La conception d'un casque de communication destiné aux pilotes de paramoteur ou de parapente nécessite un choix minutieux du microphone.
Contrairement aux casques de communication destinés à un usage intérieur, ces applications exposent le microphone à un flux d'air puissant, à des turbulences, à des paroles prononcées à proximité immédiate et à des vibrations mécaniques. Les systèmes de paramoteur peuvent également générer des bruits supplémentaires provenant du moteur et de l'hélice.
Pour les concepteurs de casques OEM, le choix d'une capsule microphonique adaptée ne se résume donc pas à sélectionner celle qui offre la sensibilité la plus élevée ou la réponse en fréquence la plus large. Le microphone doit fonctionner en tant que composant à part entière du casque et du système de communication dans son ensemble.
Pourquoi le choix du microphone est-il important pour les casques de paramoteur et de parapente ?
Une communication vocale claire est essentielle lorsque l'on utilise un casque d'écoute pendant le vol.
Le microphone est placé près de la bouche du pilote, mais il est également exposé à l'environnement acoustique ambiant. Un flux d'air puissant peut générer du bruit de vent au niveau des orifices du microphone, tandis que la structure du casque et la perche du microphone peuvent transmettre des vibrations mécaniques.
Les conditions acoustiques peuvent également varier d'un système de vol à l'autre.
Un paramoteur ajoute généralement le bruit du moteur et de l'hélice à celui de l'environnement. Un parapente classique n'a pas de moteur, mais le vent et les courants d'air peuvent tout de même constituer des sources importantes de bruit indésirable.
Cela signifie qu'un microphone conçu pour un casque d'écoute d'intérieur, où le niveau sonore est faible, peut ne pas offrir les mêmes performances dans un casque de communication aérienne.
Paramoteur ou parapente : des défis acoustiques différents
Bien que les casques utilisés en paramoteur et en parapente répondent à des exigences similaires en matière de communication, les environnements sonores dans lesquels ils sont utilisés ne sont pas identiques.
Casques pour paramoteurs
Un paramoteur associe une aile de parapente à un système composé d'un moteur et d'une hélice.
Le microphone peut être amené à gérer plusieurs sources de bruits indésirables :
- Vent et écoulement turbulent
- Bruit du moteur
- Bruit de l'hélice
- Vibrations mécaniques
- Parole à courte distance
Le microphone doit donc garantir une captation claire de la voix tout en limitant la quantité de bruits ambiants indésirables qui pénètrent dans le système de communication.
Casques pour parapente
Un parapente classique ne dispose pas de moteur ; le bruit du moteur ne fait donc pas partie de l'environnement sonore.
Cependant, le microphone reste exposé aux courants d'air autour du casque. En vol à grande vitesse ou en cas de turbulences, le bruit du vent peut devenir important.
C'est pourquoi le placement du microphone, le boîtier acoustique et la protection contre le vent restent des éléments importants, même en l'absence de moteur.
Quel type de capsule de microphone devriez-vous envisager ?
Il n'existe pas de capsule de microphone unique qui convienne parfaitement à tous les casques de communication aérienne.
Le choix approprié dépend de la structure du casque, de la position du microphone, de l'interface radio, de l'environnement acoustique et des caractéristiques vocales requises.
Pour les applications de communication soumises à un niveau élevé de bruit, les développeurs peuvent envisager structures de microphones à gradient de pression ou PNR (réduction passive du bruit).
Ces conceptions exploitent les caractéristiques acoustiques du microphone ainsi que ses voies sonores avant et arrière pour réduire la captation de certains sons indésirables tout en conservant la clarté de la parole en proximité.
Toutefois, le PNR ne doit pas être considéré comme une solution isolée.
Le résultat final dépend de l'ensemble du système acoustique, qui comprend la capsule du microphone, le boîtier acoustique, la position de la perche, la bonnette anti-vent et la structure du casque qui l'entoure.
Caractéristiques techniques essentielles des microphones destinés aux communications en vol
Lors de l'évaluation des capsules de microphone destinées aux casques de paramoteur et de parapente, plusieurs caractéristiques techniques méritent une attention particulière.
Sensibilité
La sensibilité désigne le niveau de sortie électrique du microphone pour un niveau de pression acoustique donné.
