Comprensión de la sensibilidad del micrófono MEMS digital y los bits obtenidos para una SPL de entrada determinada

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Estoy tratando de entender / simular la comunicación entre 2 teléfonos inteligentes por medio de ultrasonidos. Como este es un estudio general, estoy considerando que los teléfonos inteligentes están equipados con el tipo de transductor más común "típico". Uno de ellos está emitiendo un sonido y el otro lo está grabando. Me gustaría saber en qué condiciones se graba correctamente el sonido transmitido. Lo primero que hice fue tratar de entender cómo la directividad a esta frecuencia afectó la transmisión. Puede ver ese análisis aquí .

Ahora estoy tratando de entender los parámetros técnicos en el micrófono y micro altavoz digital MEMS (el tipo de transductores de sonido más comúnmente utilizados en los teléfonos inteligentes). Asumiré que el teléfono inteligente transmisor está equipado con un altavoz de esto escriba y que el receptor está equipado con un micrófono de este tipo.

En la especificación del altavoz puedo ver:

Potencia de entrada nominal: 0.5W (2.0Vrms)

S.P.L: 83 ± 3dB / 0.1m / 0.1W a 0.8,1.0,1.2,1.5 KHz promedio

Larespuestadefrecuenciadelaltavozes:

Enlaespecificacióndelmicrófonopuedover:

Sensibilidad:94dBSPLa1kHz:-26dBFS

Larespuestadefrecuenciadelmicrófonoes:

Mis preguntas son:

  1. ¿Es la sensibilidad la diferencia entre la señal acústica máxima (SPL máxima) en la entrada del micrófono (lo que causa una palabra digital de escala completa, 16 bits?) y la referencia SPL de 94 dB? Entonces, si la sensibilidad del micrófono es de –26 dBFS a 94 dBSPL, ¿el SPL máximo es de 120 dBSPL? (–26 dBFS = 94 dBSPL - 120 dBSPL) ¿Está bien mezclar dBFS y dBSPL?

  2. Este es un teléfono inteligente PDM, por lo que su salida es de solo 1 bit. Pero si asumimos que después de una conversión adecuada obtenemos un 16 bit cuando se recibe la señal acústica máxima (120 dBSPL), a 94 dBSPL su salida será de unos 11 bits?

  3. Suponiendo que estamos trabajando a 1 kHz si el altavoz genera 83 ± 3 dBSPL a 10 cm y colocamos el micrófono a esta distancia, ¿cuántos bits útiles emitirá?

  4. ¿Qué puedo hacer para averiguar el SPL generado por el altavoz cuando se suministra con 0.5W (en lugar de 0.1 W, que es el único dato)?

  5. ¿Qué puedo hacer para averiguar el SPL generado por el altavoz y la sensibilidad del micrófono en, digamos, 18 kHz?

  6. Si la SNR del micrófono es de 64.5 dB. ¿Con cuántos bits útiles sobre el piso de ruido puede funcionar?

pregunta VMMF

2 respuestas

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  1. El micrófono mems produce una señal digital y cuando la presión RMS incidente es de 94 dB SPL, la señal digital tiene un nivel RMS de -26 dBFS. Si la escala completa positiva es (digamos) \ $ 2 ^ {15} \ $ o 32,768, entonces el nivel de RMS digital es de 26 dB por debajo de 1,642. Esto será a 1 kHz.
  2. 1,642 es un número RMS, por lo que el valor máximo de pico a pico (para una onda sinusoidal) es 4644 LSbs. Esto no puede representarse con un número firmado inferior a 12 bits (13 bits, incluido el signo).
  3. 83 dB SPL es de 11 dB hacia abajo en 94 dB SPL, por lo tanto, el nivel de la señal digital RMS será de 11 dB en 1,642, es decir, 463. Debido a que está utilizando una onda sinusoidal, esto se traduce en una lectura pico a pico en conteos digitales de 2.828x más alto o 1309 cuentas pp.
  4. 0,5 vatios es 5 veces más potencia que 0,1 vatios o un aumento de 3.16 dB y, en consecuencia, el SPL será 3.16 dB más alto y en relación con la señal digital producida.
  5. No tengo idea de esto porque no conozco las respuestas de frecuencia de los altavoces o el micrófono, ni la acústica ambiental.
  6. Esto es difícil de predecir porque si el ruido equivalente es de 100 conteos RMS (gaussiano), habrá un 99,9% de probabilidad de que esté dentro de un nivel digital de 660 conteos digitales p-p (ver más abajo). ¿Cuál es un nivel aceptable que solo tú puedes decidir?

Ruido y probabilidad gaussiana: -

    
respondido por el Andy aka
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El éxito de un enlace de comunicación depende de la SNR. Los enlaces de banda estrecha pueden mejorar considerablemente la SNR. La modulación on-off simple necesita una SNR de 10dB para una tasa de error de bit del 0.1% (depende del ancho de banda, pero de una buena regla de oro); por lo tanto, 2 bits o 3 bits serán suficientes para OOK.

Para 16_QAM, con 4 bits por símbolo, donde se necesita una amplitud estable, necesita más precisión y más tiempo para establecerse en un punto reconocible en la constelación.

En cuanto a su pregunta, si el digitalizador de micrófono del receptor tiene un piso fijo, luego, al disminuir la potencia 6dB (2 * 2, a 3dB por relación de potencia de 2), se obtiene 6dB peor SNR (menor SNR).

De su pregunta, si 16 bits a 120dBSPL, 26 dB menos a 94dB costarían más de 4 bits.

Sí ---- dbFullScale son dB / dB comparables a dBSPL.

    
respondido por el analogsystemsrf

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