麦克风有回音

回声消除降噪芯片典型应用方案

引言

手机用户数量的空前增长，以及使用场合的复杂性，使得环境噪声抑制技术已经成为移动通讯的迫切需求。

环境噪声通常包含点噪声和弥散噪声两部分或两者的中和。点噪声距离使用者较近，其幅度和频率的变化较快；

弥散噪声则距离使用者较远，而且幅度和频率变化缓慢，如背景噪声。弥散噪声用一个麦克风的技术就可以抑

制，而点噪声由于其变化快，需要快速捕捉和抑制，通常需要用两个麦克风阵列进行快速定位，形成空间滤波

器快速收敛，并进行噪声抑制

(

见图

1)

。本文将以

MTK

平台为例，介绍

FM2018-380

在抗噪声手机中的设计

要点。如其他型号设计有疑问可联系扣

247547622

，共同探讨相关技术，解决相关问题，提高设计效率。

图1手持模式的抗噪声空间滤波器极性示意图及直观图

SAM技术设计要点

和一个麦克风的手持应用不一样，阵列麦克风需要考虑两个麦克风之间的灵敏度差异和摆放位置

(

见图

2)

。两个麦克风之间的距离大于

60mm

。对于近场信号，主麦克风

(

靠近使用者嘴

)

拾取的近场语音信号比参考

麦克风

(

靠近使用者耳

)

大

6dB

以上，对于远场信号

(

超过

0.5m

的噪声

)

，主麦克风和参考麦克风拾取的信号基

本一致。根据阵列麦克风之间的差异，通过芯片处理，区别对待近场和远场信号，保留近场有用信号，对远场

所有方向的噪声进行抑制。

图2直板手机麦克风的摆放位置

结构设计使两个麦克风的开孔大小一致，保证麦克风腔体的气密性，若有免提通话功能，还需要更多考虑

喇叭、麦克风减振等问题。

图3FM2018-380在手机的典型应用原理图

抗噪声手机的设计

以

MTK

的手机平台

(MT6225

、

MT6318

、

MT6319)

为例

(

见图

3)

，主麦克风

(MIC0)

和参考麦克风

(MIC1)

分别需要单独的偏置电路，使用差分信号输入到芯片，麦克风偏置电路需要增加小电容以滤除射

频干扰。阵列麦克风信号经

FM2018-380

处理后，经线路输出

(LINE_OUT)

，采用假差分电路送到

MT6225

的麦克风输入端

(MICP0

，

MICN0)

，假差分电路可以减少射频干扰和本地噪声。手机免提喇叭的输出差分信号

送到芯片回声消除的参考信号输入端

(LINE_IN_P

，

LINE_IN_N)

，用于在免提模式下消除回声。

通常需要使用的控制信号包含复位控制

(RESET)

、省电控制

(PWD_LED)

和串行主机接口

(SHI)

。

FM2018-380

的所有数字引脚可以承受

3.3V

的电压，可以和

MT6225

的通用输入输出口

(GPIO)

直接连接而

不需要电压转换。使用通用输入输出口来模拟

SHI

接口，控制

FM2018-380

，

SHI

接口最大支持

400kHz

的

时钟信号，根据时钟速率选择合适的上拉电阻，时钟速率

100kHz

时电阻

R5

、

R6

使用

10KΩ

，时钟速率

400kHz

时电阻

R5

、

R6

使用

2.2KΩ

，电阻需要上拉到基带芯片的

2.8V

电源。

图4FM2018-380控制状态转换图

在手机开机以后，复位控制

(RESET)

保持为低，

1.8V

稳定以后，省电控制

(PWD_LED)

为高，

MT6225

时钟输入到芯片，在省电控制保持

5ms

以后，复位控制

(RESET)

变成高，等待

10ms

使

FM2018-380

的

PLL

稳定以后，基带芯片通过

SHI

口送参数初始化

FM2018-380

，完成初始化以后

108ms

，省电控制

(PWD_LED)

为低，使芯片进入到省电状态

(

参见图

4)

。当来电或拨打电话时，基带芯片通过省电控制

(PWD_LED)

置高唤醒

FM2018-380

，根据参数

0x1E51

第

12

位的值来设定唤醒以后是否要重新下载参数。当值为

0

时，保存参数，

自动恢复到省电之前的工作模式；当值为

1

时，软件复位，重新下载参数。手持和免提模式切换，需要复位芯

片，切换免提或手持模式的参数。

测量手持模式近场语音信号主麦克风

(MIC0)

和参考麦克风

(MIC1)

的差别，远场噪声信号主麦克风

(MIC0)

和参考麦克风

(MIC1)

的差别，根据两个差别的差值计算空间滤波器的声学模型参数，调整活动语音检

测

(VAD)

的阈值。当近场讲话时

VAD1

被触发

(

判断是否存在近场拾音球内语音

),

当远场有噪声时

VAD2

被触

发

(

判断是否存在拾音球外部远场噪声

)

，当同时存在近场语音和远场造声时，噪声为主导信号，

VAD2

被触发，

而有近场语音时，

VAD2

不被触发。在模拟嘈杂环境下调整频域的噪声频谱，使主通道参考通道噪声频谱平行，

调整频域噪声抑制参数。调整自动音量控制

(AVC)

功能。通过

SHI

接口，读取

FM2018-380

根据噪声情况提

供的参考扬声器音量，改变下行链路的增益，如果扬声器音量已经达到最大值，则读取音调参数改变下行通路

的高频段的音调，改善接收器端的可懂度。

图5FM2018-380点噪声抑制实际测试效果图

性能测试

在

MTK

的工程模式音频增强项目里面，将基带的噪声抑制和回声消除关闭，以免影响声音品质和噪声回

声抑制效果。采用

ITU-T

推荐标准

P.835

主观测试方法评估包含噪声抑制算法的语音通讯系统，根据标准，对

FM2018-380

处理的语音质量进行测试。噪声等级分别等同于标准麦克风处信噪比在

0dB~12dB

之间，通过

语音质量评判系统

(VJS)

对噪声下的语音质量进行评分。图

5

是实际测试的对单点噪声的抑制能力，测试距离

分别从

0.3m

到

1.5m

，间隔

0.15m

，测试角度

0

度、

90

度、

180

度、

270

度，可以得到各个角度和距离抑

制噪声的数值。

结语

FM2018-380

以定向定距离阵列麦克风

(SAM)

拾音技术为基础，专门针对抗噪声移动通讯手持设备设计，

非常适合

GSM

、

CDMA

、

3G

等抗噪声设计和应用。本文基于这款芯片，以

MTK

手机平台为例介绍了抗噪声

手机的设计要点，有很强的实用价值。FM36的应用主要在手持通讯设备（智能手机），FM34-500B由于拥有

AGC功能，其在安防市场如远距离拾音设备有着较强的优势，而FM1188-GEFM2018-380设计简单，更多的应用

在楼宇对讲，IPcamera以及一些网络免提对讲系统。