2.3.Микрофоны

2.3.1. Назначение

Наиболее распространенными микрофонами для ТА общего применения еще и сегодня остаются угольные микрофоны, отличающиеся высокими чувствительностью и КПД, относительной простотой конструкции, технологичностью в производстве и сравнительно низкой стоимостью. В последние годы используются микрофоны так называемого линейного типа с усилителями—главным образом, пьезокерамические, пьезопленочные, электретные и динамические. При разработке таких микрофонов стремятся выполнить важнейшее требование, которое заключается в возможности замены ими угольных микрофонов по электроакустическим характеристикам, габаритным размерам, конструктивному оформлению и способу питания.

Основная и, пожалуй, единственная цель такой замены — улучшение качественных характеристик преобразования речевого сигнала. К таким характеристикам следует прежде всего отнести чувствительность, отдачу, частотную и амплитудную характеристики чувствительности (отдачи), нелинейные искажения, сопротивление, собственные шумы, а также эквивалент затухания передачи и его зависимость от условий эксплуатации.

2.3.2. Характеристики

Чувствительность, или коэффициент передачи микрофона, характеризуется отношением развиваемой им ЭДС, мВ, к действующему на него звуковому давлению. Па:

Км=Е/Р. (2.3)

Чувствительность не зависит от внутреннего сопротивления и поэтому не является достаточной оценкой микрофона с точки зрения развиваемого им напряжения и отдаваемой в нагрузку мощности. В связи с этим используется понятие отдачи микрофона, под которым понимается отношение развиваемого им напряжения на заданном нагрузочном сопротивлении (обычно 600 Ом) к величине действующего на него звукового давления:

Sм=U/P (2.4)

Чувствительность и отдача микрофона различны на разных частотах вследствие резонансных явлений в его механико-акустической системе, что приводит к частотным искажениям преобразования акустического речевого сигнала в электрический. Эти искажения оцениваются частотной характеристикой чувствительности или отдачи.

Иногда для сравнения микрофонов с точки зрения отдаваемой ими мощности пользуются понятием средней отдачи, под которой понимается высота прямоугольника, площадь которого равна площади, ограниченной кривой частотной характеристики отдачи в заданном диапазоне частот. Средняя отдача не может быть принята как мера оценки качества передачи речи, например, по эквиваленту затухания. Экспериментальные исследования [3] показали, что между средней отдачей и эквивалентом затухания передачи микрофонов отсутствует тесная стохастическая связь. Коэффициент взаимной корреляции между этими величинами для угольных микрофонов МК-10 оказался равным 0,187. Это обстоятельство явилось основной причиной того, что начиная с 1968 г. отказались от нормирования микрофонных капсюлей для ТА общего применения по средней отдаче и приняли единый для ТА и микрофонных капсюлей критерий оценки и нормирования—эквивалент затухания передачи [4, 5].

2.3.3. Нелинейные искажения

В системах телефонной связи общего применения наиболее мощным источником нелинейных искажений является угольный микрофон, коэффициент нелинейных искажений которого достигает 25% и более. Эти искажения определяются нелинейностью амплитудной характеристики отдачи микрофона, которая по существующим нормам [4] в диапазоне звуковых давлений 0,1—3,0 Па может отклоняться от значения коэффициента передачи при звуковом давлении 1,0 Па на ±6 дБ.

Нелинейность угольного микрофона проявляется в виде ограничения по максимуму и минимуму и в целом в виде гармонических и комбинационных продуктов взаимной модуляции составляющих речевого сигнала.

Как отмечалось выше, в последние годы проявляется тенденция замены угольных микрофонов пьезоэлектрическими, динамическими, электретными и другими микрофонами с усилителями в капсюльном исполнении, питание которых осуществляется от станционной батареи. Достаточно тяжелый режим такого способа питания усилителей, ограниченные объемы капсюля и экономические соображения не позволяют изготовлять такие микрофоны с достаточно высокой степенью линейности их амплитудной характеристики. Поэтому вопрос о нелинейных искажениях остается актуальным и для них.