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麥克風（話筒）百年發展之路及其應用

更新時間：2011-10-31 10:47:18 　（編輯：溫情）【大中小】

　　【音響網資訊】麥克風，學名為傳聲器，是將聲音信號轉換為電信號的能量轉換器件，由Microphone翻譯而來。也稱話筒、微音器。

　　傳聲器是整個電聲系統( 包括擴音系統和錄音系統) 的入口，如果聲音一開始受到污染，則無可救藥。如此可見麥克風對整個音響系統的影響是至關重要的，有人對影響電聲系統重放音質優劣的各種因素作了比較，認為：放大器對音質好壞的影響約占10-20% ；揚聲器( 包括音箱) 對音質的影響約占50-60% ；節目源( 特別指傳聲器) 對音質的影響約占30-40%。對這個比例數字的見解見仁見智，但傳聲器( 及揚聲器) 對音響系統重放音質起關鍵性影響這一觀點是沒有分歧的。

　　既然傳聲器在整個音響系統中有如此重要的作用，對重放音質有著不可忽略的作用，那么傳聲器的發展又是怎樣的一番景象呢？下面我們就來看看麥克風的發展歷史及其應用，感受它的強大魅力和功效吧！

　　麥克風的歷史可以追溯到19世紀末，貝爾（Alexander Graham Bell）等科學家致力于尋找更好的拾取聲音的辦法，以用于改進當時的最新發明——電話。期間他們發明了液體麥克風和碳粒麥克風，這些麥克風效果并不理想，只是勉強能夠使用。直到1876年，埃米爾•貝林納發明了碳精電極麥克風，這個外形好似小鼓的裝置比液體麥克風和碳粒麥克風的設計更為實用，并且打動了貝爾，使其最后用5萬美元(相當于現在的110萬美元)從貝林納手里買下了這項專利，將碳精電極麥克風用在他的電話原型上，以提高拾音效果。

　　貝林納設計的碳精電極麥克風由兩個電觸頭構成，觸頭由一層薄薄的碳層隔開。其中一個觸頭附在膜片上，膜片會在聲波作用下發生振動。另一個與輸出裝置相連。

　　左邊的是一個早期碳精電極麥克風，由埃米爾•貝林納研制，右邊為與麥克風一同使用的話筒。在當時來說，它們都是奢侈品。

　　自碳精電極麥克風發明以來就被廣泛的應用到了各個場合，尤其是一些電臺和采訪中。在WMAQ電臺我們就可以發現碳精電極麥克風在其中扮演著重要角色，從當時的照片可以看出安裝在防振支架上的是一個標準碳精電極麥克風，防振支架采用一組彈簧，吸收可能影響麥克風的振動。另外我們還可以看到，在哈爾•托坦為芝加哥的WMAQ電臺播報比賽時，他采用的也是早期的碳精電極麥克風，并且還可以看到一些人正對著碳精電極麥克風講話。這種麥克風具有雙重用途，一個是傳聲，另一個是對聲音進行放大。

　　1923年，著名的科學家Walter Schottky (沃爾特•肖特基)和他的朋友發明了鋁帶式麥克風，也叫帶式麥克風。這項專利塵封8年后，在1931年，由Harry F. Olson和 Frank Massa首先取得了商品化的心形指向的鋁帶麥克風專利。美國無線電公司（RCA）于1931年生產了鋁帶式麥克風的第一個商業產品：RCA PB-31型麥克風，并于1932年推出了PB-31的后繼機型44A。

鋁帶式麥克風構造

美國哥倫比亞廣播公司(CBS)使用的RCA 44系列鋁帶式麥克風

　　帶式麥克風，結構很簡單，把一片振膜放置在恒磁場中，和動圈話筒一樣，振膜被聲音驅動，導體切割磁力線，產生相應電信號，從而完成聲—電轉換，不同的是，鋁帶式麥克風的振膜本身就是導體制成，通常為2μM左右厚度的鋁箔，這也是它名稱的由來。在1944年巴黎解放后不久，記者珍妮特•弗蘭納錄制巴黎播放的廣播節目《Listen: The Women》時使用的就是是RCA 77帶式麥克風。

　　動圈式麥克風（話筒）是我們現在生活中常見的，它的出現也是在二十世紀。動圈式話筒，是利用電磁感應原理做成的，利用線圈在磁場中切割磁感線，將聲音信號轉化為電信號。其結構是在一個膜片的后面粘貼著一個由漆包線繞成的線圈，也叫音圈。在有膜片的后面還安裝了一個環形的永磁體，并將線圈套在永磁體的一個極上，線圈的兩端用引線引出。

　　電容式麥克風（話筒）是現在最為普遍的，常見的錄音機內置話筒就這種，其中駐極體話筒又是電容話筒中最常見的。電容式麥克風是利用導體間的電容充放電原理，以超薄的金屬或鍍金的塑料薄膜為振動膜感應音壓，以改變導體間的靜電壓直接轉換成電能訊號，經由電子電路耦合獲得實用的輸出阻抗及靈敏度設計而成。

　　由于駐極體話筒具有體積小、結構簡單、電聲性能好、價格低的特點，廣泛應用于錄音機及無線話筒中。但是隨著近年來MEMS傳感器的增長，MEMS（微機電系統）麥克風成為MEMS市場中應用成功的又一典型。據iSuppli公司預計，到2013年全球MEMS麥克風的出貨量將達到12億塊。相對于現有的ECM(駐極體麥克風)，MEMS麥克風具有很好的性能優勢。其原因在于MEMS麥克風尺寸較小、靈敏度高、信噪比高、與數字信號處理電路具有適應性。在封裝工藝上，相對于大多數駐極體麥克風仍需手工焊接，由于硅襯底耐熱性能好，MEMS麥克風可以直接采用全自動SMT封裝，這不僅簡化生產流程，降低生產成本，更能夠提高產品競爭力。

　　隨著MEMS麥克風成本越來越低，MEMS麥克風在全球麥克風市場所占的比重也越來越大。據研究機構iSuppli評估，MEMS麥克風從2006年到2011年的年平均增長率達到29%。YoleDevelopment的數據也表明，以實際銷售量觀察，2008年麥克風組件全球出貨量為33億顆，其中MEMS麥克風占6.4億顆，占有率為19%。

　　不過到目前為止，話筒還主要是采用駐極體技術，即使是最時髦、最先進的數字電子系統也是如此。現在的模擬MEMS話筒一直主要限于助聽器這個單一市場，然而隨著利用標準芯片處理技術實現的全數字MEMS話筒上市，微機電系統（MEMS）極有可能成為下一代技術的最佳選擇。

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