Saturación del micrófono que evita que se detecte la señal deseada

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Estoy tratando de detectar una señal conocida bajo una fuerte interferencia. Estoy trabajando con 2 teléfonos inteligentes y un altavoz que interfiere. Estoy enviando una señal de un altavoz de teléfono inteligente al otro micrófono de teléfono inteligente mientras el altavoz emite una señal de interferencia. El ancho de banda de la señal útil transmitida entre los 2 teléfonos inteligentes es de 2,5 kHz (de 18 a 20,5 kHz), es una "señal de banda ancha" (imagina algo así como un espectro ensanchado), no un tono y la señal emitida por el altavoz interferente es un Tono a 19 kHz. La distancia entre los teléfonos inteligentes es de 10 cm y el altavoz está ubicado a 10 cm de distancia de ambos. Me he dado cuenta de que a medida que aumenta el volumen del tono de interferencia, la señal enviada entre los teléfonos inteligentes se detecta con menos precisión. Tengo las siguientes dudas:

  1. ¿Por qué sucedería esto si el ancho de banda de la señal es mucho más amplio que ¿El tono interferente?

Este proceso también ocurre cuando, en lugar de estar en banda, la señal de interferencia está fuera de banda, digamos un tono a 16 kHz. Así que más preguntas:

  1. ¿Por qué una señal de entrada alta a una frecuencia determinada interfiere con el rendimiento de otra señal (que utiliza otro ancho de banda)?

  2. ¿Es la saturación del micrófono un proceso que afecta a toda la banda de frecuencia en la que se supone que opera el micrófono? ¿Para que cualquier señal que sature el micrófono, incluso si se encuentra en una frecuencia estrecha específica, impide que el micrófono funcione en otros rangos de frecuencia?

  3. ¿Existe un parámetro técnico para la saturación de un micrófono en las frecuencias de ultrasonido? ¿Tiene un nombre?

  4. ¿Cómo se relaciona la saturación en un estímulo a 1kHz con la saturación en otras frecuencias? ¿Qué proceso físico en el micrófono los relaciona?

Nota: agradecería que se respondiera cada una de las 5 preguntas

    
pregunta VMMF

3 respuestas

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Es posible que tengamos que separar el "micrófono" de cualquier amplificador / filtro / cuantificador que siga al micrófono (donde el sonido se convierte en electrones).

Sume una sinwave interferente de 1 voltio con la señal deseada de sinwave de 0,1 voltios. Ejecute la señal combinada en un amplificador con un rango lineal de 0.5 voltios. Cuando la entrada sumada está por encima de 0,5 voltios, la salida del amplificador se activa en saturación / clipping / rail / flatoutput / overload.

Esto ocurre independientemente de las dos frecuencias, siempre que NO HAY FILTRACIÓN entre el micrófono y el amplificador. Este efecto se denomina "bloqueo" y es un requisito para que los teléfonos celulares operen en situaciones de RF de alta energía, como cuando la persona sentada a tu lado también está usando su teléfono celular.

Por lo tanto, elijo la opción (3).

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Ilustración de recorte / sobrecarga / bloqueo

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el analogsystemsrf
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Parece que el sistema está sufriendo de "bloqueo". Las cinco de sus preguntas serán respondidas en algún lugar a lo largo de esta respuesta.

Se dice que el bloqueo ocurre cuando la recepción de una señal deseada es interrumpida por una señal fuerte no deseada a una frecuencia diferente (lo suficientemente lejos para ser eliminada por el filtro de canal) aunque la señal débil sería lo suficientemente fuerte como para ser recibida sin error por si mismo. (Si el interferidor está lo suficientemente cerca en frecuencia para pasar por el filtro de canal, lo llamamos interferencia de canal adyacente o co-canal).

Como en todas las cosas, la comunicación, hay dos formas de verlo, el dominio del tiempo y el dominio de la frecuencia. Ambos tratamientos darán la misma respuesta si se realizan de manera consistente, pero a menudo uno de los dos será más fácil de agitar con la mano. Utilice el enfoque que mejor se adapte a su estilo.

