聲學(xué)元件設(shè)計(jì)問(wèn)答

在 COVID-19 大流行期間，人們?cè)诩业臅r(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，這導(dǎo)致對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的需求增加，例如可穿戴設(shè)備、筆記本電腦、視頻會(huì)議設(shè)備、智能揚(yáng)聲器等。它們都有一個(gè)共同點(diǎn)：揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)是音頻和通信的關(guān)鍵組件。

問(wèn)：如何為空間不足的設(shè)備設(shè)計(jì)更纖薄的揚(yáng)聲器？

A：以筆記本電腦（或觸摸屏）為例，大多數(shù)為筆記本電腦設(shè)計(jì)或組合在纖薄表面下的揚(yáng)聲器都需要縮小高度。相反，揚(yáng)聲器的長(zhǎng)度和寬度必須加長(zhǎng)以確保 SPL 性能。但是，它通常需要兩個(gè)或多個(gè)電機(jī)（音圈），并且它們也使成本更高。有一個(gè)解決方案：我們可以使用FPC（柔性印刷電路）制作的音圈，它對(duì)揚(yáng)聲器的長(zhǎng)度和寬度的限制較少。FPC音圈揚(yáng)聲器應(yīng)該設(shè)計(jì)有適當(dāng)?shù)拇怕泛徒Y(jié)構(gòu)，很容易開(kāi)發(fā)出相對(duì)較長(zhǎng)和較薄的矩形揚(yáng)聲器。

圖一、FPC音圈喇叭 

圖2. 1瓦0.5米5cc封閉箱體FPC音圈揚(yáng)聲器模擬頻率響應(yīng)（揚(yáng)聲器：L50mm*W4.5mm*H12mm）

問(wèn)：如何在揚(yáng)聲器附近設(shè)計(jì)麥克風(fēng)而不引起嘯叫或回聲？

答：這里有一些提示：

1. Mic Array：Mic Array由2~8個(gè)麥克風(fēng)組成，結(jié)合DSP&Beamforming算法；它可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音遠(yuǎn)距拾音和降噪，以提高語(yǔ)音通話質(zhì)量。

2. Mic Sensitivity & Frequency：Mic Array每個(gè)麥克風(fēng)的靈敏度應(yīng)該接近Fr，理想情況下為±1dB，這樣可以減少DSP在計(jì)算時(shí)的偏差，音道結(jié)構(gòu)的總長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)5mm并避免麥克風(fēng)通道的共振頻率

圖 3. 麥克風(fēng)頻率響應(yīng)匹配。 

圖 4. 麥克風(fēng)橡膠座和擋板

3. Mic Phase：每個(gè)Mic的相位要靠得越近越好，在±5°，這樣可以減少DSP計(jì)算時(shí)的偏差時(shí)間，保證Beam & Directionivity的準(zhǔn)確性。

4、話筒膠座密封：話筒膠座與Bezel必須無(wú)縫密封，隔音必須至少達(dá)到20dBSPL，以防止內(nèi)置揚(yáng)聲器的聲音通過(guò)橡膠間隙進(jìn)入話筒的聲音通道。

5、Mic vs Speaker的位置和防震：考慮到揚(yáng)聲器的放大和麥克風(fēng)的AEC信號(hào)處理，通常我們會(huì)把揚(yáng)聲器放在中間，而麥克風(fēng)要遠(yuǎn)離揚(yáng)聲器，麥克風(fēng)也需要使用橡膠的防震和氣密性。揚(yáng)聲器的外殼和螺絲孔應(yīng)使用海綿或橡膠支架固定以避免振動(dòng)，否則麥克風(fēng)會(huì)收到揚(yáng)聲器的THD信號(hào)，影響AEC的質(zhì)量。