Une sensibilité plus élevée ne garantit pas automatiquement de meilleures performances.
Si le microphone est trop sensible pour l'entrée du casque ou de la radio, les bruits ambiants indésirables peuvent également devenir plus perceptibles. Si la sensibilité est trop faible, le circuit de communication peut nécessiter un gain supplémentaire.
La sensibilité souhaitée doit donc être choisie en fonction de la position du microphone et des caractéristiques électriques du casque.
Rapport signal/bruit
Le rapport signal/bruit (SNR) indique les performances du microphone en matière de bruit interne.
Un rapport signal/bruit (SNR) plus élevé peut contribuer à préserver la clarté de la parole lorsqu’une amplification supplémentaire est nécessaire.
Pour les applications de communication exigeantes, un rapport signal/bruit (SNR) d'environ 70 dB ou plus peut être considéré comme une référence en matière de développement. Toutefois, les valeurs de rapport signal/bruit (SNR) doivent toujours être comparées dans les mêmes conditions de mesure.
SPL maximum
Le SPL maximal correspond au niveau de pression acoustique qu'un microphone peut supporter avant qu'une distorsion excessive ne se produise.
Un casque d'avion peut être exposé à de forts courants d'air, à des voix fortes et à des niveaux sonores ambiants élevés.
Un microphone doté d'un niveau de pression acoustique maximal (SPL) suffisamment élevé peut offrir une plus grande marge de manœuvre.
Pour les applications exigeantes, 120 dB SPL ou plus peut être considérée comme une référence utile pour le développement, mais les exigences réelles devront être confirmées par des tests du système.
Réponse en fréquence
Un casque de communication n'a pas nécessairement besoin d'une réponse audio sur toute la gamme de fréquences.
L'objectif principal est d'obtenir un son clair et intelligible, plutôt que la reproduction musicale.
Une réponse en fréquence correctement contrôlée peut aider le système de communication à se concentrer sur la gamme de fréquences utile à la parole tout en filtrant les bruits ambiants inutiles à basse fréquence.
Dans le domaine du paramoteur, cela revêt une importance particulière, car les bruits provenant du moteur et des composants mécaniques peuvent comporter une part importante de basses fréquences.
La réponse en fréquence finale doit être évaluée conjointement avec le circuit radio et le circuit de traitement audio du casque.
Tension de fonctionnement et impédance
La compatibilité électrique est un autre aspect important à prendre en compte.
Une capsule de microphone à électret peut nécessiter une tension de polarisation et une condition de charge spécifique. La capsule doit donc être adaptée au circuit d'entrée du microphone du casque ou de la radio.
Les développeurs doivent vérifier les points suivants :
- Tension de fonctionnement
- Consommation de courant
- Impédance
- Sensibilité
- Résistance de charge
- Configuration de sortie
Un microphone présentant d'excellentes caractéristiques acoustiques peut néanmoins s'avérer inadapté si ses caractéristiques électriques ne sont pas compatibles avec le système de communication.
Pourquoi le bruit du vent mérite une attention particulière
Le bruit du vent constitue l'un des principaux défis à relever lors de la conception d'un casque de communication destiné à une utilisation en extérieur.
Un flux d'air direct sur la membrane du microphone ou sur les orifices acoustiques peut générer des bruits indésirables à basse fréquence et réduire l'intelligibilité de la parole.
Il convient donc de prendre en compte plusieurs facteurs de conception de manière globale.
Position du microphone
En plaçant le microphone près de la bouche du pilote, on augmente le niveau relatif du signal vocal souhaité.
La distance exacte dépend de la conception du casque et de la perche du microphone, mais il est généralement important de placer le microphone près de la bouche dans les environnements bruyants.
Pare-brise
Une protection anti-vent adaptée peut réduire le flux d'air direct qui atteint le microphone.
Toutefois, la vitre doit être conçue en même temps que le microphone. Une isolation acoustique excessive peut nuire à la réponse en fréquence et à la qualité de la parole.
Boîtier insonorisé
Le boîtier du microphone peut avoir une influence considérable sur la sensibilité au vent.
