藍(lán)牙耳機(jī)聲學(xué)講座

關(guān)于藍(lán)牙耳機(jī)聲學(xué)講座第1頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三聲學(xué)基礎(chǔ)知識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第2頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三聲學(xué)基礎(chǔ)知識人耳可接受到的頻域范圍

通常范圍：20Hz----20KHz20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：300-3400Hz人耳可接受的聲壓級

正常人能聽到的最小聲壓級2E-5Pa0dB

(聽閾）

普通談話聲2E-2Pa60dB交響樂/高聲講話0.2Pa80dB紡織廠2Pa100dB鼓風(fēng)機(jī)20Pa120dB(痛閥)飛機(jī)起飛200Pa140dB導(dǎo)彈發(fā)射2000Pa160dB有用的單位dBSPL=20*log(P’/P0)a.聲壓增大一倍=?dBb.60dB加70dB等于多少

dBm=10*log(W’/1mW)功率大一倍=?dB

dBV=20*log(V’/1V)dBFs第3頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三聲學(xué)基礎(chǔ)知識SPEAKER發(fā)聲原理磁路系統(tǒng)構(gòu)成環(huán)形磁間隙，其間布滿均勻磁場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(yùn)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)換第4頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三饋入信號與發(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(qiáng)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(qiáng)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聲學(xué)基礎(chǔ)知識第5頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三SPEAKER與RECEIVER的區(qū)別SPEAKER通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(jī)上的位置隨意性大，而RECEIVER只在一個位置。聲學(xué)基礎(chǔ)知識第6頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三

頻率響應(yīng)曲線FrequencyResponseCurve（0.1W/0.1m)有效頻率范圍EffectiveFrequencyRange(600---20KHz)特性靈敏度SPL(98+/-3dB1KHz0.5W/5cm)諧波失真TotalHarmonicDistortion(THD）(<15%0.5W)

諧振頻率F0800+/-20%Hz額定阻抗RatedImpedance8+/-15%ohms額定功率/最大功率Ratedpower/Max.power0.5W/1W

描述SPEAKER性能的參數(shù)（典型參數(shù)）

頻率響應(yīng)曲線FrequencyResponseCurve（179mV)有效頻率范圍EffectiveFrequencyRange(300---3400Hz)特性靈敏度SPL(110+/-3dB1KHz179mV)諧波失真THD(<5%300-3400Hz179mV)

諧振頻率F0300+/-20%Hz額定阻抗RatedImpedance32+/-15%ohms額定功率/最大功率Ratedpower/Max.power10mW/30mW描述RECEIVER性能的參數(shù)（典型參數(shù)）聲學(xué)基礎(chǔ)知識第7頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三SPEAKER的測試方法聲學(xué)基礎(chǔ)知識第8頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三RECEIVER的測試方法聲學(xué)基礎(chǔ)知識第9頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三RECEIVER的測試工裝與對應(yīng)的曲線１（不泄漏高低式）聲學(xué)基礎(chǔ)知識第10頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三RECEIVER的測試工裝與對應(yīng)的曲線２（不泄漏平曲線）聲學(xué)基礎(chǔ)知識第11頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三RECEIVER的測試工裝與對應(yīng)的曲線３（泄漏平曲線）聲學(xué)基礎(chǔ)知識第12頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三藍(lán)牙耳機(jī)聲學(xué)指標(biāo)及測量方法藍(lán)牙耳機(jī)的三種音頻模式

Narrowband:(HFP/HSP)SCO

窄帶語音通話模式支持8K/16bit采樣率，頻寬要求不高，一般為300Hz-3.14kHzWidebandspeech:(HFP/HSP)SCO,CSR:BC05/8670

寬頻語音通話模式

語音更清晰

支持16KHz/16bit采樣率，頻寬要求較高，一般為200Hz-6.8kHzFullbandusecase:ViaA2DPprofile,CSR:BC05/8670

全頻音樂模式支持44.1KHz/16bit采樣率，CD音質(zhì)，對頻響曲線要求較高，一般20Hz-20KHz

不支持Uplink第13頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三藍(lán)牙耳機(jī)聲學(xué)指標(biāo)及測量方法IndexTestitemsSpecificationsNotes001SendingFrequencyresponse(SFR)-002SendingSensitivityat1KHz-18dB+/-4dB003SendingLoudnessRating

