Гармонічний шум, введений при використанні подовжувального кабелю iPhone, підключеного до мікрофонної периферії

Я використовую стерео-мікрофон Tascam iM2, підключений до док-станції iPhone 4S. Коли периферійний пристрій підключено безпосередньо, проблем немає. Хоча коли я використовую подовжувальний кабель док-станції, вводиться дивний гармонічний шум. Я пробував подовжувальні кабелі від різних виробників, і навіть високо оцінений подовжувальний кабель dockXtender виробництва CableJive вводить шум.

Це дещо дивно, оскільки аналого-цифровий (ведмідь з моєю англійською англійською) перетворювач вбудований в периферійний пристрій. Це не аналоговий шум, що піднімається в кабелі, оскільки сигнал чистий цифровий на шляху до iPhone. Шум, здається, вводиться в цифрову область. Я записав зразок аудіо у своєму кабінеті та проаналізував його за допомогою Matlab. Шум коливається в амплітуді, але це, очевидно, гармонійний комплекс з дуже точною базовою частотою 1 кГц. Як повідомляється, АЦП вибірки на 44,1 кГц, тому особливо дивно, що гармонічний шум надходить з періодичністю, яка не є навіть ініціальною кратною періоду вибірки. В якості побічної ноти, я чув подібний гармонічний шум у минулому, який випромінювали деякі звукові карти ноутбуків (зокрема, моделі Vaio C1s).

Зважаючи на те, що шум ніколи не коливається в частоті, тестування показало, що я можу усунути проблему, попередньо обробляючи дробовим фільтром затримки на основі наведеної тут інформації. . . http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=951433 . . . але це комп’ютерно дорогий фільтр для впровадження.

Профілактика краще, ніж лікування. Моє запитання: яке походження цього дивного гармонічного шуму і, якщо можливо, як його виправити, щоб не довелося витрачати переробну потужність на додатковий фільтр?

Що ви збираєте, це EMI ​​від синхронізації кадру USB (швидше за все, через заземлення):

Кожні мілісекунди (12000 бітової пропускної здатності в рази) хост USB передає спеціальний маркер SOF (початок кадру), що містить 11-бітний приріст номера кадру замість адреси пристрою. Це використовується для синхронізації ізохронних потоків даних. Пристрої USB 2.0 з високою пропускною здатністю отримують 7 додаткових повторюваних токенів SOF на кадр, кожен з яких вводить 125 мкс "мікрокадр" (60000 бітової пропускної здатності біт у рази).

USB 2.0 додав маркер PING, який запитує пристрій, чи готовий він отримати пакет OUT / DATA пакетів. Пристрій реагує на ACK, NAK або STALL, якщо потрібно. Це дозволяє уникнути необхідності надсилати пакет DATA, якщо пристрій знає, що він просто відповість NAK.

Цього можна уникнути, якщо правильно екранований подовжувальний кабель. Зауважте, що навіть dockXtender захищає лише деякі дроти :

Революційна дворівнева система захисту екранує всі відео- та аудіосигнали всередині окремого екранування, щоб зменшити перешкоди від інших сигналів, що проходять через провід.

Якщо ви людина типу "Зроби сам", зробити власний подовжувальний кабель слід досить просто, використовуючи високоякісні екрановані дроти. Вам, напевно, потрібно буде підключити лише декілька з 30-ти контактів : USB (живлення, gnd, дані +/-), всі GND та, можливо, аксесуар / послідовний (увімкнути, rx / tx). Не забудьте також екранувати пайку на з'єднувачі.

Оскільки перетворення AD відбувається на периферійному кінці, то шум також повинен існувати там.

Не маючи доступу до пристрою для розбирання, я можу лише здогадуватися про проблему, але це, ймовірно, пов’язано з одним або кількома з наступного:

• Периферія, ймовірно, повністю захищена внутрішньо від мікрофонів через роз'єм ipod. Коли ви підключаєте неприкритий розширювальний кабель, зовнішній шум навколишнього середовища приєднується до пристрою через кабель. Ви можете це підтвердити або відхилити, якщо, наприклад, виконуєте випробування в спокійно електричних зонах - посеред поля вдалині від ліній електропередач.

• На периферійному пристрої є фільтрація "достатньо хорошої", але як тільки ви додасте додаткову довжину дротяних відбитків - які не впливають на USB-сигнал - почніть спричиняти відскок заземлення або інший EMI. Немає простого способу перевірити це без осцилографа та / або аналізатора сигналу.

• На периферійному пристрої є перетворювач потужності комутації 1 кГц (що може знадобитися, якщо, наприклад, він використовував електростатичні мікрофони, певні високоефективні мікрофони або забезпечував "фантомну потужність") та додаткову довжину кабелю на вході перетворювача комутації призводить до відображення сигналу живлення які зазвичай затискаються фільтрами живлення пристрою iOS, коли вони електрично закриті. Це теж потребує тестування спеціалізованого обладнання.

• У певних периферійних пристроях, як правило, є обмежені лінії високого опору, щоб повідомити пристрою iOS про те, як він планує почати спілкування та що потрібно для енергії та комунікацій. Можливо, що подовження цих ліній, будучи високим опором, пари шумить в периферію.

• Це може бути типовою проблемою наземного циклу. Просте додавання декількох довших проводів заземлення, якщо вони неправильно підключені на периферійному кінці, призведе до непарного потоку струму і може призвести до шуму заземлення на дальньому кінці.

Якщо ви знаєте, які дроти в кабелі периферійні пристрої фактично використовують (можливо, USB, джерело живлення та послідовний провід), то, ймовірно, ви можете створити кабель, який би відповідав вашим потребам та усував більшість перерахованих вище проблем. Вам доведеться правильно зафіксувати шпильки на пристрої iOS, щоб усунути проблеми з високим опором, а також захистити навіть цифрові штифти, щоб усунути проблеми EMI. Вам потрібно буде коротко встановити відповідні заземлювальні штифти з обох кінців (будьте обережні тут - у деяких випадках ви хочете окремий заземлюючий провід - знову ж таки, необхідний ретельний аналіз периферії, щоб визначити правильний шлях до коротких заземлень шпильками ).

Усунувши 20+ проводів, які вам не потрібні, і захистивши решту, ви зможете усунути всі перераховані вище проблеми.

Однак, якщо Tascam не вийде з власним подовжувальним кабелем, це довгий і важкий процес. Я б запропонував зв’язатися з ними, показати їм свої результати та обговорити з ними можливі рішення.

Зважаючи на те, що це дуже технічне питання, і ви провели значну роботу з документування проблеми, я пропоную вам взяти це безпосередньо з персоналом технічної підтримки компанії Tascam. Принаймні, вони будуть вдячні знати про цю проблему.