Considere un sistema receptor que comprenda un filtro ancho, un amplificador, seguido de un filtro estrecho. Para los fines de esta ilustración, "ancho" significa que pasa la interferencia, y "angosto" significa que elimina la interferencia. Esto es típico de una parte de la mayoría de los sistemas. Dependiendo de qué partes son analógicas y cuáles digitales, el 'amplificador' podría comprender uno o más amplificadores y un ADC. En un sistema de radio, también comprenderá varias etapas de conversión de frecuencia a través de mezcladores. El punto importante es que transporta señales tanto buscadas como interferentes. Hay una diferencia en que las partes digitales recortarán o saturarán 'más' que las partes analógicas, pero el comportamiento general es el mismo.

Veremos la señal en la entrada del filtro estrecho.

En el dominio del tiempo, considere la recepción de la señal pequeña solamente, en presencia de una señal pequeña fuera de banda. En todos los puntos en el tiempo, ambas señales están presentes en el sistema, ambas señales se amplifican todo el tiempo. La relación señal a ruido, o señal a interferencia permanece igual que en la entrada. Cuando finalmente pase por el filtro estrecho, su señal seguirá allí.

Ahora considere que la señal de la interferencia es mucho más grande y que parte del amplificador se satura, o graba, durante el 50% del tiempo. Mientras se recorta, no hay amplificación de la señal deseada, hemos perdido la mitad de nuestra potencia de señal. Pero se pone peor. Recortar un amplificador con tanta fuerza puede perturbar las condiciones de polarización del amplificador, de modo que incluso cuando la señal de salida vuelve al rango válido, el amplificador no comienza a amplificar inmediatamente la pequeña señal de nuevo. De una forma u otra, perdemos rápidamente la potencia de la señal deseada a medida que el interferidor lleva el amplificador a la saturación.

En el dominio de la frecuencia, un amplificador saturado se convierte en un multiplicador. Las señales que antes pasaban a través del amplificador sin molestarse entre sí ahora alteran las frecuencias de cada uno, generando términos de suma y diferencia. La potencia de la señal se arroja a otras frecuencias. La potencia de ruido puede ser lanzada a la banda de señal deseada. El efecto es reducir la relación señal / ruido de la señal deseada.

Hay dos formas obvias de reducir la susceptibilidad al bloqueo. Una es hacer que el amplificador tolere una señal más grande antes de la sobrecarga. La otra es agregar un filtro lineal (que no se distorsione ni se enganche) en la parte frontal del sistema para atenuar el bloqueador. Sin embargo, en última instancia, el diseño de este filtro será más ancho que el filtro de canal, y tendrá partes del sistema sujetas a la señal interferente. Si el filtro puede ser un filtro físico pasivo antes del primer transductor, digamos una disposición de Helmholtz de las cavidades para el audio antes del micrófono, o un filtro IR para el óptico, entonces mucho mejor.

Una forma más sutil de reducir la susceptibilidad al bloqueo puede estar disponible a través del diseño de la señal y la codificación del canal. La reducción del ancho de banda de la información de una manera que puede ser recuperada por el procesamiento de la señal, por ejemplo, la propagación de la señal y / o la corrección de errores hacia adelante, puede hacer que el receptor sea mucho más tolerante a la mala relación señal / ruido. Sin embargo, es mejor evitar el daño causado a la señal en primer lugar, en lugar de intentar desenterrarlo de la tierra más tarde.

    
respondido por el Neil_UK
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Si está utilizando un correlacionador para mejorar la robustez del canal, la resolución del digitalizador es importante. Además de IP2 y IP3, etc. de la linealidad del front-end.

Con el rendimiento del correlador en mente, estoy de acuerdo con (1) y (2): para el beneficio completo del correlador, por ejemplo, Sinusoides, los sinusoides deben ser de cero distorsión. A medida que va descubriendo, la sobrecarga del canal degrada el ojo de datos y la SNR en el dataslicer / comparator y la BER. Así, la codificación de canales asoma su cabeza.

Con OFDM, puede usar todo el conjunto disponible de sinusoides. Es su tarea garantizar que el OFDM sea similar al ruido y coexista con la voz / música.

    
respondido por el analogsystemsrf