【AUDIO兴趣拓展】IOT产品声学结构设计_一、音频器件选材

音频器件选材流程:

1. 首先,确定音频的测试标准,要求高低依次为 VF/3GPP/CMCC/CTA. (另外,针对销售区域的 NB/WB 不同要求, WB 对于器件的低频部分要求更高,尤其是听筒与 MIC;
2.  ID 设计要确保音频结构所需的最低要求;整机堆叠要确保音频器件的优先级别。合理协调天线、电池等与音频器件之前的关系。前期评审多花精力,务求整机布局达到最佳平衡点。前期评审是一个反复协调、更改、优化的过程,前期的工作做的越充分,后期的调试测试就越顺利。只有这样才有追求更高音质标准的可能。
3.  注重结构设计对音频的至关重要性。一切(音频)结构设计细节必须有据(成功 Issue )。可依,杜绝冒失风险。对于非常重要的项目又不太有把握的音频设计,最好事先做模型进行测试。完美的结构设计可以适当降低对器件选型的要求,真正才有 cost down 的可能空间。
4. 注重项目前期评估和器件选型,同时建立责任可追溯性,必须由承担音频测试结果的责任人来主导音频评估与选型
 

音频器件选型原则:
a. 根据不同的测试标准(VF/3GPP/CMCC/CTA.),选择合适性价比的器件;
b. 根据最大结构空间选择最通用的器件;
c. 根据成功项目的经验选择成熟器件型号,建议不在 EVT 阶段导入全新没有经过验证音频器件,特别是送测部分的机器。
 

一、麦克风、咪头、收音器、micphone

麦克风、咪头、收音器,尽管叫法不同,但都是音频信号的采集装置。

麦克风器件选材标准:

1. 如果同时使用多个麦克风,注意使用相同用料。下图显示双麦克风器件选材标准。

2. 麦克风本体声学特性需求,与麦克风类型有关系,标准不一致。

注意:

如果使用多个数字麦克风的话,虽然一组数字麦克风2个引脚上可以接两个数字麦克风,但是建议分开接,尽可能不要共用DATA数据线。如下图所示:

二、 喇叭、免提、speaker

介绍完麦克风,介绍下最常用的音频输出设备,喇叭Speaker。

根据响度要求和结构音腔的最大可能尺寸来选择 SPK.


以两种尺寸的 SPK 来对比: 1511 的 SPK,振膜面积为 11*6=66mm^2,而 1609 的 SPK,振膜面积为 12*4=48mm^2,两者振膜面积比为 1: 0.73.当电路给予这两 SPK 同样的功率时,听到的声音大小就会有很大的不同,因较大的 SPK 自然可以在同一时间内推动更多的空气分子,从客观指标来看就是响度(RLR)较大。较大尺寸的 SPK 通常低频响应会比较好,人耳听感也好。
如果强行令 SPK 超负荷工作,使之发出更高的声压,就会超出振膜的承受能力,同时线圈发热加剧。从测试的数据来看,其实这时 SPK 所工作的频响已经发生不正常的改变: f0变高,声音失真。


SPK 的性能一般从频响曲线(RFR)、失真度和寿命三个方面进行评价。


 频响曲线反映了 Speake 在整个频域内的响应特性,是最重要的评价标准。
频响曲线从以下三个方面评价:
 SPL 值(声压级 Sound Pressure Level)
 f0,及 f0 处响度。
 曲线的平坦度。
 失真度曲线反映了在某一功率下 SPK 在不同频率点输出信号的失真程度。

寿命反映了 SPK 的有效工作时间。


SPL 一般是在 1KHz~4KHz 之间取多个频率点的声压值进行平均,反映了在同等输入功率
的情况下, SPK 输出声音强度的大小,它是频响曲线最重要的指标,一般取值为: 91dB at
0.4Watts/10cm at 2kHz,这也和 SPK 的振膜面积和功率有关,面积和功率越大 SPL 就越
大。 f0 反映了 SPK 的低频特性,是频响曲线次重要的指标,一般取值为 650Hz~850Hz。
f0 处响度值反映了低音性能作为 Reference 指标。平坦度反映 SPK 还原音乐的保真能力,
作为 Reference 指标,在 1kHz~4kHz 之间无波动 3dB 以上的尖峰。

怎么简单地看 SPK 性能:

1. 可根据厂家信誉、磁缸大小、振膜材质、外观工艺等判断。
2 声压级 SPL,当然是越大越好。前面的 Reference 值为 92dB;
3 频响曲线越平坦的越好,可正常工作的频域大,音质保真;
4 f0 越低越好(下图箭头所指处),较好 SPK 的可以做到 500Hz,甚至更低;
5 SPEC 中所标示的功率反而不太是关键。同样的性能,正规的供应商标示 0.5W,而有人可以号称 0.8W;

高通推荐喇叭在摆件时务必注意举例任何一个麦克风的举例都要在5cm以上,并且有良好的密封性,以确保足够的隔离度。

1. 高通推荐每个扬声器有独立的密封腔以确保其一致性,也可避免手机元器件的震动。

2. 扬声器的布局最好让扬声器和Microphone 的路径损耗最大,这样可以使 Mic 拾取到最小的 Echo 信号,以避免 Mic 和语音前端的达到饱和。

3. 设备内部的回声泄漏也需要避免。

4. 对应语音使用两个扬声器,最好配置成双声道输出。
 

三、听筒、手持、受话器、handset

听筒的推荐选材标准如下:

如果兼容 AANC,需要器件 f0小于 300Hz。如果需要支持宽带语音,需要选用支持宽带的听筒器件。

Receiver Reference Value:


a.  Sound Pressure Level (音压级): 111±3dB( at 179mVrms,1kHz ) ;
b. Rated Impedance (内阻): 32ohm;
c. Bass Resonance Frequency (f0 谐振频率点): 350-500Hz,如果兼容 AANC(自适应有源噪声控制-Adaptive Active Noise Control)或宽带语音,必须选择 f0 更低(<300Hz)的受话器;
d. Rated Frequency Range (额定频率范围): 300Hz~3400Hz;
e. THD(失真): <5%, (在额定频率范围内越小越好.)

高品质 Receiver (A):
a  磁缸大,声音大;
b  前腔平整,隔离性好;
c  低频好,音质圆润.


低端 Receiver (C):
a. 磁缸小,线圈力度小;
b. 前腔不平整,前后音腔隔离性差;
c. f0 高低频差,音尖不圆润

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