Контур модулятора конденсаторного микрофона Советский патент 1993 года по МПК H03C3/28 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при конструировании радиомикрофонов.

Цель изобретения - упрощение конструкции, снижение искажений и шумов.

Дифференциальный капсюль с заряженной подвижной мембраной с неизменяющейся емкостью, управляет емкостью перехода за счет индуцирования заряда на электродах. Индуцирование зарядов происходит при Перемещении между электродами моноэлектретной мембраны, причем это перемещение пропорционально звуковому давлению, воздействующему на преобразователь.

На фиг. 1 приведена схема контура модулятора (цепи смещения варикапа не показаны), где Ci - изменяющаяся емкость закрытого перехода полупроводникового диода (варикап); С - неизменяющаяся емкость моноэлектретного электроакустического преобразователя, содержащего между2-мя обкладками полимерную пленку, толщиной 5- 15 мкм, (полипропилен, Ф-4МБ2), несущую заряд одного знака; U - катушка индуктивности, образующая с суммарной емкостью

Ci С2

Со р г г - колебательную систему высокочастотного задающего генератора.

На фиг. 2 приведена схема контура модулятора (с введением второго варикапа, включенного последовательно встречно с первым), где C i - изменяющаяся емкость второго варикапа.

На фиг. 3 и 4 приведены примеры конкретного выполнения соответственно параллельного и последовательного включения управляющей емкости с моноэлектретом, где L - индуктивность контура генератора;

47

N

Ё

00

ю о

N3 О

Свар - емкость варикапа: См - управляющая емкость; Ci - разделительная емкость; Са - емкость фильтра смещения; RCM - сопротивление смещения; 1 и 2 - точки подключения контура к генератору; Ry - сопротивление утечки.

Устройство работает следующим образом.

В отсутствии звукового давления от ис- 10 точника звука, суммарная емкость контура модулятора определяется, как

Ci -С2 Ci + С2

где Ci -значение емкости закрытого р-п-пе- рехода диода при фиксированном запирающем смещении диода;

С2 статическая емкость электроаку- стического преобразователя, определяемая площадью пластин и воздушным зазором между ними.

Генерируемая задающим генератором частота определяется известной формулой:

1

На электродах емкости С2 буде т индуци- роваться переменный по величине заряд, величина и частота изменения которого изменяется в соответствии со звуковым давлением, действующим на моноэлектретнуга мембрану. При этом емкость электроаку- стического преобразователя С2 остается постоянной, а емкость Ci будет изменяться в соответствии с вольтфарадной характеристикой закрытого p-n-перехода, изменяя частоту резонанса контура f0. и, следовательно частоту генератора f.

Предлагаемая схема контура модулятора позволяет исключить микрофонный усилитель конденсаторного микрофона и необходимые в обычной схеме преобразо- ватели динамического диапазона в тракте низкой частоты передатчика. При этом создается возможность увеличения отношения сигнал/шум радиомикрофона.

Поясним следующее подробнее.

1. Крутизна модуляционной характеристики модулятора определяется отношением .. 1 . где ACi изменение Со

емкости Ci от переменного, запирающего Р-п переход, напряжения,индуцированного электроакустическим преобразователем.

5

Со

Ci С2

- суммарная емкость кон0

5

0

5

0 5

5

0

0

5

Ci +С2 тура модулятора,

где Са - постоянная конструктивная емкость электроакустического преобразователя.

В предлагаемом контуре модулятора Со может быть в 2-3 раза меньше емкости Ci в исходной рабочей точке. Таким образом, только за счет уменьшения С0, чувствительность такого модулятора к модулирующему сигналу без увеличения шума (поскольку С2 реактивное сопротивление), может быть повышена на 6-10 дБ.

2. В прототипе напряжение шумов тракта низкой частоты приведенное ко входу модулятора составляет величину около 0,6 мВ. При этом соотношение сигнал/шум составляет 70 дБ.

Таким образом, в предлагаемом модуляторе следует ожидать величину соотношения сигнал/шум не менее 76-80 дБ.

Рассмотрим перегрузочную способность модулятора с предлагаемой схемой контура.

Максимальные уровни звукового давления, ожидаемые от реальных источников звука на рабочих расстояниях до микрофона можно оценить величиной 120 дБ, что соответствует звуковому давлению в 20 Па.

При чувствительности электроакустического преобразователя порядка 100 мВ/Па размах индуцированного напряжения на электродах емкости Са можно оценить величиной в 2 В. Такая же величина модулирующего напряжения потребовалась бы от обычного (в прототипе) тракта низкой частоты, например, в передатчике радиомикрофонов КМС-29 и Бауэрдинамик для обеспечения максимальной девиации частоты 12 кГц при величине нелинейных искажений 1-1,5%. При этом преобразователи динамического диапазона, используемые в передатчиках названных радиомикрофонов искажают в ряде случаев спектр передаваемых сигналов, что неоднократно отмечалось экспертами.

Предлагаемый контур модулятора позволяет передавать без искажения спектр сигнала с повышенным динамическим диапазоном.

При включении моноэлектретного преобразователя между двумя управляемыми емкостями (фиг. 2) суммарная емкость контура модулятора Со, оказывается меньше, чем в модуляторе по п. 1: изменения каждой управляемой емкости Д С складываются, чем и обеспечивается большее отношение

ACi

т.е. повышается чувствительность

Со модулятора.

Подобное включение моноэлектретно- го преобразователя позволяет также компенсировать нелинейности характеристик варикапов и тем самым уменьшить нелинейные искажения модулятора.

Кроме того, предлагаемый контур модулятора дает возможность улучшить экономичность и надежность, а также уменьшить габаритные размеры устройства в целом за счет отсутствия тракта низкой частоты.

Формула изобретения

1. Контур модулятора конденсаторного микрофона, содержащий высокочастотный

0

5

контур, в который включен варикап, капсюль микрофона, цепь смещения и развязки, которая подключена к варикапу, отличающийся тем, что, с целью упрощения и снижения искажений и шумов, капсюль микрофона выполнен в виде дифференциального капсюля с подвижной мембраной и включен последовательно с варикапом, при этом к варикапу подключен один из неподвижных электродов дифференциального капсюля с подвижной мембраной.

2. Контур модулятора конденсаторного микрофона по п. 1,отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, последовательно с варикапом включен дополнительный варикап.

Использование; в радиотехнике при конструировании радиомикрофонов. Сущность изобретения: контур модулятора конденсаторного микрофона содержит высокочастотный контур, содержащий варикап, капсюль микрофона, катушку индуктивности, дополнительный варикап. Упрощение и снижение искажений и шумов достигается за счет того, что капсюль микрофона выполнен в виде дифференциального капсюля с подвижной мембраной и включен последовательно с варикапом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

ZVфиг -

Д/,

А