderme özelliklerine sahip düşük güç tüketimli ve düşük maliyetli tek çiptir. Bu makale, el tipi iletişim ürünlerinde mini dizi mikrofon teknolojisinin tasarım noktalarını, FM2010 çipinin ana işlevlerini ve GSM telefonlardaki tipik uygulamalarını açıklayacaktır.
Mini Dizi Mikrofon Teknolojisi Tasarım Noktaları
SAM teknolojisi, Uni-MIC (ana mikrofon) ve Omni-MIC (referans mikrofon) olmak üzere iki mikrofonla mini dizi oluşturabilir. Arka arkaya veya yan yana yerleştirilerek, FM2010 çipi işlemesi sonucunda konik bir ses toplama hüzmesi oluşturulur. Bu uzamsal filtre, kararsız gürültüleri bastırmak için kullanılır. Mikrofon özellikleri, yapısal tasarım ve FM2010 parametre ayarları, konik ses toplama hüzmesinin yönünü, açısını ve kararsız gürültü bastırma etkinliğini belirler.
1 Mikrofon Seçimi
4mm Uni ve Omni mikrofonların kullanılması önerilir. Uni-MIC hassasiyeti -40dB±3dB; 300Hz'de spektral düşüş <8.5dB, 3.4kHz'de artış <3.5dB; yönlülük kardioid, 0°-90° hassasiyet farkı >4dB, 0°-180° hassasiyet farkı >10dB. Omni-MIC hassasiyeti -40dB±1.5dB; 300Hz-3.4kHz arasında düz spektrum. Shandong Weifang IEA marka Uni mikrofon B4015UL403 ve Omni mikrofon B4015AL-398 önerilir.
2 Yapısal Tasarım
Uni mikrofon karakteristiğinin korunması ve ses hüzmesi yönü kritik önem taşır. Hands-free özelliği için hoparlör mikrofon titreşim sönümleme ve hava sızdırmazlığı da dikkate alınmalıdır. Ses hüzmesi yönü, kararsız gürültü bastırma yönünü belirlediğinden, kullanışlı sinyalin hüzme içinde olduğundan emin olunmalıdır. Ürün tasarımında Uni mikrofon yönü optimize edilmelidir. Montaj sonrası 0°-180° hassasiyet farkı >6dB olmalı, hassasiyet ve frekans karakteristiği korunmalıdır. Titreşim sönümleme doğrusal olmayan yankıyı, hava sızdırmazlığı ise doğrusal yankıyı azaltarak sinyal-yankı oranını iyileştirir.
3 FM2010 İşlemesi Sonrası Sinyal
Mini dizi mikrofon tarafından alınan ve FM2010 işlemesi sonrası çıktı sinyallerinin karşılaştırması Şekil 4'te gösterilmiştir. Ses kaynağı mikrofon dizisinden 0.3m uzakta, 83dB (SPL) şiddetindedir. Test sinyalleri: Uni-MIC 0°/180°, Omni-MIC 0°/180°, Hat Çıkışı (Lout) 0°/180°. Şekil 4, ses hüzmesi içinde (0°) ve dışında (180°) aynı büyüklükteki sinyaller arasında 20dB'lik çıktı farkı olduğunu göstermektedir. Kararsız gürültü hüzme dışındaysa, kullanışlı sinyale göre 20dB bastırılır. Konik ses hüzmesinin etkin menzili 2m'dir. Hüzme açısı Uni mikrofon yönlülüğü ve FM2010 parametre ayarlarına bağlıdır.
Uni ve Omni mikrofon sinyalleri, programlanabilir kazançlı yükseltici (PGA), analog-dijital çevirici (ADC) ve yüksek geçiren filtre (HPF) ile işlendikten sonra ses işlemcisine (doğrusal yankı giderme, doğrusal olmayan yankı giderme, VAD algılama, gürültü bastırma, mikrofon ses seviyesi ayarı) gönderilir. İşlenen dijital ses, dijital-analog çevirici (DAC) ile TWL3014/16 analog baz bant işlemcisinin MICIP/MIC1N girişine tek uçlu olarak iletilir. GSM telefonu alınan sinyali demodüle eder, OMAP733/750 dijital baz bant işlemcisinde kanal kod çözme ve şifre çözme sonrası dijital ses sinyali TWL3014/16'a iletilir. Downlink işlemi sonucu alıcı (HSO) ve kulaklık (EARP/EARN) çıkışlarından çıkan sinyaller, FM2010 hat girişlerine referans yankı sinyali olarak beslenir.
OMAP733/750'nin FM2010 kontrol akışı: SHI arayüzü, PWD, RESET, ANA_IRQ pinleri ile kontrol sağlanır. Sistem açılışında PWD yüksek, ANA_IRQ düşük ayarlanır. Reset sonrası FM2010'a saat kaynağı, saat frekansı, DSP çalışma hızı parametreleri yüklenir ve çip uyku moduna alınır. Şekil 8'de görüldüğü gibi, arama modu gelen/giden çağrı veya ses kaydı durumuna göre FM2010 uyandırılır. Taşınabilir mod için mikrofon sayısı, kazancı, ses seviyesi, yankı giderme ve VAD parametreleri; hands-free konferans modu için mikrofon parametreleri (düşük/normal/yüksek sesli konuşma durumları) yüklenir. Kişisel hands-free modu taşınabilir moda benzer şekilde ayarlanır. İletişim sonunda FM2010 CODEC kapatılır ve uyku moduna alınır. Şekil 9'daki GSM ses test modu, telefon testleri için kullanılır. Bu modda FM2010 doğrudan geçiş modunda çalışır; DSP işlemi yapılmaz, Uni mikrofon sinyali PGA amplifikasyonundan sonra doğrudan LOUT çıkışından verilir. SHI arayüzü ile mikrofon amplifikatör ve LOUT kazanç parametreleri ayarlanabilir.