(SLR)12dB+/-3dB004ReceivingFrequencyResponse-005ReceivingSensitivityat1KHz8dB+/-5dBInnominalvolumesetting006ReceivingLoudnessRating(RLR)2dB+/-4dBInnominalvolumesetting007SideToneMaskingRating(STMR)25dB+/-5dBInnominalvolumesetting008EchoReturnLoss(ERL)AECbypassedExceed22dBInmaximumvolume009EchoReturnLoss(ERL)withAECAtleast45dBInmaximumvolume010SendingQuiescentNoiseLessthan-66dBm0PInnominalvolume011ReceivingQuiescentNoiseLessthan40dBSPLInnominalvolume012SendingTotalHarmonicDistortion(STHD)-Inmaximumvolume013ReceivingTotalHarmonicDistortion(RTHD)-Inmaximumvolume014SignaltoNoiseRatio(SNR)12dB~17dB015WindNoise-藍(lán)牙耳機(jī)的聲學(xué)指標(biāo)第14頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三聲學(xué)測量參考點(diǎn)介紹MouthReferencePoint(MRP)

嘴巴參考點(diǎn)，仿真嘴唇前25mm-4.7dBPaattheMRP(Uplink)0dBPacalibrationatMRPEarReferencePoint(ERP)

耳朵參考點(diǎn)SCO模式響度計(jì)算DRP-ERP

安全測試計(jì)算DRP-ERPDrumReferencePoint(ERP)

鼓膜參考點(diǎn)

通常測試FullBand用DRP藍(lán)牙耳機(jī)聲學(xué)指標(biāo)及測量方法第15頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三藍(lán)牙耳機(jī)聲學(xué)指標(biāo)及測量方法藍(lán)牙耳機(jī)的聲學(xué)測量方法把耳機(jī)佩戴在HATS上打開耳機(jī)，與AG建立鏈接

調(diào)整耳機(jī)至合適音量

運(yùn)行測試系統(tǒng)記錄及整理數(shù)據(jù)第16頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三消聲室/無響室消聲室凈空尺寸本底噪聲自由場半徑

截止頻率藍(lán)牙耳機(jī)聲學(xué)指標(biāo)及測量方法第17頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三WindNoisetest藍(lán)牙耳機(jī)聲學(xué)指標(biāo)及測量方法第18頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三TestsurroundingsSNRiTestSNRitestresult藍(lán)牙耳機(jī)聲學(xué)指標(biāo)及測量方法第19頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三聲學(xué)設(shè)計(jì)Mic部分單體的選擇：Omni-directional;Uni-directional;Bi-directionalElectretCondenserMicrophone(ECM)MEMSMicrophone(digital)Mic方案及聲學(xué)要求

單Mic方案：時間函數(shù)，越靠近嘴，信噪比越高

多Mic方案：降噪，軸線指向嘴Mic單體間距離由算法需求決定，通常12~39mm

垂直和水平放置對聲學(xué)的影響Mic之間頻響曲線的要求

遠(yuǎn)離Receiver，避免Doubletalk第20頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三聲學(xué)設(shè)計(jì)Mic聲腔設(shè)計(jì)：

避免開放式的設(shè)計(jì)，即裸Mic設(shè)計(jì)，EchoissueMicBoot作用：消除回聲

密封Mic單體，防止來自Receiver信號通過結(jié)構(gòu)腔傳到Mic把導(dǎo)聲孔引到殼體外面，提高信噪比Mic前腔容積要適當(dāng)，過大容易形成回聲，過小可能高頻會截止MicBoot孔徑：Φ1~1.2mm，不要小于Φ0.7

避免細(xì)長聲孔

導(dǎo)聲孔位置1)底部下側(cè)；2)底部背側(cè)；3)底部旁側(cè)，降風(fēng)噪效果依次是3)>2)>1)

風(fēng)噪更容易產(chǎn)生于尖角處，因此平滑圓弧設(shè)計(jì)，有利于降低風(fēng)噪第21頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三LessonLearn1-BlackbirdRisk:Opendesignformicrophonemayleadtoechoissue.Cause:1.MicunitislocatedonPCBAwithoutmicboot.2.Micholesonbottomcovercanbeblockedwhenheadsetisbeingworn.Solution:1.Addtwoslotsontheedgeofbottomcoverwhichwillnotbeblockedbyface2.Addanacousticfabricinthebackcavityofspeakerhousing,itwillkilltheresonancefromspeakerbackcavity.TwoslotsareaddedMicholesLesson:Becautiousofacousticperformanceifthere’sariskforthemicholesbeingblocked.AvoidtouseopendesignformicrophoneDomoreverificationsusingmockupsamples第22頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三RCV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(jì)

聲學(xué)仿真，用mockup樣品驗(yàn)證后腔體積：60~200mm3，一般情況receiver瀉聲孔至后蓋至少3mm?？傊?，較大的后腔可以獲得較好的低頻重放

后腔瀉聲孔：?0.8－?2.0mm，注意瀉聲孔帶來THD升高；Mesh的選擇

前腔容積要適當(dāng)，一般10~20mm3，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，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