MEMS麦克风研发_麦克风关键性能
麦克风关键性能
灵敏度
•灵敏度描述的是麦克风将声波转换成电输出信号的效率。灵敏度越高，给定声音输入时输出信号越强。
•对于模拟输出麦克风，灵敏度的单位是dBV（麦克风输出电压相对于 1 V的比值，以dB为单位）或V/Pa（麦克风接收到 1Pa 的声压时，产生的输出电压多少V） 。
•对于数字麦克风，灵敏度的单位是dBFS（dB相对于满量程数字信号）。
dBV=20 * log10(V/Pa)
指向性
•指向性描述了麦克风的灵敏度如何随入射角度变化
•一般情况下，指向性通过极坐标图表示
相位偏移
•相位偏移是指相对于输入信号的相位变化
•相位偏移以角度或弧度表示
相位响应
•相位响应显示了麦克风的相位偏移随频率变化的关系。单位是度数（degree）或弧度（radian）。
•相位响应图通常以频率为横轴（X轴），相位偏移为纵轴（Y轴）绘制。
•如果信号中不同频率的延迟时间不一致，声音信号的质量和准确性会受到影响，这种现象被称为相位失真。
群延迟（Group Delay）
•群延迟表示信号在麦克风系统中传输所需的时间（随频率变化）
•为了避免相位失真群延迟应当是平坦的。
当相位响应是线性的情况下，可以实现平坦的群延迟。
频率响应
•频率响应显示了麦克风对不同频率声音的灵敏度
•理想情况下，频率响应应在整个音频范围内保持平坦，以确保输出信号与输入信号一致。
线性响应
•简要分析电声系统，可以认为是多个相互解耦的线性子系统组合而成。例如，功率放大器的输出电压不受扬声器负载影响，麦克风位置声压不受麦克风存在影响。
•频率响应的幅值变化特性以及相位变化特性称为线性失真。
•线性失真通常可以使用模拟或数字信号处理进行频率均衡（EQ）来修正。
自噪声（Self-noise）、等效输入噪声（EIN）与信噪比（SNR）
1.自噪声（Self-noise）：
自噪声是指麦克风在没有任何声音输入的情况下自身产生的噪声。自噪声的单位可以是V、dBV或dBFS。
2.等效输入噪声（EIN，Equivalent Input Noise）：
EIN是麦克风的自噪声，单位为dBSPL。它表示一种噪声声压级，该噪声被麦克风接收后，能在输出中产生与自噪声相同的电压。
3.信噪比（SNR, Signal to Noise Ratio）：
信噪比是麦克风捕捉的目标信号与自噪声的比值。通常用一个94dBSPL 、1 kHz的正弦波信号表示目标信号。信噪比的单位为dB。
总谐波失真（加噪声，THD / THD+N）
•总谐波失真（THD） 是麦克风输出信号中失真量的度量。
•它是失真能量与原始无失真信号能量的比值，单位是百分比（%）。
•在总谐波失真（THD）测试中，输入给麦克风的声压级通常较高（94 dBSPL或更高），并且需要与失真水平一起标明。
•一般随着输入声压级的增加，THD会增加
•THD+N：包括噪声。
非线性响应
实际系统都存在非线性，造成原信号不存在的频率出现
声学过载点（AOP, Acoustic Overload Point）
•指的是当总谐波失真（THD）超过10%时的声压级
•AOP定义了麦克风的工作上限，超过此声压级，麦克风输出信号的失真将大大增加（THD > 10%），导致音质显著下降
动态范围
•表示麦克风能准确拾取的声音强弱范围。
•下限：由麦克风的自噪声（EIN）决定，即麦克风能感知的最弱信号。
•上限：由麦克风的声学过载点（AOP）决定，即麦克风能承受的最大信号
