《电子技术应用》
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基于PoE技术的多功能可级联全向会议麦克风设计与实现
电子技术应用
韩明明1,2,李博1,钟鹏2
1.浙江工业大学 物理学院;2.浙江宇视科技有限公司
摘要: 随着全球化商务环境的发展、远程办公的普及以及突发事件可能带来的不便,社会对在线会议的需求日益增长。为满足这一需求,设计并实现了一种多功能、可级联的全向会议麦克风。该设备采用系统级芯片(SoC)、触控传感器和MEMS麦克风,结合PoE供电技术,构建了一个集音频采集、数据传输及多设备级联功能于一体的硬件平台。在算法方面,系统集成了回声消除与混响抑制等音频处理技术,以提升语音质量。实验结果表明:单个设备可在半径7 m范围内高效拾音,支持最多4台设备级联,并在大空间环境下实现稳定运行。同时,扬声器的频率响应保持在±60dB以内;经音频算法处理后,回声消除效率超过98%,混响抑制比可达94%,满足会议麦克风的设计要求。
中图分类号:TP273.5 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256431
中文引用格式: 韩明明,李博,钟鹏. 基于PoE技术的多功能可级联全向会议麦克风设计与实现[J]. 电子技术应用,2025,51(10):94-100.
英文引用格式: Han Mingming,Li Bo,Zhong Peng. Design and implementation of a multi-functional, cascadable omnidirectional conference microphone based on PoE technology[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(10):94-100.
Design and implementation of a multi-functional, cascadable omnidirectional conference microphone based on PoE technology
Han Mingming1,2,Li Bo1,Zhong Peng2
1.School of Physics, Zhejiang University of Technology;2.ZheJiang Uniview Technologies Co., Ltd.
Abstract: With the development of a globalized business environment, the widespread adoption of remote work, and potential inconveniences caused by unexpected events, the demand for online meetings has been increasing. To address this need, this paper designs and implements a multi-functional, cascaded omnidirectional conference microphone. The device integrates a System-on-Chip (SoC), touch sensor, and MEMS microphone, combined with Power over Ethernet (PoE) technology, to form a hardware platform that supports audio acquisition, data transmission, and multi-device cascading. In terms of algorithms, the system incorporates echo cancellation and reverberation suppression techniques to enhance audio quality. Experimental results show that a single device can effectively capture sound within a 7-meter radius, supporting up to four cascaded devices for stable operation in large spaces. Additionally, the speaker's frequency response remains within ±60 dB, while the echo cancellation efficiency exceeds 98% and the reverberation suppression ratio reaches over 94%, meeting the design requirements for conference microphones.
Key words : conference microphone;PoE cascade;echo cancellation;reverberation suppression

引言

在现代会议场景中,会议麦克风在提升沟通效率方面扮演着不可或缺的角色。然而传统会议麦克风往往因功能单一、拾音范围有限以及连接方式受限,难以满足多样化的沟通需求。为了解决这些问题,本文设计了一款多功能可级联的会议麦克风,结合多个功能系统的硬件平台与相关音频算法,不仅提升音频性能,还支持多台设备的级联连接,可适应从小型会议到大型活动的多种场景需求。

会议麦克风工作的基本原理是通过麦克风(Microphone,MIC)采集音频信号,采集到的音频信号经过处理、放大后,最后通过扬声器播放完成工作。为满足现代产品的智能化及便捷化,目前会议麦克风设备的MIC主要选择MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)麦克风[1],其与人工智能技术紧密结合,为智能化提供关键接口。麦克风阵列是提高音频采集质量与准确性的关键因素之一[2],不同的麦克风阵列设计,与声源定位[3]、回声消除[4]、混响抑制[5]、语音增强[6]等功能息息相关。在处理芯片方面,当前开发者多选用一些集成了音频处理功能的芯片,基于该芯片功能进行二次开发[7]。在音频放大器的选择上,会议麦克风更需要考虑音质、增益、噪声控制以及功率等需求。目前有AB类[8]、D类[9]以及自动增益(AGC)放大器[10]等,这些放大器应用在各种场合各有优劣。扬声器作为独立的集成模块,主要以单个设备的音频功率或其他条件作为限制来选择[11],但为满足会议麦克风的小型化设计,一般单个扬声器音频播放功率最大在20 W左右。

本文基于PoE技术的可级联多功能全向会议麦克风设计与实现,通过PoE级联技术,可将多台设备级联使用,提高使用便捷性;通过将MIC与扬声器一体化设计,使得产品便于携带,做到即插即用;通过音频算法优化,使得拾音、扩音都变得更为清晰。并通过测试得到结论:单个设备可在半径为7 m的平面圆周内进行拾音,支持最多4台设备在大空间内级联使用且扬声器的频率响应在±60 dB内,符合使用需求,在音频方面,经过回音消除及混响抑制算法处理,回声消除效率在98%以上、混响抑制比可达94%以上,可以有效处理音源中的杂音,并增强语音。


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作者信息:

韩明明1,2,李博1,钟鹏2

(1.浙江工业大学 物理学院,浙江 杭州 310023;2.浙江宇视科技有限公司,浙江 杭州 310051)


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