藍牙耳機聲學(xué)講座

1、藍牙耳機聲學(xué)專題講座1.聲學(xué)基礎(chǔ)知識2.藍牙耳機聲學(xué)指標(biāo)及測量方法3.聲學(xué)設(shè)計a) Mic的選擇及聲腔設(shè)計b)Receiver的選型及聲腔設(shè)計c)Lesson Learn主要內(nèi)容目錄聲學(xué)基礎(chǔ)知識u聲音速度 常溫常壓下，一般空氣速度為 340米/秒 溫度越高，聲速會越大 液體、固體的傳播速度比空氣快u聲音傳播方式 聲音的傳播需要介質(zhì)，在真空中不能傳播 聲波屬于縱波聲學(xué)基礎(chǔ)知識u人耳可接受到的頻域范圍 通常范圍：20Hz-20KHz 20歲之后可能下降到16kHz,并且隨著年齡的增大，上限頻率會繼續(xù)降低 20Hz以下稱為次聲波，20KHz以上稱為超聲波 語音范圍：300-3400Hzu人耳可接受的

2、聲壓級 正常人能聽到的最小聲壓級 2E-5 Pa 0dB (聽閾） 普通談話聲 2E-2 Pa 60dB 交響樂/高聲講話 0.2 Pa 80dB 紡織廠 2 Pa 100dB 鼓風(fēng)機 20 Pa 120dB (痛閥) 飛機起飛 200 Pa 140dB 導(dǎo)彈發(fā)射 2000 Pa 160dBu有用的單位 dB SPL=20 * log (P/ P0) a. 聲壓增大一倍=?dB b.60dB加70dB等于多少 dB m =10 * log (W / 1mW) 功率大一倍=?dB dB V=20*log(V/1V) dBFs聲學(xué)基礎(chǔ)知識uSPEAKER 發(fā)聲原理 磁路系統(tǒng)構(gòu)成環(huán)形磁間隙，其間布滿

3、均勻磁場 SPEAKER的振動系統(tǒng)由導(dǎo)線繞成的環(huán)形音圈和與之相連的振膜 音圈被饋入信號電壓后，產(chǎn)生電流，音圈切割磁力線，產(chǎn)生作用力 。帶動振膜一起運動，振膜策動空氣發(fā)出相應(yīng)的聲音 整個過程為： 電-力-聲 的轉(zhuǎn)換u饋入信號與發(fā)出聲音的對應(yīng) 磁場恒定，音圈受到的電動力隨著電流強度和方向的變化而變化 音圈在磁間隙中來回振動，其振動周期等于輸入電流的周期，振動的幅度則正比于各瞬時作用的電流強弱 音圈有規(guī)則的帶動振膜一起振動，策動空氣發(fā)出與饋入信號相對應(yīng)的聲音工作原理3電壓（V）頻率(Hz)聲壓級（dB）頻率(Hz)F1F2F1F2聲學(xué)基礎(chǔ)知識uSPEAKER與RECEIVER的區(qū)別 SPEAKER通

4、過一定距離被人耳接聽，RECEIVER直接被人耳接聽。 SPEAKER的工作范圍寬，涉及音樂范疇，RECEIVER的工作范圍為人聲語音。 SPEAKER的功率比較大，RECEIVER的功率比較小。 SPEAKER的幾何尺寸較大，RECEIVER的幾何尺寸可以較小。 SPEAKER在手機上的位置隨意性大，而RECEIVER只在一個位置。聲學(xué)基礎(chǔ)知識 頻率響應(yīng)曲線 Frequency Response Curve （0.1W / 0.1m) 有效頻率范圍 Effective Frequency Range (600-20KHz) 特性靈敏度 SPL (98+/-3dB 1KHz 0.5W / 5c

5、m) 諧波失真 Total Harmonic Distortion(THD） (15% 0.5W) 諧振頻率 F0 800+/-20%Hz 額定阻抗 Rated Impedance 8+/-15% ohms 額定功率/最大功率 Rated power/Max. power 0.5W/1Wu描述SPEAKER性能的參數(shù)（典型參數(shù)） 頻率響應(yīng)曲線 Frequency Response Curve （179mV) 有效頻率范圍 Effective Frequency Range (300-3400Hz) 特性靈敏度 SPL (110+/-3dB 1KHz 179mV ) 諧波失真 THD ( 2)

6、1) 風(fēng)噪更容易產(chǎn)生于尖角處，因此平滑圓弧設(shè)計，有利于降低風(fēng)噪Lesson Learn1 -Black birduRisk:Open design for microphone may lead to echo issue. uCause: 1. Mic unit is located on PCBA without mic boot.2. Mic holes on bottom cover can be blocked when headset is being worn.uSolution:1. Add two slots on the edge of bottom cover which

7、 will not be blocked by face2. Add an acoustic fabric in the back cavity of speaker housing, it will kill the resonance from speaker back cavity.Two slots are addedMic holesuLesson:Be cautious of acoustic performance if theres a risk for the mic holes being blocked.Avoid to use open design for micro

8、phoneDo more verifications using mockup samplesuRCV部分Receiving聲腔的作用 Receiver前后聲波的振幅相同，相位相反 隔離前后聲波，避免聲干涉、短路 腔體左右著Receiver的低頻重放Receiving聲腔的設(shè)計 聲學(xué)仿真，用mockup樣品驗證 后腔體積：60200mm3，一般情況receiver瀉聲孔至后蓋至少3mm。總之，較大的后腔可以獲得較好的低頻重放 后腔瀉聲孔：0.82.0mm，注意瀉聲孔帶來THD升高；Mesh的選擇 前腔容積要適當(dāng)，一般1020mm3，過大對低頻和高頻都有衰減 前腔出聲孔：聲孔變小意味著前腔變大，

9、3KHz附近有一個頻響峰；出聲孔變大，意味著前腔變小，頻響曲線較為平坦。建議不小于0.8，超過2頻響變化不大Receiving單體的選擇 按用途選擇，Narrow band or Full band? 功率滿足要求，具體結(jié)合芯片的最大輸出 阻抗，客戶要求？ 直徑大的單體，調(diào)音余地較多聲學(xué)設(shè)計uRECEIVER聲腔、出音孔對頻響曲線的影響出音孔變大/前腔變小典型曲線泡棉變厚（前腔增大）前孔變小后腔變小聲學(xué)設(shè)計Lesson Learn2- BunnyuBunny后腔泄聲不確定問題 現(xiàn)象描述 B4.0階段，產(chǎn)線測試音頻不良率達到70% Receiver Response/RLR/Sensitivity Failed原因分析 聲學(xué)-結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠嚴(yán)謹(jǐn)，蓋子和導(dǎo)光柱連體設(shè)計，后腔密封性能以保證一致 外采receiver，前后腔漏聲，掩蓋問題 B3.0時，打后蓋密封膠比較均勻，再加上產(chǎn)線測試工裝及系統(tǒng)不穩(wěn)定，沒有及時發(fā)現(xiàn)不良 S部門NPI沒有藍牙耳機的制作經(jīng)驗，對聲腔密封與音頻對應(yīng)關(guān)系沒什么觀念控制點膠位置導(dǎo)光柱解決方案 點