藍牙耳機聲學講座

1、藍牙耳機聲學專題講座1.聲學基礎知識2.藍牙耳機聲學指標及測量方法3.聲學設計a) Mic的選擇及聲腔設計b)Receiver的選型及聲腔設計c)Lesson Learn主要內容目錄聲學基礎知識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，在真空中不能傳播 聲波屬于縱波聲學基礎知識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 鼓風機 20 Pa 120dB (痛閥) 飛機起飛 200 Pa 140dB 導彈發(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聲學基礎知識uSPEAKER 發(fā)聲原理 磁路系統(tǒng)構成環(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，產生電流，音圈切割磁力線，產生作用力 。帶動振膜一起運動，振膜策動空氣發(fā)出相應的聲音 整個過程為： 電-力-聲 的轉換u饋入信號與發(fā)出聲音的對應 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的聲音工作原理3電壓（V）頻率(Hz)聲壓級（dB）頻率(Hz)F1F2F1F2聲學基礎知識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。聲學基礎知識 頻率響應曲線 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) 風噪更容易產生于尖角處，因此平滑圓弧設計，有利于降低風噪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聲腔的設計 聲學仿真，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，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，具體結合芯片的最大輸出 阻抗，客戶要求？ 直徑大的單體，調音余地較多聲學設計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設計Lesson Learn2- BunnyuBunny后腔泄聲不確定問題 現(xiàn)象描述 B4.0階段，產線測試音頻不良率達到70% Receiver Response/RLR/Sensitivity Failed原因分析 聲學-結構設計不夠嚴謹，蓋子和導光柱連體設計，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驗，對聲腔密封與音頻對應關系沒什么觀念控制點膠位置導光柱解決方案 點