Dans le cas des microphones à gradient de pression ou de type PNR, les trajets acoustiques avant et arrière doivent être pris en compte dans la conception globale.
Perche de microphone
Les vibrations mécaniques peuvent se propager par la flèche et le casque.
Une structure de fixation adaptée peut contribuer à réduire les bruits mécaniques indésirables avant qu'ils n'atteignent la capsule du microphone.
Avez-vous besoin d'un microphone à réduction de bruit ?
Les casques destinés au paramoteur ou au parapente ne nécessitent pas tous nécessairement le même type de microphone.
Un microphone à électret omnidirectionnel classique peut convenir à certaines applications relativement maîtrisées.
Dans les environnements extérieurs plus exigeants, toutefois, un microphone à gradient de pression ou à réduction de bruit peut être envisagé comme alternative.
Ce qu'il faut retenir, c'est que Il convient d'évaluer conjointement le type de microphone, la structure acoustique, la protection contre le vent et la position du microphone.
Une capsule à réduction de bruit ne peut pas compenser toutes les faiblesses liées à la conception mécanique ou acoustique du casque.
Microphones à électret et microphones MEMS
Les microphones à condensateur électret et les microphones MEMS peuvent tous deux être envisagés pour le développement de casques de communication.
Capsules de microphones à électret
Les microphones à condensateur à électret restent largement utilisés dans les applications de communication.
Ils proposent :
- Une technologie éprouvée
- Conceptions mécaniques flexibles
- Plusieurs options de sensibilité
- Différentes directivités et structures acoustiques
- Compatibilité avec de nombreux circuits de microphones analogiques
Pour les développeurs OEM travaillant sur des systèmes radio ou d'interphonie classiques, une capsule microphonique à électret analogique peut constituer un point de départ pratique.
Micros MEMS
Les microphones MEMS se caractérisent par leurs dimensions compactes et une bonne homogénéité de fabrication.
Ils peuvent constituer une option intéressante pour la conception de nouveaux casques, en particulier lorsque les composants électroniques sont conçus autour de la technologie MEMS.
Toutefois, les développeurs doivent évaluer l'ensemble des exigences système, notamment :
- Sortie analogique ou numérique
- Tension d'alimentation
- SNR
- Seuil de surcharge acoustique
- Immunité aux perturbations radioélectriques
- Sensibilité au vent
- Compatibilité des circuits
- Fixation mécanique
La technologie de microphone la plus récente n'est pas nécessairement le meilleur choix pour tous les casques. Ce sont l'application et l'architecture du système qui doivent déterminer le choix.
Paramètres de démarrage recommandés
Il n'existe pas de norme industrielle universelle applicable à tous les casques de communication destinés aux paramoteurs ou aux parapentes.
Les valeurs suivantes peuvent être utilisées à la place comme références relatives au développement initial lorsqu'on aborde la question des spécifications techniques d'un microphone avec un fournisseur de capsules.
| Paramètres | Référence de développement |
|---|---|
| Technologie des microphones | Condensateur à électret ou MEMS |
| Structure acoustique | Omnidirectionnel ou à gradient de pression, selon la conception |
| Application | Communication en paramoteur et en parapente |
| Sensibilité | En fonction de l'application |
| SNR | On peut considérer un niveau d'environ 70 dB ou plus |
| SPL maximum | On peut envisager un niveau de pression acoustique (SPL) de 120 dB ou plus |
| Réponse en fréquence | Optimisé pour la communication vocale |
| Tension de fonctionnement | Adaptation du circuit du casque/de la radio |
| Impédance | Adaptation du circuit du casque/de la radio |
| Protection contre le vent | Obligatoire |
| Montage | Microphone à perche pour conversation rapprochée |
| Validation | Essais en laboratoire et en conditions réelles |
Ces valeurs ne constituent pas des normes fixes.
Les caractéristiques techniques définitives du microphone doivent être déterminées en fonction de la conception du casque, de l'interface radio, de l'emplacement du microphone et des conditions réelles de vol.
Pourquoi les essais en conditions réelles sont-ils importants ?
Les fiches techniques des microphones sont utiles pour la sélection initiale des produits, mais les spécifications obtenues en laboratoire ne permettent pas de reproduire entièrement les conditions acoustiques rencontrées en vol.
