マイク周辺機器に接続されたiPhoneドック延長ケーブルを使用するときに発生する高調波ノイズ

iPhone 4Sのドックに接続されているTascam iM2ステレオマイクを使用しています。周辺機器が直接接続されている場合は問題ありません。しかし、ドック延長ケーブルを使用すると、奇妙な高調波ノイズが発生します。さまざまなメーカーの延長ケーブルを試しましたが、CableJiveの高評価のdockXtender延長ケーブルでさえノイズを発生させます。

これはやや奇妙です。アナログからデジタルへの変換（私の英国英語の場合）コンバーターが周辺機器に組み込まれています。信号はiPhoneへの経路上で純粋なデジタルであるため、これはケーブルで拾われるアナログノイズではありません。ノイズはデジタル領域に導入されているようです。オフィスでオーディオのサンプルを録音し、Matlabを使用して分析しました。ノイズの振幅は変動しますが、非常に正確な1 kHzの基本周波数を持つ高調波複合体です。ADCは44.1 kHzでサンプリングすると報告されているため、高調波ノイズがサンプリング周期のイントラ倍数でさえない周期性を伴うことは特に奇妙です。補足として、過去にラップトップサウンドカード（特にVaio C1sモデル）から放出される同様の高調波ノイズを聞いたことがあります。

ノイズの周波数が変動しないことを考えると、テストにより、ここの情報に基づいて非整数遅延フィルターで前処理することで問題を解決できることが示されました。。。 http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=951433 。。。しかし、これは実装するのに計算コストのかかるフィルターです。

治療よりも予防​​が大切です。私の質問は、この奇妙な高調波ノイズの原因は何ですか？可能であれば、追加のフィルターを実装して処理能力を浪費する必要がないように、どうすれば修正できますか？

拾い上げているのは、USBフレーム同期からのEMIです（ほとんどの場合、アース線を介しています）。

USBホストは、ミリ秒（12000全帯域幅ビット時間）ごとに、デバイスアドレスの代わりに11ビットの増分フレーム番号を含む特別なSOF（フレームの開始）トークンを送信します。これは、アイソクロナスデータフローを同期するために使用されます。高帯域幅USB 2.0デバイスは、フレームごとに7つの追加の重複SOFトークンを受信し、それぞれが125 µsの「マイクロフレーム」（それぞれ60000高帯域幅ビット時間）を導入します。

USB 2.0はPINGトークンを追加し、OUT / DATAパケットペアを受信する準備ができているかどうかをデバイスに尋ねます。デバイスは、必要に応じてACK、NAK、またはSTALLで応答します。これにより、デバイスがNAKで応答するだけであることがわかっている場合、DATAパケットを送信する必要がなくなります。

これは、適切にシールドされた延長ケーブルで回避できます。dockXtenderでさえ、一部のワイヤのみをシールドすることに注意してください。

革新的な2層シールドシステムは、すべてのビデオ信号とオーディオ信号を個別のシールド内に配置し、ワイヤを通過する他の信号からの干渉を低減します。

あなたがDIYタイプの人なら、高品質のシールド線を使用して独自の延長ケーブルを簡単に作成できます。たぶん、USB（電源、gnd、data +/-）、すべてのGND、およびおそらくアクセサリ/シリアル（有効、rx / tx）の30本のピンのうちのいくつかを接続するだけで十分でしょう。コネクタのはんだ付けもシールドしてください。

AD変換は周辺端で行われているため、ノイズもそこに存在する必要があります。

分解のためにデバイスにアクセスできない場合、問題を推測することしかできませんが、次の1つ以上が原因である可能性があります。

• 周辺機器は、おそらくipodコネクタを介してマイクから内部的に完全にシールドされています。シールドされていない延長ケーブルを接続すると、外部環境ノイズがケーブルを介してデバイスに結合されます。たとえば電力線から離れたフィールドの真ん中など、電気的に静かなエリアでテストを実行する場合、これを確認または却下できる場合があります。

• 周辺機器には「十分に良い」フィルタリングがありますが、余分な長さのワイヤ反射を追加すると（USB信号には影響しません）、グランドバウンスやその他のEMIが発生し始めます。オシロスコープやシグナルアナライザなしでは、これを簡単にテストする方法はありません。

• 周辺機器には1kHzのスイッチングパワーコンバーターがあり（たとえば、静電マイク、特定の高性能マイクを使用する場合、または「ファンタムパワー」を提供する場合に必要になることがあります）通常、iOSデバイスの電源フィルターが電気的に近い場合は、iOSの電源フィルターによって固定されます。これもテストするための特別な機器を必要とします。

• 周辺機器の特定の構成では通常、高インピーダンスラインが短絡しており、iOSデバイスに通信を開始する方法と、電力と通信に関して必要なものを指示します。これらのラインを長くすると、インピーダンスが高くなり、ノイズが周辺機器に結合する可能性があります。

• これは、典型的なグランドループの問題である可能性があります。複数の長い接地線を単に追加すると、それらが周辺端で正しく接続されていない場合、奇数の電流が流れ、遠端で接地ノイズが発生する可能性があります。

周辺機器が実際に使用しているケーブルのワイヤ（USB、電源、シリアルワイヤなど）がわかっている場合は、ニーズに合ったケーブルを作成して、上記の問題のほとんどを解消できます。iOSデバイスの端でセンスピンを正しく短絡して、高インピーダンスの問題を排除し、デジタルのピンでさえシールドしてEMIの問題を排除する必要があります。両端で適切な接地ピンを短絡する必要があります（ここで注意してください-場合によっては別個の接地線が必要です-再び、接地ピンを短絡する正しい方法を決定するために周辺機器について慎重な分析を行う必要があります）。

不要な20本以上のワイヤを削除し、残りをシールドすることで、上記の問題をすべて排除できる場合があります。

ただし、Tascamが独自の延長ケーブルを使用して出ない限り、それは長く困難なプロセスです。それらに連絡し、結果を示し、解決策について話し合うことをお勧めします。

これは非常に技術的な質問であり、問​​題の文書化にかなりの作業を行っていることを考えると、Tascam社のテクニカルサポートスタッフに直接取り上げることをお勧めします。少なくとも、彼らはこの問題について知っていただければ幸いです。