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English 导言
在高保真音频采集方面--无论是录音室录音、声学测试，还是智能设备应用--都是如此。非线性失真 麦克风中的噪声是一个长期存在的挑战。这一问题在以下情况中尤为突出 MEMS 电容式麦克风由于其体积小、成本效益高、易于集成到数字系统中，因此被广泛使用。
我们一直致力于提高麦克风性能、 SiSTC 不仅探讨前端换能器的设计，还探讨了 后处理技术 以提高系统级音频质量。本文将介绍一种 简而有力的方法 用于降低单背板电容式麦克风频率和动态范围内的非线性失真。
了解问题：电容式麦克风的非线性失真
电容式麦克风（包括大多数 MEMS 类型）通常存在以下问题 二阶失真和互调失真 在高振幅或宽带条件下。这些失真表现为
- 不需要的谐波内容
- 信号清晰度降低
- 实验室级系统的测量精度受到影响
- 语音识别和录音应用中的感知退化
传统的解决方案涉及硬件的重新设计（如双背板配置或膜片加固），从而增加了成本和复杂性。
简单的后期处理解决方案
本研究提出了一个 后处理方法 补偿非线性失真 无需修改麦克风的硬件.主要功能包括
- ✅ 单参数补偿:只需一个可调参数，该参数由麦克风物理参数或基本测量值得出。
- ✅ 广泛的兼容性:可在模拟前端、数字信号处理器、音频编解码器、微控制器或其他设备中轻松实现 专用集成电路 (ASIC) 用于 MEMS 麦克风。
- ✅ 故障安全行为:高估补偿参数并不会带来新的失真--在最坏的情况下，信号会恢复到原来的状态。
实验结果
📈 减少谐波失真
用谐波信号进行测试时，该技术减少了 二次谐波降低 ~40 dB从而大幅改善总谐波失真 (THD)。
🎶 双音和多音输入
在语音或音乐等复杂信号环境中，该方法可通过以下方式减少二阶互调失真 至少 20 分贝即使在高声压级条件下，也能保持信号的完整性。
实施方案
这种方法非常灵活，可以集成到各种系统中：
- 模拟电路（如基于运算放大器的信号链）
- 具有实时音频处理功能的微控制器
- 数字音频编解码器或嵌入式数字信号处理器
- 嵌入 MEMS 麦克风的 ASIC
- 工作室音频系统中的软件插件
🔍 在 SiSTC我们支持集成指导，并提供具有最佳信噪比和线性度的 MEMS 传声器，以补充此类后处理解决方案。
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使用案例和优势
这项技术尤其适用于
- 🎤 智能扬声器和移动设备在这种情况下，麦克风的性能可通过软件进行后期调整
- 📊 声学测量系统要求高线性度以保证测试的完整性
- 🎧 录音室级音频接口在不重新设计物理结构的情况下提高性能
- 🗣️ 语音人工智能应用最大限度地减少降低识别准确性的人工痕迹
结论在这个世界上 音频清晰准确 尤其是对于边缘人工智能、语音用户体验和音频分析而言，这一点比以往任何时候都更为重要。 简单失真补偿技术 提供了一个优雅的解决方案。它使制造商和开发人员能够 改善麦克风性能 在不改变硬件的情况下，降低成本并缩短开发时间。
在 SiSTC，我们致力于为音频创新的硬件和软件提供支持。
📘 参考资料
Honzík, K. & Novák, A. (2024). 利用简单的后处理技术减少电容式麦克风的非线性失真.美国声学学会期刊》。