Lorsqu'ils testent un nouveau casque, les développeurs doivent évaluer le microphone en tant que partie intégrante de l'ensemble du casque.
Les tests peuvent porter notamment sur :
- Parole normale
- Un flux d'air puissant
- Différentes conditions de vent
- Fonctionnement du moteur d'un paramoteur
- Différents régimes moteur
- Différentes positions du microphone
- Différents pare-brise
- Transmission radio
- Intelligibilité de la parole
- Distorsion sonore
Ce processus peut mettre en évidence des problèmes difficiles à détecter à partir de la seule fiche technique.
Par exemple, un microphone peut présenter une bonne sensibilité et un bon rapport signal/bruit lors des mesures en laboratoire, mais produire néanmoins un bruit de vent excessif lorsqu’il est installé dans un casque.
Choisir un microphone pour un nouveau projet de casque audio
Lorsqu'ils contactent un fournisseur de capsules de microphone, les développeurs OEM doivent fournir autant d'informations que possible sur le casque.
Parmi les informations utiles, on peut citer :
Application
Précisez si le casque est destiné à :
- Paramoteur
- Parapente
- Communications aériennes
- Communication à moto
- Communication industrielle
- Radio bidirectionnelle
Environnement acoustique
Décrivez les conditions de bruit prévues.
Par exemple :
Conversations à proximité, en présence de vents violents et, dans le cadre des applications de paramoteur, de bruits continus provenant du moteur et de l’hélice.
Caractéristiques électriques
Fournir :
- Tension d'alimentation
- Résistance de charge
- Sensibilité cible
- Impédance
- Interface radio ou amplificateur
- Exigences en matière de sortie analogique ou numérique
Exigences mécaniques
Fournir :
- Diamètre de la capsule
- Hauteur de la capsule
- Méthode de montage
- Exigences relatives aux orifices acoustiques
- Dimensions de la flèche
- Espace disponible pour l'installation
Exigences en matière de production
Si le projet est appelé à entrer en production de masse, une estimation du volume annuel peut également aider à déterminer s'il est plus judicieux d'opter pour une capsule existante ou pour une solution sur mesure.
Développement de microphones en OEM pour casques de paramoteur et de parapente
Pour un nouveau casque de communication, le microphone le plus adapté n'est pas forcément un modèle disponible dans le commerce.
Les différents modèles de casques peuvent nécessiter des combinaisons variées en termes de sensibilité, de réponse acoustique, de dimensions, de caractéristiques électriques et de performances de réduction du bruit.
C'est pourquoi le développement d'un microphone peut suivre un processus tel que :
Analyse de l'application → Évaluation des échantillons → Tests des casques → Ajustement des spécifications → Personnalisation → Production
Un fabricant de capsules de microphone peut collaborer avec le concepteur de casques pour évaluer ces exigences et déterminer si une capsule standard convient ou s'il est nécessaire de la personnaliser.
Cette approche s'avère particulièrement utile pour les nouveaux produits, lorsque le fabricant de casques souhaite optimiser la communication vocale pour un casque, une perche, une radio ou un environnement d'utilisation spécifiques.
Conclusion
Choisir une capsule de microphone pour un Casque de communication pour paramoteur et parapente Cela ne se limite pas à comparer la sensibilité et le rapport signal/bruit indiqués dans une fiche technique.
Les systèmes de paramoteur peuvent être source d'une combinaison de bruits liés au vent, au moteur, à l'hélice et aux vibrations, tandis que les parapentes classiques sont principalement confrontés à des problèmes liés aux courants d'air et au vent.
Les structures de microphones à gradient de pression et PNR peuvent être envisagées pour les applications de communication exigeantes, tandis que les technologies à électret et MEMS offrent chacune des avantages différents selon l'architecture du casque.
Avant tout, le microphone doit être évalué dans le cadre de l'ensemble du casque, et non comme un composant isolé.
Pour les développeurs OEM, le fait de fournir au fournisseur de microphones des informations sur l'application prévue, l'environnement acoustique, l'interface électrique, les dimensions mécaniques et le volume de production prévu peut rendre le processus de sélection beaucoup plus efficace.
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