手机音频材料介绍

音频1声学基本概念2麦克风和受话器原理构造3声学腔设计4音频测试因为音频信号电路和软件设计，不仅涉及电路和软件知识，同时涉及声学概念。在进行方案介绍之前，先对在本方案中涉及的声学概念进行必要的介绍。1声学基本概念1.1声压与声压1。声压（单位：Pa）2。响度（单位：sone）3。响度级（单位：phon）1.3声压场声压场的特征就是在任何一点具有相同幅度和相位的声压。1.4自由场自由场由在一确定方向上传播的平面波构成。1.5散射场在某一范围内的散射场是由来自各个方向的具有相同声压和到达概率的声波几乎同时到达引起的。1.6近场远场1-传声器，2-前置放大器，3-输入衰减器，4-输入放大器，5-计权网络6-输出衰减器，7-输出放大器，8-检波器9-表头声级计计权网络为了模拟人耳听觉在不同频率有不同的灵敏性，在声级计内设有一种能够模拟人耳的听觉特性，把电信号修正为与听感近似值的网络，这种网络叫作计权网络。通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级（叫线性声压级），而是经过听感修正的声压级，叫作计权声级或噪声级。计权网络一般有A、B、C三种。A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性，B计权声级是模拟55dB到85dB的中等强度噪声的频率特性，C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性。三者的主要差别是对噪声低频成分的衰减程度，A衰减最多，B次之，C最少。A计权声级由于其特性曲线接近于人耳的听感特性，因此是目前世界上噪声测量中应用最广泛的一种，B、C已逐渐不用。从声级计上得出的噪声级读数，必须注明测量条件，如单位为dB，且使用的是A计权网络，则应记为dB（A）。2麦克风和受话器原理结构•工作原理分类主要有：动圈式电容式驻极体电容式压电和压阻传声器光学波导传声器硅传声器传声器的分类•指向特性分类主要有：全向性双向性单向型•驻极体电容传声器结构1、外壳2、垫片3、支撑座4、背极5、PCB6、FET7、电容8、电容9、绷膜环10、铜环11、无防布12、声孔13、后声腔14、前声腔•驻极体电容传声器结构外壳垫片支撑座背极PCB绷膜环铜环•工作原理•所谓“驻极体”，就是一种“永久荷体”。在驻极体的两面可以‘永久’存在正和负荷。•在高温和高压的下使之极化，让电荷‘永久’性地存贮在驻极体材料之内形成所谓的的“镶嵌”电荷。•驻极体电容传声器•当声压作用于膜片时，膜片振动而使背极与膜片的间距改变，电容量改变。•在电容两极输出端产生一个交变的电压，由于电容量变化微小，使低频有很高的内阻抗。•驻极体电容传声器•FET场效应管要起到阻抗变换的作用，并担负预放功能。优点•不需要外加极化电压，可简化电源电路设计．•省去极化电压后，避免了极化高电位产生的脉冲性噪声．•ＦＥＴ阻抗变换器与输入电容设计为一体，减小体积。缩短输入线路。减少辐射干拢。电性能•灵敏度：即在振膜上感受到１Pa的声声压，在其额定负载阻抗ＲＬ上产生的输出电压值。或用dB来表示(0dB=1V/Pa)。灵敏度与其输出阻抗成正比。•输出阻抗：传声器的输出阻抗是它输出负载阻抗的额定值。电性能•电流消耗：就是本传声器的工作电流。•信噪比：传声器固有噪声参数。Ａ电性能•降电压特性：当传声器的工作电压发生改变时传声器的输出变化值。•频响曲线和指向性：将在指向性中说明。•指向性测试设备2.2SpeakerReceiver选择BK19-JUL-200411:50:41Mode:TSRA:FrequencyResponse,MagndBre20.00Pa/V1002005001k2k5k10kHz5060708090100dBX:1.0010kHzY:91.18dBZA:LiveCurveTSRfund.BK18-JUN-200410:00:59Mode:TSRA:FrequencyResponse,MagndBre20.00Pa/V1002005001k2k5k10kHz8090100110120130dBX:1.0010kHzY:122.10dBZA:LiveCurveTSRfund.+4+3+5-4-3-5-4+4+4+4+5-4-4-53声学腔设计声腔包括受话器和麦克风的声腔声学腔的设计非常重要，因为受话器和麦克风的整体频率响应不仅包括受话器或麦克风的频率响应，还包括声学腔的影响声压级与腔体大小的关系如下：)75.0(14DrVcDf其中，r是孔的长度，V是谐振腔体积，D是孔的直径，f是声波频率，c则是声波的速度，取344m/s。上述公式可以使我们可以更改谐振腔谐振频率并调节给定频率声波的声压级。DVr给出的公式是Helmholtz共鸣器的理论计算公式，下面给出考虑实际情况的近似计算公式。LVAcf2其中，L是孔的长度，V是谐振腔的体积，A是孔的面积，f是频率，c是声波传播速度，取344m/s。关于GSM手机的音频测试共有15项内容，它们分别是：.发送灵敏度/频率响应（SendingSensitivity/FrequencyRespones）*.发送响度当量（SendingLoudnessRating）*.接收灵敏度/频率响应（ReceivingSensitivity/FrequencyRespones）*.接收响度当量（ReceivingLoudnessRating）*.侧音（SideToneMaskingRating）*.受话方侧音当量（ListenerSideToneRating）*.回损（EchoLoss）*.稳定度偏移（StabilityMargin）*.发送失真（SendingDistortion）*.接收失真（ReceivingDistortion）.侧音失真（SideToneDistortion）.带外信号－发送（Out-of-BandSignals-Sending）.带外信号－接收（Out-of-BandSignals-Receiving）.空闲信道噪声－发送（IdleChannelNoise-Sending）空闲信道噪声－接收（IdleChannelNoise-Receiving)5音频测试5.1.发送灵敏度/频率响应（SendingSensitivity/FrequencyResponse）该项测试的目的是获得整个频率范围内的发送灵敏度。发送灵敏度用DAI输出（用在DAI接口上的PCM比特流表示）对输入的声压之比，单位是dB，参考值为20uPa/V5.2.发送响度当量（SendingLoudnessRating）按GSM规范，SLR（发送响度当量－SendingLoudnessRating）应该是8+/-3dB。利用第1项测试的方法，对以下频段作灵敏度测试，将测试的结果按ITU-TP.79的SLR计算公式进行计算。在测试过程中，DAI处于“声学设备测试和A/D&D/A”工作模式。所测定的灵敏度单位是dBV/Pa。5.3接收灵敏度/频率响应（ReceivingSensitivity/FrequencyResponse）该项测试的目的是获得一定频率范围内的受话器接收灵敏度。灵敏度用由电子耳测得的声压与DAI接口上输入电信号之比，单位是dB。5.4接收响度当量（ReceivingLoudnessRating）该项测试的目的是确保接收响度当量是2+/-3dB。该值应在音量控制范围内至少满足一次。当音量控制设置在最大时，RLR应不小于-13dB。5.5侧音（SideToneMaskingRating）侧音响度当量用来表示从电子嘴到电子耳的通道损耗，它是基于单音测量。STMR反映了发话人在说话时感受他自己声音的情况。STMR的标称值为13+/-5dB5.6稳定度偏移（StabilityMargin）稳定度偏移表示系统产生振荡时加在输出和输入语音编码器上的增益。无振荡现象时的稳定度偏移至少大于6dB。5.7发送失真（SendingDistortion）该测试用于检测发送设备（不包括语音编解码器）的线性度。例一：发送频率响应例二：接收频率响应