[发明专利]一种可扩展的大规模MEMS麦克风阵列

权利要求书

1.一种可扩展的大规模MEMS麦克风阵列，其特征在于，包括：连接在同一局域网内的上位机和至少一个阵列子系统；

所述阵列子系统包括一组阵列板和控制板；

所述阵列板包括m*n个阵元组成的矩形阵列，每个所述阵元对应一个TDM接口的数字MEMS麦克风，m个数字MEMS麦克风连接在一根TDM总线上，所述阵列板上的阵元通过n根TDM总线连接到所述控制板，所述控制板通过网络设备与所述上位机连接，用于实现音频信号的采集和处理；各个所述阵列子系统通过网络实现时间同步。

2.根据权利要求1所述的可扩展的大规模MEMS麦克风阵列，其特征在于，所述阵列板还包括十字激光定位器和温/湿度传感器；

两个所述十字激光定位器分别位于所述阵列板的一组对角线两端，所述十字激光定位器的激光发射方向与声波进入麦克风拾音孔的方向相反；

两个所述温/湿度传感器分别位于所述阵列板的另一组对角线两端；

所述十字激光定位器和所述温/湿度传感器均采用I2C接口，通过I2C总线连接至所述控制板。

3.根据权利要求2所述的可扩展的大规模MEMS麦克风阵列，其特征在于，所述阵列板所需的电源由所述控制板提供并管理，所述控制板上设有电源接口，由外部电源供电。

4.根据权利要求1至3任一所述的可扩展的大规模MEMS麦克风阵列，其特征在于，所述控制板通过以太网接口连接至以太网通信设备，所述上位机连接至同一局域网内的以太网通信设备；

具有时间同步功能的以太网通信设备作为时间同步主机，各个所述阵列子系统作为时间同步从机；或者，具有时间同步模块的上位机作为时间同步主机，各个所述阵列子系统作为时间同步从机。

5.根据权利要求4所述的可扩展的大规模MEMS麦克风阵列，其特征在于，所述阵列板与所述控制板通过板对板连接器相连，连接在一根TDM总线上的m个数字MEMS麦克风构成一个阵列组，每根TDM总线均采用S形排布方式，相邻两个阵列组的TDM总线排布方式和信号流向采用对称设计。

6.根据权利要求5所述的可扩展的大规模MEMS麦克风阵列，其特征在于，每根所述TDM总线由一根时钟信号线、一根帧同步信号线、一根数据信号线构成，时钟信号和帧同步信号的传输方向为从所述控制板至所述阵列板，数据信号的传输方向为从所述阵列板至所述控制板；

所述控制板包括时钟消抖器、时间同步模块、本地时钟源、控制芯片、电源管理器件；

每根所述TDM总线的时钟信号均由所述时钟消抖器提供；每个阵列组内的数字MEMS麦克风之间的采样同步由数字MEMS麦克风的内部逻辑借助帧同步信号实现；所述时钟消抖器在所述控制芯片的控制下工作，并为所述控制芯片提供参考时钟；帧同步信号由控制芯片依据参考时钟产生和控制，数据信号由所述控制芯片接收和处理，并通过以太网传输至所述上位机，所述上位机用于实现音频数据的显示、后处理和存储；所述时间同步模块串接在所述控制芯片和所述上位机之间的以太网链路中，以所述控制板上的晶体振荡器作为本地时钟源；所述电源管理器件用于将系统电源输入合理分配给所述控制板上的各器件以及所述阵列板。

7.根据权利要求6所述的可扩展的大规模MEMS麦克风阵列，其特征在于，一根TDM总线上最多连接16个数字MEMS麦克风；

所述TDM总线的长度根据数字MEMS麦克风的数据输出引脚的驱动能力、PCB走线的分布电容、数据速率的共同限制来确定。

8.根据权利要求1至3任一所述的可扩展的大规模MEMS麦克风阵列，其特征在于，所述阵列子系统的数量大于或等于两个时，各个所述阵列子系统在同一平面内组装扩展成更大规模的MEMS麦克风阵列。

9.根据权利要求8所述的可扩展的大规模MEMS麦克风阵列，其特征在于，所述大规模MEMS麦克风阵列水平或竖直安装在支撑装置上，所述支撑装置包括简易支架、三脚架、自动云台中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的可扩展的大规模MEMS麦克风阵列，其特征在于，所述阵列板的外边缘设有铝合金边框和铝合金把手。