1、蓝牙耳机声学专题讲座1.声学基础知识2.蓝牙耳机声学指标及测量方法3.声学设计a)Mic的选择及声腔设计b)Receiver的选型及声腔设计c)Lesson Learn主要内容目录声学基础知识?声音速度?常温常压下，一般空气速度为 340米/秒?温度越高，声速会越大?液体、固体的传播速度比空气快?声音传播方式?声音的传播需要介质，在真空中不能传播?声波属于纵波声学基础知识?人耳可接受到的频域范围?通常范围：20Hz-20KHz?20岁之后可能下降到16kHz,并且随着年龄的增大，上限频率会继续降低?20Hz以下称为次声波，20KHz以上称为超声波?语音范围：300-3400Hz?人耳可接受的声
2、压级?正常人能听到的最小声压级2E-5 Pa 0dB(听阈）?普通谈话声2E-2 Pa 60dB?交响乐/高声讲话0.2 Pa 80dB?纺织厂2 Pa 100dB?鼓风机20 Pa 120dB (痛阀)?飞机起飞200 Pa 140dB?导弹发射2000 Pa 160dB?有用的单位?dB SPL=20*log(P/P0)a.声压增大一倍=?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声学基础知识?SPEAKER 发声原理?磁路系统构成环形磁间隙，其间布满均匀磁场?SPEAKER的振动系统由导线绕成
3、的环形音圈和与之相连的振膜?音圈被馈入信号电压后，产生电流，音圈切割磁力线，产生作用力。带动振膜一起运动，振膜策动空气发出相应的声音?整个过程为：电-力-声 的转换?馈入信号与发出声音的对应?磁场恒定，音圈受到的电动力随着电流强度和方向的变化而变化?音圈在磁间隙中来回振动，其振动周期等于输入电流的周期，振动的幅度则正比于各瞬时作用的电流强弱?音圈有规则的带动振膜一起振动，策动空气发出与馈入信号相对应的声音工作原理3电压（V）频率(Hz)声压级（dB）频率(Hz)F1F2F1F2声学基础知识?SPEAKER与RECEIVER 的区别?SPEAKER通过一定距离被人耳接听，RECEIVER直接被人
4、耳接听。?SPEAKER的工作范围宽，涉及音乐范畴，RECEIVER的工作范围为人声语音。?SPEAKER的功率比较大，RECEIVER的功率比较小。?SPEAKER的几何尺寸较大，RECEIVER的几何尺寸可以较小。?SPEAKER在手机上的位置随意性大，而RECEIVER只在一个位置。声学基础知识?频率响应曲线Frequency Response Curve （0.1W/0.1m)?有效频率范围Effective Frequency Range (600-20KHz)?特性灵敏度SPL (98+/-3dB 1KHz 0.5W/5cm)?谐波失真Total Harmonic Distorti
5、on(THD）(15%0.5W)?谐振频率F0 800+/-20%Hz?额定阻抗Rated Impedance 8+/-15%ohms?额定功率/最大功率Rated power/Max.power 0.5W/1W?描述SPEAKER性能的参数（典型参数）?频率响应曲线Frequency Response Curve （179mV)?有效频率范围Effective Frequency Range (300-3400Hz)?特性灵敏度SPL (110+/-3dB 1KHz 179mV)?谐波失真THD (2)1)?风噪更容易产生于尖角处，因此平滑圆弧设计，有利于降低风噪Lesson Learn1-
6、Black bird?Risk:Open design for microphone may lead to echo issue.?Cause:1.Mic unit is located on PCBA without mic boot.2.Mic holes on bottom cover can be blocked when headset is being worn.?Solution:1.Add two slots on the edge of bottom cover which will not be blocked by face2.Add an acoustic fabri
7、c in the back cavity of speaker housing,it will kill the resonance from speaker back cavity.Two slots are addedMic holes?Lesson:?Be cautious of acoustic performance if theres a risk for the mic holes being blocked.?Avoid to use open design for microphone?Do more verifications using mockup samples?RC
8、V部分Receiving声腔的作用?Receiver前后声波的振幅相同，相位相反?隔离前后声波，避免声干涉、短路?腔体左右着Receiver的低频重放Receiving声腔的设计?声学仿真，用mockup样品验证?后腔体积：60200mm3，一般情况receiver泻声孔至后盖至少3mm。总之，较大的后腔可以获得较好的低频重放?后腔泻声孔：?0.8?2.0mm，注意泻声孔带来THD升高；Mesh的选择?前腔容积要适当，一般1020mm3，过大对低频和高频都有衰减?前腔出声孔：声孔变小意味着前腔变大，3KHz附近有一个频响峰；出声孔变大，意味着前腔变小，频响曲线较为平坦。建议不小于?0.8，超过
9、?2 频响变化不大Receiving单体的选择?按用途选择，Narrow band or Full band?功率满足要求，具体结合芯片的最大输出?阻抗，客户要求？?直径大的单体，调音余地较多声学设计?RECEIVER声腔、出音孔对频响曲线的影响出音孔变大/前腔变小典型曲线泡棉变厚（前腔增大）前孔变小后腔变小声学设计Lesson Learn2-Bunny?Bunny后腔泄声不确定问题现象描述?B4.0阶段，产线测试音频不良率达到70%?Receiver Response/RLR/Sensitivity Failed原因分析?声学-结构设计不够严谨，盖子和导光柱连体设计，后腔密封性能以保证一致?外采receiver，前后腔漏声，掩盖问题?B3.0时，打后盖密封胶比较均匀，再加上产线测试工装及系统不稳定，没有及时发现不良?S部门NPI没有蓝牙耳机的制作经验，对声腔密封与音频对应关系没什么观念控制点胶位置导光柱解决方案?点胶到定位柱为止，导光柱周边不打胶?产线增加测试receiver assembly音频?Lesson?耳机声腔结构设计要唯一性、确定性，避免靠工艺弥补设计的不足?在声学评估及WS阶段，多做声学验证，不要想当然?在ES各阶段，尽早发现并解决问题Lesson Learn2-BunnyEndThank you!
