Hałas harmoniczny wprowadzany podczas korzystania z przedłużacza dokującego iPhone'a podłączonego do urządzenia peryferyjnego mikrofonu

Używam mikrofonu stereofonicznego Tascam iM2 podłączonego do stacji dokującej iPhone'a 4S. Gdy urządzenie peryferyjne jest podłączone bezpośrednio, nie ma problemu. Hoever, kiedy używam przedłużacza dokującego, pojawia się dziwny hałas harmoniczny. Próbowałem przedłużaczy różnych producentów, a nawet wysoko oceniany przedłużacz dockXtender firmy CableJive wprowadza hałas.

Jest to nieco dziwne, ponieważ konwerter analogowo-cyfrowy (z moim brytyjskim angielskim) jest wbudowany w urządzenie peryferyjne. To nie jest analogowy szum wychwytywany w kablu, ponieważ sygnał jest czysto cyfrowy na drodze do iPhone'a. Hałas wydaje się być wprowadzany w domenie cyfrowej. W moim biurze nagrałem próbkę dźwięku i przeanalizowałem ją za pomocą Matlaba. Szum zmienia się w amplitudzie, ale jest to wyraźnie harmoniczny kompleks z bardzo dokładną częstotliwością podstawową 1 kHz. Podobno ADC próbkuje z częstotliwością 44,1 kHz, więc szczególnie dziwne jest to, że szum harmoniczny pojawia się z częstotliwością, która nie jest nawet wielokrotnością wielokrotności okresu próbkowania. Na marginesie, w przeszłości słyszałem podobny hałas harmoniczny emitowany przez niektóre karty dźwiękowe laptopa (szczególnie modele Vaio C1s).

Biorąc pod uwagę, że hałas nigdy nie zmienia częstotliwości, testy wykazały, że mogę rozwiązać problem przez wstępne przetwarzanie z ułamkowym filtrem opóźnienia w oparciu o informacje tutaj. . . http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=951433 . . . ale jest to kosztowny pod względem obliczeniowym filtr do wdrożenia.

Lepiej jest zapobiegać niż leczyć. Moje pytanie brzmi: jakie jest pochodzenie tego dziwnego hałasu harmonicznego i jak to możliwe, jak to naprawić, aby nie musiałem marnować mocy obliczeniowej na wdrożenie dodatkowego filtra?

Odbierasz EMI z synchronizacji ramek USB (najprawdopodobniej przez przewód uziemiający):

Co milisekundę (12000 bitów pełnej przepustowości razy) host USB przesyła specjalny token SOF (początek ramki), zawierający 11-bitową inkrementującą liczbę ramek zamiast adresu urządzenia. Służy do synchronizacji izochronicznych przepływów danych. Urządzenia USB 2.0 o dużej przepustowości otrzymują 7 dodatkowych zduplikowanych tokenów SOF na ramkę, z których każde wprowadza „mikrop ramkę” 125 µs (60000 bitów o wysokiej przepustowości razy).

USB 2.0 dodał token PING, który pyta urządzenie, czy jest gotowe do odbioru pary pakietów OUT / DATA. Urządzenie odpowiada odpowiednio ACK, NAK lub STALL. Pozwala to uniknąć konieczności wysyłania pakietu danych, jeśli urządzenie wie, że po prostu odpowie NAK.

Można tego uniknąć dzięki odpowiednio ekranowanemu przedłużaczowi. Pamiętaj, że nawet dockXtender chroni tylko niektóre przewody :

Rewolucyjny dwupoziomowy system ekranowania umieszcza wszystkie sygnały wideo i audio w osobnym ekranowaniu, aby zmniejszyć zakłócenia innych sygnałów przemieszczających się przez drut.

Jeśli jesteś typem majsterkowicza, wykonanie własnego przedłużacza powinno być dość łatwe przy użyciu wysokiej jakości ekranowanych przewodów. Prawdopodobnie będziesz musiał podłączyć tylko kilka z 30 pinów : USB (zasilanie, gnd, dane +/-), wszystkie GND i może akcesoria / serial (enable, rx / tx). Upewnij się, że osłaniasz także lutowanie na złączu.

Ponieważ konwersja AD odbywa się na końcu peryferyjnym, hałas musi tam również istnieć.

Bez dostępu do urządzenia do demontażu mogę tylko zgadnąć, jaki jest problem, ale prawdopodobnie wynika to z jednej lub więcej z następujących czynności:

• Urządzenie peryferyjne jest prawdopodobnie całkowicie ekranowane wewnętrznie przed mikrofonami przez złącze ipoda. Po podłączeniu nieosłoniętego kabla przedłużającego zewnętrzny hałas otoczenia jest sprzężony z urządzeniem przez kabel. Możesz to potwierdzić lub odrzucić, jeśli wykonujesz testy w elektrycznie cichych obszarach - na przykład na środku pola z dala od linii energetycznych.

• Urządzenie peryferyjne ma „wystarczająco dobre” filtrowanie, ale po dodaniu dodatkowej długości odbić drutu - które nie wpływają na sygnał USB - zaczynają powodować odbicie ziemi lub inne zakłócenia elektromagnetyczne. Nie ma łatwego sposobu na sprawdzenie tego bez oscyloskopu i / lub analizatora sygnału.

• Urządzenie peryferyjne ma przetwornik mocy przełączającej 1 kHz (który może być wymagany, jeśli na przykład używał mikrofonów elektrostatycznych, niektórych mikrofonów o wysokiej wydajności lub zapewniał „moc fantomową”), a dodatkowa długość kabla na wejściu przetwornika przełączającego powoduje odbicia sygnału mocy które normalnie byłyby zaciśnięte przez filtry mocy urządzenia iOS, gdy są one elektrycznie zamknięte. To także wymagałoby specjalistycznego sprzętu do testowania.

• Istnieją linie o wysokiej impedancji, zwykle zwarte w niektórych konfiguracjach urządzeń peryferyjnych, aby poinformować urządzenie iOS, jak planuje rozpocząć komunikację i czego wymaga w zakresie mocy i komunikacji. Możliwe jest, że wydłużenie tych linii, ponieważ mają wysoką impedancję, powoduje sprzężenie hałasu z urządzeniem peryferyjnym.

• Może to być typowy problem z pętlą uziemienia. Po prostu dodanie kilku dłuższych przewodów uziemiających, jeśli nie są one prawidłowo podłączone na końcu urządzenia peryferyjnego, spowoduje nieprzewidziany przepływ prądu i może powodować zakłócenia uziemienia na drugim końcu.

Jeśli wiesz, które przewody w kablu faktycznie są używane przez urządzenie peryferyjne (prawdopodobnie USB, zasilanie i przewody szeregowe), prawdopodobnie możesz stworzyć kabel, który będzie odpowiadał Twoim potrzebom i wyeliminuje większość powyższych problemów. Trzeba by poprawnie zewrzeć styki czujnika na końcu urządzenia z systemem iOS, aby wyeliminować problem wysokiej impedancji, i osłonić nawet styki cyfrowe, aby wyeliminować problemy z zakłóceniami elektromagnetycznymi. Będziesz musiał zewrzeć odpowiednie piny uziemienia na obu końcach (uważaj tutaj - w niektórych przypadkach potrzebujesz osobnego przewodu uziemienia - ponownie, należy dokonać dokładnej analizy urządzenia peryferyjnego, aby ustalić właściwą drogę do zwarcia pinów uziemienia ).

Eliminując ponad 20 drutów, których nie potrzebujesz, i osłaniając resztę, możesz być w stanie wyeliminować wszystkie powyższe problemy.

Jednak dopóki Tascam nie wyjdzie z własnym kablem przedłużającym, jest to długi, trudny proces. Sugeruję skontaktowanie się z nimi, pokazanie wyników i omówienie możliwych rozwiązań.

Biorąc pod uwagę, że jest to wysoce techniczne pytanie i wykonałeś znaczną pracę w celu udokumentowania problemu, sugeruję, abyś zajął się tym bezpośrednio z personelem pomocy technicznej firmy Tascam. Przynajmniej doceniliby wiedzę na temat tego problemu.